7/21/2019 Bo Dieu Khien Pid

http://slidepdf.com/reader/full/bo-dieu-khien-pid-56d8bf1676b26 1/18

7/21/2019 Bo Dieu Khien Pid

http://slidepdf.com/reader/full/bo-dieu-khien-pid-56d8bf1676b26 2/18

Mục tiêu điều khi ển :Triệt tiêu sai số xác lập.Giảm thờ i gian xác l ập và độ vọt lố.Hạn chế dao động.

7/21/2019 Bo Dieu Khien Pid

http://slidepdf.com/reader/full/bo-dieu-khien-pid-56d8bf1676b26 3/18

Ch ất lượ ng h ệ thống :Sai số của hệ thống :

Sai số xác lập :

e(t) u(t) K(s)

r(t) G(s)

y(t)

H(s)y ht (t)

t s 0e( ) lim e( t) lim s.E (s)

→ ∞ →

∞ = =

)()()()( s H sY s Rs E −=

)()()()()( s H sGsK s E s R −=

)()()(1)()(

s H sGsK

s Rs E +

=

7/21/2019 Bo Dieu Khien Pid

http://slidepdf.com/reader/full/bo-dieu-khien-pid-56d8bf1676b26 4/18

Nh ận xét :Sai số xác lập không ch ỉ phụ thuộc vào cấu trúc và thông s ố củahệ mà còn ph ụ thuộc vào tín hi ệu vào.Sai số xác lập phụ thuộc vào số lượ ng khâu lí t ưở ng có trong hàmtruyền hở G(s)H(s) :

Hệ không có khâu tích phân : luôn có sai s ố xác lập.1 khâu tích phân : e xl = 0 vớ i tín hiệu vào là hàm n ấc.2 khâu tích phân : e xl = 0 vớ i hàm dốc và hàm n ấc.3 khâu tích phân : e xl = 0 vớ i hàm dốc,hàm n ấc và hàm

parabol.Hệ có n khau tích phân lí t ưở ng gọi là hệ vi sai bậc n.

Sai số xác lập :

7/21/2019 Bo Dieu Khien Pid

http://slidepdf.com/reader/full/bo-dieu-khien-pid-56d8bf1676b26 5/18

PID (Proportional Integral Derivative Controller ):Bộ điều khiển hồi tiếp vòng kín đượ c sử dụng nhiều nhấttrong công nghi ệp.

Là sự k ết hợ p của 3 bộ điều khiển : tỉ lệ, tích phân và viphân.

Có kh ả năng làm tri ệt tiêu sai s ố xác lập, tăng tốc độ đáp

ứng, giảm độ vọt lố nếu thông s ố của bộ điều khiển đượ c lựachọn thích h ợ p.

7/21/2019 Bo Dieu Khien Pid

http://slidepdf.com/reader/full/bo-dieu-khien-pid-56d8bf1676b26 6/18

7/21/2019 Bo Dieu Khien Pid

http://slidepdf.com/reader/full/bo-dieu-khien-pid-56d8bf1676b26 7/18

Bộ điều khiển PID số (rờ i rạc) :

7/21/2019 Bo Dieu Khien Pid

http://slidepdf.com/reader/full/bo-dieu-khien-pid-56d8bf1676b26 8/18

Khâu t ỉ lệ (Proportional) :

Hàm truy ền : K(s) = K P .

Đặc tính th ờ i gian : Y(s) = K p.G(s).E(s).

Sai số hệ thống :)()(1

)()(

s H sGK

s Rs E

P+

=

e(t) u(t) K P

r(t) G(s)

y(t)

H(s)y ht (t)

7/21/2019 Bo Dieu Khien Pid

http://slidepdf.com/reader/full/bo-dieu-khien-pid-56d8bf1676b26 9/18

Nhận xét :

Kp càng l ớ n thì tốc độ đáp ứng càng nhanh.

Kp càng l ớ n thì sai số xác lập càng nh ỏ (nhưng không th ểtriệt tiêu).

Kp càng l ớ n thì các c ực của hệ thống có xu h ướ ng di chuy ểnra xa trục thực => Hệ thống càng dao động và độ vọt lố càngcao.

Nếu Kp tăng quá giá tr ị giớ i hạn thì hệ thống sẽ dao độngkhông t ắt dần => mất ổn định.

7/21/2019 Bo Dieu Khien Pid

http://slidepdf.com/reader/full/bo-dieu-khien-pid-56d8bf1676b26 10/18

7/21/2019 Bo Dieu Khien Pid

http://slidepdf.com/reader/full/bo-dieu-khien-pid-56d8bf1676b26 11/18

Nh ận xét :

Tín hiệu ngõ ra đượ c xác định bở i sai số.

K I càng lớ n thì đáp ứng quá độ càng ch ậm.

K I càng lớ n thì sai số xác lập càng nh ỏ. Đặc biệt hệ sốkhuếch đại của khâu tích phân b ằng vô cùng khi t ần số bằng0 => triệt tiêu sai s ố xác lập vớ i hàm n ấc.

K I càng lớ n thì độ vọt lố càng cao.

7/21/2019 Bo Dieu Khien Pid

http://slidepdf.com/reader/full/bo-dieu-khien-pid-56d8bf1676b26 12/18

Khâu vi phân (Derivative) :

Hàm truy ền : K(s) = K D.s.

Đặc tính th ờ i gian : Y(s) = K D.G(s).E(s).s.

Sai số hệ thống : )()(.1

)()(

s H sGK s

s Rs E

D+

=

e(t) u(t) KD.Sr(t) G(s) y(t)

H(s)y ht (t)

7/21/2019 Bo Dieu Khien Pid

http://slidepdf.com/reader/full/bo-dieu-khien-pid-56d8bf1676b26 13/18

Nh ận xét :KD càng lớ n thì đáp ứng quá độ càng nhanh.

KD càng lớ n thì độ vọt lố càng nh ỏ.

Hệ số khuếch đại tại tần số cao là vô cùng l ớ n nên khâu hi ệuch ỉnh D rất nhạy vớ i nhiễu tần số cao.

Khâu vi phân không th ể sử dụng một mình mà ph ải dùng k ếthợ p vớ i các khâu P ho ặc I.

7/21/2019 Bo Dieu Khien Pid

http://slidepdf.com/reader/full/bo-dieu-khien-pid-56d8bf1676b26 14/18

Bộ điều khi ển PID :Kết hợ p của ba khâu thành ph ần.

Biểu diễn :

Cách 1 :

Cách 2 :

Cách 3 :

sK sK K sK D I P . / )( ++=

].). /(11[)( sT sT K sK D I P

++=

).1)(.1()( 21 sT sT

sK sK R

++=

7/21/2019 Bo Dieu Khien Pid

http://slidepdf.com/reader/full/bo-dieu-khien-pid-56d8bf1676b26 15/18

Các ph ươ ng pháp tìm thông s ố PID (Kp, Ki, Kd) :

Ch ỉnh định bằng tay.Phươ ng pháp Ziegler – Nichols.Ch ỉnh định dùng ph ần mềm.

Cohen-Coon.

7/21/2019 Bo Dieu Khien Pid

http://slidepdf.com/reader/full/bo-dieu-khien-pid-56d8bf1676b26 16/18

Ch ỉnh định b ằng tay :Đặt Ki = Kd = 0. T ăng Kp đến khi hệ thống dao động tuần hoàn.Đặt thờ i gian tích phân b ằng chu k ỳ dao động .

Điều ch ỉnh lại giá tr ị Kp cho phù h ợ p.Nếu có đao động thì điều ch ỉnh giá tr ị Kd.

7/21/2019 Bo Dieu Khien Pid

http://slidepdf.com/reader/full/bo-dieu-khien-pid-56d8bf1676b26 17/18

Ph ươ ng pháp Ziegler-Nichols :Đặt Ki = Kd = 0. T ăng Kp đến khi hệ thống dao động tuần hoàn.Đặt giá tr ị Kp này = KcĐo chu kì dao động Pc.

7/21/2019 Bo Dieu Khien Pid

http://slidepdf.com/reader/full/bo-dieu-khien-pid-56d8bf1676b26 18/18

Ch ỉnh định b ằng ph ần mềm :Dùng ph ần mềm để tự động ch ỉnh định thông s ố PID (th ực hiện

trên mô hình toán, ki ểm nghi ệm trên mô hình th ực).Ví dụ dùng gi ải thuật di truyền (GA) để tìm thông s ố sao cho sai

số đo đượ c nhỏ hơ n giá tr ị yêu cầu.