Tài liệu Bài giảng học phần kỹ thuật điều khiển tự động - ths. phan văn cường

Học phần: KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG Giảng viên: ThS. Phan Văn Cường Khoa Điện – Điện tử NỘI DUNG HỌC PHẦN Chương 1. Tổng quan hệ thống điều khiển tự động. Chương 2. Mô tả toán học hệ thống điều khiển tự động. Chương 3. Khảo sát động học hệ tuyến tính liên tục. Chương 4. Khảo sát tính ổn định của hệ thống điều khiển tự động. Chương 5. Khảo sát chất lượng của hệ thống điều khiển tự động. Chương 6. Tổng hợp hệ thống điều khiển tự động. TÀI LIỆU HỌC TẬP  Tài liệu chính: Giáo trình “Lý thuyết điều khiển tự động”. Phan Xuân Minh (chủ biên), Hà Thị Kim Duyên, Phạm Xuân Khánh. Nxb Giáo dục, năm 2011.  Tài liệu tham khảo: [1] Lý thuyết điều khiển tự động. Phạm Công Ngô. Nxb KH&KT năm 2006. HÌNH THỨC KIỂM TRA ĐÁNH GIÁ - Dự lớp học lý thuyết (35 tiết); - Dự lớp học thực hành (22 tiết); - Kiểm tra thường xuyên (03 bài); - Thi kết thúc học phần cuối kỳ: hình thức thi vấn đáp; CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG 1.1 Lịch sử phát triển công nghệ điều khiển tự động 1.2 Nhiệm vụ cơ bản của điều khiển tự động 1.3 Cơ sở hệ thống điều khiển tự động 1.4 Cơ sở toán học trong lý thuyết điều khiển tự động 1.5 Ví dụ một số hệ thống điều khiển tự động trong thực tế 1.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG - Định nghĩa: Điều khiển là quá trình thu thập thông tin, xử lý thông tin và tác động lên hệ thống để đáp ứng của hệ thống “gần” với mục đích định trước. - Điều khiển tự động là quá trình điều khiển không có sự tác động của con người. 1.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG Tại sao phải điều khiển tự động? Có 2 lý do chính để thực hiện điều khiển: - Con người không thỏa mãn với các đáp ứng của hệ thống. - Muốn tăng độ chính xác, tăng năng suất và hiệu quả kinh tế. 1.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG Năm 1769 James Watt phát hiện điều khiển tốc độ tua bin hơi nước dựa trên lực quay ly tâm của quả nặng hay còn gọi là máy điều tốc ly tâm. 1.2 NHIỆM VỤ CƠ BẢN CỦA ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG 1. Phân tích hệ thống điều khiển tự động 2. Tổng hợp hệ thống điều khiển tự động 3. Nhận dạng hệ thống tự động 1.3 CƠ SỞ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG A, Hệ thống điều khiển vòng hở: Là hệ thống điều khiển mà tín hiệu điều khiển u(t) không phụ thuộc vào tín hiệu đáp ứng đầu ra y(t). Ví dụ: Hệ thống điều khiển máy giặt. 1.3 CƠ SỞ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG B, Hệ thống vòng kín hay điều khiển có phản hồi: Là hệ thống điều khiển mà tín hiệu điều khiển u(t) phụ thuộc vào tín hiệu đáp ứng đầu ra y(t). 1.3 CƠ SỞ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG Cấu trúc chung của 1 hệ thống điều khiển có phản hồi: 1.3 CƠ SỞ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG C. Các nguyên tắc điều khiển tự động C1. Nguyên tắc giữ ổn định Nguyên tắc này giữ tín hiệu ra bằng một hằng số trong quá trình điều khiển y = const. - Phương pháp bù tác động bên ngoài 1.3 CƠ SỞ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG - Phương pháp điều khiển - Phương pháp hỗn hợp theo sai lệch 1.3 CƠ SỞ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG C2. Nguyên tắc điều khiển theo chương trình - PLC (Programmable Logic Controller) - CLC (Computerized Numerical Controller) 1.3 CƠ SỞ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG D. Phân loại hệ thống điều khiển tự động D.1 Phân loại theo đặc điểm của tín hiệu D.2 Phân loại theo số vòng kín D.3 Phân loại theo khả năng quan sát tín hiệu D.4 Phân loại theo mô tả toán học 1.4 CƠ SỞ TOÁN HỌC TRONG LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG 1. Tín hiệu - Khái niệm về tín hiệu: - Một số tín hiệu điển hình: a, Tín hiệu bậc thang (còn gọi là heaviside): là một tín hiệu được định nghĩa bởi: 1.4 CƠ SỞ TOÁN HỌC TRONG LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG b, Tín hiệu tăng đều: được xác định qua công thức c, Tín hiệu xung vuông: được xác định qua công thức d, Tín hiệu dirac: được xác định qua công thức 1.4 CƠ SỞ TOÁN HỌC TRONG LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG Các tín hiệu bậc thang, tăng đều, xung vuông, dirac 1.4 CƠ SỞ TOÁN HỌC TRONG LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG 2. Phép biến đổi Laplace - Phép biến đổi Laplace thuận - Biến đổi Laplace ngược