Thông báo

**thevane** · 22-01-2006, 07:58

Vì không có ai có ý kiến gì nên tôi đành phải tự viết vậy, nếu có gì sai hoặc chưa chính xác thì các bạn cho ý kiến nhé.

Giả sử ta có một đối tượng điều khiển G. Mỗi khi tác động vào đầu vào một tín hiệu u thì ta nhận được một tín hiệu đầu ra y. Như vậy giữa u và y có một quan hệ nào đó (quan hệ này có thể được mô tả bằng một hàm toán học). Bây giờ ta cứ tạm gọi quan hệ đó là G_yu (chỉ số yu có nghĩa là giữa đầu vào u với đầu ra y. Viết thế này có vẻ hơi ngược so với cách đọc nhưng hiện nay là cách biểu diễn trong hầu hết các tài liệu).

Như vậy thì ta có thể hiểu nôm na: nếu ta biết mối quan hệ G_yu thì ta có thể suy ra được y từ đầu vào u cho trước. Mối quan hệ này có thể được coi là một “hàm quan hệ”, “độ khuyếch đại” hay “hàm truyền” từ đầu vào u đến đầu ra y.

Hình - thevane001

=> y = G_yu * u.

Nếu có hai đối tượng mắc nối tiếp với nhau như hình sau

Hình - thevane002

thì u = K_uw * u => y = G_yu * K_uw * w = M_yw * w

Để cho dễ nhìn ta cũng có thể viết y = G * K * w = M * w

Trong đó M = G * K là “mối quan hệ” hay “hàm truyền” từ w đến y.

Bây giờ giả sử cấu trúc bên trong của M có thay đổi đôi chút như hình vẽ sau.

Hình - thevane003

Trong đó d là đầu vào, y vẫn là đầu ra. Ta vẫn có thể suy ra được mối quan hệ giữa d và y.

Biến đổi thêm chút nữa như hình sau:

Hình - thevane004

Hay hoàn chỉnh hơn như hình sau:

Hình - thevane005

Từ đây ta có thể suy ra được một số hàm truyền quan trọng sau:

- Hàm truyền từ đầu vào r đến đầu ra y.
- Hàm truyền từ đầu vào d đến đầu ra y.
- Hàm truyền từ đầu vào r đến đầu ra e.
- ...

Xin các bạn cho ý kiến về cách tính các hàm truyền trên và ý nghĩa của chúng như thế nào?

Lưu ý: trên đây chưa đưa ra định nghĩa đúng của hàm truyền.
(Do hình trên lúc ẩn lúc hiện, mình add kèm theo thứ tự dưới đây)

**hio2** · 22-01-2006, 10:32

Không thấy mấy cái hình nó hiện ra gì cả ,kể nhà có ADSL phải tốt ko ! Up lại mấy cái đó !
Giả sử có nhiều đầu vào r ,d tác động tới đầu ra y
Viết hàm truyền từ đầu vào r -->y : Cho d=0;
Viết hàm truyền từ đầu vào d-->y : Cho r=0;

Kiểm tra là tổng các hàm truyền này =1 ......
Bạn thevane hãy viết một tutorial đi , về các khái niệm cơ bản trước ,rồi tới các khâu động học (từ tuyến tính tới phi tuyến ) rồi sau này đề cập tới các vấn đề Ổn định, chất lượng tối ưu sau !

Mặc dù đây là những vấn đề cơ bản của ĐKTD ,nhưng nó sẽ giúp ích rất nhiều cho những người ko học về nó .Cơ sở cho thiết kế ,điều khiển ,quan sát hệ thống ĐKTD ,một lĩnh vực đang rất được quan tâm hiện nay !
Bạn hãy viết đi ,mình sẽ giúp 1 tay !

**AFH** · 22-01-2006, 13:44

Nguyên văn bởi hio2

Không thấy mấy cái hình nó hiện ra gì cả ,kể nhà có ADSL phải tốt ko ! Up lại mấy cái đó !
Giả sử có nhiều đầu vào r ,d tác động tới đầu ra y
Viết hàm truyền từ đầu vào r -->y : Cho d=0;
Viết hàm truyền từ đầu vào d-->y : Cho r=0;

Kiểm tra là tổng các hàm truyền này =1 ......
Bạn thevane hãy viết một tutorial đi , về các khái niệm cơ bản trước ,rồi tới các khâu động học (từ tuyến tính tới phi tuyến ) rồi sau này đề cập tới các vấn đề Ổn định, chất lượng tối ưu sau !

Mặc dù đây là những vấn đề cơ bản của ĐKTD ,nhưng nó sẽ giúp ích rất nhiều cho những người ko học về nó .Cơ sở cho thiết kế ,điều khiển ,quan sát hệ thống ĐKTD ,một lĩnh vực đang rất được quan tâm hiện nay !
Bạn hãy viết đi ,mình sẽ giúp 1 tay !

Rất hoan nghênh hai bạn đã post các kiến thức lý thuyết, giúp cho mọi người có thể hiểu trực quan hơn về lý thuyết điều khiển.
Nhân đây AFH có thể bình luận một chút về cái sơ đồ cuối của bạn thevane.
Hãy tưởng tượng đây là một quá trình điều khiển nào đó gồm 2 khâu xử lý (hay điều khiển) tín hiệu. Khâu 1 là K, khâu 2 là G.
Vậy trong thực tế, r sẽ là giá trị đặt, d là sai lệch (do nhiễu, sai số) ở đầu ra (hoặc có thể là giá trị cộng vào), và n là sai lệch ở đầu đo phản hồi.
Lấy ví dụ như sau cho dễ hiểu. Giả sử bạn đk nhiệt độ bằng cách đo điện áp trên 2 đầu dây đốt. Vậy có thể đăt K là bộ đk PI, G là bộ công suất. do đó, y sẽ là đầu ra điện áp thực tế. d là sai lệch so với giá trị lý thuyết. n là giá trị sai số phép đo của điện áp y.
Vậy có thể thấy ngay mô hình này đủ để tượng trưng cho quá trình điều khiển đó. Ở đây tớ kô đi sâu vào phân tích cụ thể, vì đó là việc của người học. Mà tớ chỉ muốn có một cái đối chiếu từ lý thuyết sang thực tế để mọi người có thể hiểu rõ hơn ý nghĩa của nó. Tất nhiên là đối chiếu này chỉ mang tính minh họa. Thực tế từ một mô hình ---> nhiều ứng dụng thực tế.
CHúc mọi người vui và công tác tốt.
AFH

**falleaf** · 22-01-2006, 14:29

Thế nào là điều khiển vòng kín? Thế nào là điều khiẻn vòng hở?

**thevane** · 22-01-2006, 17:54

Xin cảm ơn ý kiến của các bạn.

Như tôi đã nói ở trên, mục này chỉ gồm những kiến thức cơ bản mà ai đã học lý thuyết điều khiển rồi đều biết, nhưng sẽ có ích cho người mới học. Hoặc nếu có ai không hiểu những khái niệm cơ bản trong các Topic “cao siêu” khác thì họ có thể quay lại đây để tìm hiểu thêm.

Với sự động viên của các bạn, tôi sẽ cố gắng viết các bài trên cơ sở dần dần từng bước một, tránh đi vào chi tiết ngay. Các vấn đề ở đây được nêu ra và thảo luận có thể chưa chính xác nhưng mục đích là để sao cho dễ hiểu nhất, trợ giúp cho những ai cảm thấy khó hiểu khi đọc các giáo trình về các vấn đề liên quan. Tuy nhiên, do năng lực chỉ có hạn nên rất mong được các bạn giúp đỡ.

Bây giờ quay trở lại với hình vẽ cuối ở bài trên. Các bạn có thể thấy nó có nhiều tín hiệu vào hay ra khác nhau. Vì hiện tại ta chỉ cần quan tâm đến hàm truyền nên các bạn có thể không cần phải quan tâm đến các đầu vào ra này là gì (sẽ bàn sau). Khái niệm tín hiệu vào hay ra cũng nên hiểu một cách “mở” hơn một chút.

Để đơn giản các bạn chỉ cần coi M là một đối tượng đơn, có một đầu vào và một đầu ra (vì chưa cần quan tâm đến cấu trúc của điều khiển). Khi đó hàm truyền từ đầu vào r đến đầu ra y sẽ phản ánh “độ nhạy” của y theo r. Tương tự, hàm truyền d -> y phản ánh độ nhạy của y theo d, hàm truyền r -> e phản ánh độ nhạy của e theo r... Đây chính là khái niệm về hàm độ nhạy.

Như vậy, giả sử hàm độ nhạy xấp xỉ bằng 0 thì có thể nói tín hiệu ra không nhạy với tín hiệu vào (tín hiệu vào (gần như) không có ảnh hưởng gì đến tín hiệu ra). Ngược lại, nếu hàm độ nhạy bằng 1 thì tín hiệu ra lặp lại tín hiệu vào. Chính vì thế người ta đưa thêm khái niệm “hàm bù độ nhạy” sao cho

Hàm nhạy + hàm bù nhạy = 1

Hiểu một cách nôm na: hàm bù độ nhạy đánh giá mức “không nhạy”. Nghĩa là, nếu hàm bù độ nhạy bằng 1 thì hệ là không nhạy (hàm nhạy bằng 0) và ngược lại.

Chẳng hạn, hàm truyền từ đầu vào d đến đầu ra y có thể được minh họa như hình sau (cho dễ nhìn). Hàm này phản ánh độ nhạy của đầu ra y với đầu vào d.

Hình - thevane006

Hàm truyền từ đầu vào r đến đầu ra e, phản ánh độ nhạy của đầu ra e với đầu vào r.

Hình - thevane007

(tôi không hiểu tại sao các hình vẽ lúc hiện ra lúc không. Các bạn có thể thử bằng cách click phải chuột vào biểu tượng hình vẽ rồi chọn show picture hoặc chọn properties rồi chép link của hình. Nếu được thì nhờ các mod tải và up lại hình giúp tôi, xin cảm ơn).

**AFH** · 22-01-2006, 18:39

Rất cảm ơn bạn thevane đã cố gắng viết bài, đóng góp cho diễn đàn. Cho tớ hỏi chút. Cái hàm bù độ nhạy kô được đề cập đến trong các hình trên phải kô?
Còn một thắc mắc nữa là: độ nhạy ở đây được hiểu như thế nào? Có phải ví dụ " độ nhạy của y theo r" nghĩa là y làm sao giống r càng nhanh càng tốt phải không?

Các hình vẽ bạn có thể dán link theo kiểu đó cũng được, hoặc hay nhất là bạn dùng chức năng gửi kèm tài liệu hay hình ảnh (tải file từ máy). Vì như vậy dữ liệu được tải lên diễn đàn, kô bị phụ thuộc vào các trang web chứa ảnh khác.
Bạn nào kô xem được hình, đề nghị bạn ấn nút F5 (Refresh) để web tải lại hình ảnh. Ngoài ra, thuộc tính download picture phải được mở trong internet options.

AFH

**thevane** · 22-01-2006, 19:16

Chào bạn AFH,

Đúng là các hình vẽ trên không đề cập đến ý nghĩa vật lý của hàm bù độ nhạy.

Chắc bạn đã biết khái niệm bù độ nhạy ở đây cũng đơn giản như khái niệm bù trong toán học. Chẳng hạn nếu ta có X và Y mà X + Y = 10 thì ta nói rằng Y là số bù 10 của X. Chỉ khác trong trường hợp này là X + Y = 1. Hàm nhạy và hàm bù của nó có liên quan rất chặt chẽ với nhau và các bài toán điều khiển sẽ trở lên dễ hiểu hơn rất nhiều nếu ta sử dụng các khái niệm này. Trong cái bài sau tôi sẽ nêu lên vấn đề đó để mọi người tham khảo và các bạn sẽ thấy, thực ra, chúng lại rất gần gũi.

Độ nhạy ở đây được hiểu chung chung là “mức độ” ảnh hưởng của tín hiệu vào đến tín hiệu ra. Tất nhiên, “mức độ” này là bao nhiêu thì còn phụ thuộc vào sự biến thiên (hay tần số) của đầu vào nữa. Còn ảnh hưởng đó như thế nào, hay chất lượng ra làm sao thì ta sẽ bàn sau một chút nhé (vì còn cần thêm một số khái niệm nữa).

Đến đây ta vẫn chưa trả lời câu hỏi, cách tính các hàm truyền trên như thế nào?

Xin các bạn cho ý kiến.

**falleaf** · 22-01-2006, 19:40

Vậy thì bạn nên viết một cách toán học ra, hàm T và S cho nó đầy đủ. Vẫn chưa thấy bạn giải thích bài toán điều khiển. Thế nào là điều khiển vòng kín, thế nào gọi là vòng hở?

Vì khái niệm này rất quan trọng khi mà bạn vẽ mấy cái hình đó lên, gom nó lại, coi như M hay để nguyên...

Chúc vui.

**thevane** · 22-01-2006, 19:57

Xin bạn Falleaf hãy giúp tôi. Diễn đàn là của mọi người. Tôi chỉ nêu vấn đề lên thôi, xin các bạn mỗi người góp một tay.

Cảm ơn bạn.

**sphinx** · 22-01-2006, 23:46

Điều khiển phản hồi
Nguyên lý cơ bản
Điều khiển phản hồi (feedback control) dựa trên nguyên tắc quan sát sai lệch và hiệu chỉnh lại tác động điều khiển.

Trong các sách lược điều chỉnh tự động, điều khiển phản hồi đóng vai trò quan trọng hàng đầu và vì vậy cũng chính là nội dung trọng tâm của lý thuyết điều khiển tự động.

Điều khiển phản hồi được sử dụng gần như trong tất cả các hệ thống điều khiển. Tư tưởng cơ bản ở đây là liên tục đo (hoặc quan sát) đại lượng được điều khiển và phản hồi thông tin về bộ điều chỉnh để tính toán lại giá trị của biến được tác động. Vì cấu trúc khép kín này, điều khiển phản hồi còn được gọi là điều khiển vòng kín (closed loop control).

Hình vẽ dưới đây minh họa một vòng điều khiển phản hồi đơn giản cho bình trao đổi nhiệt.

Tín hiệu đo nhiệt độ từ bộ truyền phát (TT) được đưa tới bộ điều chỉnh nhiệt độ (TC). Dựa vào sai lệch giữa giá trị đặt (SP) và nhiệt độ đo được, bộ điều chỉnh đưa ra tín hiệu điều chỉnh van cấp hơi nóng.

Cơ cấu chấp hành khí nén của van điều khiển thay đổi độ mở van tỉ lệ với đầu ra của bộ điều khiển. Lưu lượng hơi nóng cấp cho buồng trao đổi nhiêt lại tỉ lệ với độ mở van và vì thế sẽ có tác dụng điều chỉnh lại nhiệt độ dầu ra sao cho
gần với giá trị mong muốn. Lưu lượng hơi nóng chính là biến được tác động. Nhiệt độ của hơi nóng và nhiệt độ của dầu được coi là nhiễu tải.

**sphinx** · 22-01-2006, 23:48

Chiều tác động
Một khía cạnh ứng dụng cần đặc biệt lưu ý là chiều tác động của bộ điều khiển.

Đây là quyết định quan trọng nhất mà một kỹ sư điều khiển phải đưa ra khi áp dụng điều khiển phản hồi, bởi luật điều khiển có thể giống nhau nhưng chiều tác động khác nhau sẽ dẫn đến các tác động điều khiển hoàn toàn trái ngược.

Tác động của bộ điều khiển được gọi là thuận (DA, direct acting) khi đầu ra của nó là một hàm đồng biến của sai lệch.

Tác động của bộ điều khiển được gọi là ngược (RA, reverse acting) khi đầu ra là một hàm nghịch biến của sai lệch.

Việc lựa chọn chiều tác động yêu cầu hiểu biết về đối tượng cũng như kiểu tác động của van. Trong ví dụ trên, chiều tác động của bộ điều khiển là ngược. Khi biến quá trình (nhiệt độ dòng đầu ra) tăng lên, bộ điều khiển sẽ giảm giá trị đầu ra của nó để đóng bớt van cấp hơi nóng.

Ngược lại, khi biến quá trình giảm đi, bộ điều khiển sẽ tăng giá trị đầu ra của nó để tăng độ mở của van. Nếu trong ví dụ trên quá trình không phải là làm nóng mà là làm lạnh thì tác động của bộ điều khiển nhiệt độ sẽ có chiều thuận.

Sự lựa chọn kiểu tác động của van dựa trên nguyên tắc an toàn. Trong trường hợp này, yêu cầu an toàn đặt ra là khi không có tín hiệu điều khiển (ví dụ do mất nguồn) thì van phải đóng hoàn toàn để ngăn chặn nguy cơ xảy ra tai nạn.

Chiều mũi tên hướng tới thân van như trên hình vẽ thể hiện kiểu tác động của van là đóng khi sự cố (fail close), còn khi mũi tên ngược lại chỉ thị kiểu mở khi sự cố (fail open).

**sphinx** · 22-01-2006, 23:52

Cấu hình điều khiển phản hồi

Hai cấu hình cơ bản của một vòng điều khiển phản hồi được minh họa trong hình phía dưới. Trong đa số các trường hợp, bộ điều khiển thực hiện luật điều khiển dựa trên sai lệch giữa giá trị được điều khiển (PV) với giá trị đặt (SP).

Ví dụ, luật tỉ lệ trong thuật toán PID đưa ra giá trị điều khiển tỉ lệ với sai số điều khiển, luật tích phân dựa trên giá trị tích phân và luật vi phân dựa trên đạo hàm của sai số điều khiển.

Trong cấu hình điều khiển một bậc tự do (phía trên hình minh họa), bộ điều khiển chỉ tính toán đầu ra của nó dựa theo sai lệch, không phân biệt sai lệch đó là do nhiễu hay giá trị đặt thay đổi gây ra.

Với cấu hình hai bậc tự do (phía dưới hình minh họa), bộ điều khiển có hai đầu vào và do vậy có thể đưa ra đáp ứng riêng biệt cho từng kênh.
(khái niệm bậc tự do???

)

**sphinx** · 23-01-2006, 00:11

Vai trò của điều khiển phản hồi
Ký hiệu hàm truyền của đối tượng điều khiển là từ tín hiệu điều khiển tới đầu ra là G(s), hàm truyền từ nhiễu tải tới đầu ra là Gd(s), ta có quan hệ sau đây:

y=G(s)*u+Gd(s)*d

(1.1)

Với cấu hình một bậc tự do (điều khiển theo sai lệch), ký hiệu hàm truyền của bộ điều khiển là K(s) và bỏ qua các ký hiệu biến s nhằm mục đích đơn giản hóa, ta có (không gõ được công thức, xem hình):

(xem hình vẽ)

Từ biểu thức (3.6) ta nhận thấy đa thức mẫu số của cả ba hàm truyền của hệ kín đều là 1+GK, như vậy nếu K được tính toán thích hợp sẽ có tác dụng rời toàn bộ các điểm cực dương của G (là đối tượng cần điều khiển) sang bên trái trục ảo và ổn định hệ kín.

Biểu thức cuối cùng thể hiện rõ rằng, bộ điều khiển phản hồi có tác dụng làm giảm ảnh hưởng của nhiễu tải (d) đi một hệ số 1+GK. Ảnh hưởng của sai lệch mô hình tới chất lượng điều khiển cũng được giảm thiểu nếu K được chọn một cách hợp lý.

Tóm lại, ba lý do cơ bản dẫn đến phải sử dụng sách lược điều khiển phản hồi là:
a. Một quá trình không ổn định chỉ có thể ổn định (hóa) bằng cách sử dụng mạch phản hồi nhằm dịch các điểm cực sang bên trái trục ảo của mặt phẳng phức.

b. Khi nhiễu không đo được hoặc mô hình đáp ứng nhiễu bất định thì tác động của nó chỉ có thể triệt tiêu thông qua nguyên lý phản hồi.

c. Mô hình đối tượng không chính xác, do vậy việc hiệu chỉnh tín hiệu điều khiển chỉ có thể thông qua quan sát diễn biến đầu ra.

**sphinx** · 23-01-2006, 00:39

Trên đây là những điều trích từ giáo trình của thầy

Cái này là tìm hiểu từ những gì thầy nói

Bây giờ chúng ta xem xét công thức 3.6, đặt L=G*K
khi đó ta có:

y=L*r/(1+L) + Gd*d/(1+L)-L*n/(1+L)

T=L/(1+L) gọi là hàm nhạy.
S=1/(1+L) gọi là hàm bù nhạy.

dễ thấy T+S=1.

Bây giờ ta xét đến mục tiêu của quá trình điều khiển, đó là y=r.
Từ phương trình phía trên ta nhận thấy:
- T đặc trưng cho độ nhạy cảm của đầu ra y với giá trị đặt đầu vào (r).
- S đặc trưng cho độ nhạy cảm của đầu ra y với nhiễu quá trình (d).

y=T*r+S*Gd*d+T*n

để y=r ta cần có T~1 và S~0 (đáp ứng với r,d)
ngoài ra T~0 (đáp ứng với n)
----> nảy sinh mâu thuẫn với T, làm sao để vừa ~1 lại vừa ~0. Vấn đề này được giải quyết trong miền tần số. T cần có giải thông sao cho nó ~1 đối với r và ~0 đối với s. Đây là vấn đề của bộ điều khiển 1 bậc tự do vì chỉ có 1 biến điều khiển.

Làm thế nào để có thể điều khiển độc lập đáp ứng của hệ thống với giá trị đặt và với nhiễu? Câu trả lời có ở cấu hình 2 bậc tự do. Ta sẽ chèn thêm 1 khối mới vào cấu trúc của bộ điều khiển (xem hình phía trên).
Khi đó đáp ứng của hệ thống với giá trị đặt được điều khiển bởi Kr(s), còn đáp ứng với nhiễu được điều khiển bởi Ky(s) độc lập với nhau.

Mệt quá!!! Về quê nghỉ ăn tết!!---->offline 2 tuần!

Thông báo

Điều khiển tự động - Đi từ bước đầu tiên

Điều khiển tự động - Đi từ bước đầu tiên

Comment

Comment

Comment

Comment

Comment

Comment

Comment

Comment

Comment

Comment

Comment

Comment

Comment

Comment

Về tác giả

Bài viết mới nhất