(Luận văn) thiết kế bộ điều khiển mờ chỉnh định tham số pid cho mô hình máy bay trực thăng

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP -o0o - NGUYỄN ĐĂNG LUYỆN lu THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN MỜ CHỈNH ĐỊNH THAM SỐ PID CHO MƠ HÌNH MÁY BAY TRỰC THĂNG an n va p ie gh tn to oa nl w d LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT lu ll u nf va an Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển tự động hóa oi m z at nh NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGUYỄN NHƢ HIỂN z m co l gm @ an Lu Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn n va ac th si THÁI NGUYÊN, 2016 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP -o0o LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT lu Tên đề tài: an n va THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN MỜ CHỈNH ĐỊNH THAM SỐ PID CHO MÔ HÌNH MÁY BAY TRỰC THĂNG p ie gh tn to nl w Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển tự động hóa d oa Mã số: 60520216 an lu va NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC KHOA CHUYÊN MÔN ll u nf TRƢỞNG KHOA oi m z at nh PGS.TS Nguyễn Nhƣ Hiển z m co l gm @ PHỊNG ĐÀO TẠO an Lu Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn n va ac th si THÁI NGUYÊN, 2016 lu an n va p ie gh tn to d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn n va ac th si Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành KTĐK TĐH LỜI CAM ĐOAN Tên là: Nguyễn Đăng Luyện Sinh ngày: 20 tháng năm 1982 Học viên lớp cao học khóa K16 - Tự động hóa - Trƣờng Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp - Đại Học Thái Nguyên Hiện công tác tại: Trung tâm Ứng dụng tiến Khoa học Công nghệ Xin cam đoan luận văn “Thiết kế điều khiển mờ chỉnh định tham số PID cho mơ hình máy bay trực thăng” thầy giáo PGS TS Nguyễn Nhƣ Hiển hƣớng dẫn cơng trình nghiên cứu riêng tơi Tất tài liệu tham khảo có nguồn gốc, xuất xứ rõ ràng Tôi xin cam đoan tất nội dung luận văn nhƣ nội dung lu đề cƣơng yêu cầu thầy giáo hƣớng dẫn Nếu có vấn đề nội dung an n va luận văn, tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm với lời cam đoan tn to p ie gh HỌC VIÊN d oa nl w ll u nf va an lu Nguyễn Đăng Luyện oi m z at nh z m co l gm @ an Lu -1- n va HV: Nguyễn Đăng Luyện – K16 ac th si Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành KTĐK TĐH LỜI CẢM ƠN Trong thời gian thực luận văn, tác giả nhận đƣợc quan tâm lớn nhà trƣờng, khoa, phòng ban chức năng, thầy giáo, gia đình đồng nghiệp Tác giả xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành đến PGS.TS Nguyễn Nhƣ Hiển, trƣờng Đại học Kỹ thuật Cơng nghiêp tận tình hƣớng dẫn trình thực luận văn Tác giả xin chân thành cảm ơn đến thầy cô Khoa Điện, phịng thí nghiệm Khoa Điện - Điện tử – Trƣờng Đại học Kỹ thuật Công nghiệp giúp đỡ tạo điều kiện để tác giả hồn thành thí nghiệm điều kiện tốt lu Mặc dù cố gắng, song điều kiện thời gian kinh nghiệm nghiên cứu thân hạn chế nên luận văn khơng tránh khỏi thiếu xót Tác giả mong nhận đƣợc ý kiến đóng góp từ thầy giáo bạn đồng nghiệp để luận văn đƣợc hồn thiện có ý nghĩa thực tế an n va tn to HỌC VIÊN p ie gh w d oa nl Nguyễn Đăng Luyện ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu -2- n va HV: Nguyễn Đăng Luyện – K16 ac th si Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành KTĐK TĐH MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ………………………………….…… ………………… .1 LỜI CẢM ƠN ………………………………………………………………… MỤC LỤC …………………………………………………………………… DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ……………………………………………… .5 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT………………………………………… BẢNG KÝ HIỆU CÁC THÔNG SỐ MỞ ĐẦU ………………………………………………… …… ………… 10 CHƢƠNG I : GIỚI THIỆU MƠ HÌNH MÁY BAY TRỰC THĂNG THÔNG QUA HỆ THỐNG TWIN ROTOS MIMO SYSTEM lu an 1.1 Khái quát lich sử phát triển máy bay trực thăng…………………… 12 n va 1.2 Giới thiệu hệ thông Twin Rotos Mimo System (TRMS)…………………… 17 1.2.2 Cấu trúc khí hệ TRMS………………………………………… 20 gh tn to 1.2.1 Mơ hình hệ TRMS…………………………………………… 17 p ie 1.3 Kết luận………………………………………………………………………… 20 w CHƢƠNG II: MƠ HÌNH TỐN HỌC CỦA TWIN ROTOS MIMO SYSTEM oa nl 2.1 Giới thiệu chung……………………………………………………… .22 d 2.2 Xây dựng mơ hình tốn TRMS theo phƣơng pháp Newton…………………22 an lu 2.3 Xây dựng mơ hình tốn TRMS theo Euler-Lagrange (EL) …………………34 u nf va 2.3.1 Trục quay tự do……………………………………………… 34 2.3.2 Thanh đối trọng………………………………………… …………….36 ll oi m 2.3.3 Trục quay…….……………………………………….……………… 37 z at nh 2.4 Kết luận………………………………………………………………………… 42 CHƢƠNG III: THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN MỜ CHỈNH ĐỊNH THAM SỐ PID z @ gm 3.1 Giới thiệu chung 43 l 3.2 Thiết kế điều khiển PID 46 m co 3.2.1 Thiết kế điều khiển sở hàm độ h(t) 46 an Lu 3.2.1.1 Phƣơng pháp Ziegler – Nichols 46 3.2.1.2 Phƣơng pháp Chien – Hrones – Reswick 47 -3- n va HV: Nguyễn Đăng Luyện – K16 ac th si Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành KTĐK TĐH 3.2.1.3 Phƣơng pháp số thời gian tổng Kuhn 47 3.2.2 Thiết kế điều khiển miền tần số .48 3.2.2.1 Nguyên tắc thiết kế 48 3.2.2.1 Thiết kế điều khiển miền tần số 49 3.2.2.2 Nguyên tắc thiết kế 49 3.2.2.3 Phƣơng pháp tối ƣu đối xứng 51 3.2.2.4.Thiết kế điều khiển PID cho mơ hình TRMS 52 3.3 Thiết điều khiển phƣơng pháp mờ chỉnh định tham số điều khiển PID .52 3.3.1 Khái niệm tập mờ 52 3.3.2 Sơ đồ khối điều khiển mờ .53 lu 3.3.3 Bộ điều khiển mờ 60 an 3.3.3.1 Bộ điều khiển mờ động 60 va 3.3.3.2 Điều khiển mờ thích nghi 61 n tn to 3.3.3.3 Bộ điều khiển mờ chỉnh định tham số điều khiển PID 62 gh 3.3.4 Thiết kế điều khiển mờ chỉnh định tham số điều khiển PID 62 p ie 3.3.4.1 Phƣơng pháp thiết kế .62 w 3.3.4.2 Nhận xét 66 oa nl 3.4 Kết luận chƣơng 66 d CHƢƠNG IV: ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG HỆ THỐNG an lu va 4.1 Đánh giá chất lƣợng hệ thống mô 67 u nf 4.1.1 Điều khiển hệ thống PID thƣờng 67 ll 4.1.2 Điều khiển hệ thống điều khiển mờ chỉnh định tham số PID 68 m oi 4.1.3 Sơ đồ mô so sánh điều khiển PID Mờ chỉnh định tham số PID 69 z at nh 4.2 Kết luận chƣơng 72 z KẾT LU N V KIẾN NGHỊ gm @ Kết luận ……………………………………………………………… 73 m co l Kiến nghị……………………………………………………………… 73 TÀI LIỆU THAM KHẢO…………………………………………………………….74 an Lu -4- n va HV: Nguyễn Đăng Luyện – K16 ac th si Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành KTĐK TĐH DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 : Trực thăng Treremukhin 13 Hình 1.2 : Trực thăng K24 Iacốplép 13 Hình 1.3 : Máy bay trực thăng EC 225 14 Hình 1.4 : Máy bay lên, xuống nhờ cánh quạt chính………………….…… .16 Hình 1.5 : Cánh quạt tạo mô men cân với momen cánh quạt gây lên………………………………………………… …… 17 Hình 1.6 : Hệ thống Twin rotor mimo system: Mơ hình máy bay trực thăng nhƣng đƣợc đơn giản hóa.……………………………… ……… … .17 Hình 1.7 : Hệ TRMS(Twin Rotor MIMO System)…………………… ……………18 lu Hình 1.8a: Mặt chiếu đứng TRMS ……………………… … … … 19 an n va Hình 1.8b: Mặt chiếu TRMS ……………………………… … 19 tn to Hình 2.1: Các lực tác dụng vào TRMS tạo mômen trọng lƣợng .24 ie gh Hình 2.2: Mômen lực mặt phẳng ngang …………………… ……………29 p Hình 2.3: Sơ đồ khối biểu diễn đầu vào đầu hai cánh quạt 32 oa nl w Hình 2.4: Twin roto mimo system ……………………………….……… 35 d Hình 2.5: Hình chiếu đứng hệ thống TRMS với αh=0……………… 35 an lu Hình 2.6: Hình chiếu hệ thống TRMS…… ………………… 36 u nf va Hình 2.7: Sơ đồ khối hệ thống TRMS……………………….……….… 41 Hình 3.1: Bộ điều khiển theo quy luật PID 43 ll oi m Hình 3.2: Đồ thị độ 47 z at nh Hình 3.3: Sơ đồ hệ thống điều khiển……………………………….……… 48 Hình 3.4: Hàm thuộc biến ngơn ngữ …………………………………………… 52 z @ Hình 3.5: Sơ đồ khối điều khiển mờ.… 52 l gm Hình 3.6: Luật hợp thành…………………………………………………………… 53 m co Hình 3.7: Thực phép suy diễn mờ………………………… .55 Hình 3.8: Thực phép hợp mờ………………….………………… …………….56 an Lu -5- n va HV: Nguyễn Đăng Luyện – K16 ac th si Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành KTĐK TĐH Hình 3.9 Những nguyên lý giải mờ.…… ………………………………………….57 Hình 3.10 Cấu trúc hệ logic mờ……………… 58 Hình 3.11: Sơ đồ cấu trúc điều khiển mờ PD 59 Hình 3.12: Sơ đồ khối hệ thống với điều chỉnh mờ PI(1) 59 Hình 3.13: Sơ đồ khối hệ thống với điều khiển mờ PI(2)…………………………60 Hình 3.14: Phƣơng pháp điều khiển thích nghi trực tiếp…………………………… 60 Hình 3.15: Phƣơng pháp điều khiển thích nghi gián tiếp…………………………… 60 Hình 3.16: Phƣơng pháp điều khiển mờ chỉnh định tham số điều ……………… 61 Hình 3.17: Phƣơng pháp chỉnh định mờ tham số điều khiển PID…………………62 lu Hình 3.18: Bên điều chỉnh mờ …………………………………………… 62 an n va Hình 3.19: Tập mờ e e‟…………………………………………………………….63 tn to Hình 3.20: Tập mờ ………………………………………………………………….63 gh Hình 3.21: Tập mờ Kp KD……………………………………………………… 63 p ie Hình 4.1: Cấu trúc mô với PID thƣờng cho hệ thống TRMS 66 w Hình 4.2: Kết mơ với PID thƣờng với góc pitch 67 oa nl Hình 4.3: Kết mơ với PID thƣờng với góc yaw 67 d Hình 4.4: Cấu trúc mơ với điều khiển mờ chỉnh định tham số PID 68 an lu Hình 4.5: Kết mơ với điều khiển mờ với góc pitch 68 u nf va Hình 4.6: Kết mơ với điều khiển mờ với góc yaw .69 Hình 4.7: Cấu trúc mơ so sánh điều khiển PID Mờ chỉnh định 69 ll oi m Hình 4.8: Kết mơ so sánh điều khiển PID Mờ chỉnh định với góc z at nh pitch .70 Hình 4.9: Kết mơ so sánh điều khiển PID Mờ chỉnh định với góc z yaw 70 m co l gm @ an Lu -6- n va HV: Nguyễn Đăng Luyện – K16 ac th si Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành KTĐK TĐH DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Tên tiếng anh Tên tiếng việt TRMS Twin Roto MIMO System Hệ Twin Roto nhiều vào nhiều SISO Single In – Single Out MIMO Multi Input – Multi Output EL Euler-Lagrange AC Alternating Current PID Proportional-Integral-Derivative DC Direct Current AD Analog to digital lu Từ viết tắt Hệ vào - Hệ nhiều vào - nhiều Euler-Lagrange Dòng điện xoay chiều Tỷ lệ - Tích phân – Vi phân an n va Dòng điện chiều p ie gh tn to Bộ biến đổi tƣơng tự -số w BẢNG KÝ HIỆU CÁC THÔNG SỐ Đơn vị Ý nghĩa Vv/h oa nl Ký hiệu Uv/h V Rav/h  điện trở phần ứng động chính/phụ Lαv/h H điện cảm phần ứng động chính/phụ iav/h A dịng điện phần ứng động chính/phụ φv/h Wb eav/h V điện áp cực động chính/phụ d V ll u nf va an lu điện áp điều khiển động chính/phụ máy tính oi m z at nh từ thơng động chính/phụ z sức phản điện động động chính/phụ @ số sức phản điện động động chính/phụ vị trí mặt phẳng ngang αv rad vị trí mặt phẳng đứng g m/s2 gia tốc trọng trƣờng -7- n va HV: Nguyễn Đăng Luyện – K16 an Lu rad m co αh l gm kav/h ac th si Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành KTĐK TĐH et Đối tƣợng  - Bộ điều khiển mờ I Hình 3.13: Sơ đồ khối hệ thống với điều khiển mờ PI(2) 3.3.3.2 Điều khiển mờ thích nghi Bộ điều khiển mờ thích nghi có phƣơng pháp cấu trúc bản: + Bộ điều khiển mờ thích nghi theo phƣơng pháp thích nghi trực tiếp đƣợc lu tổng quát sơ đồ hình 3.14 an n va + Bộ điều khiển mờ thích nghi theo phƣơng pháp thích nghi gián tiếp đƣợc tổng quát sơ đồ hình 3.15 Nhận dạng tham số Bộ điều khiển Đối tượng p ie gh tn to Bộ chỉnh định mờ - y d oa nl w x va an lu ll u nf Hình 3.14: Phƣơng pháp điều khiển thích nghi trực tiếp oi m z at nh Bộ chỉnh định mờ Nhận dạng tham số z @ y Đối tượng m co l - Bộ điều khiển gm x an Lu Hình 3.15: Phƣơng pháp điều khiển thích nghi gián tiếp - 60 - n va HV: Nguyễn Đăng Luyện – K16 ac th si Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành KTĐK TĐH 3.3.3.3 Bộ điều khiển mờ chỉnh định tham số điều khiển PID Bộ điều khiển mờ chỉnh định tham số điều khiển PID có cấu trúc nhƣ hình vẽ: Bộ điều khiển mờ KP x KI KD y Bộ điều khiển PID - Đối tượng lu Hình 3.16: Phƣơng pháp điều khiển mờ chỉnh định tham số điều an n va khiển PID 3.3.4 Thiết kế điều khiển mờ chỉnh định tham số điều khiển PID tn to 3.3.4.1 Phương pháp thiết kế gh Bộ điều khiển PID kinh điển đƣợc thiết kế dựa phƣơng pháp biết nhƣ p ie phƣơng pháp tổng hợp hệ thống Ziegler Nichols, phƣơng pháp Offerein, phƣơng pháp Reinisch … Bộ điều khiển sở cho việc tổng hợp hệ chỉnh nl w định mờ sau Khác với phƣơng pháp dùng công tắc chọn điều khiển phù hợp oa hệ lai, thông số điều khiển mờ chỉnh định đƣợc hiệu chỉnh trơn Một d điều khiển PID với đầu vào e(t), đầu u(t) có mơ hình tốn học nhƣ sau: lu an  t det  u t   K P et    et dt  TD TI dt   (3.29) oi z KP K TD  D KI KP z at nh đó: TI  KI  K Ds s m Hoặc G PID s   K P  ll u nf va (3.28) m co l gm @ an Lu - 61 - n va HV: Nguyễn Đăng Luyện – K16 ac th si Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành KTĐK TĐH Bộ điều khiển mờ de e, dt Thiết bị chỉnh định … y Bộ điều khiển PID x Đối tượng - Hình 3.17: Phƣơng pháp chỉnh định mờ tham số điều khiển PID lu an Bộ điều khiển mờ KP va n e to KD Bộ điều khiển mờ gh tn e  p ie Bộ điều khiển mờ w oa nl Hình 3.18: Bên điều chỉnh mờ d Các tham số KP, TD, TI hay KP, KI, KD điều khiển PID đƣợc chỉnh định sở phân tích tín hiệu chủ đạo tín hiệu hệ thống, xác sai va an lu de sai lệch Có nhiều phƣơng pháp chỉnh định tham số dt ll u nf lệch e(t) đạo hàm oi m cho điều khiển PID nhƣ chỉnh định qua phiếm hàm mục tiêu, chỉnh định trực tiếp, song phƣơng án đơn giản dễ áp dụng phƣơng pháp chỉnh định mờ Zhao, Tomizuka Isaka (hình 3.19) Với giả thiết tham số KP, KD bị chặn, tức là:   z  z at nh  max max K P  K K D  K P ,KP D , KD gm @ Zhao, Tomizuka Isaka chuẩn hóa tham số nhƣ sau: an Lu - 62 - n va HV: Nguyễn Đăng Luyện – K16 m co để có  KP, KD  l K P  K Pmin K D  K D K P  max K D  max K D  K K P  K Pmin D ac th si Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành KTĐK TĐH Nhƣ chỉnh định mờ có hai đầu vào e(t), KD  Trong đó:   det  đầu KP, dt TI K2  KI  P TD K D   A1 A2 A3 A0 A4 A5 A6 -emax emax C1 C2 C3 C4 e, e  Hình 3.20: Tập mờ  lu Hình 3.19: Tập mờ e e‟ an B1 B2 n va  gh tn to p ie KP; KD w oa nl Hình 3.21: Tập mờ Kp KD d Ở ta thiết kế thành ba điều khiển mờ để chỉnh định tham số, sau lu va an đƣợc tích hợp thành chỉnh định mờ có hai đầu vào e(t), det  đầu KP, dt u nf KD  Với tập mờ đầu vào (hình 3.19), tập mờ đầu cho biến KP, KD (hình ll 3.21) tập mờ đầu  (hình 3.20) Triển khai mệnh đề hợp thành theo nguyên tắc m oi Max-prod giải mờ phƣơng pháp độ cao z at nh z m co l gm @ an Lu - 63 - n va HV: Nguyễn Đăng Luyện – K16 ac th si Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành KTĐK TĐH Các luật chỉnh định: * Luật chỉnh định Kp: e e A1 A2 A3 A0 A4 A5 A6 A1 B2 B2 B2 B2 B2 B2 B2 A2 B1 B2 B2 B2 B2 B2 B1 A3 B1 B1 B2 B2 B2 B1 B1 A0 B1 B1 B1 B2 B1 B1 B1 A4 B1 B1 B2 B2 B2 B1 B1 A5 B1 B2 B2 B2 B2 B2 B1 A6 B2 B2 B2 B2 B2 B2 B2 lu an n va * Luật chỉnh định KD: p ie gh tn to A1 A2 A3 A0 A4 A5 A6 A1 B1 B1 B1 B1 B1 B1 B1 A2 B2 B2 B1 B1 B1 B2 B1 B2 B2 B2 B1 B2 B2 B2 B2 B2 B2 B2 B2 B2 B2 B2 B2 B1 B2 B2 B2 B2 B1 B1 B1 B2 B2 B1 B1 B1 B1 B1 A0 A4 A5 A6 C1 C1 C1 C1 C1 C1 C2 C2 C2 C2 C3 C2 C3 C4 e e A3 w B2 d A4 oa nl A0 A6 B1 B1 * Luật chỉnh định : ll u nf va B2 an lu A5 m A1 A2 A1 C1 C1 C1 A2 C2 C2 C1 A3 C3 C2 C2 C1 A0 C4 C3 C2 C2 A4 C3 C2 C2 C1 C2 A5 C2 C2 C1 C1 C1 C2 A6 C1 C1 C1 C1 C1 C1 oi z at nh z C2 C3 m co l gm @ C2 C1 - 64 - n va HV: Nguyễn Đăng Luyện – K16 A3 an Lu e e ac th si Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành KTĐK TĐH 3.3.4.2 Nhận xét - Phƣơng pháp thiết kế đơn giản dễ dàng thay đổi luật mờ - Dùng để nâng cao chất lƣợng điều khiển PID kinh điển 3.4 Kết luận chƣơng Chƣơng luận văn giải đƣợc số vấn đề sau: - Đã tổng quan đƣợc phƣơng pháp điều khiển PID đƣa phƣơng pháp thiết kế điều khiển PID theo phƣơng pháp Ziegler – Nichols cho mơ hình TRMS - Đã tổng quan đƣợc hệ logic mờ đƣa phƣơng pháp thiết kế điều khiển mờ chỉnh định tham số điều khiển PID nhằm nâng cao chất lƣợng điều khiển cho hệ thống lu an n va p ie gh tn to d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu - 65 - n va HV: Nguyễn Đăng Luyện – K16 ac th si Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành KTĐK TĐH Chƣơng IV MÔ PHỎNG ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG HỆ THỐNG 4.1 Đánh giá chất lƣợng hệ thống mô 4.1.1 Điều khiển hệ thống PID thƣờng Sau thiết kế đƣợc mơ hình mơ tính tốn thơng số cho điều khiển PID thƣờng điều khiển mờ chỉnh định tham số PID Chúng ta thực mô cho trƣờng hợp với PID thƣờng điều khiển mờ chỉnh định tham số PID - Cấu trúc mô điều khiển hệ thống PID thƣờng: lu an n va p ie gh tn to d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh Hình 4.1: Cấu trúc mô với PID thƣờng cho hệ thống TRMS z m co l gm @ an Lu - 66 - n va HV: Nguyễn Đăng Luyện – K16 ac th si Luận văn tốt nghiệp - Chuyên ngành KTĐK TĐH Kết mô với PID thƣờng cho hệ thống TRMS: lu an va n Hình 4.2: Kết mơ với PID thƣờng với góc pitch p ie gh tn to d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z @ m co l gm Hình 4.3: Kết mơ với PID thƣờng với góc yaw an Lu - 67 - n va HV: Nguyễn Đăng Luyện – K16 ac th si Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành KTĐK TĐH 4.1.2 Điều khiển hệ thống điều khiển mờ chỉnh định tham số PID Bộ điều khiển mờ chỉnh định PID1 PID2 đƣợc tính tốn thiết kế để chỉnh định tham số KP, KI, KD điều khiển PID1 PID2 để nâng cao chất lƣợng hệ thống - Sơ đồ mô điều khiển mờ chỉnh định tham số điều khiển PID lu an n va gh tn to p ie Hình 4.4: Cấu trúc mô với điều khiển mờ chỉnh định tham số PID d oa nl w Kết mô với điều khiển mờ chỉnh định tham số PID ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ Hình 4.5: Kết mơ với điều khiển mờ với góc pitch an Lu - 68 - n va HV: Nguyễn Đăng Luyện – K16 ac th si Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành KTĐK TĐH lu an n va to gh tn Hình 4.6: Kết mơ với điều khiển mờ với góc yaw p ie 4.1.3 Sơ đồ mô so sánh điều khiển PID Mờ chỉnh định tham số PID d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z gm @ tham số PID m co l Hình 4.7: Cấu trúc mô so sánh điều khiển PID Mờ chỉnh định an Lu - 69 - n va HV: Nguyễn Đăng Luyện – K16 ac th si Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành KTĐK TĐH - Kết mô lu an n va to p ie gh tn Hình 4.8: Kết mơ so sánh điều khiển PID Mờ chỉnh định với góc pitch d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z l gm @ Hình 4.9: Kết mơ so sánh điều khiển PID Mờ chỉnh định với góc yaw m co an Lu - 70 - n va HV: Nguyễn Đăng Luyện – K16 ac th si Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành KTĐK TĐH 4.2 Kết luận chƣơng 4: Để đánh giá chất lƣợng cho hệ thống TRMS, ta xây dựng đƣợc cấu trúc mô sử dụng điều khiển PID thƣờng điều khiển mờ chỉnh định tham số PID Thông qua kết mô phần mềm Matlab simulink có kết luận: - Hệ thống hoạt động ổn định; - Tín hiệu thực bám với tín hiệu đặt cho tín hiệu đặt biến đổi - Bộ điều khiển mờ chỉnh định tham số PID loại bỏ tƣợng xen kênh Kết so sánh với dùng PID thƣờng tốt sai lệch thời gian tiến lu an tới ổn định n va p ie gh tn to d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu - 71 - n va HV: Nguyễn Đăng Luyện – K16 ac th si Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành KTĐK TĐH KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận: Trong thời gian nghiên cứu tài liệu nhƣ tìm hiểu thực tế tác giả hoàn thành nội dung công việc cụ thể luận văn nhƣ sau: Nghiên cứu tìm hiểu trình hình thành phát triển máy bay trực thăng thông qua hệ nhiều vào nhiều TRMS Nội dung luận văn nghiên cứu thiết kế điều khiển PID thƣờng điều khiển mờ chỉnh định tham số PID cho mơ hình máy bay trực thăng thơng qua hệ TRMS Kết điều khiển đƣợc kiểm chứng mô phần mềm lu Matlab simulink cho ta thấy có chất lƣợng đảm bảo yêu cầu Đặc biệt điều khiển an mờ chỉnh định tham số PID làm giảm đáng kể tác động xen kênh hai kênh mà n va không cần tách kênh to gh tn Kiến nghị: p ie Việc tính tốn thiết kế điều khiển cho đối tƣợng nhiều vào nhiều có tính phi tuyến cao vấn đề mẻ, việc nghiên cứu nhiều hạn chế nl w Trong luận văn sử dụng điều khiển mờ chỉnh định tham số cho mơ hình d oa máy bay trực thăng nhằm nâng cao chất lƣợng hệ thống điều khiển Tuy nhiên an lu sử dụng nhiều điều khiển khác nhau, có điều kiện tơi tiến ll u nf va hành nghiên cứu thiết kế điều khiển thông minh khác nhƣ điều khiển mờ noron oi m z at nh z m co l gm @ an Lu - 72 - n va HV: Nguyễn Đăng Luyện – K16 ac th si Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành KTĐK TĐH TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Blythe, P.W and Chamitoff, G.: „Estimation of aircrafts aerodynamic coefficients using recurrent neural networks‟, Proceedings of the Second Pacific International Conference on Aerospace Science and Technology, Australia, 1995 [2] Nguyen Duy Cuong, “Advanced Controllers for Electromechanical Motion Systems”, Doctorate dissertation, 2008 [3] Chon, K.H and Cohen, R J.: „Linear and non-linear ARMA model parameter estimation using an artificial neural network‟, IEEE Transaction on Biomedical Engineering, 1997, Vol 44, No 3, pp 168-74 lu [4] Kim, B.S and Calise, A.J.: „on-linear flight control using neural networks‟, an n va Journal of Guidance, Control, and Dynamics, 1998, Vol 20, No 1, pp 26-33 tn to [5] Talebi, H.A., Patel, R.V and Asmer, H.: „Dynamic modeling of flexible-link ie gh manipulators using neural networks with application to the SSRMS‟, Proceedings of p IEEE International Conference on Intelligent Robots and Systems, Victoria, Canada, nl w 1998 d oa [6] Lyshevski, S.E.: „Identification of non-linear flight dynamics: theory and pp 383-92 u nf va an lu practice‟, IEEE Trans on Aerospace and Electronics Systems, 2000, Vol 36 No 2, [7] Bruce, P.D and Kellet, M.G.: „Modeling and identification of non-linear ll oi m aerodynamic functions using b-splines‟, Proceedings of the Institution of Mechanical z at nh Engineers, 2000, Vol 214 (Part G), pp 27-40 [8] Lammerts, Ivonne M M., 1993, “Adaptive Computed Reference Computed z Technology, Eindhoven, The Netherlands l gm @ Torque Control of Flexible Manipulators”, PhD thesis, Eindhoven University of m co [9] Shaheed, M.H and Tokhi, M.O.: „Dynamic modeling of a single-link flexible 93-109 - 73 - n va HV: Nguyễn Đăng Luyện – K16 an Lu manipulator: parametric and non-parametric approaches‟, Robotics, 2002, Vol 20, pp ac th si Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành KTĐK TĐH [10] Marek K, Vladimir B, and Petr C, “Adaptive Control of Twin Rotor MIMO System: Polynomial Approach”, IFAC, 2005 [11] Peng W and Te W L, “Decoupling Control of a Twin rotor MIMO System using Robust Deadbeat Control Technique”, 2007 [12] Akbar R, Shaheed M H, and Abdulrahman H B, “Adaptive Nonlinear Model Inversion Control of a Twin Rotor System Using Artificial Intelligence”, 16th IEEE International Conference on Control Applications, Singapore, 2007 [13] Belkheiri Mohammed; Rabhi A; Boudjema F; El Hajjaji A; Bosche J, “Model Parameter Identification and Nonlinear Control of a Twin Rotor MIMO System – lu TRMS System Identification” 15th IFAC Symposium on System Identification, 2009 an n va [14] Jih G J & Kai T T, “Design and realization of a hybrid intelligent controller for tn to a twin rotor mimo system”, Journal of Marine Science and Technology, Vol 21, No.3, ie gh pp 333-341, 2013 p [15] Usman A, Waquas A, and Syed Mahad A B, “H2 and H∞ Controller Design of nl w Twin Rotor System”, Intelligent Control and Automation, 2013 d oa [16] Maryam J and Mohammad F, “Adaptive Control of Twin rotor MIMO System an lu Using Fuzzy Logic”, Journal of Iran University of Science and Technology u nf va [17] “Twin Rotor MIMO”, Feedback, Engineering Teaching Solutions ll [18] Phan Xuân Minh & Nguyễn Doãn Phƣớc (2006), “ Lý thuyết điều khiển mờ”, nhà m oi xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội z at nh z m co l gm @ an Lu - 74 - n va HV: Nguyễn Đăng Luyện – K16 ac th si