Đang tải... (xem toàn văn)
4.2 Phương pháp nghiên cứu Đề tài nghiên cứu được thực hiện theo phương pháp kết hợp giữa lý thuyết và thực nghiệm. Cụ thể như sau: - Nghiên cứu các tài liệu liên quan nhằm tổng hợp lựa chọn các phương án từ đó xây dựng mô hình toán học bi và thanh, trên cơ sở đó tính toán để thiết kế bộ điều khiển cân bằng tự động hệ bi và thanh.
MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài - Trong thực tế, có nhiều công trình, thiết bị, máy móc hoạt động theo mô hình dạng bi nhƣ: hệ thống cân máy bay theo phƣơng ngang, thiết bị cân cho diễn viên xiếc, … Cùng với phát triển khoa học kỹ thuật, công trình, thiết bị ngày có kết cấu phức tạp Sự gia tăng quy mô kết cấu dẫn đến đáp ứng động lực phức tạp hệ dễ sinh dao động Các dao động thƣờng ảnh hƣởng xấu đến điều kiện làm việc, làm giảm độ bền công trình, thiết bị; nghiên cứu dao động mô hình bi thanh, điều khiển cân hệ thống vấn đề đƣợc nhiều nhà khoa học quan tâm - Trong năm qua điều khiển thông minh phát triển nhanh đa dạng, tạo sở để điều khiển hệ thống động phức tạp, điều kiện yếu tố bất định ngày gia tăng Bên cạch đó, xu hƣớng kết hợp phƣơng pháp điều khiển thông minh điều khiển thông thƣờng đƣợc nghiên cứu phát triển mạnh Mô hình bi mô hình thực nghiệm quen thuộc áp dụng phƣơng pháp điều khiển tính đơn giản cấu tạo nhƣng đủ phức tạp mặt động lực - Từ vấn đề trên, việc nghiên cứu thiết kế chế tạo mô hình điều khiển cân bi cần thiết; nhằm nắm bắt ứng dụng kĩ thuật điều khiển để phục vụ cho nhu cầu sản xuất, học tập, nghiên cứu Mục đích đề tài - Lĩnh vực kĩ thuật điều khiển rộng; nhiên xuất phát từ thực tế nay, việc điều khiển cân bi nƣớc ta cần đƣợc nghiên cứu cụ thể nhằm chế tạo mô hình ứng dụng luật điều khiển đại điều khiển thông minh, từ làm sở để áp dụng vào sản xuất - Chính vậy, mục đích đề tài là: Thiết kế, chế tạo mô hình bi thanh; Thiết kế điều khiển trƣợt thích nghi nơron; Ứng dụng điều khiển để điều khiển cân điều khiển vị trí bi Phạm vi nội dung nghiên cứu 3.1 Phạm vi - Nghiên cứu động học động lực học mô hình bi - Điều khiển cân bi sử dụng phƣơng pháp điều khiển đại điều khiển thông minh 3.2 Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu động học động lực học mô hình bi để xây dựng mô hình toán học cho hệ thống; - Nghiên cứu lý thuyết điều khiển tối ƣu, điều khiển trƣợt mạng nơron để thiết kế điều khiển cho mô hình bi thanh; - Nghiên cứu phần mềm Matlab để tính toán mô hệ thống; - Chế tạo ứng dụng điều khiển cân mô hình bi theo lý thuyết nghiên cứu Đối tƣợng phƣơng pháp nghiên cứu 4.1 Đối tƣợng nghiên cứu Hệ thống cân bi gồm có viên bi, động Servo Khi động quay góc θ, thông qua hộp giảm tốc làm cho quay góc α Khi thay đổi góc từ vị trí cân bằng, dƣới tác dụng trọng lực làm viên bi lăn tự thanh, điều khiển có nhiệm vụ kiểm soát góc quay θ động DC để giữ viên bi cân vị trí mong muốn 4.2 Phƣơng pháp nghiên cứu Đề tài nghiên cứu đƣợc thực theo phƣơng pháp kết hợp lý thuyết thực nghiệm Cụ thể nhƣ sau: - Nghiên cứu tài liệu liên quan nhằm tổng hợp lựa chọn phƣơng án từ xây dựng mô hình toán học bi thanh, sở tính toán để thiết kế điều khiển cân tự động hệ bi - Chế tạo mô hình để kiểm chứng kết Ý nghĩa khoa học thực tiễn - Áp dụng cho thiết bị điều khiển tự động (hoạt động theo nguyên tắc mô hình bi thanh) yêu cầu chuyển động xác trình hoạt động Qua đó, nâng cao lực thiết kế thiết bị tự động - Mô hình bi sở để tạo hệ thống tự cân nhƣ: hệ thống cân máy bay theo phƣơng ngang, thiết bị cân cho diễn viên xiếc, - Mô hình bi đƣợc dùng để kiểm chứng lý thuyết điều khiển tự động sử dụng - Kết nghiên cứu góp phần thúc đẩy việc xây dựng mô hình phục vụ cho công tác đào tạo sinh viên chuyên ngành Cơ khí chế tạo máy ngành liên quan Tạo phƣơng pháp học tập, nghiên cứu trực quan mô hình cụ thể Bƣớc đầu tiếp cận kỹ thuật điều khiển thông minh Cấu trúc luận văn Cấu trúc luận văn gồm có chƣơng Chương 1: Tổng quan xây dựng mô hình toán học bi Trình bày tổng quan nghiên cứu giới điều khiển cân mô hình bi thanh, hƣớng nghiên cứu nhà khoa học sản phẩm liên quan đƣợc áp dụng vào thực tế thƣơng mại hóa Xây dựng mô hình toán học hệ thống Chương 2: Cơ sở lý thuyết điều khiển Trình bày lý thuyết điều khiển trƣợt thích nghi nơron Ƣu, nhƣợc điểm so với phƣơng pháp điều khiển khác ứng dụng vào mô hình Chương 3: Thiết kế điều khiển cân bi Xây dựng luật điều khiển tối ƣu, trƣợt, trƣợt thích nghi nơron Từ thiết kế điều khiển cho chúng Sử dụng Matlab để mô đáp ứng hệ thống, qua so sánh đáp ứng điều khiển Chương 4: Thiết kế, chế tạo mô hình điều khiển cân bi Thiết kế kết cấu khí, truyền động mô hình bi Ngoài trình bày việc thiết kế mạch điều khiển chƣơng trình điều khiển máy tính Chương 5: Kết luận Đánh giá kết luận văn hƣớng phát triển đề tài CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VÀ XÂY DỰNG MÔ HÌNH TOÁN HỌC CỦA HỆ THỐNG BI VÀ THANH 1.1 Các công trình nghiên cứu thực giới Công ty Megachem Công ty Megachem công ty chuyên thiết kế thiết bị dành cho học tập Tháng 11 năm 2005, công ty cho mô hình cân bi Với cân dài 1m, hệ thống với trục phần gây khó khăn việc điều khiển Với việc sử dụng cảm biến siêu âm, với thiết kế đơn giản cho phép hệ thống đáp ứng nhanh Hình 1.1 Mô hình bi thuộc công ty Megachem Trường đại học kỹ thuật Hông kông Năm 2006, mô hình bi thuộc đề tài luận văn sinh viên Wei Wang thực hiện, đƣa vào làm mô hình thí nghiệm trƣờng Với cấu truyền động gián tiếp qua dây cua roa tay nâng Hệ thống tránh đƣợc ảnh hƣởng động động quay nhanh đảo chiều liên tục Dây chuyền động qua đĩa quay có bán kính lớn, làm hệ thống đáp ứng nâng cao, hạ thấp tay nâng nhanh chóng Hình 1.2 Mô hình bi trƣờng ĐHKT Hongkong Tuy nhiên nằm ngang, cánh tay nâng đĩa quay tƣơng đối nặng, đƣa tín hiệu điều khiển động cấn phải tính mô men quay động có tải nặng Hệ thống chịu ảnh hƣởng nhiều độ xác trình lắp ráp khí Phƣơng pháp xác định vị trí bóng dùng cảm biến từ Một cuộn dây dài nằm dọc phía dƣới thanh, cấp nguồn điện AC 12V vào cuộn dây, bi ( kim loại) lăn bề mặt cuộn dây, dòng điện cảm ứng sinh biến thiên, từ xác định đƣợc tỷ lệ khoảng cách Phƣơng pháp xác định vị trí dễ bị nhiễu có vật kim loại đặt gần thanh, tính toán dòng điện biến thiên phức tạp Trường đại học Florida Đề tài luận văn hai sinh viên Ms Ming Gao Mr Sani- Hasim, hệ thống đƣợc hoàn thành tháng năm 2007 Hình 1.3 Mô hình cân bi thuộc trƣờng đại học Florida Với thiết kế động gắn phía dƣới, qua truyền động, hai cảm biến siêu âm độc lập cho phép việc tính toán vị trí bi xác, tính trung bình hai cảm biến, trƣờng hợp tín hiệu hai cảm biến bị tính hiệu vị trí bi xác định đƣợc Trường đại học kỹ thuật Autralia Tháng năm 2008, nhóm sinh viên trƣờng đại học kỹ thuật Australia áp dụng kỹ thuật xử lý ảnh vào mô hình ball and beam Trong mô hình này, cân máng rộng, hình chữ “V”, máng có độ dài 50cm đƣợc phủ màu đen - Bi viên bi nhựa màu trắng, đƣờng kính 30 mm - Trục động đƣợc gắn trực tiếp vào điểm máng Hình 1.4 Mô hình bi thuộc trƣờng đại học kỹ thuật Australia Với việc sử dụng cảm biến xác định vị trí bi hạn chế nhiễu trình đọc vị trí bi, tăng tính linh hoạt xử lý Tuy nhiên trình xử lý phụ thuộc hoàn toàn vào điều kiện ánh sáng môi trƣờng Độ dài phải giới hạn phạm vi chụp camera Màu sắc bóng phải màu trắng nhiều so với màu máng màu mô hình 1.2 Thiết lập mô hình toán học hệ thống cân bi Hệ thống cân bi nhƣ hình vẽ gồm có bóng, dằm động Servo Khi động quay góc , thông qua truyền làm cho dằm quay góc Khi thay đổi góc từ vị trí cân bằng, dƣới tác dụng trọng lực làm bi lăn tự cân bằng, điều khiển có nhiệm vụ kiểm soát góc quay động DC để giữ bi cân vị trí mong muốn Tƣơng tự hệ lắc ngƣợc, hệ cân bi đối tƣợng phi tuyến không ổn định điển hình thƣờng đƣợc sử dụng để kiểm chứng lý thuyết điều khiển tự động Hình 1.5 Hệ thống bi Kí hiệu: Góc so với phƣơng nằm ngang ( Khối lƣợng bi ( ) ) Bán kính bi ( ) Gia tốc trọng trƣờng ( ) Momen quán tính bi ( Momen quán tính ( ) ) Vị trí bi – Momen xoắn tác động vào Thành lập mô hình toán học Động (1.2.1) Ta có ̇ (1.2.2) ( ) ̇ ̇ ̇ ̇ ̇ ( ̇ [ ) ̇ ̇ ̇ ] Hay [( ̇ ] ) ̇ (1.2.3) Thế (1.2.4) Hàm Lagrange ( ( ( ̇ [ ̇) ̇) ) ̇ ̇ ( ) (1.2.5) ̇ ] (1.2.6) Phƣơng trình Lagrange [ ̇ ] (1.2.7) ngoại lực tác dụng vào hệ, Ta có ̇ ( ) ̇ 10 (1.2.8) điều chỉnh để dải hoạt động nằm khoảng tuyến tính ổn định Và đƣợc cấp nguồn 3v để ngõ điện áp analog nằm khoảng 0v ->3v Hình 4.12 Sơ đồ nguyên lý cảm biến dây trở quấn Hình 4.13 Cảm biến điện trở thực tế Mạch cầu H Mạch cầu H mạch công suất nhận tín hiệu từ vi xử lý, xuất điều khiển tốc độ hƣớng động Hình 4.14 Sơ đồ nguyên lý mạch cầu H 69 Mạch cầu H điều khiển động DC Servo phải có khả dẫn dòng lớn đảo chiều nhanh Phần công suất dùng POWER MOSFET IRF3205 có thông số: VDSS = 55V, Rds(on) = mΩ, ID = 10mA Điện áp cấp ngõ vào từ +12V đến +40V Sử dụng opto xung 6N137 IC lái MC33883 nên tần số PWM đáp ứng lên đến 100KHz Ngõ vào opto cách ly PWM+, PWM-, DIR+, DIR- Có LED báo nguồn, báo chiều động PWM Kit STM32F4 - Discovery Kit STM32F4 làm trung tâm thu thập liệu điều khiển hoạt động hệ thống Hình 4.15 Kit STM32F4 - Discovery Thông số kỹ thuật: 70 - Hoạt động tần số 168 Mhz; - Hỗ trợ hoạt động tính toán số thực 32bit FPU; - Bộ nhớ: 1MB Flash, 192KB RAM; - Nguồn cấp từ cổng mini USB qua IC nguồn để chuyển thành 3v3 để cấp cho MCU; - Tích hợp sẵn mạnh nạp debug ST-LINK/V2; - Có chân nguồn 3v, 5v; - Có cổng micro USB OTG; Nguồn cung cấp Nguồn 24v cung cấp cho mạch cầu H để cấp cho động quay Hình 4.16 Nguồn cấp 24V-5A Điện áp vào 180-230v, điện áp 24V-5A Máy tính kết nối với STM thông qua dây cáp, dây cáp có chức đổ chƣơng trình từ máy tính xuống STM truyền thông tin hồi tiếp STM 71 Các cảm biến encoder trở hồi tiếp tín hiệu STM, tín hiệu đƣợc STM xử lý để xuất tín hiệu điều khiển chiều tốc độ động tƣơng ứng thông qua khuếch đại công suất, đƣợc cấp nguồn nguồn 24V Encoder Hình 4.17 encoder omron 1000 xung Chọn encoder 1000 xung/vòng gắn trục cân bằng, tiếp xúc không trƣợt với trục tƣơng ứng trục cân bằng, tỉ lệ số vòng trục động số vòng trục encoder 1:1 để đo vị trí góc lệch cân Theo thử nghiệm, encoder đƣợc nuôi nguồn 5V cho ngõ số ổn định, có hai ngõ A B báo hiệu chiều quay nhƣ số vòng quay theo chiều tƣơng ứng Để tăng độ xác encoder, thay trạng thái tƣơng ứng xung cạnh lên cạnh xuống kênh A xung cạnh lên xung cạnh xuống kênh B STM có đọc xung cạnh lên cạnh xuống kênh A kênh B Nhƣ vậy, trạng thái đƣợc đọc xuất xung Nhƣ vậy, độ xác đƣợc tăng lên bốn lần 72 Do STM có nhân nên số xung báo cho vòng quay cân 4000 xung/ vòng Độ phân giải góc quay cân đạt đƣợc 360 độ/ 4000 = độ Động Có hai yếu tố quan trọng mà ta cần phải xem xét chọn động tốc độ moment động Động phải có moment lớn để đảo chiều nhanh, từ giữ cân hệ thống bi Để phù hợp với nguồn cung cấp ta nên chọn động khoảng 12-24v Chƣơng trình điều khiển trƣợt thích nghi nơron đƣợc xây dựng matlab Simulink, cho phép xuất mã C trực tiếp qua Kit STM32F4 discorvery giúp cho việc lập trình trở nên đơn giản nhiều Hình 4.18 Mạch điều khiển thực tế cho mô hình bi 73 CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN 5.1 Kết đạt đƣợc Với mục tiêu thiết kế chế tạo mô hình điều khiển cân bi để ứng dụng luật điều khiển đại, thông minh điều khiển hệ thống Luận văn đạt đƣợc kết sau: - Xây dựng mô hình toán học mô hình điều khiển cân bi - Thiết kế điều khiển Lqr, trƣợt, trƣợt thích nghi nơron cho hệ thống - Mô mô hình toán học điều khiển matlab Simulink - Thiết kế chế tạo mô hình bi - Thiết kế mạch điều khiển cho hệ thống với mạch chủ Kit STM32F4 discorvery Với kết đạt đƣợc luận văn, ta ứng dụng vào việc thiết kế điều khiển đại, thông minh để điều khiển cân máy bay theo phƣơng ngang Kết nghiên cứu góp phần thúc đẩy việc xây dựng mô hình phục vụ cho công tác đào tạo sinh viên chuyên ngành Cơ khí chế tạo máy ngành liên quan Tạo phƣơng pháp học tập, nghiên cứu trực quan mô hình cụ thể Bƣớc đầu tiếp cận kỹ thuật điều khiển thông minh 5.2 Những điểm hạn chế Tuy việc thiết kế, chế tạo mô hình bi và mạch điều khiển hoàn thành nhƣng mô hình chƣa hoạt động ổn định đƣợc nguyên nhân mạch 74 điều khiển cần phải có thời gian để điều chỉnh thông số nhƣ việc xử lý nhiễu tín hiệu 5.3 Hƣớng phát triển đề tài Việc thiết kế điều khiển tính toán thiết kế cho điều khiển trƣợt, lqr, trƣợt thích nghi nơron chƣa so sánh kết với phƣơng pháp điều khiển khác nhƣ Fuzzy, điều khiển bền vững…Vì hƣớng phát triển đề tài điều khiển phƣơng pháp điều khiển: Fuzzy, điều khiển bền vững cho hệ bi Để hệ thống cân bi đạt chất lƣợng tốt ta nên thay cảm biển quấn trở cảm biến siêu âm Ứng dụng xử lý ảnh vào hệ thống để thay encoder cảm biến vị trí camera 75 Danh mục tài liệu tham khảo [1] Nguyễn Thị Phƣơng Hà (chủ biên), Huỳnh Thái Hoàng (2010), Lý thuyết điều khiển tự động, Nhà xuất Đại Học Quốc Gia, TP Hồ Chí Minh [2] Nguyễn Đức Minh, “Điều khiển trượt thích nghi hệ thống động phi tuyến”, luận án tiến sĩ kĩ thuật, ĐH Bách Khoa Tp HCM, 2012 [3] Nguyễn Đức Thành (2011), Matlab ứng dụng điều khiển, Nhà xuất Đại Học Quốc Gia, TP Hồ Chí Minh [4] Nguyễn Doãn Phƣớc, Phan Xuân Minh, Điều khiển tối ưu bền vững, Tái lần 2, NXB KHKT Hà Nội, 2000 [5] Võ Công Phƣơng, Nguyễn Trần Hồng Trí, Võ Văn Châu, “Thiết kế điều khiển trượt thích nghi phân ly dùng mạng nơron ổn định vị trí bi sắt cân bằng”, Tạp chí [6] Huỳnh Thái Hoàng, Hệ thống điều khiển thông minh, NXB ĐH Quốc gia TP.HCM, 2006 [7] Vũ Ngọc Pi ,Cơ Sở Thiết Kế Máy Và Chi Tiết Máy, NXB Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp, 2001 [8] Lon-Chen Hung, Hung-Yuan Chung, “Decoupled control using neural network-based sliding-mode controller for nonlinear systems”, 2007 [9] Marta Virseda, “Modeling and Control of the Ball and Beam Process”, Department of Automatic Control Lund Institute of Technology, March 2004 [10] Ting Huang, Derong Liu, Hossein Javaherian, Ning Jin, “Neural Sliding-Mode Control of Engine Torque”, Proceedings of the 17th World Congress The International Federation of Automatic Control Seoul, Korea, July 6-11, 2008 76 Danh mục hình ảnh Số Tên hình Trang hiệu 1.1 Mô hình bi thuộc công ty Megachem 1.2 Mô hình bi trƣờng ĐHKT Hongkong 1.3 Mô hình cân bi thuộc trƣờng đại học Florida 1.4 Mô hình bi thuộc trƣờng đại học kỹ thuật Australia 1.5 Hệ thống bi 1.6 Cấu trúc vòng kín hệ thống bi 12 1.7 Khối hệ thống khí 17 1.8 Khối động DC 17 1.9 Khối mô hình bi 18 1.10 Đáp ứng vị trí bi 19 1.11 Đáp ứng góc 19 2.1 Sơ đồ khối điều khiển LQR 20 2.2 Nơron , Nơron nhân tạo 27 2.3 Hàm dốc, Hàm sigmoid đơn cực, Hàm sigmoid lƣỡng cực 29 2.4 Các cấu trúc tiêu biểu mạng neuron 30 77 2.5 Các phƣơng pháp học (learning) 31 2.6 Mạng truyền thẳng lớp ẩn SHL 32 2.7 Mô hình điều khiển trƣợt thích nghi nơron 34 3.1 Khối bi điều khiển phƣơng pháp LQR 40 3.2 Khối trƣợt 42 3.3 Khối biến đổi x-z 43 3.4 Khối hệ thống bi điều khiển phƣơng pháp trƣợt 43 3.5 Mạng nơron dùng làm điều khiển 46 3.6 Khối luật điều khiển 48 3.7 Khối mạng nơron 49 3.8 Khối biến đổi x-z 50 3.9 Khối hệ thống bi điều khiển phƣơng pháp trƣợt 50 thích nghi nơron 3.10 Đáp ứng vị trí bi vòng 10s, giá trị đặt 15cm 51 3.11 Đáp ứng góc vòng 10s, giá trị đặt 15cm 52 3.12 Đáp ứng vị trí bi vòng 10s, giá trị đặt 20cm 52 3.13 Đáp ứng góc vòng 10s, giá trị đặt 15cm 53 3.14 Đáp ứng vị trí bi vòng 10s, giá trị đặt 10cm 54 78 3.15 Đáp ứng góc vòng 10s, giá trị đặt 10cm 54 3.16 Đáp ứng vị trí bi vòng 10s, giá trị đặt 20cm 55 3.17 Đáp ứng góc vòng 10s, giá trị đặt 20cm 55 3.18 Đáp ứng vị trí bi vòng 20s, giá trị đặt 10cm 56 3.19 Đáp ứng góc vòng 20s, giá trị đặt 10cm 57 3.20 Đáp ứng vị trí bi vòng 20s, giá trị đặt 10cm 58 3.21 Đáp ứng góc vòng 20s, giá trị đặt 10cm 58 3.22 Đáp ứng vị trí bi vòng 20s, giá trị đặt 20cm 59 3.23 Đáp ứng góc vòng 20s, giá trị đặt 20cm 59 3.24 So sánh đáp ứng vị trí bi điều khiển 60 4.1 chi tiết 62 4.2 chi tiết 62 4.3 chi tiết 63 4.4 chi tiết 64 4.5 vẽ 2D mô hình 64 4.6 Mô 3D hệ bi 65 4.7 Mô hình bi chế tạo 65 79 4.8 Khối điều khiển phƣơng pháp trƣợt thích nghi nơron 67 4.9 Khối đọc tín hiệu 67 4.10 Khối mạng nơron 68 4.11 Khối điều khiển động 68 4.12 Sơ đồ nguyên lý cảm biến dây trở quấn 69 4.13 Cảm biến điện trở thực tế 69 4.14 Sơ đồ nguyên lý mạch cầu H 69 4.15 Kit STM32F4 - Discovery 70 4.16 Nguồn cấp 24V-5A 71 4.17 Encoder omron 1000 xung 72 4.18 Mạch điều khiển thực tế cho mô hình bi 73 80 MỤC LỤC MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Mục đích đề tài Phạm vi nội dung nghiên cứu 3.1 Phạm vi 3.2 Nội dung nghiên cứu Đối tƣợng phƣơng pháp nghiên cứu 4.1 Đối tƣợng nghiên cứu 4.2 Phƣơng pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn Cấu trúc luận văn CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VÀ XÂY DỰNG MÔ HÌNH TOÁN HỌC CỦA HỆ THỐNG BI VÀ THANH 1.1 Các công trình nghiên cứu thực giới 1.2 Thiết lập mô hình toán học hệ thống cân bi 1.3 Xét tính điều khiển đƣợc quan sát đƣợc hệ thống 14 1.4 Xây dựng mô hình toán học hệ thống matlab simulink 16 1.4.1 Giới thiệu matlab simulink 16 1.4.2 Xây dựng mô hình bi matlab 17 1.4.3 Kết đáp ứng hệ bi chƣa có điều khiển 18 CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN 20 2.1 Phƣơng pháp điều khiển LQR 20 2.1.1 Ổn định Lyapunov hệ thống tuyến tính – Tiêu chuẩn ổn định thứ hai Lyapunov (điều kiện đủ) 20 2.1.2 Điều khiển tối ƣu hệ tuyến tính với tiêu chất lƣợng dạng toàn phƣơng – Phƣơng trình Riccati hệ liên tục 22 2.1.3 Các bƣớc thiết kế phƣơng pháp điều khiển toàn phƣơng tuyến tính hệ thống liên tục 26 2.2 Mạng nơron nhân tạo 27 2.3 Lý thuyết điều khiển trƣợt 32 81 2.4 Điều khiển trƣợt thích nghi nơrôn 34 2.5 Nhận xét 36 CHƢƠNG 3: THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN CHO HỆ THỐNG CÂN BẰNG BI VÀ THANH 38 3.1 Thiết kế điều khiển tối ƣu dùng phƣơng pháp LQR 38 3.1.1 Thiết kế điều khiển LQR cho hệ bi 38 3.1.2 Mô điều khiển LQR matlab 40 3.2 Thiết kế điều khiển trƣợt 40 3.2.1 Thiết kế điều khiển trƣợt cho hệ bi 40 3.2.2 Mô điều khiển trƣợt matlab 42 3.3 Thiết kế điều khiển trƣợt thích nghi nơron 44 3.3.1 Thiết kế điều khiển trƣợt thích nghi nơron cho hệ bi 44 44 3.3.2 Mô điều khiển trƣợt thích nghi nơron cho hệ bi Thanh matlab 48 3.3.3 Huấn luyện mạng nơron 50 3.4 Kết mô cho điều khiển 51 3.4.1 Bộ điều khiển LQR 51 3.4.2 Bộ điều khiển trƣợt 53 3.4.3 Bộ điều khiển trƣợt thích nghi nơron 55 3.5 Nhận xét 60 CHƢƠNG :THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN CÂN BẰNG BI VÀ THANH 61 4.1 Thiết kế kết cấu khí 61 4.2 Thiết kế mạch điều khiển 66 CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN 74 5.1 Kết đạt đƣợc 74 5.2 Những điểm hạn chế 74 5.3 Hƣớng phát triển đề tài 75 Danh mục tài liệu tham khảo 76 Danh mục hình ảnh 77 82 83 ...nhằm chế tạo mô hình ứng dụng luật điều khiển đại điều khiển thông minh, từ làm sở để áp dụng vào sản xuất - Chính vậy, mục đích đề tài là: Thiết kế, chế tạo mô hình... động lực học mô hình bi - Điều khiển cân bi sử dụng phƣơng pháp điều khiển đại điều khiển thông minh 3.2 Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu động học động lực học mô hình bi để xây dựng mô hình toán... phƣơng pháp học tập, nghiên cứu trực quan mô hình cụ thể Bƣớc đầu tiếp cận kỹ thuật điều khiển thông minh Cấu trúc luận văn Cấu trúc luận văn gồm có chƣơng Chương 1: Tổng quan xây dựng mô hình toán