›
›

Bài tập dài Thiết bị điều khiển tự động công nghiệp

Download
1
Bµi tËp dµi ThiÕt bÞ ®iÒu khiÓn tù ®éng c«ng nghiÖp  
_____________________________________________________________________________________________  
§Ò bµi  
x
y
1
K1  
   
Tc p  
_
Kn  
T2 p  
1
T2 p 1  
T1 p  
_
Víi c¸c th«ng sè :  
K1 = 35  
Km = 1  
mb = 0.4  
Tc = 20  
= 0.1  
Ti = 65  
b = 0.8  
c = 20  
Td = 15  
1. X¸c ®Þnh th«ng sè cña thiÕt bÞ ®Ó cho m¸y P, PD, PI, PID.  
2. Kh¶o s¸t hµm qu¸ ®é cÊu tróc tuyÕn tÝnh cña m¸y P, PD, PI, PID.  
3. Kh¶o s¸t hµm qu¸ ®é cÊu tróc cã khuyÕch ®¹i r¬ le cña m¸y P, PD, PI, PID, khuyÕch ®¹i r¬ le 3 vÞ  
trÝ cã trÔ ®-îc m¾c vµo vÞ trÝ dÊu .  
4. X©y dùng biªn giíi chÕ ®é tr-ît cña m¸y P, PI, PID, trong hÖ to¹ ®é - A0  
5. X©y dùng ®Æc tÝnh biªn ®é tÇn sè vµ pha tÇn sè cña hµm g¸nh ë chÕ ®é tr-ît.  
Sinh viªn: Hµ Ngäc Th¾ng  
§KT§ 2-K42  
2
Bµi tËp dµi ThiÕt bÞ ®iÒu khiÓn tù ®éng c«ng nghiÖp  
_____________________________________________________________________________________________  
1. X¸c ®Þnh th«ng sè cña thiÕt bÞ ®Ó cho m¸y P, PD, PI, PID.  
BiÕn ®æi t-¬ng ®-¬ng s¬ ®å ta cã :  
X
y
1
K1  
   
Tc p  
_
T2 p  
Kn  
T2 p 1  
T1 p 1  
Hµm truyÒn thiÕt bÞ:  
T2 p  
K1  
Kn  
1
Wm ( p) 1  
*
*
T2 p 1  
Tc p  
1  
T1 p 1  
1  
T2 T  
(1)T1.T2  
(1)T2 T1  
K1.Kn  
1
1
1   
Wm ( p)   
1  
p   
Tc .Kn  
(1)T2 T1 p  
(1)T2 T1 (1T1.p K1.Kn )  
1
§Æt  
s   
K1Kn  
T1 (1)T2  
Km   
lµ hÖ sè khuyÕch ®¹i cña m¸y.  
lµ h»ng sè thêi gian tÝch ph©n.  
lµ h»ng sè thêi gian vi ph©n.  
KnTc  
Ti T1 (1)T2  
(1)T1T2  
Td   
(1)T2 T1  
Ta ®-îc hµm truyÒn cña m¸y:  
1
1
Wm ( p) Km 1Td .p   
s.T .p  
Ti .p  
1
(s 1)  
1 (.T 1)  
2. p  
s 1  
Hµm truyÒn phÇn lý t-ëng:  
1
Wl ( p) Km 1Td .p   
Ti .p  
Hµm truyÒn cña hµm g¸nh:  
Sinh viªn: Hµ Ngäc Th¾ng  
§KT§ 2-K42  
3
Bµi tËp dµi ThiÕt bÞ ®iÒu khiÓn tù ®éng c«ng nghiÖp  
_____________________________________________________________________________________________  
1
Wg ( p)   
s.T .p  
1
(s 1)  
1 (.T .p 1)  
2
s 1  
Mèi liªn hÖ gi÷a tham sè cña thiÕt bÞ Kn, T1 vµ T2 vµo tham sè cña hÖ thèng Km, Ti vµ Td ®-îc m« t¶  
b»ng c¸c c«ng thøc:  
Ti  
114d  
114d  
2(1)  
Kn   
;T1 Ti .  
;T2 Ti .  
Km .Tc  
2
Td  
Ti  
Trong ®ã: d   
A -_ X¸c ®Þnh th«ng sè cña thiÕt bÞ cho m¸y P.  
LuËt P ta cã : Km=1 (theo th«ng sè cña ®Çu bµi)  
Td = 0 ( ta chän b»ng 0.1)  
Ti = ( ta chän b»ng 5000)  
Thay c¸c gi¸ trÞ nµy vµo c¸c c«ng thøc trªn ta ®ù¬c:  
0.1  
d   
0.00002  
5000  
5000  
Kn   
250  
1*20  
114*0.00002  
T1 5000*  
T2 5000*  
4999.9  
0.091  
2
114*0.00002  
2(10.1)  
B – X¸c ®Þnh th«ng sè cña thiÕt bÞ ®Ó cho m¸y PD  
LuËt PD ta cã: Km = 1 ( theo th«ng sè cña ®Çu bµi ).  
Td = 15(theo th«ng sè cña ®Çu bµi).  
Ti = ( ta chän b»ng 5000).  
Thay c¸c gi¸ trÞ nµy vµo c¸c c«ng thøc trªn ta ®-îc:  
15  
d   
0.003  
5000  
5000  
Kn   
250  
1*20  
114*0.003  
T1 5000*  
4984.955  
2
Sinh viªn: Hµ Ngäc Th¾ng  
§KT§ 2-K42  
4
Bµi tËp dµi ThiÕt bÞ ®iÒu khiÓn tù ®éng c«ng nghiÖp  
_____________________________________________________________________________________________  
114*0.003  
T2 5000*  
13.678  
2(10.1)  
C – X¸c ®Þnh th«ng sè cña thiÕt bÞ ®Ó cho m¸y PI  
LuËt PI ta cã: Km = 1 ( theo th«ng sè cö ®Çu bµi ).  
Td = 0 ( ta chän b»ng 0.1 ).  
Ti = 65 (theo th«ng sè cö ®Çu bµi).  
Thay c¸c gi¸ trÞ nµy vµo c¸c c«ng thøc trªn ta ®-îc:  
0.1  
d   
0.00154  
3.25  
65  
65  
Kn   
1*20  
114*0.00154  
T1 65*  
T2 65*  
64.8998  
0.091  
2
114*0.00154  
2(10.1)  
D - X¸c ®Þnh th«ng sè cña thiÕt bÞ ®Ó cho m¸y PID  
LuËt PID ta cã:  
Km = 1 ( theo th«ng sè cña ®Çu bµi )  
Td = 15 ( theo th«ng sè cña ®Çu bµi )  
Ti = 65 ( theo th«ng sè cña ®Çu bµi )  
Thay c¸c gi¸ trÞ nµy vµo c¸c c«ng thøc trªn ta cã:  
15  
d   
0.231  
3.25  
65  
65  
Kn   
1*20  
114*0.231  
T1 65*  
T2 65*  
41.5139  
21.351  
2
114*0.231  
2(10.1)  
Sinh viªn: Hµ Ngäc Th¾ng  
§KT§ 2-K42  
5
Bµi tËp dµi ThiÕt bÞ ®iÒu khiÓn tù ®éng c«ng nghiÖp  
_____________________________________________________________________________________________  
2. Kh¶o s¸t hµm qu¸ ®é cÊu tróc tuyÕn tÝnh cña m¸y P, PI, PD, PID.  
Thay c¸c th«ng sè t-¬ng øng víi c¸c m¸y vµo s¬ ®å Simulink cña MATLAB ta ®-îc c¸c ®Æc tuyÕn  
cña c¸c hµm qu¸ ®é t-¬ng øng:  
A - §Æc tuyÕn hµm qu¸ ®é cña m¸y P.  
1.4  
1.2  
1
0.8  
0.6  
0.4  
0.2  
0
0
50  
100  
150  
200  
250  
300  
350  
B - §Æc tuyÕn hµm qu¸ ®é cña m¸y PD.  
Sinh viªn: Hµ Ngäc Th¾ng  
§KT§ 2-K42  
6
Bµi tËp dµi ThiÕt bÞ ®iÒu khiÓn tù ®éng c«ng nghiÖp  
_____________________________________________________________________________________________  
7
6
5
4
3
2
1
0
0
50  
100  
150  
200  
250  
300  
350  
400  
450  
500  
C - §Æc tuyÕn hµm qu¸ ®é cña m¸y PI.  
1.4  
1.2  
1
0.8  
0.6  
0.4  
0.2  
0
0
100  
200  
300  
400  
500  
600  
700  
D - §Æc tuyÕn hµm qu¸ ®é cña m¸y PID.  
Sinh viªn: Hµ Ngäc Th¾ng  
§KT§ 2-K42  
7
Bµi tËp dµi ThiÕt bÞ ®iÒu khiÓn tù ®éng c«ng nghiÖp  
_____________________________________________________________________________________________  
6
5
4
3
2
1
0
0
20  
40  
60  
80  
100  
120  
140  
160  
180  
3. Kh¶o s¸t hµm qu¸ ®é cÊu tróc cã khuyÕch ®¹i r¬ le cña m¸y P, PI, PD, PID,  
khuyÕch ®¹i r¬ le 3 vÞ trÝ cã trÔ ®-îc m¾c vµo vÞ trÝ dÊu  
A - §Æc tuyÕn hµm qu¸ ®« cã khuyÕch ®¹i r¬ le 3 vÞ trÝ cña m¸y P.  
Sinh viªn: Hµ Ngäc Th¾ng  
§KT§ 2-K42  
8
Bµi tËp dµi ThiÕt bÞ ®iÒu khiÓn tù ®éng c«ng nghiÖp  
_____________________________________________________________________________________________  
1
0.9  
0.8  
0.7  
0.6  
0.5  
0.4  
0.3  
0.2  
0.1  
0
0
50  
100  
150  
200  
250  
300  
350  
B - §Æc tuyÕn hµm qu¸ ®« cã khuyÕch ®¹i r¬ le 3 vÞ trÝ cña m¸y PD.  
3
2.5  
2
1.5  
1
0.5  
0
0
100  
200  
300  
400  
500  
600  
700  
800  
C - §Æc tuyÕn hµm qu¸ ®« cã khuyÕch ®¹i r¬ le 3 vÞ trÝ cña m¸y PI.  
Sinh viªn: Hµ Ngäc Th¾ng  
§KT§ 2-K42  
9
Bµi tËp dµi ThiÕt bÞ ®iÒu khiÓn tù ®éng c«ng nghiÖp  
_____________________________________________________________________________________________  
1.4  
1.2  
1
0.8  
0.6  
0.4  
0.2  
0
0
100  
200  
300  
400  
500  
600  
700  
800  
D - §Æc tuyÕn hµm qu¸ ®« cã khuyÕch ®¹i r¬ le 3 vÞ trÝ cña m¸y PID.  
4
3.5  
3
2.5  
2
1.5  
1
0.5  
0
0
500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000  
Sinh viªn: Hµ Ngäc Th¾ng  
§KT§ 2-K42  
10  
Bµi tËp dµi ThiÕt bÞ ®iÒu khiÓn tù ®éng c«ng nghiÖp  
_____________________________________________________________________________________________  
4. X©y dùng biªn giíi chÕ ®é tr-ît cña m¸y P, PI, PID, trong hÖ to¹ ®é - A0.  
Hµm truyÒn ®¹t cña phÇn tØ lÖ vi ph©n ( PD ) cã d¹ng:  
T2 p  
T2 j  
.T2 j1  
Wtv ( p) 1  
Wtv ( j) 1  
.T2 p 1  
§Æc tÝnh biªn ®é tÇn sè cña nã ®-îc tÝnh theo c«ng thøc:  
1  
2T222 1  
22T22 1  
Wtv ()   
Nh- vËy nÕu tÝn hiÖu vµo cña m¸y lµ A0sint th× biªn ®é cña tÝn hiÖu vµo phÇn tØ lÖ tÝch ph©n ®-îc  
x¸c ®Þnh theo c«ng thøc:  
1  
2T222 1  
22T22 1  
A ()   
.A0  
tt  
Giíi h¹n cña chÕ ®é tr-ît ®-îc x¸c ®Þnh theo ®iÒu kiÖn:  
Kn .c  
A ().  
tt  
T1  
VËy ë biªn giíi chÕ ®é tr-ît ta cã:  
Kn .c  
A ().  
tt  
T1  
1  
2T222 1  
22T22 1  
2T222 1  
1  
22T22 1  
Kn .c  
Kn .c  
.A0 .  
A0   
.
T1  
T1  
A – Biªn giíi chÕ ®é tr-ît cña m¸y P.  
Víi c¸c gi¸ trÞ:  
Kn = 250  
T1 = 4999.9 T2 = 0.091 vµ c¸c th«ng sè cña ®Çu bµi thay vµo  
c«ng thøc trªn ta cã:  
250*20  
0.12 *0.0912 *2 1  
10.1 22 *0.0912 1  
0.000082812 1  
. 0.010020012 1  
A0   
.
1.00002.  
4999.9  
.  
Sinh viªn: Hµ Ngäc Th¾ng  
§KT§ 2-K42  
11  
Bµi tËp dµi ThiÕt bÞ ®iÒu khiÓn tù ®éng c«ng nghiÖp  
_____________________________________________________________________________________________  
Ch-¬ng tr×nh viÕt trong MATLAB:  
>> =[0:0.025:1];  
>> A=1.00002./.*sqrt((0.00008281.*.*+1)./(0.01002001.*.*+1));  
>> plot(,A)  
Ta ®-îc ®å thÞ sau:  
45  
40  
35  
30  
25  
20  
15  
10  
5
0
0
0.1  
0.2  
0.3  
0.4  
0.5  
0.6  
0.7  
0.8  
0.9  
1
B – Biªn giíi chÕ ®é tr-ît cña m¸y PI.  
Víi c¸c gi¸ trÞ:  
thay vµo c«ng thøc trªn ta cã:  
Kn = 3.25  
T1 = 64.8998  
T2 = 0.091 vµ c¸c th«ng sè cña ®Çu bµi  
0.000082812 1  
3.25*20  
64.8998  
0.12 *0.0912 *2 1  
10.1 22 *0.0912 1  
A0   
.
1.00154.  
. 0.010020012 1  
.  
Ch-¬ng tr×nh viÕt trong MATLAB:  
>> =[0:0.025:1];  
>> A=1.00154./.*sqrt((0.00008281.*.*+1)./(0.01002001.*.*+1));  
>> plot(,A)  
Ta ®-îc ®å thÞ sau:  
Sinh viªn: Hµ Ngäc Th¾ng  
§KT§ 2-K42  
12  
Bµi tËp dµi ThiÕt bÞ ®iÒu khiÓn tù ®éng c«ng nghiÖp  
_____________________________________________________________________________________________  
45  
40  
35  
30  
25  
20  
15  
10  
5
0
0
0.1  
0.2  
0.3  
0.4  
0.5  
0.6  
0.7  
0.8  
0.9  
1
C – Biªn giíi chÕ ®é tr-ît cña m¸y PID.  
Víi c¸c gi¸ trÞ:  
thay vµo c«ng thøc trªn ta cã:  
Kn = 3.25  
T1 = 41.5139  
T2 = 21.351 vµ c¸c th«ng sè cña ®Çu bµi  
4.558652 1  
3.25*20  
41.5139  
0.12 *21.3512 *2 1  
10.1 22 *21.3512 1  
A0   
.
1.56574.  
. 551.596892 1  
.  
Ch-¬ng tr×nh viÕt trong MATLAB:  
>> =[0:0.025:1];  
>> A=1.56574./.*sqrt((4.55865.*.*+1)./ (551.59689.*.*+1));  
>> plot(,A)  
Ta ®-îc ®å thÞ sau:  
Sinh viªn: Hµ Ngäc Th¾ng  
§KT§ 2-K42  
13  
Bµi tËp dµi ThiÕt bÞ ®iÒu khiÓn tù ®éng c«ng nghiÖp  
_____________________________________________________________________________________________  
60  
50  
40  
30  
20  
10  
0
0
0.1  
0.2  
0.3  
0.4  
0.5  
0.6  
0.7  
0.8  
0.9  
1
5 . X©y dùng ®Æc tÝnh biªn ®é tÇn sè vµ pha tÇn sè cña hµm g¸nh ë chÕ ®é tr-ît.  
1
1
Hµm g¸nh:  
Wg ( p)   
s
(sT p s 1)(T2 p 1)  
1
(s 1)(  
T p 1)(T2 p 1)  
1
s 1  
1
Wg ( j)   
(sT js 1)(T2 j1)  
1
1
Trong ®ã:  
s   
Kn K1Kr  
§Æc tÝnh biªn ®é tÇn sè cña hµm g¸nh:  
1
Ag ()   
2
sT(s 1)2 . (T2)2 1  
1
§Æc tÝnh pha tÇn sè cña hµm g¸nh:  
sT  
s 1  
1
g ()   arctg  
arctg(T2)  
HÖ sè khuyÕch ®¹i cña r¬ le khi M§C lµm viÖc ë chÕ ®é tr-ît:  
2A.K1  
1 2 m1  
.b  
Kr   
m
K1K 1  
n   
2
Sinh viªn: Hµ Ngäc Th¾ng  
§KT§ 2-K42  
14  
Bµi tËp dµi ThiÕt bÞ ®iÒu khiÓn tù ®éng c«ng nghiÖp  
_____________________________________________________________________________________________  
Trong ®ã:  
= .T1  
m = m.b/b = 0.4/0.8 = 0.5  
m1.b + m.b = b m1 + m = 1 m1 = 1 – m =1 – 0.5 = 0.5  
2
1T 22 1  
T2 p  
2
A lµ biªn ®é tÝn hiÖu vµo kh©u PI  
A0 biªn ®é tÝn hiÖu vµo cña m¸y ®iÒu chØnh.  
Giíi h¹n cña chÕ ®é tr-ît x¸c ®Þnh theo ®iÒu kiÖn  
A 1  
.A   
.A  
0
0
2T222 1  
T2 p  
2T222 1  
Kn .c  
Kn .c Kn .c  
.  
A().  
  
2 T222 1  
T1  
T1.A T1.A0  
1  
Chän A0 = 1  
Thay c¸c th«ng sè cña m¸y PID vµo ta ®-îc  
551.59694 10.17572 2.4515 0  
0.2766  
Ch-¬ng tr×nh MATLAB:  
>> w=[0:0.01:0.2766];  
>> T1=41.5139;  
>> T2=21.351;  
>> K1=35;  
>> Kn=3.25;  
>> m1=0.5;  
>> m=0.5;  
>> b=0.8;  
>> q=w.*T1;  
>> A0=1;  
>> A=sqrt((1.21.*T2.*T2.*w.*w+1)./(0.01.*T2.*T2.*w.*w+1)).*A0;  
>> Kr=(2.*A.*K1./(pi*b).*sqrt(1+q.*q)-m1)./(K1.*Kn.*(1-m./2));  
>> s=1./(K1.*Kn.*Kr);  
>> Ag=1./sqrt((s.*s.*T1.*T1.*w.*w+(s+1).*(s+1)).*(0.01.*T2.*T2.*w.*w+1));  
>> plot(w,Ag)  
>> y=-atan(s.*T1.*w./(s+1))-atan(0.1.*T2.*w);  
>> plot(w,y)  
Sinh viªn: Hµ Ngäc Th¾ng  
§KT§ 2-K42  
15  
Bµi tËp dµi ThiÕt bÞ ®iÒu khiÓn tù ®éng c«ng nghiÖp  
_____________________________________________________________________________________________  
§Æc tÝnh biªn ®é tÇn sè:  
1
0.98  
0.96  
0.94  
0.92  
0.9  
0.88  
0.86  
0
0.05  
0.1  
0.15  
0.2  
0.25  
0.3  
0.35  
§Æc tÝnh pha tÇn sè:  
0
-0.1  
-0.2  
-0.3  
-0.4  
-0.5  
-0.6  
-0.7  
0
0.05  
0.1  
0.15  
0.2  
0.25  
0.3  
0.35  
Sinh viªn: Hµ Ngäc Th¾ng  
§KT§ 2-K42  
16  
Bµi tËp dµi ThiÕt bÞ ®iÒu khiÓn tù ®éng c«ng nghiÖp  
_____________________________________________________________________________________________  
NhËn xÐt:  
• Khi m¾c thªm kh©u r¬ le vµo m« h×nh (ë vÞ trÝ ) th× ®-êng ®Æc tÝnh cña m¸y ®iÒu chØnh b¸m  
s¸t ®-êng ®Æc tÝnh cña m¸y ®iÒu chØnh khi kh«ng cã kh©u r¬ le. Do khuyÕch ®¹i r¬ le cã hÖ sè  
khuyÕch ®¹i lín nªn khi K1  th× hµm g¸nh Wg(p)1 hµm truyÒn cña m¸y ®iÒu chØnh cµng  
gÇn víi hµm lý t-ëng.  
• ë chÕ ®é tr-ît khi t¨ng th× Kr t¨ng, s sÏ gi¶m xuèng ®Æc tÝnh cña m¸y ®iÒu chØnh thùc cµng  
gÇn víi m¸y lý t-ëng, khi lµm viÖc ë chÕ ®é nµy ®Æc tÝnh cña m¸y ®iÒu chØnh phô thuéc rÊt  
nhiÒu vµo tÇn sè cña tÝn hiÖu vµo.  
Sinh viªn: Hµ Ngäc Th¾ng  
§KT§ 2-K42  
doc 16 trang myanh 20080 Free
Download
Bạn đang xem tài liệu "Bài tập dài Thiết bị điều khiển tự động công nghiệp", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

File đính kèm:

  • docbai_tap_dai_thiet_bi_dieu_khien_tu_dong_cong_nghiep.doc
  • tmp~WRL0005.tmp
  • mANIMAT~1.M
  • mB1.M
  • mCHOICE.M
  • mDO_THI~1.M
  • mDRAW_B~1.M
  • mDU_DOAN.M
  • mEXAMPLE.M
  • mFC_CALC.M
  • mFC_CALC3.M
  • mFC_CALL.M
  • mFC_CALL2.M
  • mFC_CALL3.M
  • mFC_CHE~1.M
  • mFC_CHECK.M
  • mFC_EDI~1.M
  • mFC_EDIT.M
  • mFC_POPUP.M
  • mFC_QUIT.M
  • mFC_QUIT.M
  • mFC_RADIO.M
  • mFC_RESET.M
  • mFC_SLI~2.M
  • mFC_SLI~3.M
  • mHA2.M
  • mHA3.M
  • epsHOUSE.EPS
  • mHS.M
  • datIMAGE.DAT
  • matMATLAB.MAT
  • outMY.OUT
  • mMYIMAGE.M
  • mQUYDAO~1.M
  • mROOT_O~1.M
  • errT.ERR
  • errTHANG.ERR
  • mTHANG.M
  • mdlthang_dks.mdl
  • mdlthang_dks_db.mdl
  • mdlthang_dks_dig.mdl
  • mdlthang_dks_dig1.mdl
  • mdlthang_dks_digital.mdl
  • mdlthang_dks_digital1.mdl
  • mdlthang_DKS_example.mdl
  • mdlthang_DKS_VT.mdl
  • mdlthang_TBDCCN.mdl
  • mdlthang_TBDCCN_ct.mdl
  • mTHANG1.M
  • mTHANG2.M
  • mTHANG3.M
  • errUNTITLED.ERR