Thiết kế bộ điều khiển thích nghi bám quỹ đạo cho hệ thống twin rotor mimo system

1 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP ––––––––––––––––– TẠ QUANG DUY THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN THÍCH NGHI BÁM QUỸ ĐẠO CHO HỆ THỐNG TWIN ROTOR MIMO SYSTEM Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển Tự động hóa LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Thái Nguyên, năm 2014 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! http://www.lrc-tnu.edu.vn/ LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, khoa học kỹ thuật đạt nhiều tiến lĩnh vực điều khiển tự động hóa Các hệ thống điều khiển áp dụng quy luật điều khiển kinh điển, điều khiển đại, điều khiển thông minh, điều khiển trí tuệ nhân tạo Kết thu hệ thống hoạt động với độ xác cao, tính ổn định bền vững, thời gian đáp ứng nhanh Trong điều khiển cơng nghiệp có nhiều điều khiến PID truyền thống, PID thích nghi, LFFC (Learing Feed –Forword contronl) LQG ( Linear Quad Đề tài “Thiết kế điều khiển thích nghi bám quỹ đạo cho hệ thống Twin rotor mimo system”, th Phương pháp nghiên cứu đề tài sau: , thiết kế điều khiển - Kiểm chứng kết thiết kế thông qua mô phần mềm Matlab Simulink thực nghiệm mơ hình thực Luận văn bao gồm phần sau: Chương 1: Giới thiệu mơ hình máy bay trực thăng thông qua hệ thống twin rotos mimo system Chương 2: Mơ hình tốn học twin rotors mimo system Chương 3: Thiết kế mô điều khiển pid thích nghi trực tiếp dựa sở mơ hình mẫu để điều khiển hệ trms Học viên xin gửi lời cảm ơn chân t , đặc biệt Thầy giáo TS Nguyễn Duy Cƣơng cán nhân viên trung tâm thí nghiệm – Trường Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên tận tình hướng dẫn, giúp đỡ học viên suốt trình làm luận văn Do thời gian lực thân hạn chế nên luận văn tơi chắn cịn nhiều thiếu sót, mong dạy đóng góp ý kiến thầy cô bạn học viên để luận văn tơi hồn thiện Tơi xin chân thành cảm ơn Thái Nguyên, ngày 28 tháng 05 năm 2014 Học viên Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ CHƢƠNG I: GIỚI THIỆU MƠ HÌNH MÁY BAY TRỰC THĂNG THƠNG QUA HỆ THỐNG TWIN ROTOS MIMO SYSTEM sử phát triển máy bay trực thăng Ý tưởng tạo khí cụ bay có cánh để quạt khơng khí sinh lực nâng vào năm 1475 Lêôna Đơvanhxi Nhưng hạn chế khả kĩ thuật mẫu thuẫn với niềm tin tôn giáo, nên ý định bị đi, chơn vùi tài liệu kho lưu trữ Về sau vẽ phác thuyết minh khí cụ bay phát thư viện Mi-Lăng (công bố năm 1754) Năm 1754, Lơmanôxốp nhà khoa học người Nga lập luận khả tạo khí cụ bay nặng khơng khí, dựng nên mơ hình trực thăng có cánh quạt đồng trục Vào kỉ XIX, số nhà khoa học Nga khởi thảo dự án khí cụ bay có cánh quay Năm 1869, kĩ sư điện Lôđưghin nêu dự án trực thăng với động điện Năm 1870, nhà bác học Rưcachép nghiên cứu cánh quạt khơng khí Nhà bác học Tre-nốp khởi thảo sơ đồ trựcc thăng có cánh quay bố trí dọc ngang đồng trục Cuối kỉ XIX, nhà bác học Menlêđêép, Giucốpski, Traplưghin ý nghiên cứu khí cụ bay dẫn tới thời kì khí cụ bay nậng khơng khí có sở lý luận khoa học sâu sắc Năm 1891, học trò Giucốpski Iurép nêu dự án có lý lẽ vững vàng trực thăng cánh quay với cánh quạt đuôi thiết bị điều khiển tự động nghiêng cánh quay Sau cánh mạng tháng 10, công nghiệp hàng không Liên Xơ bắt đầu phát triển, cơng trình nghiên cứu trực thăng liên tiếp tiến hành Năm 1925, trường đại học thuỷ khí, nhóm lãnh đạo Iurep nghiên cứu hoàn thiện trực thăng Kết 1930 tạo trực thăng Xôviết Kĩ sư Treremukhin, người lãnh đạo, đồng thời người thử nghiệm trực thăng (Hình 1.1) lập kỉ lục giới độ cao trực thăng: 605 m Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Hình1.1 Trực thăng Treremukhin Năm 1948, trực thăng Mi1 thử nghiểm cho số liệu kĩ thuật nên sản xuất hàng loạt Năm 1952, Mi4 chế tạo Cũng vào năm trực thăng cánh quay K24 Iacốplép thực (Hình 1.2) Năm 1958, trực thăng hạng nặng Mi6 hoàn thiện với kỉ lục tốc độ trọng tải Đến năm 1961, động tuabin khí lắp vào trực thăng thay hàng loại vào vị trí mà trước động píttơng đảm nhiệm Năm 1971, hội chợ Hàng Không Vũ Trụ quốc tế lần thứ 29 Pari, trực thăng khơng lồ cánh quay Mi12 nâng trọng tải 40 giới thiệu Hình1.2 Trực thăng K24 Iacốplép Khả bay lên thẳng đứng trực thăng, dịch chuyển hướng làm cho Trực Thăng trở thành khí cụ bay động, không phụ thuộc vào sân bay mở rộng thêm giới hạn sử dụng Ngày nay, trực thăng sử dụng rộng rãi, phương tiện giao thơng nơi khơng thể sử dụng phương tiện vận tải mặt đất, khơng có sân bay để đáp Mặc dù lạc quan tương lai trực thăng, nhìn khía cạnh lịch sử phải thấy hệ khí động lực học trực thăng phức tạp, địi hỏi khí chế tạo cao Khác với trực thăng, lực nâng máy bay không trực tiếp tạo từ Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ cánh quạt, mà thông qua hệ thống cánh nâng thân vỏ Do đó, có chất lượng khí động cao, lực nâng lớn lực đẩy cánh quạt vài lần (điều giải thích cơng suất động cơ, máy bay có trọng tải lớn trực thăng vài lần) Nên bù lại trực thăng thường có độ kéo dài cánh lớn (dễ tạo dao động sóng dọc cánh, mỏi, gãy cánh), việc chế tạo đòi hỏi sử dụng chất liệu có tính đặc biệt, địi hỏi xác cao Đó lý giải thích việc đời muộn 1/2 kỉ trực thăng so với máy bay cánh cứng, gây trở ngại cho việc sản xuất trực thăng Máy bay trực thăng hay máy bay lên thẳng loại phương tiện bay có động cơ, hoạt động bay cánh quạt, cất cánh, hạ cánh thẳng đứng, bay đứng khơng khí chí bay lùi Trực thăng có nhiều cơng đời sống thường nhật, kinh tế quốc dân quân Nếu so sánh với máy bay phản lực máy bay trực thăng có kết cấu, cấu tạo phức tạp nhiều, khó điều khiển, hiệu suất khí động học thấp, tốn nhiều nhiên liệu, tốc độ tầm bay xa nhiều Nhưng bù lại nhược điểm đó, khả động linh hoạt, khả cất cánh – hạ cánh thẳng đứng khơng cần sân bay tính bay đứng làm cho loại máy bay khơng thể thay Thực tế máy bay trực thăng đến nơi cần bãi đáp có kích thước lớn gấp rưỡi đường kính cánh quạt hạ cánh cất cánh Hình1.3 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 225 http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Vì đặc tính kỹ thuật đặc biệt mà máy bay cánh cố định khơng thể có thế, máy bay trực thăng ngày phát triển, song hành loại máy bay cánh cố định thông thường có ứng dụng ngày đa dạng: lĩnh vực giao thơng vận tải với loại máy bay có cánh cố định lập thành ngành Hàng khơng dân dụng, trực thăng có vai trị lớn vận tải hàng không đường ngắn, điều kiện khơng có đường băng, sân bay để chở loại hàng hoá cồng kềnh, siêu trường, siêu trọng vượt kích thước khoang hàng cách treo thân Trong đời sống thường nhật, trực thăng sử dụng máy bay cứu thương, cứu nạn, cảnh sát, kiểm sốt giao thơng, an ninh, thể thao, báo chí nhiều ứng dụng khác Đặc biệt quân thành phần quan trọng lực lượng khơng qn qn đội nói chung: vừa loại máy bay vận tải thuận tiện vừa loại máy bay chiến đấu hiệu quả, nhiệm vụ đổ đường không, công động, công mặt đất Về mặt phân loại, máy bay trực thăng khí cụ bay nặng khơng khí, bay nhờ lực nâng khí động học tạo cánh quạt nâng nằm ngang Cũng máy bay thơng thường, lực nâng khí động học tạo thành có chuyển động tương đối cánh nâng khơng khí, khác với máy bay thông thường cánh nâng gắn cố định với thân máy bay, trực thăng có cánh nâng loại cánh quạt quay ngang ( cánh quạt gọi cánh quạt nâng ) Với đặc điểm cánh nâng vậy, cánh quạt nâng quay bảo đảm chuyển động tương đối khơng khí cánh nâng tạo lực nâng khí động học thân máy bay khơng cần chuyển động Vì vậy, máy bay trực thăng bay đứng treo chỗ chí bay lùi Nhiệm vụ cánh quạt tạo lực nâng để thắn Trong trình quay cách quạt tác dụng vào khơng khí lực ngược lại khơng khí tác dụng lên cánh quạt phạn lực hướng lên Do đó, kh đất chân khơng Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Ngun http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Hình 1.4 Cánh quạt quan trọng theo định luật bảo tồn mơmen xung lượng cánh quạt quay theo chiều kim đồng hồ phần cịn lại máy bay có xu hướng quay theo chiều ngược lại Hình 1.5 Cánh quạt đuôi tạo mô men cân với momen cánh quạt gây lên Ngồi nhờ việc thay đổi cơng suất cánh quạt mà máy bay chuyển hướng sang phải sang trái dễ dàng 1.2 Cấu tạo hệ Twin Rotor MIMO System (TRMS) TRMS mơ hình máy bay trực thăng đơn giản hóa TRMS gắn với trụ tháp đặc điểm quan trọng vị trí vận tốc máy bay trực thăng điều khiển qua thay đổi vận tốc rotor Ở máy bay Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ trực thăng thực vận tốc roto không thay đổi lực đẩy thay đổi thông qua việc điều chỉnh cánh rotor Tuy vậy, đặc tính động học quan trọng máy bay trực thăng thể t Nếu kích hoạt rotor vị trí dọc, máy bay trực thăng nghiêng phía mặt phẳng ngang Với hai đầu vào (điện áp cung cấp cho rotor) đầu (các góc dọc ngang, vận tốc góc) Hệ thống TRMS hệ thống thiết kế dạng mơ hình máy bay hai cánh quạt sử dụng phịng thí nghiệm có nhiều luật điều khiển áp dụng để điều khiển Do tính phức tạp quỹ đạo phi tuyến, ảnh hưởng khớp nối cánh quạt, thay đổi khí động lực học tác dụng lên cánh quạt vấn đề nghiên cứu điều khiển cho hệ thống TRMS thử thách, vấn đề phức tạp cho đề tài nghiên cứu Phần khí TRMS bao gồm hai rotor với đối trọng đặt cần Toàn phận gắn với trụ tháp, cho phép ta thí nghiệm điều khiển cách an tồn Phần điện (đặt trụ tháp) đóng vai trò quan trọng việc điều khiển TRMS Nó cho phép đo tín hiệu truyền đến máy tính PC, ứng dụng tín hiệu điều khiển thông qua card I/O Các phận điện kết hợp tạo thành hệ thống điều khiển thiết lập hoàn chỉnh Two Rotor MIMO System (TRMS), thiết bị thiết kế để phục vụ cho thí nghiệm điều khiển Theo khía cạnh hoạt động giống máy bay Từ quan điểm điều khiển ví dụ điển hình cho hệ phi tuyến bậc cao với ghép chéo đáng kể TRMS bao gồm dầm chốt quay đặt đế cho quay tự mặt phẳng đứng mặt phẳng ngang Ở hai đầu dầm có rotor (rotor rotor phụ) truyền động động chiều Một cần đối trọng với đối trọng gắn cuối cố định với dầm chốt quay Trạng thái dầm mô tả bốn biến: góc đứng góc đo sensor vị trí lắp chốt, hai vận tốc góc tương ứng Thêm vào hai biến trạng thái vận tốc góc rotor, đo máy phát tốc tạo thành cặp với động truyền động Trong mơ hình máy bay đơn giản sức động lực học điều khiển thay đổi góc tới Ở thiết bị thí nghiệm xây dựng cho góc tới Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 10 cố định Do sức động lực học điều khiển thay đổi tốc độ rotor Bởi vậy, đầu vào điều khiển điện áp cấp cho động chiều Thay đổi giá trị điện áp dẫn đến tốc độ góc cánh quạt thay đổi, thay đổi dẫn đến làm thay đổi vị trí tương ứng dầm Tuy nhiên, ghép chéo quan sát hoạt động rotor, rotor ảnh hưởng đến hai vị trí góc 1.3 Các khó khăn thiết kế điều khiển cho TRMS Thiết kế điều khiển thời gian thực thích ứng phù hợp địi hỏi mơ hình tốn học hệ thống có độ xác cao Tuy nhiên với hệ thống TRMS có tính phi tuyến bậc cao, tính bất định mơ hình, đặc biệt tượng xen kênh đầu vào đầu điều phức tạp muốn điều khiển TRMS di chuyển nhanh xác đến vị trí mong muốn [16] 1.3.1 Tính phi tuyến tượng xen kênh Twin Rotor MIMO System (TRMS) hệ phi tuyến nhiều đầu vào nhiều đầu có tượng xen kênh rõ rệt Nó hoạt động giống máy bay trực thăng góc tác động rotors xác định sức động lực học điều khiển tốc độ động Hiện tượng xen kênh quan sát hoạt động động cơ, động ảnh hưởng đến hai vị trí góc ngang dọc (yaw angle pitch angle) 1.3.2 Bất định mơ hình Trong thực tế, hệ thống điều khiển chuyển động ln hoạt động với bất định mơ hình Tính bất định khơng có thơng tin, khơng mơ tả đo lường Tính bất định mơ hình bao gồm bất định tham số động học khơng mơ hình Như giải thích [8], bất định tham số tải biến đổi, khối lượng quán tính biết đến, không rõ thông số ma sát biến đổi chậm theo thời gian, vv Trong lý thuyết điều khiển, bất định mơ hình xem xét từ quan điểm mơ hình hệ thống vật lý Các động học khơng mơ hình bất định tham số có ảnh hưởng tiêu cực đến hiệu suất bám chí dẫn đến khơng ổn định Nếu cấu trúc mơ hình giả định đúng, hiểu biết xác thơng số đối tượng khơng rõ, điều khiển thích nghi áp dụng Trong điều khiển thích nghi, nhiều tham số điều khiển / tham số mơ hình điều chỉnh Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 69 3.24: pitch có nhi u với điều khiển PID thích nghi 3.25: 3.26: Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 70 ệ số thích nghi điều khiển cho góc yaw có nhi u 3.27: Như vậy, sử dụng điều khiển PID thích nghi cho hệ thống TRMS, kết đầu góc pitch góc yaw bám tín hiệu đặt tốt hơn, sai lệch bé nhiều, đồng thời có nhiễu hệ thống thời gian ổn định nhanh hơn, mức độ dao động bé nhiều so với sử dụng PID thường Kết luận Chƣơng xây dựng điều khiển PID thường sở MRAS để điều khiển hệ thống TRMS Kết điều khiển kiểm chứng mô phần mềm Matlab simulink Qua kết mơ có kết luận: - Hệ thống hoạt động ổn định; - Tín hiệu thực bám với tín hiệu đặt cho tín hiệu đặt biến đổi Trong luận văn giả thiết tín hiệu đặt nhiễu Kết so sánh với dùng PID thường tốt sai lệch thời gian tiến tới ổn định - Từ kết mô nhận thấy ưu điểm hệ điều khiển thích nghi trực tiếp là: thông số đối tượng thay đổi, điều khiển tự động hiệu chỉnh thông số Kp, Ki, Kd sau khoảng thời gian xác định, sai lệch hệ thống tiến dần đến Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 71 CHƢƠNG 4.1 Giới thiệu hệ thống TMRS Hình 4.2: Card kết nối MPI Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 72 Hình hệ thống điều khiển TRMS Phịng thí nghiệm Điện – Điện tử Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên dùng để nghiên cứu thử nghiệm phương pháp điều khiển với nguyên lý Hệ thống có thành phần: MPI card: nhận tín hiệu phản hồi từ sensor vị trí (encoder) giao tiếp với máy tính; Hệ TRMS; Máy tính Cấu trúc điều khiển hệ thống 4.3: Việc điều khiển chuyển động bám xác cho hệ thống thực qua điều khiển vị trí, việc thực qua điều khiển hai động Tín hiệu hệ thống TRMS bám xác theo tín hiệu đặt, có sai lệch, tín hiệu hệ thống qua encoder gửi so sánh với giá trị đặt điều khiển, từ điều khiển gửi tín hiệu để điều khiển động cho tín hiệu bám chặt theo tín hiệu đặt Hệ thống cho phép thực điều khiển kiểu hai đầu vào hai đầu Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 73 Hình 4.4: Cấu h nh cổng kết nối từ Encoder card MPI Hình 4.5: Cấu h nh cổng kết nối từ Card đối tượng Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 74 4.2 Sơ đồ điều khiển hệ TRMS thực kết thực nghiệm 4.6: 4.7: Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 75 H 4.8: 4.9: 4.10: Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 76 4.11: 4.12: 4.13: h nghi điều khiển có nhi u cho góc pitch Qua kết thực nghiệm với hai điều khiển PID thường PID thích nghi ta thấy rằng, hệ thống sử dụng điều khiển PID thích nghi cho kết bám loại trừ nhiễu tốt so với sử dụng PID thường Kết luận Chƣơng thích nghi trực tiếp sở MRAS Qua : - Hệ thống hoạt động ổn định; Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 77 - Tín hiệu bám tốt, với nhi PID thường nghi trực tiếp là: thông số đối tượng thay đổi, điều khiển tự động hiệu chỉnh thông số Kp, Ki, Kd sau khoảng thời gian xác định, sai lệch hệ thống tiến dần đến Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 78 : - Hệ thống hoạt động ổn định; - Tín hiệu thực bám với tín hiệu đặt cho tí nhiễu Kết so sánh với dùng PID thường tốt sai lệch thời gian tiến tới ổn định Từ kết mô nhận thấy ưu điểm hệ điều khiển thích nghi trực tiếp - là: thơng số đối tượng thay đổi, điều khiển tự động hiệu chỉnh thông số Kp, Ki, Kd sau khoảng thời gian xác định, sai lệch hệ thống tiến dần đến khiển PID thường điều khiển PID thích nghi trực tiếp sở MRAS : - Hệ thống hoạt động ổn định; - Tín hiệu bám PID thường Các nghiên cứu tính tốn lý thuyết trước luận văn thường kiểm chứng mô miền thời gian ảo Ngày nay, trước yêu cầu nâng cao chất lượng đào tạo, luận văn tiến hành thí nghiệm đánh giá kết miền thời gian thực Do đa dạng đề tài, yêu cầu thiết bị nhà trường đáp ứng Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 79 đầy đủ khó khăn Mặt khác, thời gian làm luận văn có hạn nên phải mua sắm thiết bị để xây dựng hệ thống điều khiển mà dùng cho luận văn đầu tư lớn vượt khả học viên Như vậy, hỗ trợ tạo điều kiện tối đa thiết bị Nhà trường to lớn Do hướng phát triển đề tài thực tối ưu hóa điều khiển PID đồng thời áp dụng điều khiển PID kết hợp với điều kh Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 80 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 [4] Kim, B.S and Calise, A.J.: „on-linear flight control using neural networks‟, Journal of Guidance, Control, and Dynamics, 1998, Vol 20, No 1, pp 26-33 [5] Talebi, H.A., Patel, R.V and Asmer, H.: „Dynamic modeling of flexible-link manipulators using neural networks with application to the SSRMS‟, Proceedings of IEEE International Conference on Intelligent Robots and Systems, Victoria, Canada, 1998 [6] Lyshevski, S.E.: „Identification of non-linear flight dynamics: theory and practice‟, IEEE Trans on Aerospace and Electronics Systems, 2000, Vol 36 No 2, pp 383-92 [7] Bruce, P.D and Kellet, M.G.: „Modeling and identification of non-linear aerodynamic functions using b-splines‟, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, 2000, Vol 214 (Part G), pp 27-40 [8] Lammerts, Ivonne M M., 1993, “Adaptive Computed Reference Computed Torque Control of Flexible Manipulators”, PhD thesis, Eindhoven University of Technology, Eindhoven, The Netherlands [9] Shaheed, M.H and Tokhi, M.O.: „Dynamic modeling of a single-link flexible manipulator: parametric and non-parametric approaches‟, Robotics, 2002, Vol 20, pp 93-109 [10] Marek K, Vladimir B, and Petr C, “Adaptive Control of Twin Rotor MIMO System: Polynomial Approach”, IFAC, 2005 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 81 [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 – TRMS System Identification” 15th IFAC Symposium on System Identification, 2009 [14] Jih G J & Kai T T, “Design and realization of a hybrid intelligent controller for a twin rotor mimo system”, Journal of Marine Science and Technology, Vol 21, No.3, pp 333-341, 2013 [15] Usman A, Waquas A, and Syed Mahad A B, “H2 and H∞ Controller Design of Twin Rotor System”, Intelligent Control and Automation, 2013 [16] Maryam J and Mohammad F, “Adaptive Control of Twin rotor MIMO System Using Fuzzy Logic”, Journal of Iran University of Science and Technology [17] “Twin Rotor MIMO”, Feedback, Engineering Teaching Solutions Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 82 I CAM ĐOAN……………………………………………………………… …….i ………………… ….……… ii ……… … … iii M ….…… v ……………….…….…….viii …………………………………………………………………… ….1 CHƢƠNG I: GIỚI THIỆU MƠ HÌNH MÁY BAY TRỰC THĂNG THÔNG QUA HỆ THỐNG TWIN ROTOS MIMO SYSTEM .4 1.2 Cấu tạo hệ Twin Rotor MIMO System (TRMS) 1.3 Các khó khăn thiết kế điều khiển cho TRMS 10 1.3.1 Tính phi tuyến tượng xen kênh 10 1.3.2 Bất định mơ hình 10 1.4 Tổng quan nghiên cứu nước 11 1.4.1 Nhận dạng mơ hình 11 1.4.2 Chiến lược điều khiển 11 1.5 Động lực cho việc sử dụng điều khiển PID thích nghi trực tiếp dựa sở mơ hình mẫu (Model Reference Adaptive Systems MRAS) 13 1.6 Thiết kế hệ thống điều khiển? Nhiệm vụ tác giả? .13 1.7 Mong muốn đạt 15 CHƢƠNG 2: MƠ HÌNH TỐN HỌC CỦA TWIN ROTORS MIMO SYSTEM .16 2.1 Giới thiệu chung 16 2.2 Xây dựng mơ hình toán TRMS theo phương pháp Newton 16 2.3 Xây dựng mơ hình tốn TRMS theo Euler-Lagrange (EL) 25 CHƢƠNG III: THIẾT KẾ VÀ MƠ PHỎNG BỘ ĐIỀU KHIỂN PID THÍCH NGHI TRỰC TIẾP DỰA TRÊN CƠ SỞ MƠ HÌNH MẪU ĐỂ ĐIỀU KHIỂN HỆ TRMS 31 3.1 Lý thuyết điều khiển thích nghi theo mơ hình mẫu MRAS .31 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 83 3.1.1 Lịch sử phát triển hệ điều khiển thích nghi 31 3.1.2 Khái quát hệ điều khiển thích nghi 33 3.1.3 Cơ chế thích nghi – thiết kế điều khiển thích nghi dựa vào luật MIT 39 58 60 3.3.1 Tính tốn thơng số cho điều khiển PID 60 3.3.2 Tính tốn thơng số cho điều khiển PID thích nghi 61 3.4 Mô hệ thống 64 CHƢƠNG 4: 71 4.1 Giới thiệu hệ thống TMRS 71 4.2 Sơ đồ điều khiển hệ TRMS thực kết thực nghiệm 74 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/