Bài giảng Lý thuyết điều khiển tự động - Chương 1: Phần tử và hệ thống điều khiển tự động - Nguyễn Thành Phúc

Nội dung text: Bài giảng Lý thuyết điều khiển tự động - Chương 1: Phần tử và hệ thống điều khiển tự động - Nguyễn Thành Phúc

1. Môn học LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG Giảng viên: Nguyễn Thành Phúc Bộ môn Điều Khiển Tự Động Khoa CôngNghệ Điện Trường Đại học Công Nghiệp TP.HCM
2. Nội dung môn học Chương 1: Phần tử và hệ thống điều khiển tự động Chương 2: Mô tả toán học hệ thống điều khiển liên tục Chương 3: Đánh giá tính ổn định của hệ thống Chương 4: Chất lượng của hệ thống điều khiển Chương 5: Thiết kế hệ thống điều khiển liên tục • Chương 6: Mô tả toán học hệ thống điều khiển rời rạc • Chương 7: Phân tích và thiết kế hệ thống điều khiển rời rạc • Chương 8: Hệ thống điều khiển phi tuyến
3. Tài liệu tham khảo Giáo trình: Lý thuyết điều khiển tự động Nguyễn Thị Phương Hà- Huỳnh Thái Hoàng- Lương Văn Lăng NXB Đại học Quốc Gia TPHCM Bài tập: Bài tập điều khiển tự động Nguyễn Thị Phương Hà NXB Đại học Quốc Gia TPHCM Tham khảo thêm các tài liệu có các từ khóa: control, control theory, control system, feedback control, Ví dụ như: Automatic Control Systems , B. C. Kuo. Modern Control Engineering , K. Otaga. Modern Control System Theory and Design , S.M. Shinners Feedback Control Systems, J.V.De Vegte.
4. Chương 1 PHẦN TỬ VÀ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG Nội dung chương 1 ➢ Khái niệm điều khiển ➢ Các nguyên tắc điều khiển ➢ Phân loại điều khiển ➢ Một số ví dụ về các hệ thống điều
5. Khái niệm Thí dụ 1: Lái xe, mục tiêu giữ tốc độ xe ổn định V =40km/h 1. Mắt quan sát đồng hồ đo tốc độ: thu thập thông tin 2. Bộ não điều khiển tăng tốc nếu V 40km/h :xử lý thông tin 3. Tay giảm ga hoặc tăng ga: tác động lên hệ thống Kết quả của quá trình điều khiển trên: xe chạy với tốc độ “gần” bằng 40km/h. 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
6. Khái niệm Thí dụ 2: Hệ thống bơm nước tự động k 1. Phao cảm nhận mực nước: thu thập thông tin 2. Tác động đĩng tiếp điểm: xử lý thông tin 3. Máy bơm hoạt động : tác động lên hệ thống Kết quả của quá trình điều khiển trên: nước được bơm “gần” bằng với mực nước định trước. 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 mà không có sự tác động của con người.
7. Khái niệm Tai sao cần phải điều khiển tự động? Đáp ứng của hệ thống không thỏa mãn yêu cầu, nên cần tăng độ chính xác, tăng năng suất , tăng hiệu quả kinh tế
8. Các thành phần cơ bản của hệ thống điều khiển 3 thành phần cơ bản: đối tượng, bộ điều khiển, cảm biến
9. Một số thí dụ về các hệ thống điều khiển
10. Ví duï 1: Heä ñieàu khieån kín möïc chaát loûng khoâng ñoåi Ngõ vào R Tín hiệu hồi tiếp Thiết bị điều khiển Tín hiệu điều khiển Giá trị mong muốn Đối tượng điều khiển Độ sai lệch Độ cao hs
11. Một thí dụ hệ thống điều khiển mực chất lỏng Hình vẽ tham khảo từ giáo trình: Cơ sở tự động học, Lương văn Lăng, NXB Đại học Quốc Gia
12. Hệ thống điều khiển mực chất lỏng • Hệ thống điều khiển mực chất lỏng thường gặp trong các quá trình công nghiệp chế biến thực phẩm, nước giải khát, các hệ thống xử lý nước thải, • Điều khiển mực chất lỏng, điều khiển lưu lượng chất lỏng • Các loại cảm biến đo mực chất lỏng: • Cảm biến đo dịch chuyển: biến trở, encoder • Cảm biến áp suất • Cảm biến điện dung
13. Ví duï 2: Heä ñieàu khieån hôû nhieät ñoä phoøng
14. Ví duï 3: Heä ñieàu khieån kín toác ñoä ñoäng cô DC
15. Hệ thống điều khiển động cơ thực tế • Động cơ: DC, AC • Cảm biến: biến trở, máy phát tốc, encoder • Bộ điều khiển: DC Driver, AC Driver (Inverter) DC Motor Encoder DC Driver
16. Hệ thống ổn định nhiệt độä
17. Hệ thống điều khiển nhiệt độ theo chương trình
18. Một hệ thống điều khiển nhiệt độ thực tế
19. Hệ thống điều khiển nhiệt độä • Nhiệt độ là đại lượng tham gia vào nhiều quá trình công nghệ: sản xuất xi măng, gạch men, nhựa, cao su, hóa dầu, thực phẩm, • Mục tiêu điều khiển thường là giữ cho nhiệt độ ổn định (điều khiển ổn định hóa) hay điều khiển nhiệt độ thay đổi theo đặc tính thời gian định trước (điều khiển theo chương trình). Nhà máy xi măng Nhà máy giấy
20. Hệ thống điều khiển động cơ Động cơ (DC, AC) là thiết bị truyền động được sử dụng rất phổ biến trong máy móc, dây chuyền sản suất. Có 3 bài toán điều khiển thường gặp: điều khiển tốc độ, điều khiển vị trí, điều khiển moment.
21. Hệ thống điều khiển định vị anten
22. • Các ứng dụng của lý thuyết điều khiển • Áp dụng trong hầu hết tất cả các lĩnh vực kỹ thuật • Hệthống sản xuất: nhà máy xi măng, nhà máy đường, nhà máy giấy, nhà máy chế biến thực phẩm, nước giải khát . • Quá trình công nghiệp: nhiệt độ, lưu lượng, áp suất, tốc độ, • Hệ cơ điện tử: robot di dộng, cánh tay máy, máy công cụ, • Hệ thống thông tin: hệ thống phát thanh, truyền hình, tổng đài điện thoại • Hệ thống sản xuất và truyền tải năng lượng: nhà máy điện, • Phương tiện giao thông: xe hơi, tàu hỏa, máy bay, tàu vũ trụ, • Thiết bị quân sự: điều khiển rada ,tên lửa, pháo, • Thiết bị đo lường: các máy vẽ, • Thiết bị điện tử dân dụng: máy điều hòa, ti vi, tủ lạnh, máy giặt, máy ảnh, nồi cơm điện, • Thiết bị y tế