Đang tải... (xem toàn văn)
Nội dung của chương này là tìm hiểu những đặc điểm chung nhất của lý thuyết ĐKTN, những ưu điểm, hạn chế của ĐKTN khi điều khiển hệ phi tuyến mạnh
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP ---------------------------------- LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGÀNH: TỰ ĐỘNG HOÁ NGHIÊN CỨU NÂNG CAO TÍNH BỀN VỮNG CHO HỆ ĐIỀU KHIỂN THÍCH NGHI KHI ĐIỀU KHIỂN HỆ PHI TUYẾN CÓ THAM SỐ BIẾN THIÊN VÀ CHỊU NHIỄU TÁC ĐỘNG. HOÀNG VĂN TÁ THÁI NGUYÊN, NĂM 2009 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP ---------------------------------- LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGHIÊN CỨU NÂNG CAO TÍNH BỀN VỮNG CHO HỆ ĐIỀU KHIỂN THÍCH NGHI KHI ĐIỀU KHIỂN HỆ PHI TUYẾN CÓ THAM SỐ BIẾN THIÊN VÀ CHỊU NHIỄU TÁC ĐỘNG. Ngành: TỰ ĐỘNG HOÁ. Học viên: HOÀNG VĂN TÁ. Người hướng dẫn Khoa học: TS. NGUYỄN VĂN VỴ THÁI NGUYÊN, NĂM 2009 Luận văn Thạc sỹ -3- S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn Li cam oan Tụi xin cam oan ton b ni dung trong lun vn hon ton ỳng theo ni dung cng cng nh ni dung m cỏn b hng dn giao cho. Ni dung lun vn, cỏc phn trớch lc cỏc ti liu hon ton chớnh xỏc. Nu cú gỡ sai tụi hon ton chu trỏch nhim. Tỏc gi lun vn Hong Vn Tỏ Luận văn Thạc sỹ -4- S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn MC LC Li cam oan 3 MC LC 4 DANH MC Kí HIU V CH VIT TT 6 DANH MC CC HèNH V 7 LI NểI U 9 CHNG M U 11 CHNG I. TNG QUAN V IU KHIN THCH NGHI 14 1.1 Lch s phỏt trin ca h iu khin thớch nghi 15 1.2 Cỏc s iu khin thớch nghi 17 1.2.1 KTN iu chnh h s khuch i 19 1.2.2 H KTN theo mụ hỡnh mu 19 1.2.3 H KTN t chnh 20 1.3. H iu khin thớch nghi theo mụ hỡnh mu (MRAC) 23 1.3.1 Phng phỏp MRAC trc tip 23 1.3.2 Phng phỏp MRAC giỏn tip 24 1.4 Nhng khú khn ca KTN khi i tng l phi tuyn 27 1.5 Kt lun chng 1 29 CHNG II. TNH BN VNG CA H KTN 31 2.1 bt nh ca mụ hỡnh h phi tuyn 32 2.1.1 Sai lch cú cu trỳc 33 2.1.2 Sai lch khụng cú cu trỳc 34 2.1.3 Mụ hỡnh tham s hoỏ 36 2.2 iu khin bn vng h phi tuyn 38 2.3 Kh nng mt n nh ca h KTN khi i tng phi tuyn 39 2.3.1 Hin tng trụi tham s 40 2.3.2 Mt n nh do h s ln 41 2.3.3 Mt n nh do tc thớch nghi nhanh 42 Luận văn Thạc sỹ -5- S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn 2.4 iu khin thớch nghi bn vng 42 2.5. Kt lun chng 2 46 CHNG III. TNG HP H KTN BN VNG 47 3.1. Cỏc lut iu khin thớch nghi bn vng 49 3.1.1 Phng phỏp chiu 50 3.1.2. Phng phỏp hiu chnh Khe h 50 3.1.3 Phng phỏp vựng cht 51 3.2 H MRAC bn vng vi cỏc lut thớch nghi chun hoỏ 52 3.3 Kt lun ca chng III. 60 CHNG IV. BI TON NG DNG 62 1.1. Chn i tng iu khin 63 4.2 Nhn dng i tng iu khin 67 4.3 Tng hp mch vũng tc 71 4.4 Kho sỏt kt qu bng mụ phng 75 4.5 Kt lun ca chng 4. 87 KT LUN 88 TI LIU THAM KHO 89 Luận văn Thạc sỹ -6- S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MC Kí HIU V CH VIT TT Ký hiu í ngha KTN iu khin thớch nghi KTNBV iu khin thớch nghi bn vng APPC Adaptive Pole Placement Control - iu khin v trớ thớch ng SISO Single Input Single Output - u vo n - u ra n STR Self Tuning Regualator MRAC Model Referance Adaptive Control - iu khin thớch nghi theo mụ hỡnh mu MIT Massachusetts Institute of Technology - Vin Cụng ngh Massachusetts x(t) Vộc t trng thỏi ca h y(t) Tớn hiu u(t) Tớn hiu iu khin X m , X s L cỏc vộc t trng thỏi ca mụ hỡnh mu v quỏ trỡnh A m , B m L ma trn hng ca mụ hỡnh mu A S (t), B S (t) L cỏc ma trn bin thiờn theo thi gian do tỏc ng ca nhiu bờn ngoi hoc bờn trong h thng V(.) Hm Lyapunov sm , L tớn hiu ra ca mụ hỡnh v i tng Vộc t tham s xp x ~ Sai lch gia vộc t tham s xp x v vộc t tham s Ma trn chnh nh thớch nghi Luận văn Thạc sỹ -7- S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MC CC HèNH V Tờn cỏc hỡnh v Trang Hỡnh 1.1 Cõ u tru c chung cu a hờ iờ u khiờ n thi ch nghi 18 Hỡnh 1.2 Hờ KTN iờ u chi nh hờ sụ khuyờ ch a i 19 Hỡnh 1.3 S cu trỳc h KTN theo mụ hỡnh mu MRac 20 Hỡnh 1.4 H KTN t iu chnh giỏn tip: ISTR 21 Hỡnh 1.5 H KTN t iu chnh trc tip: DSTR 22 Hỡnh 1.6 S iu khin thớch nghi theo mụ hỡnh mu trc tip 24 Hỡnh 1.7 S iu khin thớch nghi theo mụ hỡnh mu giỏn tip 25 Hỡnh 2.1 Cu trỳc chung ca h iu khin 33 Hỡnh 2.2 Mụ t sai lch cng 34 Hỡnh 2.3 Biu din sai lch nhõn 35 Hỡnh 2.4 Cỏc biu din sai lch s 36 Hỡnh 2.5 H thng kớn tng quỏt 38 Hỡnh 2.6 H KTN bn vng 45 Hỡnh 3.1 MRAC bn vng cú ng hc khụng cu trỳc v cú nhiu gii hn 59 Hỡnh 4.1 S ng hc ca c cu 63 Hỡnh 4.2 C cu qun dõy 64 Hỡnh 4.3 Quy lut thay i tc ca ng c 65 Hỡnh 4.4 S cu trỳc ca MRAC cú sai lch mụ hỡnh v cú nhiu gii hn. 66 Hỡnh 4.5 S thay th ca ng c mt chiu kớch t c lp 67 Hỡnh 4.6 S cu trỳc ca ng c khi t thụng khụng i 70 Hỡnh 4.7 S khi mụ t mch vũng dũng in ng c 70 Hỡnh 4.8 S khi ca mch vũng tc ng c. 71 Hỡnh 4.9 S cu trỳc mch vũng iu chnh tc . 71 Hỡnh 4.10 S mụ phng SIMULINK ca h thng. 77 Hỡnh 4.11 Mụ un i tng iu khin 77 Hỡnh 4.12 Khi vect tớn hiu lc . 78 Hỡnh 4.13 Vộc t tham s ca b iu khin. 79 Luận văn Thạc sỹ -8- S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn Hỡnh 4.14 Khi mụ un chun hoỏ 79 Hỡnh 4.15 Mụ un iu khin Up 80 Hỡnh 4.16 Lut ỏnh giỏ vect tham s p ca i tng 80 Hỡnh 4.17 c tớnh ra ca h khi r v M c nhy cp 81 Hỡnh 4.18 c tớnh ra ca h khi r v Mc thay i 82 Hỡnh 4.19 c tớnh ra ca h khi r v M c thay i 83 Hỡnh 4.20 c tớnh ra ca h khi r v Mc thay i 84 Hỡnh 4.21 c tớnh ra ca h khi r v Mc thay i 85 Hỡnh 4.22 c tớnh ra ca h khi lng thay i v chu nhiu 86 Luận văn Thạc sỹ -9- S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn LI NểI U Ngy nay nh s phỏt trin mnh m ca cụng ngh thụng tin, in t, k thut mỏy tớnh cho phộp x lý c s lng phộp tớnh ln, cỏc thut toỏn phc tp nờn lý thuyt v iu khin thớch nghi ó c ng dng rt rng rói v phỏt trin rt mnh m, c bit l cho cỏc h phi tuyn. (Phn tuyn tớnh coi nh ó c nghiờn cu hon chnh). iu khin thớch nghi ang c ng dng vo iu khin cỏc h thng ln, cỏc h cú thụng s bin i v ũi hi cao v cht lng iu khin. iu khin thớch nghi m bo kh nng xõy dng cỏc b iu khin ỏp ng thi gian thc v nõng cao cht lng iu khin cho cỏc i tng phc tp. Trong quỏ trỡnh mụ t ngi ta thng a ra cỏc gi thit nh b qua khõu ng khú mụ hỡnh hoc coi tham s khụng bit khụng i theo thi gian. Tuy nhiờn trong thc t cỏc gi thit ú khụng ỏp ng c, vỡ vy KTN khi iu khin h thc l khụng bn vng. ng dng KTN iu khin cỏc h thc trong thc t, vic nõng cao tớnh bn vng cho h iu khin thớch nghi l mt yờu cu rt cn thit. Vi ni dung: Nghiờn cu nõng cao tớnh bn vng cho h iu khin thớch nghi khi iu khin h phi tuyn cú tham s bin thiờn v chu nhiu tỏc ng. Ni dung ca ti bao gm cỏc phn sau: Chng 1: Tng quan v lý thuyt KTN. Ni dung ca chng ny l tỡm hiu nhng c im chung nht ca lý thuyt KTN, nhng u im, hn ch ca KTN khi iu khin h phi tuyn mnh. Chng 2: Tớnh bn vng ca KTN h phi tuyn. Ni dung tp trung nghiờn cu nhng c im ca h phi tuyn, phng phỏp mụ t h phi tuyn v ỏp dng KTN vo iu khin h phi tuyn. Chng 3: Tng hp h KTN bn vng theo mụ hỡnh mu. Ni dung t ra l s dng lut iu khin theo mụ hỡnh mu kt hp vi lut thớch nghi bn vng to nờn h KTN bn vng. Chng 4: Bi toỏn ng dng. ng dng KTNBV vo iu khin h qun bng vt liu in. Luận văn Thạc sỹ -10- S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn Tin hnh kim tra ỏnh giỏ cht lng b iu khin bng mụ phng nh phn mm MATLAB Simulink. T cỏc kt qu thc nghim nhn c ta tin hnh ỏnh giỏ cht lng ca phng phỏp v rỳt ra kt lun chung v ti. Trong thi gian lm lun vn mc dự ó rt c gng nhng do kin thc ca tụi cũn hn ch, vỡ vy, chc chn vn cũn nhiu thiu sút. Tụi chõn thnh mong mun nhn c s úng gúp ý kin ca cỏc thy, cụ giỏo bn lun vn ca tụi c hon thin thờm. Tụi xin chõn thnh cm n thy giỏo hng dn, cỏc thy cụ giỏo trong khoa Sau i hc v cỏc thy cụ giỏo trong b mụn T ng húa trng i hc K thut Cụng nghip ó giỳp v ng viờn tụi hon thnh c bn lun vn tt nghip ny. Thỏi Nguyờn, ngy 28 thỏng 09 nm 2009 Hc viờn Hong Vn Tỏ [...]... trong khi vn s dng lut iu khin thụng thng iu khn thớch nghi cỏc h phi tuyn l phng phỏp chim u th iu khin cỏc h tng quỏt trong thc t T nhng nm 1995 tr li õy hng nm cú hng trm cụng trỡnh ca cỏc nh iu khin hc cụng b v iu khin phi tuyn thớch nghi iu khin phi tuyn thớch nghi thng c ng dng iu khin cỏc h phi tuyn cú tham s khụng bit trc xut hin trong phng trỡnh vi phõn phi tuyn ca h Do tớnh phc tp ca h iu khin... tham s gõy ra Nu kt hp KBV v KTN ta s cú phng phỏp iu khin thớch nghi bn vng (KTNBV) Ni dung l: Thit k c b iu khin tn dng c u im ca c iu khin thớch nghi v iu khin bn vng Hng nghi n cu ny ó c khi im t 1994 tr li õy iu khin thớch nghi bn l phng phỏp chim u th iu khin cỏc h tng quỏt trong thc t iu ny phự hp vi yờu cu ca nn sn xut hin i vỡ cỏc h cn c iu khin trong thc t u l cỏc h phi tuyn cú cha cỏc tham. .. iu khin cỏc h thng núi trờn cỏc b iu khin thụng thng núi chung khụng ỏp ng c Khi cn thit k cỏc b iu khin cú kh nng iu khin cỏc h phi tuyn cú phn t khụng mụ hỡnh hoỏ c, cỏc tham s khụng bit trc v chu nh hng ca nhiu t mụi trng, thng c thit k theo hai hng sau: iu khin bn vng (KBV) v iu khin thớch nghi (KTN) Theo hng th nht thỡ b iu khin l b iu khin tnh (Tham s ca b iu khin khụng bin thiờn) Tớn hiu iu khin... Lun vn tp trung nghi n cu vic thit k cỏc b iu khin cho cỏc h phi tuyn, tho món tớnh thớch nghi i vi cỏc tham s khụng bit trc thay i theo thi gian v bn vng i vi nhiu nh hng t mụi trng Trong ú cú cha phn t phi tuyn khụng th hoc khú mụ hỡnh hoỏ Cỏc h phi tuyn ny cú th mụ t bng cỏc h phng trỡnh vi phõn phi tuyn Cỏc b iu khin c thit k sao cho tn dng c cỏc u im ca iu khin thớch nghi v iu khin bn vng nhng... -22- Luận văn Thạc sỹ Nh vy tham s ca nú c bit gớan tip thụng qua vic gii phng trỡnh i s nờn c gi l ISTR * H iu khin thớch nghi t chnh trc tip DSTR Trong h DSTR (Hỡnh 1.5) cỏc tham s ca mụ hỡnh P(C) c biu din theo tham s ca i tng sao cho tho món cỏc yờu cu cht lng Đánh giá on-line tham số u Bộ điều khi n (t ) Ys Đối t-ợng Hỡnh 1.5 H KTN t iu chnh trc tip : DSTR Khi ú mụ hỡnh c tham s hoỏ dng Pc(C ) v... v nghi n cu cỏc lp i tng phi tuyn cú tham s bt nh Nhng c gng ny ó a ra mt lp s KTN bn vng 1.2 Cỏc s iu khin thớch nghi H iu khin thớch nghi l h iu khin t ng m cu trỳc v tham s ca b iu khin cú th thay i theo s bin thiờn thụng s ca h sao cho cht lng ra ca h m bo cỏc ch tiờu ó nh KTN l k thut t chnh theo thi gian thc cỏc b iu chnh nhm duy trỡ c tớnh ca i tng iu khin nm trong phm vi mong mun trong khi. .. tp ca h iu khin cỏc h phi tuyn, vic nghi n cu tớnh bn vng ca h iu khin phi tuyn thớch nghi ớt c quan tõm Cỏc phng phỏp iu khin tuyn tớnh khi c ỏp dng vo h phi tuyn u cú chung nhc im l: Vựng n nh ca h c trang b b iu khin gim S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ -29- i H KTN thng khụng n nh khi iu khin h phi tuyn v thng c thit k cho cỏc i tng nhn dng... tr ca vộc t tham s C l C(t) ti mi thi im v giỏ tr ny dựng cp nht li tham s b iu khin theo thi gian thc m khụng qua b tớnh toỏn tham s Vỡ vy m DSTR l kiu ỏnh giỏ mụ hỡnh i tng khụng tng minh (Cũn gi l h iu khin thớch nghi khụng nhn dng) Nh vy tham ca b iu khin c tớnh toỏn trc tip khụng phi qua gii phng trỡnh * H iu khin thớch nghi t chnh lai Kt hp c 2 phng phỏp trờn ta cú h t chnh thớch nghi lai, tc... ỏnh giỏ c tham s b iu khin v tham s i tng nhm trỏnh gii S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ -23- phng trỡnh i s õy l h thớch nghi t chnh nhm kt hp u im ca c hai h trờn Trong mt s ti liu ngi ta gi h iu khin thớch nghi t chnh STR l h iu khin thớch nghi ỏp t cc APPC vỡ hu ht cỏc b iu khin c thit k theo phng phỏp ỏp t cc 1.3 H iu khin thớch nghi theo mụ... phỏp iu khin thớch nghi thay th *c trong lut iu khin bng vector thụng s ỏnh giỏ c T ú ta cú phng phỏp iu khin thớch nghi theo mụ hỡnh mu (MRAC) Vector (t) cú th thu c bng phng phỏp ỏnh giỏ trc tip hoc phng phỏp ỏnh giỏ giỏn tip, t ú ta cú th chia phng phỏp iu khin thớch nghi theo mụ hỡnh mu thnh hai phng phỏp : + Phng phỏp iu khin thớch nghi theo mụ hỡnh mu trc tip + Phng phỏp iu khin thớch nghi theo