Bài giảng Điều khiển số - Chương 5: Tính ổn định của hệ thống điều khiển số

C.5: TÍNH N ĐỊNH  
CA HTHNG ĐIU KHIN SỐ  
ÔN LI KHÁI NIM VỀ ỔN ĐỊNH  
• Phân bit skhác nhau gia trng thái  
xác lp ca hthng và tính n định ca  
hthng  
5.1. Đnh nghĩa  
• Hthng n định là hthng có quá trình  
quá độ tt dn theo thi gian.  
• Hthng không n định là hthng có  
quá trình quá độ tăng dn theo thi gian.  
• Hthng biên gii n định là hthng  
có quá trình quá độ không đổi hoc dao  
động không tt dn.  
Î Mun xác định tính n định ca hthng  
thì phi xác định hàm quá độ: gii phương  
trình vi phân.  
5.2. ĐIU KIN CN VÀ ĐỦ VTÍNH N ĐỊNH  
CA HTHNG LIÊN TC TUYN TÍNH  
Điu kin cn và đủ để hthng liên tc tuyến  
tính n định là tt ccác nghim ca phương  
trình đặc tính đều có phn thc âm.  
Điu kin cn và đủ để hthng liên tc tuyến  
tính không n định là có ít nht mt nghim ca  
phương trình đặc tính có phn thc dương.  
Điu kin cn và đủ để hthng liên tc tuyến  
tính biên gii n định là có ít nht mt nghim  
ca phương trình đặc tính có phn thc bng  
không và tt ccác nghim còn li đều có phn  
thc âm.  
a0 pn + a1 pn1 +⋅⋅⋅+ an1 p + an = 0  
Phương trình đặc tính:  
pi = αi + jβi ;  
i =1,...,n  
Nghim ca phương trình đặc tính:  
Điu kin cn và đủ vtính n định ca  
hthng điu khin liên tc tuyến tính  
Hthng n định  
⇔ ∀αi < 0  
⇔ ∃!αi > 0  
Hthng không n định  
Hthng biên gii n định  
⇔ ∃!αi = 0 α j < 0  
ji  
p
Nếu thhin nghim sca  
phương trình đặc tính lên  
mt phng phc – được  
gi là mt phng p thì các  
nghim scó phn thc  
âm nm bên trái mt  
Không n định  
n định  
phng phc; các nghim  
scó phn thc dương  
nm bên phi mt phng  
phc; còn các nghim có  
phn thc bng không  
nm trên trc o. Như vy  
bên trái mt phng phc  
là min n định, bên phi  
mt phng phc là min  
không n định, trc o là  
biên gii.  
Biên gii n  
định  
Có thphát biu li đk cn và đủ  
Điu kin cn và đủ để hthng liên tc tuyến  
tính n định là tt ccác nghim ca phương  
trình đặc tính đều nm bên trái mt phng phc.  
Điu kin cn và đủ để hthng liên tc tuyến  
tính không n định là có ít nht mt nghim ca  
phương trình đặc tính nm bên phi mt  
phng phc.  
Điu kin cn và đủ để hthng liên tc tuyến  
tính biên gii n định là có ít nht mt nghim  
ca phương trình đặc tính nm trên trc o và  
các nghim khác nm bên trái mt phng  
phc.  
Các tiêu chun n định  
Định nghĩa …  
Î Các tiêu chun n định  
Điu kin cn và đủ …  
1. Tiêu chun n định đại sô:  
- Tiêu chun n định Routh  
- Tiêu chun n định Hurwitz  
2. Tiêu chun n định tn s:  
- Tiêu chun n định Mikhailov  
- Tiêu chun n định Nyquist: chdành cho hthng kín  
5.3. Điu kin cn và đủ vtính n định ca hệ  
thng điu khin số  
1
p = ln z z = epT  
T
α + jβ T  
)
zi = epiT = e(  
i
i
pi = αi + jβi  
zi = eαiT .ejβiT = zi ejβiT  
zi = eα T  
i
αi < 0 |zi| < 1  
αi > 0 |zi| > 1  
αi = 0 |zi| = 1  
Điu kin cn và đủ để hthng điu khin số  
n định là tt ccác nghim ca phương trình  
đặc tính đều có modun nhhơn 1.  
Điu kin cn và đủ để hthng điu khin số  
không n định là có ít nht mt nghim ca  
phương trình đặc tính có modun ln hơn 1.  
Điu kin cn và đủ để hthng điu khin số ở  
biên gii n định là có ít nht mt nghim ca  
phương trình đặc tính có modun bng 1 và tt  
ccác nghim còn li đều có modun nhhơn 1.  
z
Nếu thhin nghim sca  
phương trình đặc tính lên  
mt phng phc – được  
gi là mt phng z thì các  
nghim scó modun nhỏ  
hơn 1 nm bên trong  
Biên gii  
n định  
Không n định  
đường tròn đơn v; các  
nghim scó modun ln  
hơn 1 nm bên ngoài  
-1  
1
n định  
đường tròn đơn v; còn  
các nghim có modun  
bng 1 nm trên đường  
tròn đơn v. Như vy bên  
trong đường tròn đơn vlà  
min n định, bên ngoài  
đường tròn đơn vlà min  
không n định, đường  
tròn đơn vlà biên gii.  
Ví dụ  
1eT  
G(z) =  
• Hthng có hàm truyn đạt:  
z eT z e2T  
(
)(  
)
Các cc ca G(z) là:  
1. z1 = e-T Æ |z1| = e-T < 1  
Æ Hthng đã cho n định  
2. z2 = e-2T Æ |z2| = e-2T < 1  
1
G(z) =  
• Hthng có hàm truyn đạt:  
z2 + 4  
Các cc ca G(z) là:  
1. z1 = j2 Æ |z1| = 2 > 1  
2. z2 = -j2 Æ |z2| = 2 > 1  
Æ Hthng đã cho không n định  
p
z
v
Biên gii  
n định  
Không n định  
Không n định  
n định  
x
x
-1  
1
n định  
x
Biên gii n  
định  
z 1  
v +1  
v +1  
v = ; z =  
z +1  
Phép biến đổi lưỡng tuyến tính  
Kết lun 1  
• Sau khi thc hin phép biến đổi lưỡng  
tuyến tính, điu kin cn và đủ vtính n  
định ca hthng điu khin scũng  
ging như điu kin cn và đủ vtính n  
định ca hthng điu khin liên tc. Mt  
phng v cũng chính là mt phng p  
Kết lun 2  
Định nghĩa – ging nhau…  
Điu kin cn và đủ - ging nhau …  
Î Các tiêu chun n định ging nhau  
Î Sau khi thc hin phép biến đổi  
lưỡng tuyến tính, có thsdng các  
tiêu chun n định ca hthng điu  
khin liên tc để xét tính n định ca hệ  
thng điu khin số  
Ví dụ  
1
• Xét tính n định ca hthng có  
G(z) =  
hàm truyn đạt:  
z2 + z + 0.5  
(z) = z2 + z + 0.5  
Đa thc đặc tính:  
Thc hin phép biến đổi lưỡng tuyến tính:  
2
v +1  
v +1  
(z) z=  
=
=
+
+ 0.5  
v+1  
v+1  
v +1 v +1  
0.5v2 + v + 2.5  
⇒ ∆(v) = 0.5v2 + v + 2.5  
2
1v  
( )  
⇒ ∆(v) = 0.5v2 + v + 2.5  
0.5 2.5  
• Lp bng Routh:  
1
2.5  
Î Hthng đã cho n định  
Đối vi hthng có đa thc đặc tính bc  
mt hoc bc hai, điu kin cn cũng  
chính là điu kin đủ Î hthng đã cho  
n định  
5.4. TIÊU CHUN N ĐỊNH JURY  
• Hthng có đa thc đặc tính bc 2:  
(z) = a0z2 + a1z + a2  
(z) z=1 > 0  
(z) z=−1 > 0  
a2 < a0  
• Hthng có đa thc đặc tính bc 3:  
(z) = a0z3 + a1z2 + a2z + a3  
(z) z=1 > 0  
(z) z=−1 < 0  
a3 < a0  
a32 a02 > a1a3 a0a2  
Tải về để xem bản đầy đủ
pdf 22 trang baolam 28/04/2022 7480
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Điều khiển số - Chương 5: Tính ổn định của hệ thống điều khiển số", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

File đính kèm:

  • pdfbai_giang_dieu_khien_so_chuong_5_tinh_on_dinh_cua_he_thong_d.pdf