Mô tả:
LỜI NÓI ĐẦU
Trong công cuộc kiến thiết xây dựng đất nước nhà nước đạng bước vào thời kỳ công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước với những cơ hội thuận lợi và những khó khăn thách thức lớn. Điều này đặt ra cho thế hệ trẻ những chủ nhân tương lai của đất nước những nhiệm vụ nặng nề. Sự phát triển nhanh chóng của cách mạng khoa học kĩ thuật nói chung và trong lĩnh vực điện – điện tử nói riêng làm cho bộ mặt xã hội đất nước biến đổi từng ngày. Để đáp ứng được những yêu cầu đó, chúng em những chủ nhân tương lai của đất nước cần có ý thức học tập và nghiên cứu về chuyên môn của mình trong trường đại học KTCN một cách đúng đắn và sâu rộng.
Điều khiển – Đo lường là một trong nhưng ngành mới, đang có đà phát triển một cách tích cực trong nền CN nước nhà, chính vì vậy chúng em những kỹ sư tương lai của đất nước đang nghiên cứu trên ghế nhà trường đều ý thức một cách rõ ràng về Điều Khiển Tự Động.
Đồ án “Thiết Bị Tự Động” là một trong những đề tài mà chúng em đang nghiên cứu đã nói lên được phần nào về vấn đề thiết kế và mô phỏng hệ thống điều khiển. Rất quan trọng trong hệ thống thiết bị công nghiệp hiện nay.
Được sự giúp đỡ của các thầy trong bộ môn đặc biệt là thầy giáo hướng dẫn Nguyễn Nam Trung chúng em đã hoàn thành đồ án này. Qua đây em gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy cô trong bộ môn. Trong quá trình làm đồ án của chúng em không tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong được sự góp ý của các thầy để đồ án của chúng em được hoàn thành tốt hơn.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!
Ngày 29 tháng 5 năm 2014
Sinh viên
Nguyễn Văn Anh
Nguyễn Thanh Bình
Đồ Án Môn Học:Thiết Bị Tự Động Bộ Môn : ĐL&ĐKTĐ
GVHD :Ths.Nguyễn Nam Trung SV : Nguyễn Văn Anh
Nguyễn Thanh Bình
Trang - 2 -
Nhận xét của giáo viên hướng dẫn :
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
Thái Nguyên, Ngày Tháng Năm 2014
Giáo Viên hướng dẫn
(Ký ghi rõ họ tên)
Nhận xét của giáo viên chấm :
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….…………………….…………
Thái Nguyên, Ngày Tháng Năm 2014
Giáo Viên chấm
(Ký ghi rõ họ tên)
Đồ Án Môn Học:Thiết Bị Tự Động Bộ Môn : ĐL&ĐKTĐ
GVHD :Ths.Nguyễn Nam Trung SV : Nguyễn Văn Anh
Nguyễn Thanh Bình
Trang - 3 -
MỤC LỤC
PHẦN I: MÔ HÌNH HÓA ĐỐI TƯỢNG ..................................................................... 4
I.1: Mục đích điều khiển: ............................................................................................... 5
I.2: Mô hình hóa đối tượng............................................................................................. 5
PHẦN II: THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN ..................................................................... 7
II.1. Phương pháp đa thức đặc trưng có hệ số suy giảm thay đổi được..................... 7
II.2Ứng dụng thiết kế bộ điều khiển theo phương pháp đa thức đặc trưng có hệ số suy giảm thay đổi được................................................................................................... 7
II.2.1 Máy điều chỉnh PI lý tưởng : ............................................................................. 7
II.2.2 Máy điều chỉnh PI không có phản hồi vị trí. ................................................. 10
II.2.3 Máy điều chỉnh PI có phản hồi vị trí.............................................................. 11
II.2.4Máy điều chỉnh PI nối tiếp P............................................................................. 13
II.2.5 Máy điều chỉnh PI điện..................................................................................... 14
II.3. Khảo sát sự tác động của nhiễu. .......................................................................... 15
II.3.1. Thay đổi đầu vào của hệ thống có dạng bậc thang. ...................................... 15
II.3.2Nhiễu đầu ra hình chữ nhật............................................................................... 16
II.3.3 Nhiễu đầu ra của hệ thống có dạng bậc thang. .............................................. 17
II.4. Thiết kế bộ điều khiển fuzzy (FLC)..................................................................... 18
II.4.1 Thực hiện thiết kế bộ điều khiển mờ............................................................... 18
II.5 Thiết kế bộ điều khiển PI số.................................................................................. 32
II.5.1Cấu trúc tổng quát của bộ điều khiển PID số. ................................................ 32
II.5.2 Thiết kế bộ điều khiển số bằng phương pháp xấp xỉ trên miền thời gian liên tục.................................................................................................................................. 33
II.5.3 Áp dụng vào thiết kết với đối tượng ta có thiết kế ............................................ 34
PHẦN III : MÔ PHỎNG VÀ KIỂM CHỨNG........................................................... 36
III.1.Bộ điều khiển lí tưởng .......................................................................................... 36
III.2 Bộ điều khiển PI thực........................................................................................... 39
III.2.1. Máy điều chỉnh PI không có phản hồi vị trí : .............................................. 39
III.2.2. Máy điều chỉnh PI phản hồi vị trí :.............................................................. 41
III.2.3. Máy điều chỉnh PI nối tiếp P :...................................................................... 42
III.3. Bộ điều khiển mờ và bộ điều khiển PI số . ........................................................ 44
III.3.1Bộ điều khiển mờ :............................................................................................ 44
III.3.2 Bộ điều khiển PI số : ........................................................................................ 48
III.4. Kết luận. ............................................................................................................... 51
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................ 53
Đồ Án Môn Học:Thiết Bị Tự Động Bộ Môn : ĐL&ĐKTĐ
GVHD :Ths.Nguyễn Nam Trung SV : Nguyễn Văn Anh
Nguyễn Thanh Bình
Trang - 4 -
PHẦN I: MÔ HÌNH HÓA ĐỐI TƯỢNG
Các thông số:
32(/sec)Qm=
Lưu lượng ở chế độ xác lập
31(/sec)qm
Độ thây đổi lưu lượng vào
30(/sec)qm
Độ thay đổi lưu lượng ra
13.5()Hm=
Độ cao xác lập ở bể chứa 1
23()Hm=
Độ cao xác lập ở bể chứa 2
()hm
Độ thay đổi của độ cao cột nước
112();3()ambm==
Chiều ngang và chiều rộng của bể chứa 1
221();2()ambm==
Chiều ngang và chiều rộng của bể chứa 2 1C,2Cdung tích chất lỏng ở bình 1 và 2. Q là lưu lượng của vòi nước cấp trạng thái ổn định.
q là độ thay đổi lưu lượng cấp vào bình 2.
q1,q2 là độ thay đổi lưu lượng chất lỏng giữa hai và độ thay đổi lưu lượng ra.
Đồ Án Môn Học:Thiết Bị Tự Động Bộ Môn : ĐL&ĐKTĐ
GVHD :Ths.Nguyễn Nam Trung SV : Nguyễn Văn Anh
Nguyễn Thanh Bình
Trang - 5 -
I.1: Mục đích điều khiển:
- Điều khiển mức h2, với các thông số cho trước ta điều khiển đầu vào q, dầu ra q2, h1, thông qua các van R1, R1.
I.2: Mô hình hóa đối tượng
- Các đại lượng 1212,,,,hhqqq được coi là nhỏ. Ta đi biểu diễn không gian trạng thái của hệ. Với 1hvà 2hlà các trạng thái đầu ra, q là trạng thái đầu vào.
Giả thiết hệ thống là tuyến tính ( dòng chảy là phân tầng hoặc chảy rối nhưng được tuyến tính hoá) thì lưu lượng vào trừ lưu lượng ra trong khoảng thời gian dt thì bằng thể tích tăng thêm trong bình đó.
111Cdhqdt= (1)
()2212Cdhqqqdt=−− (2)
Ta xét 2 van 12,RR:
Theo định nghĩa độ cản : Độ cản của một van hay ống nhỏ có chất lỏng chảy qua dược định nghĩa là tỉ số giữa thay đổi về sự khác biệt của mức chất lỏng và độ thay đổi lưu lượng qua van.
Khi chất lỏng chảy phân tầng , đại lượng độ cản của van được định nghĩa như điện trở trong kỹ thuật điện.
tdHHRdQQ==
Do đó:
1121hhqR−= và 222hqR= (*)
Thay (*) vào (1) và (2) ta được:
112111222212hhCdhdtRhhhcdhqdtRR−=
−=−− (I)
Định nghĩa các biến trạng thái như sau:
Các biến đầu vào :
Đồ Án Môn Học:Thiết Bị Tự Động Bộ Môn : ĐL&ĐKTĐ
GVHD :Ths.Nguyễn Nam Trung SV : Nguyễn Văn Anh
Nguyễn Thanh Bình
Trang - 6 -
uq=
Các biến ra :
111yxh==; 222yxh==
Thay các biến vào hệ (I) ta được: ()11121122221211dyyydtCRyydyyudtCRR=−
−=−−
Laplace (I’) ta được: ()()()11121112222121()()()()()1()yssysysCRysysysyssusCRR=−
−=−− 12111222212()()1()()()()()ysysCRsysysysCsysusRR=+=−++= 22112221221222112()()1()()()()()()()1ysysCRsysCsysusRRysCsysCsysusRCsR−+⇒++=⇔++=+ 222211112221211()(()1)()(1)ysRCRCssRCRCRCusRRCs⇔++++=+ 221122211112221()(1)()()1ysRRCsusRCRCssRCRCRC+⇔=++++
(a-1) là hàm truyền mô tả với đầu vào q, đầu ra h2.
Tính các thông số:
Đồ Án Môn Học:Thiết Bị Tự Động Bộ Môn : ĐL&ĐKTĐ
GVHD :Ths.Nguyễn Nam Trung SV : Nguyễn Văn Anh
Nguyễn Thanh Bình
Trang - 7 -
()2111236Cabm=×=×=
()2222122Cabm=×=×=
21133.530.252secHHmRmQ−−===
22331.52secHmRmQ===
Thay số ta được .
()222()1.5(1.51)2.251.5()4.513.514.513.51ysssGsusssss++===++++
PHẦN II: THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN
II.1. Phương pháp đa thức đặc trưng có hệ số suy giảm thay đổi được.
II.2Ứng dụng thiết kế bộ điều khiển theo phương pháp đa thức đặc trưng có hệ số suy giảm thay đổi được.
Đối tượng công nghiệp có hàm truyền là:
()()22.251.54.513.51sGsss+=++
Hình 2.2- Mô hình hệ thống
Trong đó bộ điều khiển là bộ PID kinh điển, PID số,hay bộ điều khiển mờ.
.PDF 
54 
263 
91 
