Chapter 1 Nhận dạng và quan sát trạng thái

Chapter 1a Nhận dạng và Quan sát trạng thái hệ thống Mã học phần TEE436 Số tín chỉ 03 Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên – TNUT Khoa Điện tử Bộ môn Đo lường Điều khiển Nguyễn Thị Thanh Quỳnh nttquynh dldktnut edu vn mailto nttquynh dldktnut edu vn Giới thiệu chung 2 • Giờ tín chỉ đối với các hoạt động ØGiảng lý thuyết 29,5 tiết ØHướng dẫn bài tập trên lớp 3 tiết ØThảo luận 3 tiết ØThí nghiệm (trên PTN) 7,5 tiết ØTự học 59 tiết ØKiểm tra 2 tiết Cách đánh giá 3 Hình thức kiểm tra Nộ.

Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên – TNUT Khoa Điện tử Bộ môn Đo lường Điều khiển Nhận dạng Quan sát trạng thái hệ thống Mã học phần: TEE436 Số tín chỉ: 03 Nguyễn Thị Thanh Quỳnh nttquynh_dldk@tnut.edu.vn Giới thiệu chung • Giờ tín hoạt động: ØGiảng lý thuyết : 29,5 tiết ØHướng dẫn tập lớp : tiết ØThảo luận : tiết ØThí nghiệm (trên PTN) : 7,5 tiết ØTự học : 59 tiết ØKiểm tra : tiết Cách đánh giá Hình thức kiểm tra Nội dung Thời điểm Công cụ kiểm tra Tỷ lệ % Tự luận Nhận dạng mơ hình hệ thống phương pháp quy hoạch thực nghiệm Tuần Kiểm tra q trình 01 40/3% Tự luận Nhận dạng mơ hình SISO liên tục tuyến tính có tham số từ mơ hình khơng tham số Tuần 10 Kiểm tra q trình 40/3% Thí nghiệm Nhận dạng hàm truyền đáp ứng bước nhảy, công cụ indent matlab quan sát trạng thái hệ thống Theo tiến trình giảng dạy Thí nghiệm hệ thống thực, nộp báo cáo thí nghiệm 40/3% Tự luận Các nội dung học phần Theo lịch PĐT Thi cuối kỳ 60% Những khái niệm SISO liên tục tuyến tính Quy hoạch thực nghiệm Mơ hình ARMA Quan sát trạng thái Những khái niệm nhận dạng 1.1 Tại phải nhận dạng 1.2 Lịch sử phát triển 1.3 Phân loại toán nhận dạng 1.4 Lớp mơ hình thích hợp đối tượng điều khiển 1.1 Tại phải nhận dạng Input (signal) AAAB63icbVBNS8NAEJ34WetX1aOXxSLUS0lU1GPRi8cK9gPaUDbbTbt0swm7E6GU/gUvHhTx6h/y5r9x0+agrQ8GHu/NMDMvSKQw6Lrfzsrq2vrGZmGruL2zu7dfOjhsmjjVjDdYLGPdDqjhUijeQIGStxPNaRRI3gpGd5nfeuLaiFg94jjhfkQHSoSCUcyktIJnvVLZrbozkGXi5aQMOeq90le3H7M04gqZpMZ0PDdBf0I1Cib5tNhNDU8oG9EB71iqaMSNP5ndOiWnVumTMNa2FJKZ+ntiQiNjxlFgOyOKQ7PoZeJ/XifF8MafCJWkyBWbLwpTSTAm2eOkLzRnKMeWUKaFvZWwIdWUoY2naEPwFl9eJs3zqndVvXi4LNdu8zgKcAwnUAEPrqEG91CHBjAYwjO8wpsTOS/Ou/Mxb11x8pkj+APn8wd/0I3k u(t) Ø Tương tác hệ thống với môi Disturbances (signal) trường mô tả tín hiệu vào, tín hiệu nhiễu Ø Hệ thống động học hệ thống Output (signal) mà tín hiệu bị ảnh hưởng tín hiệu vào tín hiệu vào, tín hiệu khứ Plant AAAB63icbVBNS8NAEJ34WetX1aOXxSLUS0lU1GPRi8cK9gPaUDbbTbt0dxN2N0II/QtePCji1T/kzX/jps1BWx8MPN6bYWZeEHOmjet+Oyura+sbm6Wt8vbO7t5+5eCwraNEEdoiEY9UN8CaciZpyzDDaTdWFIuA004wucv9zhNVmkXy0aQx9QUeSRYygk0upTVzNqhU3bo7A1omXkGqUKA5qHz1hxFJBJWGcKx1z3Nj42dYGUY4nZb7iaYxJhM8oj1LJRZU+9ns1ik6tcoQhZGyJQ2aqb8nMiy0TkVgOwU2Y73o5eJ/Xi8x4Y2fMRknhkoyXxQmHJkI5Y+jIVOUGJ5agoli9lZExlhhYmw8ZRuCt/jyMmmf172r+sXDZbVxW8RRgmM4gRp4cA0NuIcmtIDAGJ7hFd4c4bw4787HvHXFKWaO4A+czx+F7I3o y(t) Ø Mơ hình tốn học hệ thống biểu diễn mối quan hệ tín hiệu vào tín hiệu Ø Miền thời gian – miền tần số Ø Liên tục – gián đoạn Ø Tuyến tính – phi tuyến Ø Có tham số - khơng tham số Ø … 1.1 Tại phải nhận dạng 1.1 Tại phải nhận dạng Lý thuyết điều khiển tự động Mơ hình hố lý thuyết Nhận dạng quan sát, ước lượng trạng thái hệ thống 1.1 Tại phải nhận dạng Mơ hình hố lý thuyết Thơng số vật lý: • Khối lượng, lực • Vận tốc, gia tốc • Điện trở, điện dung, điện cảm, nguồn • … 1.1 Tại phải nhận dạng Phương pháp mơ hình hố hệ thống dựa thơng số vật lý phương trình tốn học thơng thường khó thực tế Những khái niệm SISO liên tục tuyến tính Quy hoạch thực nghiệm Mơ hình ARMA Quan sát trạng thái 1.3 Phân loại toán nhận dạng Liên tục Tín hiệu vào/ra Rời rạc Ngẫu nhiên 17 Những khái niệm SISO liên tục tuyến tính Quy hoạch thực nghiệm Mơ hình ARMA Quan sát trạng thái 1.3 Phân loại toán nhận dạng Tín hiệu vào/ra Điều kiện tiến hành nhận dạng Lớp mơ hình Sai số 18 Những khái niệm SISO liên tục tuyến tính Quy hoạch thực nghiệm Mơ hình ARMA Quan sát trạng thái 1.3 Phân loại toán nhận dạng Tín hiệu vào/ra Nhận dạng chủ động Lựa chọn tín hiệu vào, cần đo tín hiệu Nhận dạng bị động Cần đo tín hiệu vào tín hiệu ra, thực song song hệ thống hoạt động Điều kiện tiến hành nhận dạng 19 Những khái niệm SISO liên tục tuyến tính Quy hoạch thực nghiệm Mơ hình ARMA Quan sát trạng thái 1.3 Phân loại toán nhận dạng Tín hiệu vào/ra Điều kiện tiến hành nhận dạng Mơ hình tuyến tính Lớp mơ hình Mơ hình phi tuyến 20 Những khái niệm SISO liên tục tuyến tính Quy hoạch thực nghiệm Mơ hình ARMA Quan sát trạng thái 1.3 Phân loại tốn nhận dạng Ø Sai lệch mơ hình Tín hiệu vào/ra Ø Ảnh hưởng nhiễu Ø Ứng dung Điều kiện tiến hành nhận dạng Ø Mơ hình tĩnh Ø Xác định điểm lấy mẫu Lớp mơ hình Sai số Sai lệch đầu Sai lệch tổng quát Sai lệch đầu vào 21 Những khái niệm SISO liên tục tuyến tính Quy hoạch thực nghiệm Mơ hình ARMA Quan sát trạng thái 1.3 Phân loại tốn nhận dạng Tín hiệu vào/ra Điều kiện tiến hành nhận dạng Lớp mơ hình Sai lệch đầu Ø Biểu diễn mối quan hệ tuyến tính tham số cần Sai số Sai lệch tổng quát xác định giá trị đo Sai lệch đầu vào 22 Những khái niệm SISO liên tục tuyến tính Quy hoạch thực nghiệm Mơ hình ARMA Quan sát trạng thái 1.3 Phân loại tốn nhận dạng Tín hiệu vào/ra Ø Thường dùng Điều kiện tiến hành nhận dạng tốn khơng có nhiễu đầu Ø Cần xác định mơ hình ngược Lớp mơ hình Sai số Sai lệch đầu Sai lệch tổng quát Sai lệch đầu vào 23 Những khái niệm SISO liên tục tuyến tính Quy hoạch thực nghiệm Mơ hình ARMA Quan sát trạng thái 1.3 Phân loại tốn nhận dạng Tín hiệu vào/ra Điều kiện tiến hành nhận dạng Lớp mơ hình Sai số Sai lệch đầu Sai lệch tổng quát Sai lệch đầu vào 24 Những khái niệm SISO liên tục tuyến tính Quy hoạch thực nghiệm Mơ hình ARMA Quan sát trạng thái 1.4 Lớp mơ hình thích hợp đối tượng điều khiển Lớp mơ hình thích hợp tập tất mơ hình có cấu trúc thỏa mãn u cầu lượng thông tin ban đầu đối tượng điều khiển mà phương pháp lý thuyết đặt Lượng thông tin ban đầu cho ta dạng mô hình mà khơng thể xây dựng mơ hình hồn chỉnh Ø Mơ hình tuyến tính ü Mơ hình đơn giản, chi phí Các tham số mơ hình tuyến tính dễ xác định nhờ nhận dạng mà khơng cần phải từ phương trình lý hóa phức tạp ü Tập phương pháp nhận dạng phong phú, không tốn nhiều thời gian thực nghiệm ü Cấu trúc đơn giản mơ hình cho phép dễ dàng theo dõi kết điều khiển đối tượng chỉnh định lại mơ hình (nếu cần) 25 Những khái niệm SISO liên tục tuyến tính Quy hoạch thực nghiệm Mơ hình ARMA Quan sát trạng thái Các bước nhận dạng hệ thống 26 Những khái niệm SISO liên tục tuyến tính Quy hoạch thực nghiệm Mơ hình ARMA Quan sát trạng thái 27 Những khái niệm SISO liên tục tuyến tính Quy hoạch thực nghiệm Mơ hình ARMA Quan sát trạng thái Nhận dạng mơ hình hệ thống phương pháp quy hoạch thực nghiệm 2.1 Các khái niệm nhận dạng quy hoạch thực nghiệm 2.2 2.3 Nhận dạng mơ hình thống kê phương pháp bình phương cực tiểu Nhận dạng mơ hình thống kê tuyến tính biến số 2.4 2.5 Mơ hình tuyến tính k biến số Nhận dạng mơ hình thống kê tuyến tính nhiều hàm số 28 Những khái niệm SISO liên tục tuyến tính Quy hoạch thực nghiệm Mơ hình ARMA Quan sát trạng thái Nhận dạng mơ hình SISO liên tục tuyến tính từ mơ hình khơng tham số 3.1 Những kết luận tổng quát để xác định tham số mơ hình từ hàm q độ h(t) 3.2 3.3 Các mơ hình đối tượng, hệ thống điều khiển thường gặp Xác định tham số cho mơ hình PT1 3.4 3.5 3.6 Xác định tham số cho mơ hình IT1 ITn Xác định tham số cho mơ hình PT2 PTn Xác định tham số cho mơ hình Lag 3.7 3.8 Xác định tham số cho mơ hình Lead Xác định tham số cho mơ hình đối tượng dao động bậc hai tắt dần 29 Những khái niệm SISO liên tục tuyến tính Quy hoạch thực nghiệm Mơ hình ARMA Quan sát trạng thái Nhận dạng tham số mơ hình ARMA 4.1 Các khái niệm 4.2 4.3 Nhận dạng tham số mơ hình AR theo phương pháp Yule –Walker Nhận dạng tham số mơ hình MA 4.4 Nhận dạng tham số mơ hình ARMA 30 Những khái niệm SISO liên tục tuyến tính Quy hoạch thực nghiệm Mơ hình ARMA Quan sát trạng thái hệ thống 5.1 5.2 Khái niệm quan sát trạng thái hệ thống Bộ lọc trạng thái Kalman 5.3 Bộ quan sát trạng thái Luenberger Quan sát trạng thái 31 ... nghiệm Mơ hình ARMA Quan sát trạng thái hệ thống 5 .1 5.2 Khái niệm quan sát trạng thái hệ thống Bộ lọc trạng thái Kalman 5.3 Bộ quan sát trạng thái Luenberger Quan sát trạng thái 31 ... ARMA Quan sát trạng thái Những khái niệm nhận dạng 1. 1 Tại phải nhận dạng 1. 2 Lịch sử phát triển 1. 3 Phân loại toán nhận dạng 1. 4 Lớp mơ hình thích hợp đối tượng điều khiển 1. 1 Tại phải nhận dạng. .. nguồn • … 1. 1 Tại phải nhận dạng Phương pháp mô hình hố hệ thống dựa thơng số vật lý phương trình tốn học thơng thường khó thực tế 1. 1 Tại phải nhận dạng Nhận dạng quan sát, ước lượng trạng thái hệ