Tự động hóa và điều chỉnh thiết bị điện (chương 4)

C2 R2 C X X K= C2 R2 R1 C R1 Y + R1 X Y = K Y + C Y = K K= X C R1 1 + T1 .p .X; (1 + T1 p )(1 + T2 p ) K = R 2 .C 1 ; T = R 1 .C 1 ; T2 = R 2 .C 2 C2 R2 R1 R1 R2 ; T = R 1 .C 1 ; T2 = R 2 .C 2 R1 Y = K Y + 1 + T1 .p .X; ( 1 + T2 p ) 1 + T1 .p .X; (1 + T1 p ).(1 + T2 p ) R2 R .C ; T = 1 1 ; T2 = R 2 .C 2 2.R 1 2 C2 + Y Y= R2 K .X; K = ; T = R 1 .C 1 ; (1 + T2 p ).p 2.R 1 .C C2 R1 X C2 R2 R1 C1 R2 Y = K Y + K= K.(1 + T1 .p ) .X; (1 + T2 p ).(1 + T3 p ) R3 ; T = R 1 .C 1 ; T2 = 2.R 1 .C 1 ; T3 = R 3 .C 3 2.R 1 + Hàm truyền một số khâu hiệu chỉnh TT Khâu Sơ đồ Hàm truyền hiệu chỉnh 1 C X R K 1 Y = .X; K = Y p R.C + R2 C 2 X R1 + Y K .X; (1 + Tp ) R K = 2 ; T = R 2 .C R1 Y= 3 R1 X 4 5 X + C X R2 C Y R Y + + C R1 + C1 R1 C2 R2 1 R1 C1 R1 Y = K Y + K= 8 X R C Y = K.(1 + Tp ).X; R K = 2 ; T = R 1.C R1 Y 7 X Kp .X ; (1 + Tp ) K = R2 .C ; T = R1.C Y = Y R2 6 X Y = K.p.X; K = R.C R2 R1 C X K.(1 + Tp ) .X; X 1 K= ; T = R1.C R 1.C Y= C 2R 2 + Y Y = K 1 + T1 .p .X; ( 1 + T2 p ) R2 ; T = R 1 .C 1 ; T2 = R 2 .C 2 R1 1 .X; (1 + T1p )(1 + T2 p ) K = R 2 .R 1; T = R1.C1; T2 = R 2 .C 2 C2 R2 + Y 9 Y = K K= 10 X R1 R1 C1 R1 C1 R1 Y= Y + K= C3 R3 C2 R2 X R2 R .C ; T = 1 1 ; T2 = R 2 .C 2 2.R 1 2 C2 11 + 1 .X; (1 + T1p ).(1 + T2p ) Y = K Y K= K .X; (1 + T2 p ).p R2 ; T = R 1.C1. 2.R 1.C K.(1 + T1.p ) .X; (1 + T2 p ).(1 + T3p ) R3 ; T = R 1.C1; 2.R 1 T2 = 2.R1.C1; T3 = R 3 .C3 12 Mạch PID Sơ đồ khối tổng quát của các khâu hiệu chỉnh PID P UV I D UV Tín hiệu đầu ra đợc tính U ra = K p U V + K I U V dt + K D dU V dt Hàm truyền đợc viết: K U ra ( p ) = K p + I + K D .p U V ( p ) p 2 U ra ( p ) K D p + K p .p + K i = U V ( p) p Viết lại biểu thức hàm truyền A 1 p 2 + A 2 .p + 1 W( p ) = p K A1 = D KI A2 = = Kp KI 1 KI Sơ đồ ví dụ R2 R1 UV R3 P R5 + C1 R8 I - R6 + C2 R4 + D R7 + Ura 4.3. Mạch phi tuyến dùng KĐTT Các khâu phi tuyến dùng đẻ giới hạn vùng tác động của một số thông số trong mạch điều khiển tự động rất thờng dùng. Ví dụ cần giới hạn dòng điện khi khởi động động cơ. Chúng có thể đợc dùng để tạo hàm phi tuyến. Những hàm phi tuyến này đợc tạo bằng việc tuyến tính hóa từng đoạn đặc tính theo nguyên tắc: n y = y 0 + ax + b i ( x x 0 i ) (pt - 1) i =1 Trong đó: bi = 0 khi x x0i; bi = const khi x> x0i. Ví dụ có một đờng cong phi tuyến trên hình pt1, nó có thể đợc tuyến tính hóa thành bốn đoạn. Tín hiệu vật lí x, y đợc đổi thành tín hiệu điện Ux, Uy. Phơng trình đờng cong tuyến tính hóa có thể viết: 3 U y = U 0 + k 0U x + k i ( U x U 0i ) (pt - 2) i =1 Trong đó: ki = 0 khi Ux Uxi; ki = ki khi Ux > Uxi Từ phơng trình (pt - 2) thấy rằng đờng cong là tổng của 5 điện áp. Sơ đồ mạch thực hiện biểu thức trên đợc vẽ trên hình pt2. Số hạng thứ nhất của biểu thức (pt - 2) là U0 có một giá trị ra U0 khi giá trị vào Ux = 0 vào. Số hạng thứ hai là một tín hiệu điện áp biến thiên tuyến tính, chừng nào điện áp vào còn nhỏ hơn Ux1 đầu ra còn biến thiên tuyến tính. Khi đầu vào lớn hơn U x1 đờng cong thành phi tuyến, sau khi tuyến tính hóa, có thành phần là số hạng thứ 3, nó tỷ lệ với hiệu Ux - Ux1 với hệ số khuếch đại k 1. Nếu không có số hạng này trong đoạn Ux1 Ux2 tín hiệu ra biến thiên theo đờng thẳng nối dài nét đứt (hình pt1). Khi tín hiệu vào lớn hơn Ux2 xuất hiện thêm số hạng thứ 4 tỷ lệ với hiệu Ux Ux2 . Tín hiệu vào tiếp tục tăng khâu phi tuyến thứ ba hoạt động tỷ lệ với Ux Ux3. Nh vậy tổng 5 (hình pt2) có năm đầu vào mỗi đầu vào đợc tạo hàm một đoạn đặc tính tơng ứng với tín hiệu đầu vào. 1 U0 2 Ux 3 5 Uy 4 Hình pt1. Tuyến tính hóa đờng cong phi tuyến Hình pt2. Sơ đồ khối mạch tuyến tính hóa đờng cong phi tuyến