Lý thuyết điều khiển tự động.doc

Vietebooks Nguyễn Hoàng Cương

GIÔÙI THIEÄU LYÙ THUYEÁT ÑIEÀU KHIEÅN TÖÏ ÑOÄNG

Ñieàu khieån töï ñoäng ñoùng vai troø quan troïng trong söï phaùt trieån cuûa khoa hoïc vaø

kyõ thuaät. Lónh vöïc naøy höõu hieäu khaép nôi töø heä thoáng phi thuyeàn khoâng gian, heä thoáng

ñieàu khieån teân löûa, maùy bay khoâng ngöôøi laùi, ngöôøi maùy, tay maùy trong caùc quy trình

saûn xuaát hieän ñaïi, vaø ngay caû trong ñôøi soáng haøng ngaøy: ñieàu khieån nhieät ñoä, ñoä aåm...

Phaùt minh ñaàu tieân khôûi ñaàu cho vieäc phaùt trieån cuûa lónh vöïc ñieàu khieån töï ñoäng

laø boä ñieàu toác ly taâm ñeå ñieàu chænh nhieät ñoä maùy hôi nöôùc cuûa Jame Watt naêm 1874.

Caùc coâng trình ñaùng chuù yù trong böôùc ñaàu phaùt trieån lyù thuyeát ñieàu khieån laø cuûa caùc nhaø

khoa hoïc Minorsky, Hazen, Nyquist...naêm 1922. Minorky thöïc hieän heä thoáng ñieàu khieån

töï ñoäng caùc con taøu vaø chöùng minh tính oån ñònh cuûa heä thoáng coù theå ñöôïc xaùc ñònh töø

phöông trình vi phaân moâ taû heä thoáng. Naêm 1932, Nyquist ñaõ ñöa ra moät nguyeân taéc

töông ñoái ñôn giaûn ñeå xaùc ñònh tính oån ñònh cuûa heä thoáng voøng kìn döïa treân cô sôû ñaùp

öùng voøng hôû ñoái vôùi caùc tính hieäu vaøo hình sin ôû traïng thaùi xaùc laäp. Naêm 1934, Hazen

ñaõ giôùi thieäu thuaät ngöõ ñieàu chænh cô töï ñoäng (servo mechanism) cho nhöõng heä thoáng

ñieàu khieån ñònh vò vaâaø thaûo luaän ñeán vieäc thieát keá heä thoáng relay ñieàu chænh ñoäng cô

vôùi ngoõ vaøo tín hieäu thay ñoåi.

Trong suoát thaäp nieân 40 cuûa theá kyû 20 phöông phaùp ñaùp öùng taàn soá ñaõ giuùp cjo

caùc kyõ sö thieát keá caùc heä thoáng voøng kín tuyeán tính thoûa caùc yeâu caàu chaát löôïng ñieàu

khieån. Töø cuoái thaäp nieân 40 cho ñeán ñaàu thaäp nieân 50 phöông phaùp quyõ ñaïo nghieäm cuûa

Evan ñöôïc phaùt trieån khaù toaøn veïn.

Phöông phaùp quyõ ñaïo nghieäm vaø ñaùp öùng taàn soá ñöôïc xem laø coát loõi cuûa lyù

thuyeát ñieàu khieån coå ñieån cho pheùp ta thieát keá ñöôïc nhöõng heä thoáng oån ñònh vaø thoûa caùc

chæ tieâu chaát löôïng ñieàu khieån. Nhöõng heä thoáng naøy ñöôïc chaáp nhaän nhöng chöa phaûi laø

toái öu, hoaøn thieän nhaát. Cho tôùi cuoái thaäp nieân 50 cuûa theá kyû 20 vieäc thieát keá moät hay

nhieàu heä thoáng daàn daàn ñöôïc chuyeån qua vieäc thieát keá moät heä thoáng toái öu vôùi yù nghóa

ñaày ñuû hôn.

Khi caùc maùy moùc hieän ñaïi ngaøy caøng phöùc taïp hôn vôùi nhioeàu tín hieäu vaøo vaø ra

thì vieäc moâ taû heä thoáng ñieàu khieån hieän ñaïi naøy ñoøi hoûi moät löôïng raát lôùn caùc phöông

trình. Lyù thuyeát ñieàu khieån coå ñieån lieân quan caùc heä thoáng moät ngoõ vaøo vaø moät ngoõ ra

trôû neân baát löïc ñeå phaân tích caùc heä thoáng nhieàu ñaàu vaøo, nhieàu ñaàu ra. Keå töø khoaûng

naêm 1960 trôû ñi nhôø maùy tính soácho pheùp ta phaân tích caùc heä thoáng phöùc taïp trong mieàn

thôøi gian, lyù thuyeát ñieàu khieån hieän ñaïi phaùt trieån ñeå ñoái phoù vôùi söï phöùc taïp cuûa caùc heä

thoáng hieän ñaïi. Lyù thuyeát ñieàu khieån hieän ñaïi döïa treân phaân tích trong mieàn thôùi gian

vaø toång hôïp duøng caùc bieán traïng thaùi, cho pheùp giaûi caùc baøi toaùn ñieàu khieån coù caùc yeâu

caàu chaët cheõ veà ñoä chính xaùc, troïng löôïng vaø giaù thaønh cuûa caùc heä thoáng trong lónh vöïc

kyõ ngheä khoâng gian vaø quaân söï.

Söï phaùt trieån gaàn ñaây cuûa lyù thuyeát ñieàu khieån hieän ñaïi laø trong nhieàu lónh vöïc

ñieåu khieån toái öu cuûa caùc heä thoáng ngaãu nhieân vaø tieàn ñònh. Hieän nay maùy vi tính ngaøy

caøng reõ, goïn nhöng khaû naêng xöû lyù laïi raát maïnh neân noù ñöôïc duøng nhö laø moät phaàn töû

Trang 1

H