GVHD: PGS.TS TậẦN THU HÀ M CL C LụăL CHăKHOAăH C i L IăCAMăĐOAN ii L IăC Mă N iii TịMăT T .iv M CăL C vi DANH SÁCH CÁC HÌNH viiix DANHăSỄCHăCỄCăB NG xi DANHăSỄCHăCỄCăCH ăVI TăT T xii Ch ngă1.ăăT NGăQUAN .1 1.1.T ngăquanăv đ ătƠi 1.1.1 Đặtăv năđ 1.1.2 T ngăquanăv ăh ăthốngăBallăandăBeam 1.1.3 Cácăđ ătƠiănghiênăc uăh ăthốngăBallăandăBeam 1.1.3.1 Tìnhăhìnhănghiênăc uătrongăn c .4 1.1.3.2 Tìnhăhìnhănghiênăc uăngoƠiăn c 1.2.M cătiêuăc aălu năvĕn .8 1.3.Nhi măv c aăđ ătƠi 1.4.Ph ngăphápăth căhi n 1.5.N iădungălu năvĕn .9 1.6.ụănghĩaăth căti năc aăđ ătƠi .10 Ch ng C ăS ăLÝ THUY Tă 11 2.1 Môăhìnhătoánăh căc aăh ăbóngăthanh 11 2.2 Đi uăkhi năPIDăchoăh ăbóngăthanh .15 2.2.1 Gi iăthi u .15 2.2.2 V năđ ăch nhăđ nhăchoăb ăPID 16 2.2.3 L uăđ ăđi uăkhi n choăb ăPIDăsố 16 2.2.4 ngăd ngăb ăđi uăkhi năPIDăchoăh ăbóngăthanh 18 2.3 Đi uăkhi năPIDăm ăchoăh ăbóngăthanh 19 2.3.1 T ngăquanăb ăđi uăkhi năPIDăm .19 2.3.2 ngăd ngăđi uăkhi năPIDăm ăchoăh ăbóngăthanh .20 2.4 Gi iăthu tădiătruy nătrongătốiă uăhóaăh ăthống .22 2.4.1 T ngăquanăgi iăthu tădiătruy n 22 2.4.2 Mã hóa ậ gi iămƣ 24 vi HVTH:NGUY N SƠN HÀ GVHD: PGS.TS TậẦN THU HÀ 2.4.3 Hàm thích nghi 25 2.4.4 Ch năl c 26 2.4.4.1 Ch năl căt ănhiên 26 2.4.4.2 Qui trìnhăch năl căs păh ngătuy nătính 26 2.4.5 Lai ghép .27 2.4.5.1 Phépălaiăm tăđi m 27 2.4.5.2 Laiăghépănhi uăđi m .27 2.4.5.3 Lai ghép đ u 28 2.4.6 Đ tăbi n .28 2.4.6.1 Đ tăbi năm tăđi m 29 2.4.6.2 Đ tăbi nănhi uăđi m .29 2.4.7 Cácăthôngăsốăc aăgi iăthu tădiătruy n 29 2.4.7.1 Kíchăth căquầnăth .29 2.4.7.2 Xácăxu tălaiăghép 29 2.4.7.3 Xácăxu tăđ tăbi n 30 2.4.8 Ch ngăd ngăgi iăthu tătrongătốiă uăhóaăb ăđi uăkhi n 30 ng K TăQU ăMỌăPH NG 33 3.1 Xơyăd ngăđốiăt ngătrênămôăph ng .33 3.2 Đi uăkhi năPIDălặpăvòng 34 3.3 Đi uăkhi năPIDăth aăhi p .37 3.4 Đi uăkhi năPIDăăFUZZYălặpăvòng : .39 3.5 Đi uăkhi năPIDFUZZYăăth aăhi p 41 3.θ.ăK tălu n 43 Ch ng 4: MỌăHỊNHăTH CăT 45 4.1 Gi iăthi uămôăhìnhăth căt 45 4.2 C măbi n: 47 4.2.1 Encoder 47 4.2.2 C măbi nădơyăđi nătr 49 4.3 Đ ngăc 50 4.4 M chăđi n .50 4.4.1 DSP TMS320F28335 50 4.4.2 CầuăH 51 4.4.3 Ngu n 52 4.5 Phầnăm măl pătrình 53 4.6 Ch ngătrìnhăl pătrình 55 4.7 K tăqu ăth căt 56 vii HVTH:NGUY N SƠN HÀ GVHD: PGS.TS TậẦN THU HÀ 4.8 K tălu n 62 Ch ngăη:ăK TăLU NăVÀăH NGăPHỄTăTRI N 63 5.1 K tălu n 63 5.1.1 Nh ngănhi măv ăđƣăhoƠnăthƠnh 63 5.1.2 Nh ngăh năch 63 5.1.3 K tălu n .63 5.2 H ngăphátătri n .64 TÀIăLI UăTHAMăKH O .65 PH ăL C 67 viii HVTH:NGUY N SƠN HÀ GVHD: PGS.TS TậẦN THU HÀ DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình 1 M tăsốăh ăthốngăki mătraăgi iăthu tăcơnăbằng Hình Cácăh ăthốngăBallăandăBeamăhayădùng Hình Cácăc măbi nădùngătrongăh ăBallăandăBeam Hình ắQu ăbóngăcơnăbằngătrênăthanhădầm”ăđ căxơyăd ngăb i Berkeley Robotics Laboratory(Arroyo2005) Hình S năPhẩmăBallăandăBeamădoăQuanserăch ăt oănĕmă200θ Hình 6.ăH ăBallăandăBeamădùngăgi iăthu tăPIDăd aătrênăviăđi uăkhi năMC9S12C32 Hình H ăBall andăBeamăs ăd ngăgi iăthu tăFuzzyăLogic Hình Môăhìnhătoánăh c h ăthốngăbóngăthanh 11 Hình 2 Tr căt aăđ ăvƠăcácăl căthƠnhăphầnătrênăh ăthốngăbóngăthanh .11 Hình Mốiăquanăh ăgi aăv ătríăđ ngăc ăvƠăgócăBeam .14 Hình L uăđ ăch ngătrìnhăconăth căhi năb ăPIDăsố .17 Hình S ăđ ăđi uăkhi năPIDălặpăvòng .18 Hình S ăđ ăđi uăkhi năPIDăth aăhi p 18 Hình S ăđ ăđi uăkhi năPIDăm ăd ngă1 19 Hình S ăđ ăđi uăkhi năPIDăm ăd ngă2 19 Hình Ph ngăphápăđi uăkhi năPIDăFUZZYălặpăvòng 20 Hình 10 Ph ngăphápăđi uăkhi năPIDăFUZZYăth aăhi p 20 Hình 11 HƠmăliênăthu căngõăvƠo 21 Hình 12 HƠmăliênăthu căngõăra 21 Hình 13 L uăđ ăgi iăthu tădiătruy n 23 Hình 14 Mƣăhóaăth păphơn .24 Hình 15 Laiăghépăm tăđi m 27 Hình 16 Laiăghépănhi uăđi m 28 Hình 17 Laiăghépăđ u .28 Hình 18 Đ tăbi năm tăđi m 29 Hình 19 Đ tăbi nănhi uăđi m 29 Hình 20 B ăđi uăkhi nădùngăăGA .30 Hình 21 Ch nhăthôngăsốăb ăđi uăkhi năPID .31 Hình 22 Ch nhăđ nhăthôngăsốăPIDăquaăhaiăb c 31 Hình 23 Ch nhăđ nhăthôngăsốăPIDăquaăm tăb c .32 Hình Bênătrongăs ăđ ăkhốiămôăt ăph ngătrìnhătoánăh căh ăthốngăbóng 33 Hình Ch ngătrìnhămôăph ngăPIDălặpăvòng 34 Hình 3 BênătrongăcácăkhốiăPID1ăvƠăPID2ăc aăch ngătrìnhămôăph ng 34 Hình K tăqu ăch yăch ngătrìnhăGAăkhiăsốălầnăth ăh ăkhôngăđ 35 Hình Soăsánhăk tăqu ăkhiăch yăv iăsốăth ăh ăkhácănhau .36 Hình Ch ngătrìnhăl pătrìnhăchoămôăhìnhăth căt ădùngăPIDăth aăhi p 37 Hình Soăsánhăk tăqu ăkhi ch yăv iăsốăth ăh ăkhácănhau .38 Hình Ch ngătrìnhăl pătrìnhăchoămôăhìnhăth căt ădùngăPIDăFUZZYălặpăvòng 39 Hình BênătrongăcácăkhốiăPID1ăvƠăPID2ăc aăch ngătrìnhăl pătrình .39 Hình 3.10 Soăsánhăk tăqu ăkhiăch yăv iăsốăth ăh ăkhácănhau 40 Hình 3.11 Ch ngătrìnhăl pătrìnhăchoămôăhìnhăth căt ădùngăPIDăFUZZYăth aăhi p 41 Hình 3.12 Soăsánhăk tăqu ăkhiăch yăv iăsốăth ăh ăkhácănhau 42 Hình S ăđ ăkhối h ăthốngăballăandăbeam 45 ix HVTH:NGUY N SƠN HÀ GVHD: PGS.TS TậẦN THU HÀ Hình Mô hình bóng nhìn ngang 45 Hình Môăhìnhănhìnătừătrênăxuống 46 Hình 4 C măbi năEncoder 47 Hình Nguyênălýăho tăđ ngăb ăđ cănhơnă4 .48 Hình Môăhìnhăc aăc măbi nădơyătr ăqu n .49 Hình Đ ngăc ă .50 Hình DSP TMS320F28335 50 Hình S ăđ ănguyênălýăm chăcầuăH 51 Hình 10 M chăcầuăHăth căt .52 Hình 11 Ngu năDCă24Văậ 5A 52 Hình 12 Th ăvi năTargetăSupportăPackageăchoăDSPăF2833η 54 Hình 13 Hìnhă nhăch ngătrìnhăn păth căt ăchoăDSP 56 Hình 14 V ătríăqu ăbiă(m) đặtăt iă0.1m 57 Hình 15 Gócăl chăthanhăbeam đặtăt iă0.1m 57 Hình 16 V ătríăqu ăbiă(cm) đặtăt iă30cm 58 Hình 17 Gócăl chăthanhăbeamă(đ ) đặtăt iă30cm 58 Hình 18 V ătríăqu ăbiă(m) đặtăt iăθcm .59 Hình 19 Gócăl chăthanhăbeamă(đ ) đặtăt iăθcm 59 Hình 20 Đi năápăc păchoămotorăđ ngăc ă(V) đặtăt iăθcm 60 Hình 21 V ătríăhònăbiă(m) đặtăt iă20cm .60 Hình 22 Gócăl chăthanhăbeamă(đ ) đặtăt iă20cm 61 Hình 23 Đi năápăc păchoămotoră(V) đặtăt iă20cm 61 x HVTH:NGUY N SƠN HÀ GVHD: PGS.TS TậẦN THU HÀ DANH SÁCH CÁC B NG B ngă2.1: nhăh ngăc aăvi cătĕngăcácăthôngăsốăKp,ăKi,ăKdălênăđápă ngăc aăh ăthống 16 B ngă3.1: K tăqu ăcácălầnăch yăc aăch ngătrìnhăGAătrongătr ngăh păPIDălặpăvòng 35 B ngă3.2: K tăqu ăcácălầnăch yăc aăch ngătrìnhăGAătrongătr ngăh păPIDăth aăhi p 37 B ngă3.3:K tăqu ăcóăđ căsauăquáătrìnhăch yăGAăchoăb ăđi uăkhi năPIDăFUZZYălặpăă vòng 40 B ngă3.4:K tăqu ăcóăđ căsauăquáătrìnhăch yăGAăchoăb ăđi uăkhi năPIDăFUZZYăth aă hi p 41 B ngă4.1: Thôngăsốămôăhìnhăh ăthốngăbóngăthanhă 47 B ngă4.2: Cácăkhốiăch cănĕngăs ăd ngătrongăch ngătrình 55 xi HVTH:NGUY N SƠN HÀ GVHD: PGS.TS TậẦN THU HÀ DANH SÁCH CÁC CH Thu t ng Ball and Beam Digital Signal Processing Genetic Althorithm Linear Quadratic Regulator Multi input ậ multi output Proportional Intergral Derivative Pulse Width Modulation Single input ậ single output VI T T T T vi t t t ADC DSP GA LQR MIMO PID PWM SISO ụ nghĩa H ăbóngăthanh X lý tín hi u số Gi iăthu tădiătruy n H ănhi uăngõăvƠoăậ nhi uăngõăra Viătíchăphơnăt ăl Ph ngăphápăđi uăxung H ăm tăngõăvƠoăậ m tăngõăra xii HVTH:NGUY N SƠN HÀ GVHD: PGS.TS TậẦN THU HÀ Ch ng 1: T NG QUAN 1.1 T ng quan v đ tài 1.1.1 Đặt v n đ BƠiătoánăgi ăcơnăbằngăchoăh ăthốngălƠăm tăbƠiătoánăkinhăăđi nătrongălýăthuy tă uăkhi năt ăđ ng.ăă M tăsốăh ăthốngăđ că ngăd ngăđ ăki mătraă cácăgi iăthu tăcơnă bằngă choă h ă thốngă uă nă t ă đ ngă nh ă h ă conă l că ng pendulum),ăh ăxeăconăl căng că quayă (rotaryă invertedă că(cartăandăpole),ăh ăbóngăthanhă(ballăandăbeam),ăh ăxeă haiăbánhăt ăcơnăbằngă(two-wheelăcart),ăh ăbóngădĩaă(ballăandăplate)… H ăconăl căng căquayăăăăăăăăăăăH ăPendubotăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăH ăBallăandăPlate Hình 1.1: M t số h thống ki m tra gi i thu t cân Đối v i nh ng h thống SISO (single input- single output)ă nh ă h thống v t nâng từ tr ng, h b năn căđ n…ăhoặc nh ng h MIMO (multi input-multi output) nh ăh cánh tay máy hai b c, h b năđôi,ăh bóngăđĩaă(ballăandăplate)…ăthìăm t bi n ngõăraăđ c tr c ti păđi u n b i m t tín hi uăđi u n ngõ vào (dù có lúc ph i ch u nhăh toánăđ ng qua l i gi a ngõ v iănhau)ănh ngăbƠiătoánă cơnăbằng v n tính c thông qua gi i thu t PID Tuyă nhiên,ă đối v i m t số h thống có số ngõ vào/ra không giốngă nhau,ă đặc bi t h thống SIMO (single input-multi output) hoặcăMIMOănh ngăcóăsố ngõ CHƯƠNG 1:T NG ẬUAN HÀ HVTH: NGUY N SƠN GVHD: PGS.TS TậẦN THU HÀ vƠoăítăh năsố ngõăraănh ăh thống l căng c quay (m tăngõăvƠoălƠăđi n áp c p cho đ ngăc ,ăhaiăngõăraălƠăgócăquayăcánhătayăvƠăgócăquayăc a l căng c), h thống xe hai bánh t cân bằngă(haiăngõăvƠoălƠăhaiăđi n áp c p choăhaiăđ ngăc ,ăbaăngõăraălƠăcácă góc t i, góc quay góc nghiêng) gi i thu tăPIDăđ c tính toán r tăkhóăkhĕn.ăĐóă b n thân gi i thu t PID gi i thu t m t vào m t theo công th c: V i m t ngõ vào tín hi u sai số e (sai số gi a tín hi u th c t h i ti p tín hi uă đặt) tín hi u ngõ tín hi uă u nă u.ă Nh ă v y, cần có c uă trúcă u n phù h p thông số u n ph iăđ c ch n r t phù h păđ gi i thu tăđi u n PID v n có th áp d ng cho h thống có số ngõăvƠoăítăh năsố ngõ Vi c ch n c uătrúcăđi u n thông số u n r tăkhóăkhĕnălƠădoăkhiă ch n thông số u n phù h p cho ngõ l i nhă h Vi c năđ nh cho t t c ngõ v i số l ngăđ n ngõ ng ngõăvƠoăđi u n tốn r t nhi u công s c M t gi i pháp cho v nă đ áp d ng gi i thu t di truy nă [3],ă [θ]ă đ ki m ch ng c uătrúcăđi u n gi i thu tăđi u n có phù h păhayăkhông.ăQuaăđó,ătácă gi ki m ch ng hi u qu c a vi c áp d ng gi i thu t tìm ki m thông minh vi c gi i quy t toán k t qu xác hoàn toàn Đốiăt ngăđ c áp d ngătrongăđ tài h bóngăthanhă(ballăandăbeam).ăĐơyă m t h thống SIMO th aăcácăđi u ki n cho tr ng tâm nghiên c uăđƣănêuă Mặt khác,ămôăhìnhăc ăkhíălƠăkháăđ năgi n, hoàn toàn có th ch t o ng d ng cho phòng thí nghi m vi c th nghi m gi i thu tăđi u n V iămongămuốnăth căhi năm tăđ ătƠiăm i,ăk tăc uăc ăkhíăkhôngăquáăph căt p,ă h căviênăxinăch năđ ătƠiănghiênăc uăv ăđi uăkhi năcơnăbằngăchoăh ăBallăandăBeamătr că l ch 1.1.2 T ng quan v h th ng Ball and Beam H Ball and Beam có hai hình th c: Ball and beam tr c gi a Ball and Beam tr c l ch H ball and Beam tr c l chăđòiăh i thách th c v u n so v i Ball and Beam tr c gi a b n thân h thống không năđ nh m t l căđ v trí mà ph iătínhătoánătr c năđ nhăbanăđầu cho thống Ball CHƯƠNG 1:T NG ẬUAN HÀ HVTH: NGUY N SƠN GVHD: PGS.TS TậẦN THU HÀ and beam tr c gi aăthìăng t c l i: n u qu bóngăđặt gi a nằm ngang lý ng h thống năđ nh t iăđi m làm vi c Ball and Beam tr c gi a Ball and Beam tr c l ch Hình 1.2: Các h thống Ball and Beam hay dùng Trongă đ ă tƠiă nƠyă h că viênă nghiênăc uăvƠălƠmăvi căv iămôăhình ball and beam dạng trục lệch dạng Quanser.ăH ă ball and beam nàyăđ căhƣngăQuanserăch ăt oăvƠăs ăd ngăr ngărƣiătrongăvi cănghiênă c uăvƠăgi ngăd yă ăcácătr ngăh c,ăphòngăthíănghi m… M c tiêu u n: uăkhi năviênăbiă(hoặcăqu ăbóng)ănằmăyênăt iăv ătríăxácă đ nhătùyăđặtătr cătrênăthanhăbeam.ăV iăgi iăthu tăđi uăkhi nătốtăh năn a,ăquỹăđ oădiă chuy năc aăviênăbiătrênăthanhăbeamăs ătuơnătheoăquỹăđ oăho chăđ nhătr c Môăhìnhăh ăballăandăbeamăd ngătr căl chăbaoăg mă3ăphầnă:ăc ăkhí,ăđi năt ăvƠăphầnă ch ngătrình.ă  Phầnăc ăkhíăbaoăg mă:ăThanhădiăđ ngă(Leverăarm),ăqu ăbi (steel ball), máng tr tă(beam) ,ăđ ămôăhình,ăđ ngăc ăDC đ cănốiăv iăđĩaăquay  Phầnăđi năt ăg mă: dơyăđi nătr ăđ ăxácăđ nhăv ătríăviênăbi vƠăencoderăg năđ ngă tr căđ ngăc ăđ ăxácăđ nhăgócăl chăc aăthanhăbeam Dơyăđi nătr C măbi năencoderăđoăgócăl ch Hình 1.3: Cácăc măbi nădùngătrongăh ăBallăand Beam 1.1.3 Các đ tƠi nghiên c u h th ng ball and beam H ăắballăandăbeam”ăđƣăđ căr tănhi uăcácăcáănhơn,ăăt ăch cătrongăn căvƠătrênă th gi iănghiênăc uăvƠăđƣăcóănh ngăthƠnhăcông CHƯƠNG 1:T NG ẬUAN HÀ HVTH: NGUY N SƠN GVHD: PGS.TS TậẦN THU HÀ a5=par(bestchrom,5) a6=par(bestchrom,6) b1=par(bestchrom,7) b2=par(bestchrom,8) b3=par(bestchrom,9) b4=par(bestchrom,10) b5=par(bestchrom,11) b6=par(bestchrom,12) J=1/bestfit(end) sim('mpGA_PIDFUZZY_cach1.mdl'); Ch ng trình ch y GA PID fuzzy th a hi p hình 3.11 clc; clear all rand('state',sum(100*clock)); %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% m=60.47*10^-3; R=2.46*10^-2/2; d=0.075; g=9.81; L=0.55; Jb=2/5*m*R^2; Kb=0.0535; Rm=3.5; La=0.9*10^-3; M=346.6*10^-3; J1=M*L^2/3; Kg=7.5; Jm=0.049*10^-4; Km=0.053; Bm=5*10^-4; %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% I1=1/2*(307.06*10^-3)*(8*10^-2)^2; PH L C 80 HVTH: NGUY N SƠN HÀ GVHD: PGS.TS TậẦN THU HÀ I2=1/2*(122.43*10^-3)*(3.4*10^-2)^2; %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% Jm=Jm+I1+I2; %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% K1=Rm*Jm*L/Km/Kg/d+J1; K2=L/d*(Km*Kb/Rm+Kb+Rm*Bm/Km/Kg); K3=1+Km/Rm; K4=7/5; %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% max_generation=20000; max_stall_generation=50000; epsilon=0.0001; pop_size=20; npar = 12; range=[ 0 0 0 0 0 0 ; 10 10 10 10 10 10 100 100 100 100 100 100 ]; dec=[ 1 1 1 2 2 2]; sig=[ 3 3 3 4 4 4]; cross_prob = 0.5; mutate_prob = 0.5; elitism = 1; rho=0.02; %ăKh iăđ ngăng uănhiênăth ăh ăđầuătiên par=Init(pop_size,npar,range); Terminal=0; generation = 0; stall_generation=0; %ăĐánhăgiáăđ ăthíchănghiăc aăquầnăth ăbanăđầu for pop_index=1:pop_size, a1=par(pop_index,1); a2=par(pop_index,2); a3=par(pop_index,3); PH L C 81 HVTH: NGUY N SƠN HÀ GVHD: PGS.TS TậẦN THU HÀ a4=par(pop_index,4); a5=par(pop_index,5); a6=par(pop_index,6); b1=par(pop_index,7); b2=par(pop_index,8); b3=par(pop_index,9); b4=par(pop_index,10); b5=par(pop_index,11); b6=par(pop_index,12); sim('mpGA_PIDFUZZY_cach2.mdl'); if length(e1)>9500 J=e1'*e1+e2'*e2; fitness(pop_index)=1/(J+eps); else J=10^100; fitness(pop_index)=1/(J+eps); end end; [bestfit,bestchrom]=max(fitness); J0=1/bestfit+0.001; Jmin=4000000; while ~Terminal, generation = generation+1; disp(['generation #' num2str(generation) ' of maximum ' num2str(max_generation)]); %ăMƣăhóaăth păphơn pop=Encode_Decimal_Unsigned(par,sig,dec); %ăCh năl căs păh ngătuy nătínhăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăă parent=Select_Linear_Ranking(pop,fitness,0.2,elitism,bestchrom); %ăLaiăghépăhaiăđi măă child=Cross_Twopoint(parent,cross_prob,elitism,bestchrom); %ăĐ tăbi năđ uăăăăăă pop=Mutate_Uniform(child,mutate_prob,elitism,bestchrom); PH L C 82 HVTH: NGUY N SƠN HÀ GVHD: PGS.TS TậẦN THU HÀ %ăGi iămƣăth păphơnăăăăă par=Decode_Decimal_Unsigned(pop,sig,dec); %ăĐánhăgiáăl iăđ ăthíchănghiăc aăquầnăth ăăăăăăăăăăăăăăăăăăă for pop_index=1:pop_size, a1=par(pop_index,1); a2=par(pop_index,2); a3=par(pop_index,3); a4=par(pop_index,4); a5=par(pop_index,5); a6=par(pop_index,6); b1=par(pop_index,7); b2=par(pop_index,8); b3=par(pop_index,9); b4=par(pop_index,10); b5=par(pop_index,11); b6=par(pop_index,12); sim('mpGA_PIDFUZZY_cach2.mdl'); J=(e1'*e1)+(e2'*e2); if (length(e1)>9500)&&(J1, if abs(bestfit(generation)-bestfit(generation-1))k2, t=k2; k2=k1; k1=t; end; child(p1,1:k1)=parent(p1,1:k1); child(p1,k1+1:k2)=parent(p2,k1+1:k2); child(p1,k2+1:chrom_len)=parent(p1,k2+1:chrom_len); else child(p1,:)=parent(p1,:); end end end %Đ tăbi năđ u function newpop=Mutate_Uniform(pop,mutate_prob,elitism,bestchrom) if (nargin < 4), error(['Too few input arguments.']); end; PH L C 86 HVTH: NGUY N SƠN HÀ GVHD: PGS.TS TậẦN THU HÀ [pop_size,chrom_len]=size(pop); newpop=pop; for pop_index= 1:pop_size, if (elitism==0) || (elitism==1 && pop_index~=bestchrom), for gene_index = 1:chrom_len, if mutate_prob > rand % If true then mutate rand_gene=rand*10; % Creat a random gene while(pop(pop_index,gene_index)==rand_generem(rand_gene,1)|rand_gene==10), rand_gene=rand*10; end; newpop(pop_index,gene_index)=rand_gene-rem(rand_gene,1); end end end end %Gi iămƣăth păphơn function par=Decode_Decimal_Unsigned(pop,sig,dec) if (nargin < 3), error(['Too few input arguments Use: PAR=decode(POP,SIG,DEC)']); end; if size(sig)~=size(dec), error(['Mismatch between SIG and DEC']); end; [pop_size,chrom_len]=size(pop); npar=length(sig); if chrom_len~=sum(sig), error(['Mismatch between chromosome length and SIG']); end par=zeros(pop_size,npar); for pop_index = 1:pop_size, start_gene = 0; for par_index = 1:npar, for count=1:sig(par_index), gene_index=start_gene+count; weight=dec(par_index)-count; par(pop_index,par_index)=par(pop_index,par_index)+(pop(pop_index,gene_index))*1 0^weight; end start_gene=start_gene+sig(par_index); end end Các hàm S-Function đƣ s d ng ch %Đoăv ătríăhònăbi function y = fcn(u) PH L C 87 ng trình HVTH: NGUY N SƠN HÀ GVHD: PGS.TS TậẦN THU HÀ y=(0.56-u/4095*0.56)*100; end %Ch ngătrìnhăbênătrongăkhốiăS-FunctionăBuilderă”vitriắ long x; x =in[0]*100; out[6]= x%10 +48; x/=10; out[5]= x%10 +48; x/=10; out[4]= 46; out[3]= x%10 +48; x/=10; out[2]= x%10 +48; x/=10; out[1]= x%10 +48; x/=10; out[0]= x%10 +48; % Đi uăki n đ ădừngăch ngătrình function y = fcn(e1,e2) if (abs(e1)>(3))||(abs(e2)>(3)) y=1; else y=0; end %Đoăv ătríăgócăl chăthanhăbeam function y_out = fcn(u) x=((15/3000)*u)-15; if x>100 y_out=-16; else y_out=x; end %Ch ngătrìnhăbênătrongăkhốiăS-Function Builder ”gócắ long x; x =in[0]; if (x>0) out[0]='+'; else {out[0]='-'; x=-x;} out[6]=';'; out[5]= x%10 +48; x/=10; out[4]= x%10 +48; x/=10; out[3]= x%10 +48; x/=10; out[2]= x%10 +48; x/=10; PH L C 88 HVTH: NGUY N SƠN HÀ GVHD: PGS.TS TậẦN THU HÀ out[1]= x%10 +48; %Ch ngătrìnhăbênătrongăkhốiăS-FuntionăBuilderă”dienapắ long x; x =in[0]; if (x>0) out[0]='+'; else {out[0]='-'; x=-x;} out[6]=';'; out[5]= x%10 +48; x/=10; out[4]= x%10 +48; x/=10; out[3]= x%10 +48; x/=10; out[2]= x%10 +48; x/=10; out[1]= x%10 +48; %Ch ngătrìnhăbênătrongăkhốiăPID function [P_WM,rev]= fcn(voltage,rev_before) if voltage>20 x=20; elseif voltage[...]... 2.5: S ăđ đi u khi n PID lặp vòng 2 3 Hình 2.6: S ăđ đi u khi n PID th a hi p Đi u khi n PID m cho h th ng bóng thanh 2.3.1 T ng quan đi u khi n PID m Các c uăhìnhăđi u khi n PID m th ng gặp có các d ng sau: Hình 2.7: S ăđ đi u khi n PID m d ng 1 Hình 2.8: S ăđ đi u khi n PID m d ng 2 Soăv iăb ăđi uăkhi n PID đ năthuầnăthìăb ăđi uăkhi n PID m ăcóă uăđi măsau:  B ă đi uă khi nă PID cóă giáă tr ă Kp,ă... pănênăt  Nh - ngăđốiăd ădƠng cho ng iăl pătrình c đi m: Doăs ăd ngăgi iăthu t PID nênăvi cătìmăraăcácăh ăsốăKp,ăKi,ăKdălƠăvôăcùngăkhóă khĕnăvƠăm tănhi uăth iăgian - S d ngăCardăPCIănênăch ăs ăd ngăđ căv iămáyătínhăkhôngăth ăho tăđ ngăđ că l p - GiáăthƠnhăcao,ăkhôngăkinhăt Ball and beam s ăd ngăMC9S12C32ăMicrocontroller Hình 1.6: H ă Ball and Beam dùng gi iă thu tă PID d aă trênă viă đi uă khi... Môăhìnhătoánăh căc aăh ăbóngăthanh  Đi uăkhi n PID cho h ăbóngăthanh  Đi uăkhi n PID m cho h ăbóngăthanh  Gi iăthu tădiătruy nătrong tối uăhóaăh ăthống Ch ng 3:K t qu mô ph ng CHƯƠNG 1:T NG ẬUAN HÀ 8 HVTH: NGUY N SƠN GVHD: PGS.TS TậẦN THU HÀ  Xây d ngăđốiăt ng trên mô ph ng  Đi u khi n PID lặp vòng  Đi u khi n PID th a hi p  Đi u khi n PID FUZZY lặp vòng  Đi u khi n PID FUZZY th a hi p  K t lu n Ch ng... măbi năquang H Ball and Beam s ăd ngăgi iăthu tăm Hình 1.7: H Ball and Beam s ăd ngăgi iăthu tăFuzzyăLogic Đi uăkhi năd aătrênăFuzzyăLogică  - u đi m: Doăđi uăkhi năbằngăFuzzyăLogicănênătốcăđ ăđápă ngănhanhăvƠăchínhăxác  Khuy t đi m: - Ch tăl ngăb ăđi uăkhi năph ăthu căr tănhi uăb ăkinhănghi măc aăt păm ăB ă đi uăkhi nănƠyăch ăcóăth ăápăd ng cho m tăđốiăt Vi c áp d ng gi i thu t PID cho đốiăt gi th... h căviênăđƣăch n gi i thu t PID đi u khi n h Ball and Beam ng d ng gi i thu t di truy n trong tìm ki m thông số đi u khi n 1.2 M c tiêu c a lu n văn - M c tiêu chính c aă đ tài là thi t k các c uă trúcă đi u khi n PID khác nhau, ng d ng gi i thu t di truy n trong tìm ki m và tối uăhóaăcácăb đi u khi n có c u trúc PID khác nhau - Ti n hành mô ph ng các c uătrúcăđi u khi n PID khác nhau và ng d ng gi... nh.ă H Ball and Beam d ngătr căl chăđ CHƯƠNG 1:T NG ẬUAN HÀ căđoăvƠăđi u khi n.ă căthi tăk ăb iăQuanserănĕmă200θ 4 HVTH: NGUY N SƠN GVHD: PGS.TS TậẦN THU HÀ Hình 1.5: S năPhẩm Ball and Beam doăQuanserăch ăt oănĕmă200θ Đi uăkhi năbằngăgi iăthu t PID:  u đi m: - Đ ăchínhăxácăcao,ăcơnăbằngă năđ nh - Khôngă b ă tácă đ ngă nhi uă b iă môiă tr ng bênă ngoƠiă đặcă bi tă lƠă ánhă sángă vìă không dùng c măbi... năthƠnhăcôngătrênăđốiăt ngăduyănh tăvƠăgiáăthƠnhăcao ng ball and beam cũngăđ c m t số tác ng th c t nh ă[9],ă[10]ănh ngăk t qu th c t ch aăthuy t ph c vì m i s d ng PID cho m t bi n duy nh t là v trí hòn bi ch ch aă CHƯƠNG 1:T NG ẬUAN HÀ 6 HVTH: NGUY N SƠN GVHD: PGS.TS TậẦN THU HÀ năđ nh hoàn toàn góc l ch thanh beam Vi c áp d ng gi i thu t tìm ki m GA cho PID trên mô ph ngăcũngăđ thanhănh ăh con l căng c... ăvƠăgóc beam K tăh pă(2.4),(2.12),(2.1η)ătaăcóămôăhìnhătoánăh căh ball and beam trucăl ch: (mr 2  K1 )  (2mrr  K 2 )  (mg ( L  r )  K 4  r  r 2  g sin   0 L Mg ) cos    2 (2.16) V iă:ă  (t ) : góc thanh beam (rad/s) r (t ) : v ătríăqu ăbanhăă(m)  (t ) : gócăquayăc aăc aăbánhăđƠă(rad/s) mă:ăăăăăkhốiăl ngăqu ăbóngăă(kg) Mă:ăăăăăkhốiăl ngăthanh beam ă(Kg) Lăă:ăăăăChi uădƠiăthanh beam ă(m)... thu t di truy n Gi iăthu tădiătruy nă (Genetic Algorithm ậ GA)ăđ căHollandăđ aăraăvƠoănĕmă 197ηălƠăgi iăthu tătìmăki măl iăgi i tối uătrênănguyênăt căph ngăătheoăquáătrìnhăti nă hoá vƠăquyălu tădiătruy năc aăsinhăv tătrongăt ănhiên Ti n hoá t ănhiênăđ căduyătrìănh ăhaiăquáătrìnhăc ăb nă:ăsinhăs năvƠăch nă l căt ănhiên.ăCácăcáăth ăm iăsinhăraătrongăquáătrìnhăti n hoá nh ăs ălaiăghépă ăth ăh ă cha-mẹ.ăM... khi n PID cho h bóng thanh 2.2.1 Gi i thi u Thu t toán PID là m t trong nh ng thu tătoánăđ c ng d ng r ng rãi trong nhi u ng d ng hi n nay b i tính hi u qu c a nó Trong ph mă viă đ tài này, thu t toán PID đ c h c viên s d ngăđ đi u khi n gi cân bằng h thống bóng thanh Giáătr ăngõăraăc aăb ăđi uăkhi n PID lƠăt ngăngõăraăc aăbaăb ăP,ăIăvƠăD (3.1) Mốiăquanăh ăgi aăngõăvƠoăvƠăngõăraăc aăb ăđi uăkhi n PID cóăth