Báo cáo thực hành điều khiển tự động nâng cao (0+1)

Khối Constant : thường được sử dụng để biểu diễn một giá trị cố định như là một đầu vàohoặc thông số cho một phần của mô hình hoặc thuật toán.2.. Khối Controlled Heat Flow Rate Source :

UBND TỈNH BÌNH DƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT VIỆN KỸ THUẬT – CÔNG NGHỆ

BÁO CÁO THỰC HÀNH ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG NÂNG CAO (0+1)

GIẢNG VIÊN GIẢNG DẠY: Th.s Nguyễn Văn Bình

SINH VIÊN: Nguyễn Đình Khánh Hoàn

MSSV: 2025202160120

Buổi 3, ngày 8 tháng 03 năm 2024

ĐIỀU KHIỂN LQR (TỐI ƯU) CHO HỆ PENDUBOT

1.Nhập thông số

g=9.81;

l1=0.3;

l2=0.4;

lc1=0.17;

lc2=0.21;

m1=0.1;

m2=0.08;

I1=0.04;

I2=0.06;

q1_init=pi/2+0.001;

q1_dot_init=0.002;

q2_init=0.003;

q2_dot_init=0.004;

teta1=m1*lc1^2+m2*l1^2+I1;

teta2=m2*lc2^2+I2;

teta3=m2*l1*lc2;

teta4=m1*lc1+m2*l1;

teta5=m2*lc2;

2.Tìm A B ( Top )

syms x1x2x3x4to1

M1=1/(teta1*teta2- teta3^2*(cos(x3))^2)*(teta2*teta3*sin(x3)*(x2+x4)^2+teta3^2*cos(x3)*sin(x3)*x3^2-teta2*teta4*g*cos(x1+pi/2)+teta3*teta5*g*cos(x3)*cos(x1+pi/2+x3)+teta2*to1)

M2=1/(teta1*teta2-teta3^2*(cos(x3))^2)*(-

teta3*(teta2+teta3*cos(x3))*sin(x3)*(x2+x4)^2-(teta1+teta3*cos(x3))*teta3*sin(x3)*(x2)^2+(teta2+teta3*cos(x3))*(teta4*g*cos(x1+pi/ 2)-to1)-(teta1+teta3*cos(x3))*teta5*g*cos(x1+pi/2+x3))

A=[0 1 0 0;

diff(M1,x1) diff(M1,x2) diff(M1,x3) diff(M1,x4);

0 0 0 1;

diff(M2,x1) diff(M2,x2) diff(M2,x3) diff(M2,x4)]

B=[0;diff(M1,to1);0;diff(M2,to1)]

3.Tìm K ( Top )

x1=0;x2=0;x3=0;x4=0;to1=0;

A=[

0,

1,

0,

0; -((7364746379999305*sin(pi/2 + x1))/288230376151711744 - (239413466037369*sin(pi/2 + x1 + x3)*cos(x3))/288230376151711744)/((7497229028203849*cos(x3)^2)/29514790517935 2825856 - 7337463437988417/2305843009213693952),

-(5906299177873687*sin(x3)*(2*x2 + 2*x4))/(18446744073709551616*((7497229028203849*cos(x3)^2)/2951479051793528 25856 - 7337463437988417/2305843009213693952)),

- ((7497229028203849*x3^2*cos(x3)^2)/295147905179352825856 - (7497229028203849*x3^2*sin(x3)^2)/295147905179352825856 - (239413466037369*cos(pi/2 + x1 + x3)*sin(x3))/288230376151711744 - (239413466037369*sin(pi/2 + x1 + x3)*cos(x3))/288230376151711744 + (5906299177873687*cos(x3)*(x2 + x4)^2)/18446744073709551616 + (7497229028203849*x3*cos(x3)*sin(x3))/147573952589676412928)/((7497229028203 849*cos(x3)^2)/295147905179352825856 - 7337463437988417/2305843009213693952) - (7497229028203849*cos(x3)*sin(x3)*((2288837417020743*to1)/36028797018963968 -(7364746379999305*cos(pi/2 + x1))/288230376151711744 + (239413466037369*cos(pi/2 + x1 + x3)*cos(x3))/288230376151711744 + (5906299177873687*sin(x3)*(x2 + x4)^2)/18446744073709551616 + (7497229028203849*x3^2*cos(x3)*sin(x3))/295147905179352825856))/(14757395258 9676412928*((7497229028203849*cos(x3)^2)/295147905179352825856 - 7337463437988417/2305843009213693952)^2),

-(5906299177873687*sin(x3)*(2*x2 + 2*x4))/(18446744073709551616*((7497229028203849*cos(x3)^2)/2951479051793528 25856 - 7337463437988417/2305843009213693952));

0,

0,

0, 1;

((40221*sin(pi/2 + x1)*((63*cos(x3))/12500 +

2288837417020743/36028797018963968))/100000 - sin(pi/2 + x1 +

x3)*((1297863*cos(x3))/1562500000 +

103190409/12500000000))/((7497229028203849*cos(x3)^2)/295147905179352825856

- 7337463437988417/2305843009213693952),

(2*x2*sin(x3)*((3969*cos(x3))/156250000 + 315567/1250000000) + sin(x3)*(2*x2 + 2*x4)*((3969*cos(x3))/156250000 + 144196757272306809/450359962737049600000))/ ((7497229028203849*cos(x3)^2)/295147905179352825856 -

7337463437988417/2305843009213693952),

(7497229028203849*cos(x3)*sin(x3)*(((63*cos(x3))/12500 +

2288837417020743/36028797018963968)*(to1 - (40221*cos(pi/2 + x1))/100000) + cos(pi/2 + x1 + x3)*((1297863*cos(x3))/1562500000 + 103190409/12500000000) + x2^2*sin(x3)*((3969*cos(x3))/156250000 + 315567/1250000000) + sin(x3)*(x2 + x4)^2*((3969*cos(x3))/156250000 +

144196757272306809/450359962737049600000)))/(147573952589676412928*((74972 29028203849*cos(x3)^2)/295147905179352825856 -

7337463437988417/2305843009213693952)^2) - ((3969*sin(x3)^2*(x2 +

x4)^2)/156250000 + (63*sin(x3)*(to1 - (40221*cos(pi/2 + x1))/100000))/12500 +

(3969*x2^2*sin(x3)^2)/156250000 + (1297863*cos(pi/2 + x1 +

x3)*sin(x3))/1562500000 + sin(pi/2 + x1 + x3)*((1297863*cos(x3))/1562500000 + 103190409/12500000000) - x2^2*cos(x3)*((3969*cos(x3))/156250000 +

315567/1250000000) - cos(x3)*(x2 + x4)^2*((3969*cos(x3))/156250000 +

144196757272306809/450359962737049600000))/((7497229028203849*cos(x3)^2)/

295147905179352825856 - 7337463437988417/2305843009213693952), (sin(x3)*(2*x2 + 2*x4)*((3969*cos(x3))/156250000 +

144196757272306809/450359962737049600000))/((7497229028203849*cos(x3)^2)/

295147905179352825856 - 7337463437988417/2305843009213693952)];

B=[ 0;

-2288837417020743/(36028797018963968*((7497229028203849*cos(x3)^2)/

295147905179352825856 - 7337463437988417/2305843009213693952));

0;((63*cos(x3))/12500 +

2288837417020743/36028797018963968)/((7497229028203849*cos(x3)^2)/

295147905179352825856 - 7337463437988417/2305843009213693952)];

Q=[1 0 0 0;0 1 0 0;0 0 1 0; 0 0 0 1];

R=1;

[Ad,Bd]=c2d(A,B,0.01);

K=dlqr(Ad,Bd,Q,R);

%K=lqr(A,B,Q,R)

4.Chạy mô phỏng Simulink

Buổi 06, ngày 15/03/2024

- Mạch đo nhiệt độ

CHỨC NĂNG:

1 Khối Constant : thường được sử dụng để biểu diễn một giá trị cố định như là một đầu vào

hoặc thông số cho một phần của mô hình hoặc thuật toán.

2 Khối Controlled Heat Flow Rate Source : có thể là một khối (block) được sử dụng để mô

phỏng hoặc điều khiển tốc độ dòng chảy nhiệt độ trong một hệ thống

3. Khối Thermal Mass : Khối này mô hình lưu trữ năng lượng bên trong trong một mạng lưới nhiệt Tốc độ tăng nhiệt độ tỷ lệ thuận với tốc độ dòng nhiệt vào vật liệu và nghịch đảo Tỷ lệ thuận với khối lượng và nhiệt độ riêng của vật liệu

4. Khối Temperature Sensor :khối đo nhiệt độ của anh ấy là một mạng lưới nhiệt Không có dòng nhiệt đi qua cảm biến Cổng tín hiệu vật lý T báo cáo sự chênh lệch nhiệt độ trên cảm biến Phép đo dương khi nhiệt độ ở cổng A lớn hơn nhiệt độ ở cổng B.

Chạy với chu kỳ là 10 ( T = 10 )

Chạy với chu kỳ là 1800 ( T = 1800 )

Thay đổi thông số đầu vào lên 1000

CHỨC NĂNG:

5 Khối Constant : thường được sử dụng để biểu diễn một giá trị cố định như là một đầu vào

hoặc thông số cho một phần của mô hình hoặc thuật toán.

6 Khối Controlled Heat Flow Rate Source : có thể là một khối (block) được sử dụng để mô

phỏng hoặc điều khiển tốc độ dòng chảy nhiệt độ trong một hệ thống

7. Khối Thermal Mass : Khối này mô hình lưu trữ năng lượng bên trong trong một mạng lưới nhiệt Tốc độ tăng nhiệt độ tỷ lệ thuận với tốc độ dòng nhiệt vào vật liệu và nghịch đảo Tỷ lệ thuận với khối lượng và nhiệt độ riêng của vật liệu

8. Khối Temperature Sensor :khối đo nhiệt độ của anh ấy là một mạng lưới nhiệt Không có dòng nhiệt đi qua cảm biến Cổng tín hiệu vật lý T báo cáo sự chênh lệch nhiệt độ trên cảm biến Phép đo dương khi nhiệt độ ở cổng A lớn hơn nhiệt độ ở cổng B.

9 Khối PID :Mục tiêu của PID Controller là điều chỉnh một biến đầu ra (output) sao cho nó đạt được giá trị mong muốn (setpoint) bằng cách điều chỉnh một biến điều khiển (control input

Thay đổi thông số đầu vào lên 500

Tăng chu kỳ lên 36000

Thêm khôi ADD và khối PID vào ngõ vào , đồng thời thay đổi thông số đầu vào thành 30

Kết Quả :

Kết Quả chạy PID: