Bộ điều khiển sẽ giảm thiểu lỗi bằng cách điều chỉnh giá trị điều khiển đầu vào. Một loại mạch sớm pha được gọi là bộ điều khiển tỷ lệ (hoặc bộ điều khiển P). Tác động điều khiển luôn giữ cho tín hiệu điều khiển dao động quanh giá trị này khi sai lệch xảy ra.
Một mạch dịch pha như trong Hình 1.10 có thể được sử dụng làm bộ điều khiển PI. Tín hiệu điều khiển trực tiếp phụ thuộc vào sự khác biệt giữa thiết lập và tín hiệu thực tế. Sản lượng y tiếp tục tăng. Tín hiệu ra của bộ điều khiển được giữ ở giá trị ui,4 = 400 của chu kỳ điều khiển trước đó).
Tín hiệu đầu ra của bộ điều khiển giảm làm cho tốc độ động cơ cũng giảm theo. Kỹ thuật điều khiển PID (Tỷ lệ, Tích phân, Vi phân) được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp. Như vậy, đối với các đối tượng có phản ứng chậm thì việc sử dụng bộ điều khiển kiểu PD (phản hồi nhanh) là phù hợp.
Ứng dụng trong thiết kế hệ thống điện tử
Vị trí của đầu vào đảo ngược và không đảo ngược có thể hoán đổi cho nhau khi cần thiết. Giá trị này đủ lớn cho các ứng dụng trong đó mức tăng được xác định bởi lượng phản hồi âm. Bộ khuếch đại thuật toán có những giới hạn sử dụng mà các nhà thiết kế phải ghi nhớ và đôi khi làm việc với.
Khi được thiết kế đặc biệt, sự mất ổn định có thể xảy ra trong bộ khuếch đại DC nếu các thành phần AC bị bỏ qua. Đầu vào được cho là có trở kháng rất cao; Dòng điện đi vào hoặc ra khỏi đầu vào sẽ không đáng kể. Loại kết nối phản hồi tiêu cực này được sử dụng rất thường xuyên, nhưng có thể có nhiều biến thể, làm cho nó trở thành một trong những cách linh hoạt nhất trong tất cả các cài đặt điện tử.
Khi được kết nối trong một vòng phản hồi âm, bộ khuếch đại thuật toán sẽ cố gắng điều chỉnh Vout để các điện áp đầu vào càng gần nhau càng tốt. Ngoại lệ là nếu điện áp đầu ra yêu cầu vượt quá nguồn điện cáp cung cấp cho mạch, thì điện áp đầu ra sẽ xấp xỉ bằng mức ngưỡng của nguồn điện, VS+ hoặc VS−. Hầu hết các bộ khuếch đại thuật toán đơn, đôi hoặc bốn đều có thứ tự sơ đồ chân tiêu chuẩn, cho phép thay thế lẫn nhau mà không cần thay đổi sơ đồ nối dây.
Một bộ khuếch đại thuật toán cụ thể sẽ được chọn dựa trên mức tăng vòng hở, băng thông, hệ số nhiễu, trở kháng đầu vào, mức tiêu thụ điện năng hoặc sự kết hợp của các tính năng này. Điều tốc bằng cách thay đổi điện trở phụ Rf trên mạch phần ứng. Tuy nhiên, phạm vi điều chỉnh hẹp và phụ thuộc vào tải (tải càng cao, phạm vi điều chỉnh càng rộng), điều này không thể thực hiện được khi chạy không tải.
Người ta đã chứng minh rằng để giảm 50% tốc độ định mức, tổn thất trong điện trở điều chỉnh chiếm 50% công suất đầu vào. Điện trở điều tốc có chế độ hoạt động dài hạn nên không dùng điện trở khởi động (hoạt động ở chế độ ngắn hạn) làm điện trở điều tốc.
ỨNG DỤNG MẠCH KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN
Ứng dụng mạch tuyến tính
Mạch này được sử dụng để tìm sự khác biệt hoặc lỗi giữa hai điện áp, mỗi điện áp có thể được nhân với một số hằng số. Nó dùng để khuếch đại điện áp (nhân với hằng số lớn hơn 1). trên thực tế, trở kháng vốn có của đầu vào op-amp nằm trong khoảng từ 1 MΩ đến 10 TΩ. Trong nhiều trường hợp, trở kháng đầu vào có thể được coi là cao hơn do hiệu ứng phản hồi).
Một điện trở thứ ba, bằng , được thêm vào giữa nguồn đầu vào Vin và đầu vào không đảo tuy không thực sự cần thiết nhưng sẽ giảm thiểu sai số do dòng phân cực đầu vào. Được sử dụng làm bộ khuếch đại đệm, để hạn chế hiệu ứng tải hoặc để khớp trở kháng (kết nối thiết bị có trở kháng nguồn cao với một thiết bị có trở kháng đầu vào thấp khác). Do phản hồi âm sâu, mạch này có xu hướng không ổn định dưới tải điện dung cao.
Mạch này được sử dụng để tích hợp tín hiệu theo thời gian (có đảo ngược). Trong đó Vin và Vout là các hàm của thời gian, Vinitial là điện áp đầu ra của bộ tích hợp tại thời điểm t = 0.). Lưu ý rằng cấu trúc của mạch này còn được gọi là bộ lọc thông thấp, một dạng của mạch lọc tích cực. Mạch này là để phân biệt tín hiệu theo thời gian (có dấu hiệu đảo ngược).
Lưu ý cấu trúc của mạch này có thể xem như một mạch lọc thông thường, một dạng của mạch lọc tích cực. Mạch này so sánh hai tín hiệu điện áp và sẽ chuyển đổi đầu ra để cho biết mạch nào có điện áp cao hơn. Các tính năng của trở kháng đầu vào rất cao, độ suy giảm cùng pha cao, điện áp bù đầu vào thấp và các đặc tính khác kết hợp với nhau để tạo ra một mạch đo chính xác, có độ nhiễu thấp.
Mạch này được tạo ra bằng cách thêm một bộ khuếch đại đệm, không đảo ngược vào mỗi đầu vào của bộ khuếch đại vi sai để tăng tổng trở đầu vào.
BỘ ĐIỀU CHỈNH DÙNG THUẬT TOÁN P
Yêu cầu thiết kế
XÂY DỰNG MỘT BỘ ĐIỀU KHIỂN TRUYỀN THỐNG CÓ THỂ SỬ DỤNG TRONG CÁC HỆ THỐNG CÓ THỂ ĐIỀU CHỈNH.
Nhận xét
Như vậy thời gian quá độ của hệ thống lớn, độ vọt lố cao và độ vọt lố cần thiết. Như vậy, so với ban đầu, hệ đạt chất lượng cao, điểm cực trị nằm xa trục ảo hơn.
BỘ ĐIỀU CHỈNH DÙNG THUẬT TOÁN PI
Yêu cầu thiết kế
Tính toán với MATLAB
Nhận xét
BỘ ĐIỀU CHỈNH DÙNG THUẬT TOÁN PID
Yêu cầu thiết kế
Thuật toán PID có thể được mô tả như sau: Một bộ điều khiển PID sẽ theo dõi đầu ra của hệ thống và sau đó so sánh nó với giá trị mong muốn. Hệ thống như vậy còn được gọi là hệ thống điều khiển vòng kín. Tính toán các thông số Kp, Ti, Td đảm bảo tính ổn định và chất lượng của hệ thống (theo Ziegler-Nichols.
Kiểm tra chất lượng và chọn tham số với các luật P, PI, PID để đảm bảo chất lượng hệ thống tốt nhất (thiết lập thủ công. Tính toán tham số bộ điều khiển PID tối ưu sử dụng hàm bình phương nhỏ nhất (least square error) từ các tham số L và T đã cho.
Tính toán với MATLAB
Nhận xét
XÂY DỰNG BỘ ĐIỀU KHIỂN
Các thành phần cơ bản của một hệ điều hành được trình bày ở trên (Hình 3.18). Nó so sánh giá trị bạn đặt, Vset, với giá trị thực của hệ thống, Vsensor, bằng cách tính toán sự khác biệt giữa hai giá trị, Verr = Vset – cảm biến V. Bộ điều khiển PID bị lỗi này và xác định lại điện áp và xử lý để đưa ra Vset = Vsensor hoặc Verr = 0.
Chà, nó không yêu cầu mạch cảm biến của bạn tạo ra điện áp đầu ra âm. âm của Vsensor điện áp cảm biến thực tế = -Vsen, bạn sẽ thấy sự khác biệt. Điều này kết thúc với một lỗi hiện tại thông qua R3 và tất nhiên là 0V hoặc không có ở đầu ra. Bất kỳ sự khác biệt nào giữa Vset - Vsensor đều dẫn đến điện áp lỗi ở đầu ra của bộ điều khiển PID có thể hoạt động được.
CẢM BIẾN: Cảm biến cho bạn biết tốc độ thực tế của động cơ, 1v/100 RPM cho máy đo tốc độ này. Các giá trị thành phần mạch ban đầu làm cho P yếu và hầu như không đáng kể so với D. Trong khi có nhiều cách để điều chỉnh PID, đây là một cách dễ dàng để kiểm tra bộ điều khiển này. Vì khả năng có hạn, tôi đã tạo một mạch đơn giản trong đó điện áp trên Vset đầu vào có thể điều chỉnh từ 0 đến 5V. nên mạch của mình không chỉnh được hệ số PID như mạch thật).
Bộ khuếch đại thuật toán trong mạch tích hợp IC TL084CN được cấp nguồn ±15V. Xây dựng bộ điều khiển P, PI, PID truyền thống có khả năng sử dụng cho các bộ điều chỉnh” do em tự lắp ráp, sau đó chế tạo thành công và đưa hệ thống vào vận hành thử nghiệm thực tế về tính kinh tế của hệ thống truyền tải một chiều. Tìm hiểu về bộ điều khiển trong hệ thống tự động Tìm hiểu về bộ khuếch đại thuật toán.
Xây dựng một bộ điều khiển truyền thống có thể được sử dụng cho các hệ thống điều chỉnh. Với vốn hiểu biết còn hạn chế của bản thân, cộng với nguồn tài liệu còn những hạn chế nhất định nên đồ án này không tránh khỏi những thiếu sót.
