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

Môn họcLÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNGGiảng viên: Nguyễn Thành PhúcBộ môn Điều Khiển Tự ĐộngKhoa CôngNghệ ĐiệnTrường Đại học Công Nghiệp TP.HCM Nội dung môn họcChương 1: Phần tử và hệ thống điều khiển tự độngChương 2: Mô tả toán học hệ thống điều khiển liên tụcChương 3: Đánh giá tính ổn định của hệ thốngChương 4: Chất lượng của hệ thống điều khiểnChương 5: Thiết kế hệ thống điều khiển liên tụcChương 6: Mô tả toán học hệ thống điều khiển rời rạcChương 7: Phân tích và thiết kế hệ thống điều khiển rời rạcChương 8: Hệ thống điều khiển phi tuyến Tài liệu tham khảoGiáo trình: Lý thuyết điều khiển tự động Nguyễn Thị Phương Hà- Huỳnh Thái Hoàng- Lương Văn Lăng NXB Đại học Quốc Gia TPHCMBài tập: Bài tập điều khiển tự động Nguyễn Thị Phương Hà NXB Đại học Quốc Gia TPHCMTham 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.Chương 1PHẦN TỬ VÀ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG Nội dung chương 1Khái niệm điều khiểnCác nguyên tắc điều khiểnPhân loại điều khiểnMột số ví dụ về các hệ thống điềuKhái niệmThí dụ 1: Lái xe, mục tiêu giữ tốc độ xe ổn định V =40km/h1. Mắt quan sát đồng hồ đo tốc độ: thu thập thông tin2. Bộ não điều khiển tăng tốc nếu V40km/h :xử lý thông tin3. Tay giảm ga hoặc tăng ga: tác động lên hệ thốngKết 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 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.Thí dụ 2: Hệ thống bơm nước tự độngKhái niệm1. Phao cảm nhận mực nước: thu thập thông tin2. Tác động đĩng tiếp điểm: xử lý thông tin3. Máy bơm hoạt động : tác động lên hệ thốngKết quả của quá trình điều khiển trên: nước được bơm “gần” bằng với mực nước định trước.kKhái 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 tếCác thành phần cơ bản của hệ thống điều khiển3 thành phần cơ bản: đối tượng, bộ điều khiển, cảm biếnMột số thí dụ về các hệ thống điều khiểnNgõ vào RThiết bị điều khiểnTín hiệu điều khiểnGiá trị mong muốnĐộ sai lệchĐối tượng điều khiểnTín hiệu hồi tiếpĐộ cao hsVí duï 1: Heä ñieàu khieån kín möïc chaát loûng khoâng ñoåiMột thí dụ hệ thống điều khiển mực chất lỏngHình vẽ tham khảo từ giáo trình: Cơ sở tự động học, Lương văn Lăng, NXB Đại học Quốc GiaHệ thống điều khiển mực chất lỏngHệ thống điều khiển mực chất lỏng thường gặp trong các quátrình công nghiệp chế biến thực phẩm, nước giải khát, các hệthống xử lý nước thải,...Điều khiển mực chất lỏng, điều khiển lưu lượng chất lỏngCác loại cảm biến đo mực chất lỏng:Cảm biến đo dịch chuyển: biến trở, encoderCảm biến áp suấtCảm biến điện dungVí duï 2: Heä ñieàu khieån hôû nhieät ñoä phoøngVí duï 3: Heä ñieàu khieån kín toác ñoä ñoäng cô DC Hệ thống điều khiển động cơ thực tếĐộng cơ: DC, ACCảm biến: biến trở, máy phát tốc, encoderBộ điều khiển: DC Driver, AC Driver (Inverter) DC Motor Encoder DC DriverHệ thống ổn định nhiệt độäHệ thống điều khiển nhiệt độ theo chương trìnhMột hệ thống điều khiển nhiệt độ thực tếHệ thống điều khiển nhiệt độäNhiệt 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 (điềukhiển ổn định hóa) hay điều khiển nhiệt độ thay đổi theo đặc tínhthời gian định trước (điều khiển theo chương trình).Nhà máy xi măngNhà máy giấy Hệ thống điều khiển động cơĐộng 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.Hệ thống điều khiển định vị antenCác ứng dụng của lý thuyết điều khiểnÁp dụng trong hầu hết tất cả các lĩnh vực kỹ thuậtHệthống 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 thoạiHệ 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