Đang tải... (xem toàn văn)
Bài tập lớn điều khiển da biến UTC Đại Học Giao Thông Vận Tải tai liệu mang tính chất tham khảo mọi người có thể tải về xem và tham khảo cảm ơn mọi người nhiều ạ. mọi ý kiến có thể gửi về email vuvipvai182gmail.com de duocj giai dap em, minh cảm ơn mọi người rất nhiều ạ
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI CHUYÊN NGÀNH CƠ ĐIỆN TỬ BÀI TẬP LỚN MƠN HỌC : ĐIỀU KHIỂN ĐA BIẾN NHĨM 02 Giáo viên hướng dẫn: PGS.Đinh Thị Thanh Huyền Sinh viên thực hiện: Trần Thị Hiên MSV: 181302721 Nguyễn Danh Trình MSV: 181302167 Vũ Việt Anh MSV: 181302153 Ngô Minh Phương MSV : 181301795 Mai Tiến Dũng MSV:181302422 Lớp: Cơ điện tử 02 – K59 BÀI : HỆ THỐNG TREO ¼ Ơ TƠ -1 Thành lập phương trình động lực học hệ thống Xây dựng điều khiển gán điểm cực sử dụng phản hồi biến trạng thái 2.1 Khơng có nhiễu Hình 2.1: Đồ thị chuyển vị khối lượng treo 𝑥1 vận tốc chuyển vị 𝑥1 Hình 2.2: Đồ thị chuyển vị khối lượng khơng treo 𝑥2 vận tốc chuyển vị 𝑥2 10 Hình 2.3: Lực tác động cấu chấp hành 10 2.2 Nhiễu dạng bậc 11 Hình 2.4: Đồ thị chuyển vị khối lượng treo 𝑥1 vận tốc chuyển vị 𝑥1 12 Hình 2.5: : Đồ thị chuyển vị khối lượng không treo 𝑥2 vận tốc chuyển vị 𝑥2 12 Hình 2.6: Lực tác động cấu chấp hành 13 2.3 Nhiễu dạng xung 14 Hình 2.7: Đồ thị chuyển vị khối lượng treo 𝑥1 vận tốc chuyển vị 𝑥1 14 Hình 2.8: Đồ thị chuyển vị khối lượng không treo 𝑥2 vận tốc chuyển vị 𝑥2 15 Hình 2.9: Lực tác động cấu chấp hành 15 2.4 Nhiễu điều hòa 16 Hình 2.10: Đồ thị chuyển vị khối lượng treo 𝑥1 vận tốc chuyển vị 𝑥1 17 Hình 2.11: Đồ thị chuyển vị khối lượng treo 𝑥2 vận tốc chuyển vị 𝑥2 17 Hình 2.12: Lực tác động cấu chấp hành 18 Xây dựng Bộ điều khiển gán điểm cực kết hợp quan sát 19 3.1 Khơng có nhiễu 19 Hình 3.1: Chuyển vị xấp xỉ chuyển vị khối lượng treo không treo 20 Hình 3.6: Lực tác dụng cấu chấp hành 20 Hình 3.3: Sai số xấp xỉ quan sát trạng thái 21 3.2 Nhiễu dạng bậc 22 Hình 3.4: Chuyển vị xấp xỉ chuyển vị khối lượng treo không treo 22 Hình 3.5: Sai số xấp xỉ quan sát trạng thái 22 Hình 3.6: Lực tác dụng cấu chấp hành 23 3.3 Nhiễu dạng xung 24 Hình 3.7: Chuyển vị xấp xỉ chuyển vị khối lượng treo không treo 24 Hình 3.8: Lực tác dụng cấu chấp hành 25 Hình 3.9: Sai số xấp xỉ quan sát trạng thái 25 3.4 Nhiễu dạng điều hòa 26 Hình 3.10: Chuyển vị xấp xỉ chuyển vị khối lượng treo không treo 27 Hình 3.11: Sai số xấp xỉ quan sát trạng thái 27 Hình 3.12: Lực tác dụng cấu chấp hành 28 Xây dựng Bộ điều khiển tồn phương tuyến tính phản hồi trạng thái 29 4.1 Khơng có nhiễu 29 Hình 4.1: Chuyển vị khối lượng treo khối lượng khơng treo 30 Hình 4.2 Lực tác động cấu chấp hành 30 4.2 Nhiễu dạng bậc 31 Hình 4.3: Chuyển vị khối lượng treo khối lượng khơng treo 32 Hình 4.4: Lực tác động cấu chấp hành 32 4.3 Nhiễu dạng xung 33 Hình 4.5: Chuyển vị khối lượng treo khối lượng không treo 34 Hình 4.6: Lực tác động cấu chấp hành 34 4.4 Nhiễu dạng điều hòa 35 Hình 4.7: Lực tác động cấu chấp hành 36 Hình 4.8: Chuyển vị khối lượng treo khối lượng không treo 36 Bộ điều khiển tồn phương tuyến tính kết hợp quan sát 37 5.1 Không có nhiễu 38 Hình 5.1: Chuyển vị xấp xỉ chuyển vị khối lượng treo không treo 38 Hình 5.2: Lực tác động cấu chấp hành 39 Hình 5.3: Sai số xấp xỉ quan sát trạng thái 39 5.2 Nhiễu dạng bậc 40 Hình 5.4: Chuyển vị xấp xỉ chuyển vị khối lượng treo không treo 41 Hình 5.5: Lực tác động cấu chấp hành 41 5.3 Nhiễu dạng xung 42 Hình 5.6: Chuyển vị xấp xỉ chuyển vị khối lượng treo 43 Hình 5.7: Lực tác động cấu chấp hành 43 5.4 Nhiễu dạng điều hòa 44 Hình 5.8: Chuyển vị xấp xỉ chuyển vị khối lượng treo 45 Hình 5.9: Lực tác động cấu chấp hành 45 BÀI : CON LẮC NGƯỢC 47 Bộ điều khiển điểm cực phản hồi trạng thái 50 Hình 1.1: Đồ thị đại lượng theo thời gian 50 Bộ điều khiển gán điểm cực kết hợp quan sát 51 Hình 2.1: Đồ thị đại lượng theo thời gian 52 Bộ điều khiển toàn phương tuyến tính phản hồi trạng thái 53 Hình 3.1: Đồ thị đại lượng theo thời gian 53 Bộ điều khiển tồn phương tuyến tính kết hợp quan sát 54 Hình 4.1: Đồ thị đại lượng theo thời gian 55 Bộ quan sát trạng thái Luenbergen 56 Hình 5.1.Đồ thị đại lượng theo thời gian 56 LỜI CẢM ƠN 57 BÀI : HỆ THỐNG TREO ¼ Ơ TƠ Sơ đồ mơ hình tương đương hệ thống treo tích cực ¼ xe tơ thể hình sau : Trong đó: 𝑀1: Khối lượng treo 𝑀2: Khối lượng không treo (khối lượng bánh xe) 𝑘1: Độ cứng nhíp đàn hồi cầu b1 : Hệ số giảm chấn cầu 𝑓 : Lực tác dụng từ cấu chấp hành thủy lực 𝑟 : Mấp mô mặt đường Thành lập phương trình động lực học hệ thống Tách thành phần khối lượng bổ sung lực liên kết ta có sơ đồ phân tích lực sau: ❖ Sơ đồ phân tích lực : M1 X1 f 𝑏1 (𝑋̇1 − 𝑋̇2 ) + 𝑘1 (𝑋1 − 𝑋2 ) M2 X2 𝑘2 (𝑋2 − 𝑟)+𝑏2 (𝑋̇2 − 𝑟̇ ) ❖ Phương trình vi phân chuyển động khối lượng treo : 𝑀1 𝑋̈1 = −𝑏1 (𝑋̇1 − 𝑋̇2 ) − 𝑘1 (𝑋1 − 𝑋2 ) − 𝑓 𝑀1 𝑋̈1 = −𝑘1 𝑋1 − 𝑏1 𝑋̇1 + 𝑘1 𝑋2 + 𝑏1 𝑋̇2 − 𝑓 ❖ Phương trình vi phân chuyển động khối lượng không treo (bánh xe) : 𝑀2 𝑋̈2 = 𝑏1 (𝑋̇1 − 𝑋̇2 ) + 𝑘1 (𝑋1 − 𝑋2 ) + 𝑓 − 𝑘2 (𝑋2 − 𝑟)−𝑏2 (𝑋̇2 − 𝑟̇ ) 𝑀2 𝑋̈2 = 𝑘1 𝑋1 + 𝑏1 𝑋̇1 − (𝑘1 + 𝑘2 ) 𝑋2 − (𝑏1 + 𝑏2 ) 𝑋̇2 + 𝑓 + 𝑘2 𝑟 + 𝑏2 𝑟̇ - Đặt biến trạng thái x1 = X1 ; 𝑥2 = 𝑋̇1 ; 𝑥3 = 𝑋2 ; 𝑥4 = 𝑋̇2 - Thu phương trình khơng gian trạng thái hệ : 𝑥̇ −𝑘1 𝑥̇ 𝑀 [ 2] = 𝑥̇ 𝑘1 𝑥̇ [ 𝑀2 𝑥̇ −𝑘1 𝑥̇ 𝑀 [ 2] = 𝑥̇ 𝑘1 𝑥̇ [ 𝑀2 −𝑏1 𝑘1 𝑀1 𝑀1 0 𝑏1 −(𝑘1 +𝑘2 ) 𝑀2 𝑀2 −𝑏1 𝑘1 𝑀1 𝑀1 0 𝑥1 −1 0 𝑥2 𝑀1 𝑀1 [𝑥 ] + 𝑓+ 𝑟 + 𝑟̇ 𝑘2 𝑏2 −(𝑏1 +𝑏2 ) 𝑥4 [𝑀2 ] [𝑀2 ] [𝑀2 ] ] 𝑀2 𝑏1 0 𝑥1 −1 𝑥2 𝑀1 𝑀 [𝑥 ] + 𝑓+ 𝑘2 −(𝑏1 +𝑏2 ) 𝑥4 [ 𝑀2 [𝑀2 ] ] 𝑀2 𝑏1 0 𝑏1 −(𝑘1 +𝑘2 ) 𝑀2 𝑀2 𝑋 0 [ 1] [ 𝑋2 0 0 𝑟 [𝑟̇ ] 𝑏2 𝑀2 ] 𝑥1 𝑥2 ].[ ] 𝑥3 𝑥4 Xây dựng điều khiển gán điểm cực sử dụng phản hồi biến trạng thái Với điều khiển gán điểm cực phản hồi trạng thái, tín hiệu điều khiển f thiết kế sau : 𝑓 = −KY Với 𝐾 = [𝐾1 𝐾2 𝐾3 𝐾4 ] ma trận khuếch đại trạng thái cần xác định Các vecto điểm cực mong muốn : miu = [−15 −5 −10 −5] Các giá trị ban đầu biến trạng thái : Y0 = [0,05 0,05 0] Xây dựng chương trình chương trình Matlab tiến hành chạy mô ta thu kết sau : Kết mô với điều kiện đầu : Y = [0,05 0,05 0] clc; clear all; close all; M1 = 500; M2 = 200; k1 = 15000; k2 = 5000; b1 = 200;b2=100; miu = [-15;-5;-10;-5] Yo = [0.05;0;0.05;0;0.05;0;0.05;0]; anfa = [-20;-4;-5;-4]; 2.1 Khơng có nhiễu Với điều kiện đầu X0 = [0.05;0;0.05;0 ] , nhấp nhơ mặt đường r = Hình 2.1: Đồ thị chuyển vị khối lượng treo 𝑥1 vận tốc chuyển vị 𝑥1̇ Hình 2.2: Đồ thị chuyển vị khối lượng không treo 𝑥2 vận tốc chuyển vị 𝑥2̇ Hình 2.3: Lực tác động cấu chấp hành 10