Đang tải... (xem toàn văn)
Tài liệu tham khảo bài giảng mô hình hóa, Nhận dạng và mô phỏng bộ môn điều khiển tự động Khoa điện - điện tử -
Môn học MÔ HÌNH HÓA, NHẬN DẠNG VÀ MÔ PHỎNG Giảng viên: Huỳnh Thái Hoàng Bộ môn Điều Khiển Tự Động Khoa Điện – Điện Tử Đại học Bách Khoa TP.HCM Email: hthoang@dee.hcmut.edu.vn 11 September 2005 © H T Hồng - ÐHBK TPHCM Nội dung môn học Chương 1: Giới thiệu Chương 2: Mô hình hóa Chương 3: Nhận dạng mô hình không tham số Chương 4: Nhận dạng mô hình có tham số Chương 5: Đánh giá chất lượng mô hình Chương 6:Thực nhận dạng hệ thống Chương 7: Nhận dạng hệ thống kín Chương 8: Mô 11 September 2005 © H T Hồng - ÐHBK TPHCM Tài liệu tham khảo [1] L Ljung , System Identification – Theory for the users, 2nd Edition, Prentice-Hall, Englewood Cliffs, New Jersey, 1999 [2] R Johansson, System Modeling and Identification, Prentice-Hall, Englewood Cliffs, New Jersey, 1993 [3] D L Smith, Introduction to Dynamic Systems Modeling for Design, Prentice-Hall, Englewood Cliffs, New Jersey, 1994 [4] B.S Bennett, Simulation Fundamental, Prentice-Hall, Englewood Cliffs, New Jersey, 1995 11 September 2005 © H T Hồng - ÐHBK TPHCM Chương GIỚI THIỆU 11 September 2005 © H T Hồng - ÐHBK TPHCM Nội dung chương Hệ thống động mô hình Mô hình hóa Nhận dạng hệ thống 11 September 2005 © H T Hồng - ÐHBK TPHCM Hệ thống động mô hình 11 September 2005 © H T Hồng - ÐHBK TPHCM Hệ thống Hệ thống đối tượng biến tương tác với tạo tín hiệu quan sát (Ljung, 1999) v(t) w(t) Hệ thống y(t) u(t) u: tín hiệu vào y: tín hiệu w: nhiễu đo v: nhiễu khơng đo 11 September 2005 © H T Hồng - ÐHBK TPHCM Hệ thống động Hệ thống động hệ thống tín hiệu khơng phụ thuộc vào tín hiệu vào mà cịn phụ thuộc vào tín hiệu tín hiệu vào q khứ Quan hệ vào hệ thống động mô tả phương trình vi phân (hệ liên tục) phương trình sai phân (hệ rời rạc) 11 September 2005 © H T Hồng - ÐHBK TPHCM Mô hình Mô hình hệ thống quan hệ giả thiết (assumed relationship) tín hiệu quan sát hệ thống Mô hình toán học (các) biểu thức toán học mô tả quan hệ vào hệ thống MH miền thời gian – MH miền tần số MH liên tục – MH rời rạc MH tuyến tính – MH phi tuyến MH tham số – MH không tham số,… 11 September 2005 © H T Hồng - ÐHBK TPHCM Cách xây dựng mô hình toán học Mơ hình tốn học xây dựng cách Mơ hình hóa (System Modeling) Nhận dạng hệ thống (System Identification) Kết hợp mơ hình hóa nhận dạng hệ thống 11 September 2005 © H T Hồng - ÐHBK TPHCM 10 Ứng dụng mô hình Thiết kế hệ thống Mô Dự báo Phát hiện, chuẩn đoán lỗi Tối ưu hóa 11 September 2005 © H T Hồng - ÐHBK TPHCM 11 Mô hình hóa 11 September 2005 © H T Hồng - ÐHBK TPHCM 12 Mô hình hóa Mô hình hóa phương pháp xây dựng mô hình toán hệ thống cách dựa vào qui luật vật lý chi phối hoạt động hệ thống Ba bước mơ hình hóa: Phân tích chức năng: phân tích hệ thống thành khối chức năng, mơ hình tốn khối chức biết rút dựa vào qui luật vật lý Phân tích vật lý: rút mơ hình tốn khối chức dựa vào qui luật vật lý Phân tích tốn học: khối chức kết nối tốn học để mơ hình hệ thống 11 September 2005 © H T Hồng - ÐHBK TPHCM 13 Mô hình hóa Phương pháp mô hình hóa áp dụng ta biết rõ cấu trúc hệ thống qui luật vật lý chi phối hoạt động hệ thống Các định luật vật lý Điện Cơ học Nhiệt Lưu chất lỏng Lưu chất khí 11 September 2005 © H T Hồng - ÐHBK TPHCM 14 Thí dụ mô hình hóa Động DC liên kết với tải qua khớp nối mềm Sơ đồ khối 11 September 2005 © H T Hồng - ÐHBK TPHCM 15 Thí dụ mô hình hóa Sơ đồ tương đương Các phương trình vi phân rút từ định luật vật lý 11 September 2005 © H T Hồng - ÐHBK TPHCM 16 Nhận dạng hệ thống 11 September 2005 © H T Hồng - ÐHBK TPHCM 17 Nhận dạng hệ thống Nhận dạng hệ thống phương pháp xây dựng mô hình tốn hệ thống dựa vào liệu vào quan sát ν (t) u(t) Hệ thống Mô hình 11 September 2005 y(t) ŷ(t,θ) © H T Hồng - ÐHBK TPHCM 18 Các bước nhận dạng hệ thống Bốn bước nhận dạng hệ thống: Thí nghiệm thu thập số liệu Chọn cấu trúc mơ hình Ước lượng thơng số Đánh giá mơ hình 11 September 2005 © H T Hồng - ÐHBK TPHCM 19 Thông tin biết trước hệ thống: qui luật vật lý, phát biểu ngôn ngữ, … Vòng lặp nhận dạng hệ thống Thí nghiệm thu thập liệu Xử lý sơ liệu Chọn cấu trúc mô hình Chọn tiêu chuẩn ước lượng Ước lượng thông số Không tốt ⇒ xét lại thông tin biết trước 11 September 2005 Đánh giá mô hình Không tốt ⇒ lặp lại Tốt ⇒ chấp nhận mô hình © H T Hoàng - ÐHBK TPHCM 20 ... dung môn học Chương 1: Giới thiệu Chương 2: Mô hình hóa Chương 3: Nhận dạng mô hình không tham số Chương 4: Nhận dạng mô hình có tham số Chương 5: Đánh giá chất lượng mô hình Chương. .. THIỆU 11 September 2005 © H T Hồng - ÐHBK TPHCM Nội dung chương Hệ thống động mô hình Mô hình hóa Nhận dạng hệ thống 11 September 2005 © H T Hồng - ÐHBK TPHCM Hệ thống động mô hình 11 September... 2005 © H T Hồng - ÐHBK TPHCM 10 Ứng dụng mô hình Thiết kế hệ thống Mô Dự báo Phát hiện, chuẩn đoán lỗi Tối ưu hóa 11 September 2005 © H T Hồng - ÐHBK TPHCM 11 Mô hình hóa 11 September 2005