Ứng dụng điều khiển mờ chỉ định tham số bộ điều khiển PID

1 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGÀNH: TỰ ĐỘNG HÓA ỨNG DỤNG ĐIỀU KHIỂN MỜ CHỈNH ĐỊNH THAM SỐ BỘ ĐIỀU KHIỂN PID  THÁI NGUYÊN  2011 2 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ỨNG DỤNG ĐIỀU KHIỂN MỜ CHỈNH ĐỊNH THAM SỐ BỘ ĐIỀU KHIỂN PID   60.52.60  Ng THÁI NGUYÊN  2011 3 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn   LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Tên đề tài : ỨNG DỤNG ĐIỀU KHIỂN MỜ CHỈNH ĐỊNH THAM SỐ BỘ ĐIỀU KHIỂN PID        4 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn LỜI CAM ĐOAN      Tác giả luận văn Giang Thị Châm LỜI NÓI ĐẦU 5 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn                 :       -        Em xin chân thành   MỤC LỤC   6 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn               2 1.1        .3 1.2       3 1.2.1     3 1.2.2      4 1.3 Các luật điều khiển6       6       .6         phân7         8           1.4 Các phương pháp chỉnh định tham số PID       13 7 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn      Hrones                               1.5. Kết luận chương 1          32 2.1. Lịch sử phát triển của logic mờ 2.2. Logic mờ                            2.3. Thiết kế bộ điều khiển mờ          2.3           8 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn     2.4. Các bộ điều khiển mờ  45                                        53      54            3.1. Cơ sở thiết kế bộ điều khiển mờ PID 56 3.2. Thiết kế bộ điều khiển mờ chỉnh định tham số PID 57 3.2.1.      3.2.2.      3.2.3.     3.3 Ứng dụng PID mờ điều khiển hệ truyền động T-Đ  3.3.1      -  66 9 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 3.3.2        ……………………………………… 3.3.3.        3.3.4       -  73 3.3.5            3.4 Kết luận chương 3        TÓM  DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT, CÁC KÝ HIỆU STT Kí hiệu Diễn giải 1   2   3 -   4 e xl  5 axm   6 t qd  7 N  8 K  9 T I  10 T d  10 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 11 L  12 T  13 h  14 e(t)  15 u(t)  16 T-  17   18   19 R I  20 R   21 S i  22 F  23 T f  24 T vo  25 T dk  26 T u  27 T i  28 M c  29 T   30 L   31 I cp  32 K   33 J Momen quán tính 34 CL  35 K CL  36 Urcm  37 Kbd  38 FT  39 E  40 R u  [...]... thuộc các biến ngôn ngữ vào ra 28 Hình 2.11 Hệ điều khiển mờ theo luật PI 29 Hình 2.12 Hệ điều khiển mờ theo luật PD 30 Hình 2.13 Hệ điều khiển mờ PID 31 Hình 2.14 Mô hình bộ điều khiển mờ lai kinh điển 32 Hình 2.15 Cấu trúc hệ mờ lai Cascade 33 Hình 3.1 Hệ điều khiển với bộ điều khiển PID mờ 34 35 Hình 3.2 Hình 3.3 Cấu trúc bộ điều khiển Cấu trúc bộ điều khiển mờ 36 37 Hình 3.4 Hình 3.5 Hàm liên thuộc... của bộ điều khiển PID Nhưng vì các hệ Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 15 số của bộ điều khiển PID chỉ được tính toán cho một chế độ làm việc cụ thể của hệ thống, do vậy trong quá trình vận hành luôn phải chỉnh định các hệ số này cho phù hợp với thực tế để phát hay tốt hiệu quả của bộ điều khiển Dựa theo nguyên lý chỉnh định đó, ta thiết kế bộ điều khiển mờ. .. lý chỉnh định đó, ta thiết kế bộ điều khiển mờ ở vòng ngoài để chỉnh định tham số bộ PID ở vòng trong Một bộ điều khiển chất lượng cao cần phải luôn đảm bảo chất lượng điều khiển tốt khi thông số của đối tượng thường xuyên biến đổi Bộ điều khiển mờ lai PID vừa phát huy hết các ưu điểm của bộ điều khiển rõ vừa sử dụng các ưu điểm hệ thống mờ giúp tránh khỏi những bài toán nhận dạng, mô hình hoá hay thiết... nghiệm điều khiển đối tượng dễ dàng được kết hợp vào luật điều khiển Đây là hai ưu điểm vượt trội của các bộ điều khiển mờ lai so với các bộ điều khiển khác 2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 2.1 Ý nghĩa khoa học Khắc phục được nhược điểm của hệ PID khi các tham số của đối tượng thay đổi và nhiễu tác động Làm tăng khả năng ứng dụng vào thực tiễn của bộ điều khiển PID Nâng cao chất lượng của hệ điều khiển. .. thực tiễn Đáp ứng được yêu cầu của các hệ thực đòi hỏi chất lượng điều chỉnh cao Thay đổi các tham số của bộ điều khiển khi tham số của đối tượng biến đổi đảm bảo chất lượng ra theo yêu cầu đặt trước Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 16 Chương 1 TỔNG QUAN VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PID Chương 1 TỔNG QUAN VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PID 1.1 Cấu trúc chung của bộ điều khiển Cấu trúc... trúc khâu mờ 67 Hình 3.34 Cấu trúc bộ điều khiển tốc độ 68 Hình 3.35 Đặc tính bộ điều khiển PI mờ, PI khi Mc là hằng số 69 Hình 3.36 Đặc tính bộ điều khiển PI mờ, PI khi Mc thay đổi MỞ ĐẦU 1 Lý do chọn đề tài Do cấu trúc đơn giản và bền vững nên các bộ điều khiển PID (tỷ lệ, tích phân, đạo hàm) được dùng phổ biến trong các hệ điều khiển công nghiệp Chất lượng của hệ thống phụ thuộc vào các tham số KP,... hàm quá độ h(t) đối tượng với hai tham số a, b thoả mãn, Chien – Hrones – Reswick đã đưa bốn cách bốn cách xác định tham số bộ điều khiển cho bốn yêu cầu chất lượng như sau: - Yêu cầu tối ưu theo nhiễu (giảm ảnh hưởng nhiễu) và hệ kín không có độ quá điều chỉnh + Bộ điều khiển P: Chọn k p  3b 10ak + Bộ điều khiển PI: Chọn k p  6b và TI = 4a 10ak + Bộ điều khiển PID: Chọn k p  19b 12b 21a , TI ... 10 Hình1.9 Hình1.10 Điều khiển với bộ điều khiển PID Nhiệm vụ của bộ điều khiển PID 11 12 Hình 1.11 Hình1.12 Xác định tham số cho mô hình xấp xỉ Xác định hằng số khuếch đại tới hạn 13 Hình1.13 Hàm quá độ cho phương pháp Chien –Hrones- Reswick 14 Hình1.14 Quan hệ giữa diện tích và tổng các hằng số thời 15 16 Hình1.15 Hình1.16 Dải tần số mà ở đó có biên độ hàm đặt tính bằng 1 Điều khiển khâu quán tính... n ≤ 3 1.3 Các luật điều khiển 1.3.1 Quy luật điều chỉnh tỷ lệ (P) Trong quy luật điều chỉnh tỷ lệ tác động điều chỉnh được xác định theo công thức: U = K.e [1.3] Trong đó, K là tham số điều chỉnh gọi là hệ số khuếch đại Hàm truyền đạt của bộ điều chỉnh tỷ lệ có dạng: Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 20 W(p) = K [1.4] - Hàm truyền tần số của nó là: W(jω)... phân) - Luôn có sáng kiến và phản ứng nhanh nhạy với sự thay đổi tình huống trong quá trình thực hiện nhiệm vụ (vi phân) Hình1.9: Điều khiển với bộ điều khiển PID Bộ điều khiển PID được sử dụng khá rộng rãi để điều khiển đối tượng SISO theo nguyên lý hồi tiếp Hình1.9b Lý do bộ PID được sử dụng rộng rãi là tính đơn giản của nó cả về cấu trúc lẫn nguyên lý làm việc Bộ PID có nhiệm vụ đưa sai lệch e(t) . TỰ ĐỘNG HÓA ỨNG DỤNG ĐIỀU KHIỂN MỜ CHỈNH ĐỊNH THAM SỐ BỘ ĐIỀU KHIỂN PID  THÁI NGUYÊN  2011 2 Số hóa bởi Trung tâm Học.    3.1. Cơ sở thiết kế bộ điều khiển mờ PID  56 3.2. Thiết kế bộ điều khiển mờ chỉnh định tham số PID  57 3.2.1.     . KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ỨNG DỤNG ĐIỀU KHIỂN MỜ CHỈNH ĐỊNH THAM SỐ BỘ ĐIỀU KHIỂN PID   60.52.60 