5Bai Thi Nghiem - 5 bài báo cáo môn th c t p h th ng đi u khi n t…
Course: Điều khiển tự động 233documents
University: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh Info
5Bai Thi Nghiem - 5 bài báo cáo môn thực tập hệ… 1.1.1.1
BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN: THỰC TẬP MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN
-----------------⸙∆⸙-----------------
BÁO CÁO 5 BÀI THÍ NGHIỆM
GVBM: NGUYỄN VĂN ĐÔNG HẢI
HTMSSV: NGUYỄN TUẤN KIỆT - 20151078 LÊ THANH HẬU - 20151361
5Bai Thi Nghiem - 5 bài báo cáo môn thực tập hệ…
CHƯƠNG 1: Ứng dụng Matlab trong mô tả toán học hệ thống
Bài 1: Hãy tìm hàm truyền và hệ phương trình biến trạng thái của hệ thống có sơ đồ như sau Giải G1 song song với G3 G1G3=parallel(G1,G3) G1G3 = 2 s^2 + 9 s + 15 ------------------ s^3 + 8 s^2 + 15 s G2 hồi tiếp âm H1 G2H1=feedback(G2,H1) G2H1 = s ---------------
5Bai Thi Nghiem - 5 bài báo cáo môn thực tập hệ… 2 s^2 + 4 s + 8 G1G3 nối tiếp G2H1 G=series(G1G3,G2H1) G = 2 s^3 + 9 s^2 + 15 s
------------------------------ 2 s^5 + 20 s^4 + 70 s^3 + 124 s^2 + 120 s
Ta được hàm truyền hồi tiếp âm đơn vị Gs=feedback(G,1) Gs = 2 s^3 + 9 s^2 + 15 s
------------------------------
2 s^5 + 20 s^4 + 72 s^3 + 133 s^2 + 135 s
Tìm hệ phương trình trạng thái của hệ thống:
Hệ phương trình trạng thái tổng quát của hệ thống có dạng:
Các ma trận A, B, C, D được tìm như sau:
5Bai Thi Nghiem - 5 bài báo cáo môn thực tập hệ…
Kiểm chứng hàm truyền đã tính bằng Matlab Simulink:
Nhận xét: kết quả khi tính bằng lý thuyết giống với mô phỏng trên mathlab
5Bai Thi Nghiem - 5 bài báo cáo môn thực tập hệ…
Bài 2: Hãy tìm hàm truyền và hệ phương trình biến trạng thái của hệ thống có sơ đồ như sau
Chuyển bộ tổng âm ra sau khối G4 khi đó nhánh H3 sẽ có thêm 1 khối nối tiếp G4 gọi khối đó là D1 D1= series(H3,G4)
5Bai Thi Nghiem - 5 bài báo cáo môn thực tập hệ…
Đổi vị trí 2 bộ tổng dương ra trước bộ âm G5 hồi tiếp âm D1 T1= feedback(G5,D1) G3 nối tiếp G4 D2= series(G3,G4) G6 song song D2 Gss=parallel(G6,D2) Document continues below Discover more from: Đi u khi n t đ ng 233documents Go to course
5Bai Thi Nghiem - 5 bài báo cáo môn thực tập hệ… Điều khiển tự động 100% (2) 7
AWS B4.0 Standard-Methos-For-Mechanical-Testing-Of-Welds-Apiasme-Workbook Điều khiển tự động 100% (2) 184 Luan an tien si Pham Van Trieu Điều khiển tự động 100% (1) 133
Do an mon hoc cam bien chay khi co khi gas su dung cam bien mq2 Điều khiển tự động 100% (1) 19 Chuong 3 Ltdknc - rqr Điều khiển tự động 100% (1) 142
LUÂ฀N VĂN ĐÔ฀ ÁN TÔ฀T Nghiê฀P Điều khiển tự động 100% (1) 125
5Bai Thi Nghiem - 5 bài báo cáo môn thực tập hệ…
G2 nối tiếp Gss nối tiếp D1 D3=series(G2,Gss) D1 nối tiếp D3 D4=series(D1,D3) D4 hồi tiếp âm G2 D5=feedback(D4,H2)
5Bai Thi Nghiem - 5 bài báo cáo môn thực tập hệ… D5 nối tiếp G1 D5=series(D5,G1) D5 hồi tiếp âm H1 G=feedback(D5,H1)
5Bai Thi Nghiem - 5 bài báo cáo môn thực tập hệ…
Hệ phương trình của hệ
Tìm hệ phương trình trạng thái của hệ thống:
Hệ phương trình trạng thái tổng quát của hệ thống có dạng:
Các ma trận A, B, C, D được tìm như sau:
5Bai Thi Nghiem - 5 bài báo cáo môn thực tập hệ…
CHƯƠNG 2: Ứng dụng Matlab trong khảo sát tính
ổn định của hệ thống.
2.1 Khảo sát hệ thống dùng biểu đồ bode 2.1.1 Mục đích
Từ biểu đồ Bode của hệ hở G(s), tìm tần số cắt biên,pha dự trữ, tần số cắt pha, biên dự
trữ. Dựa vào kết quả tìm được để xét tính ổn định của hệ hồi tiếp âm đơn vị có hàm truyền vòng hở là G(s). 2.1.2 Yêu cầu
Khảo sát hệ thống hồi tiếp âm đơn vị có hàm truyền vòng hở là G(s)Khảo sát hệ thống
hồi tiếp âm đơn vị có hàm truyền vòng hở là G(s)
a. Với K=10, hãy vẽ biểu đồ Bode biên độ và pha của hệ hở trong khoảng tần số (0.1, 100)
b. Dựa vào biểu đồ Bode tìm tần số cắt biên, pha dự trữ, tần số cắt pha, biên dự
trữ. Lưu biểu đồ Bode thành file *.bmp, chèn vào file word để viết báo cáo. Chú
ý phải chỉ rõ các giá trị tìm được trong biểu đồ Bode.
c. Hãy xét tính ổn định của hệ thống kín, giải thích
d. Hãy vẽ đáp ứng quá độ của hệ thống trên với đầu vào là hàm nấc đơn vị trong
khoảng thời gian t=0÷10s để minh họa kết luận ở câu c. Lưu hình vẽ này để báo cáo Bài làm
a) Với K=10, hãy vẽ biểu đồ Bode biên độ và pha của hệ hở trong khoảng tần số (0.1, 100)
5Bai Thi Nghiem - 5 bài báo cáo môn thực tập hệ…
b) Dựa vào biểu đồ Bode tìm tần số cắt biên, pha dự trữ, tần số cắt pha, biên dự trữ
-Tần số cắt biên: 4.65 rad/s -Pha dự trữ: 24.8 dB
-Tần số cắt pha: 0.460 rad/s -Biên dự trữ.: 103 deg
c) Hãy xét tính ổn định của hệ thống kín, giải thích
Theo tiêu chuẩn Bode: “Sau khi xác định được độ dự trữ biên độ GM và độ dự trữ pha PM
của hệ hở ta có thể xét ổn định hệ kín như sau: Hệ kín ổn định nếu hệ hở có độ dự trữ biên và
độ dự trữ pha đều dương. ( Hệ kín ổn định ⇔ hệ hở có GM>0 dB và PM>0° )”.
Trong bài này có độ dự trữ biên Gm = 24.8dB > 0, Độ dự trữ pha Pm = 103deg > 0.
Do đó hệ kín ổn định theo tiêu chuẩn Bode.
d ) Hãy vẽ đáp ứng quá độ của hệ thống trên với đầu vào là hàm nấc đơn vị
trong khoảng thời gian t=0÷10s để minh họa kết luận ở câu c Khai báo hàm:
G=tf(10,conv([1 0.2],[1 8 20])); Gk=feedback(G,1); step(Gk,10);
5Bai Thi Nghiem - 5 bài báo cáo môn thực tập hệ…
Nhận xét: hệ thống ổn định phù hợp với tiêu chuẩn bode ( GM>0 dB và PM>0° ) Txl=7s ; exl=0 ; POT=0
e) Với K=400 thực hiện lại các yêu cầu từ câu a→d Khai báo hàm :
G=tf([400],conv([1 0.2],[1 8 20])); figure; bode(G,{0.1,100}); grid o ; n margin(G) figure; Gk=feedback(G,1) step(Gk,10)
5Bai Thi Nghiem - 5 bài báo cáo môn thực tập hệ…
Dựa vào biểu đồ Bode tìm tần số cắt biên, pha dự trữ, tần số cắt pha, biên dự trữ
Tần số cắt biên: 4.66 rad/s Pha dự trữ: -7.27 dB
Tần số cắt pha: 6.71 rad/s Biên dự trữ.: -23.4 deg
Xét tính ổn định của hệ thống kín, giải thích.
 Hệ thống bất ổn định vì độ dự trữ biên và độ dự trữ pha của biểu đồ bode mô tả hệ thống
đều âm. ( Gm=-7.27<0 ; Pm=-23.4<0 )
Vẽ đáp ứng quá độ của hệ thống trên với đầu vào là hàm nấc đơn vị với đầu vào
là hàm nấc đơn vị trong khoảng thời gian t=0÷10s
Nhận xét : hệ thống không ổn đinh với tiêu chuẩn bode
( Gm=-7.27<0 ; Pm=-23.4<0 )
5Bai Thi Nghiem - 5 bài báo cáo môn thực tập hệ…
2.2 Khảo sát hệ thống dùng biểu đồ Nyquist 2.2.1 Mục đích
Từ biểu đồ Nyquist của hệ hở G(s), tìm tần số cắt biên,pha dự trữ, tần số cắt pha, biên dự trữ.
Dựa vào kết quả tìm được để xét tính ổn định của hệ hồi tiếp âm đơn vị có hàm truyền vòng hở là G(s). 2.2.2 Yêu cầu
1. Khảo sát hệ thống hồi tiếp âm đơn vị có hàm truyền vòng hở là G(s)
a. Với K=10, hãy vẽ biểu đồ Nyquist của hệ thống
b. Dựa vào biểu đồ Nyquist tìm pha dự trữ, biên dự trữ (theo dB). So sánh với kết quả ở
câu 2.1.2. Lưu biểu đồ Bode thành file *.bmp, chèn vào file word để viết báo cáo. Chú
ý phải chỉ rõ các giá trị tìm được trong biểu đồ Nyquist
c. Hãy xét tính ổn định của hệ thống kín, giải thích
d. Với K=400 thực hiện lại các yêu cầu từ câu a→c
2. Hãy xét tính ổn định của hệ thống hồi tiếp âm đơn vị có hàm truyền vòng hở là BÀI LÀM
1. Khảo sát hệ thống hồi tiếp âm đơn vị có hàm truyền vòng hở là G(s)
a) Với K=10, hãy vẽ biểu đồ Nyquist của hệ thống Khai báo hàm
G=tf([10],conv([1 0.2],[1 8 20])) ; nyquist(G) ; grid on ;
b) Dựa vào biểu đồ Nyquist tìm pha dự trữ, biên dự trữ (theo dB). So sánh với kết quả ở câu a
5Bai Thi Nghiem - 5 bài báo cáo môn thực tập hệ…
Tại điểm y = 0 , x= -0.0404
=> Biên dự trữ = GM = 1 / 0.0404 = 24.8 (dB)
Tại điểm y = -1 , x= 0.264  phi omega C = tan- ( 1 -1 / 0.264 ) = -75.21
 phi M = 180 - 75.21 = 104.8
c) Hãy xét tính ổn định của hệ thống kín, giải thích
 Ta có G ổn định vì xét mẫu bằng 0 có 3 no đều nằm bên trái mặt phẳng phức
d) Với K=400 thực hiện lại các yêu cầu từ câu a>c Khai báo hàm
G=tf(400,conv([1 0.2],[1 8 20])) nyquist(G) grid on G = 400 -------------------------- s^3 + 8.2 s^2 + 21.6 s + 4
Dựa vào biểu đồ Nyquist tìm pha dự trữ, biên dự trữ (theo dB): Ta tìm đc phi M= -24.9 độ
5Bai Thi Nghiem - 5 bài báo cáo môn thực tập hệ… Ta tìm đc GM= -7.347
Xét tính ổn định của hệ thống  Ta có hàm G ổn định
 Biển đồ nyquist bao điểm (-1,0) nên hàm kín GS không ổn định
5Bai Thi Nghiem - 5 bài báo cáo môn thực tập hệ…
2. Hãy xét tính ổn định của hệ thống hồi tiếp âm đơn vị có hàm truyền vòng hở là Khai báo hàm: G=tf([1],conv([1 1 0],[1 2])); nyquist(G); G = 1 ----------------- s^3 + 3 s^2 + 2 s
Hàm truyền hở có 1 khâu tích phân lý tưởng ta vẽ cung -gama/2 (với gama=1) khi đó ta đươc 1 vòng kín
5Bai Thi Nghiem - 5 bài báo cáo môn thực tập hệ…
Vì biểu đồ không bao điểm (-1,0j) nên hệ kín ổn định.
Khai báo trong cửa sổ Editor: G=tf([1],conv([1 0 0],[1 1])) nyquist(G) grid o ; n G = 1 --------- s^3 + s^2 Biểu đồ nyquist
Hàm truyền hở có 2 khâu tích phân lý tưởng ta vẽ cung -gama/2 (với gama=2) khi đó ta đươc 1 vòng kín
Vì biểu đồ nyquist bao điểm (-1,0) nên hệ ko ổn định