11 September 2005 © H. T. Hồng - ÐHBK TPHCM 1 MÔ HÌNH HÓA, NHẬN DẠNG VÀ MÔ PHỎNG 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 Môn học Môn học 11 September 2005 © H. T. Hồng - ÐHBK TPHCM 2  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 hiện nhận dạng hệ thống  Chương 7: Nhận dạng hệ thống kín  Chương 8: Mô phỏng Nội dung môn học Nội dung môn học 11 September 2005 â H. T. Hong - éHBK TPHCM 3 [1] L. Ljung , System Identification Theory for the users, 2 nd 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. Taứi lieọu tham khaỷo Taứi lieọu tham khaỷo 11 September 2005 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 4 GIÔÙI THIEÄU GIÔÙI THIEÄU Chöông 1 Chöông 1 11 September 2005 © H. T. Hồng - ÐHBK TPHCM 5  Hệ thống động và mô hình  Mô hình hóa  Nhận dạng hệ thống Nội dung chương 1 Nội dung chương 1 11 September 2005 © H. T. Hồng - ÐHBK TPHCM 6 Hệ thống động và mô hình Hệ thống động và mô hình 11 September 2005 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 7 Heä thoáng Heä thoáng Hệ thống là đối tượng trong đó các biến tương tác với nhau tạo ra tín hiệu quan sát được (Ljung, 1999) Heä thoáng w(t) u(t) v(t) y(t) u: tín hiệu vào y: tín hiệu ra w: nhiễu đo được v: nhiễu không đo được 11 September 2005 © H. T. Hồng - ÐHBK TPHCM 8 Hệ thống động Hệ thống động Hệ thống động là hệ thống trong đó tín hiệu ra khơng chỉ phụ thuộc vào tín hiệu vào ở hiện tại mà còn phụ thuộc vào tín hiệu ra và tín hiệu vào trong q khứ. Quan hệ vào ra của hệ thống động có thể mô tả bằng phương trình vi phân (hệ liên tục) hoặc phương trình sai phân (hệ rời rạc). 11 September 2005 © H. T. Hồng - ÐHBK TPHCM 9 Mô hình Mô hình  Mô hình của một hệ thống là quan hệ giả thiết (assumed relationship) giữa các tín hiệu quan sát được của hệ thống đó.  Mô hình toán học là (các) biểu thức toán học mô tả quan hệ vào ra của hệ thống  MH trong miền thời gian – MH trong miền tần số  MH liên tục – MH rời rạc  MH tuyến tính – MH phi tuyến  MH tham số – MH khơng tham số,… 11 September 2005 © H. T. Hồng - ÐHBK TPHCM 10 Cách xây dựng mô hình toán học Cách xây dựng mô hình toán học Mơ hình tốn học xây dựng bằng cách  Mơ hình hóa (System Modeling)  Nhận dạng hệ thống (System Identification)  Kết hợp mơ hình hóa và nhận dạng hệ thống [...]...Ứng dụng của mô hình Thiết kế hệ thống Mô phỏng 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 là phương pháp xây dựng mô hình toán của hệ thống bằng cách dựa vào các qui luật vật lý chi phối hoạt động của hệ thống Ba bước mơ hình hóa: Phân tích chức năng: phân... 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 là phương pháp xây dựng mơ hình tốn của hệ thống dựa vào dữ liệu vào ra quan sát được 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. .. khối chức năng, trong đó mơ hình tốn của các khối chức năng đã biết hoặc có thể rút ra được dựa vào các qui luật vật lý Phân tích vật lý: rút ra mơ hình tốn của các khối chức năng dựa vào các qui luật vật lý Phân tích tốn học: các khối chức năng được kết nối tốn học để được mơ hình của hệ thống 11 September 2005 © H T Hồng - ÐHBK TPHCM 13 Mô hình hóa Phương pháp mô hình hóa chỉ có thể áp dụng khi ta... giá mơ hình 11 September 2005 © H T Hồng - ÐHBK TPHCM 19 Thông tin biết trước về hệ thống: các qui luật vật lý, các phát biểu ngôn ngữ, … Vòng lặp nhận dạng hệ thống Thí nghiệm thu thập dữ liệu Xử lý sơ bộ dữ 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 ©... thể áp dụng khi ta đã biết rõ cấu trúc của hệ thống và các qui luật vật lý chi phối hoạt động của hệ thống Các đònh 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 cơ 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... chấp nhận mô hình © H T Hồng - ÐHBK TPHCM 20 Kiến thức liên quan đến nhận dạng hệ thống Lý thuyết tín hiệu (tín hiệu, nhiễu, năng lượng, công suất,…) Xác xuất thống kê (xác xuất, kỳ vọng, phương sai,…) Đại số tuyến tính (các phép tính trên ma trận) Phương pháp tính (tối ưu hóa dùng phương pháp số) 11 September 2005 © H T Hồng - ÐHBK TPHCM 21 Thí dụ nhận dạng hệ thống Nhận dạng hệ thống sưởi dùng năng... phương pháp số) 11 September 2005 © H T Hồng - ÐHBK TPHCM 21 Thí dụ nhận dạng hệ thống Nhận dạng hệ thống sưởi dùng năng lượng mặt trời 11 September 2005 © H T Hồng - ÐHBK TPHCM 22 Thí dụ nhận dạng hệ thống 11 September 2005 © H T Hồng - ÐHBK TPHCM 23 . 2005 © H. T. Hồng - ÐHBK TPHCM 1 MÔ HÌNH HÓA, NHẬN DẠNG VÀ MÔ PHỎNG MÔ HÌNH HÓA, NHẬN DẠNG VÀ MÔ PHỎNG Giảng viên: Huỳnh Thái Hoàng Bộ môn Điều Khiển Tự. hình hoùa Moâ hình hoùa 11 September 2005 © H. T. Hồng - ÐHBK TPHCM 13 Mô hình hóa Mô hình hóa  Mô hình hóa là phương pháp xây dựng mô hình toán của