Báo cáo thí nghiệm lý thuyết điều khiển nâng cao

Đại học quốc gia thành phố Hồ Chí Minh Trường Đại học Bách Khoa Báo cáo thí nghiệm Lý thuyết điều khiển nâng cao BÀI THÍ NGHIỆM 1: ĐIỀU KHIỂN HỆ PHI TUYẾN CON LẮC NGƯỢC QUAY BÀI THÍ NGHIỆM 3: ĐIỀU KHIỂN VỊ TRÍ ĐỘNG CƠ DC DÙNG BỘ TỰ CHỈNH STR (SELFTUNING REGULATOR) BÀI THÍ NGHIỆM 4: ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ DÙNG DÙNG BỘ ĐIỀU KHIỂN THÍCH NGHI PID AUTO – TUNING BÀI THÍ NGHIỆM 5: ĐIỀU KHIỂN HỒI TIẾP BIẾN TRẠNG THÁI Và các bài chuẩn bị...........

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TPHCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ - BÁO CÁO THÍ NGHIỆM LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN NÂNG CAO GVHD: Thầy Lê Quang Thuần Sinh viên thực hiện: STT Họ và tên SV MSSV 1910262 1 Đoàn Xuân Khoa 1914023 2 Nguyễn Tấn Lộc Tháng 6/2022 MỤC LỤC BÀI THÍ NGHIỆM 1: 2 BÀI THÍ NGHIỆM 3: 24 BÀI THÍ NGHIỆM 4: 39 BÀI THÍ NGHIỆM 5: 48 BÀI CHUẨN BỊ: 54 BÀI CHUẨN BỊ BÀI 1: 54 BÀI CHUẨN BỊ BÀI 3: 67 BÀI CHUẨN BỊ BÀI 4: 79 BÀI CHUẨN BỊ BÀI 5: 82 1 BÀI THÍ NGHIỆM 1: ĐIỀU KHIỂN HỆ PHI TUYẾN CON LẮC NGƯỢC QUAY V THỰC HIỆN THÍ NGHIỆM 5.1 Tuyến tính hóa tại điểm cân bằng trên và thiết kế bộ điều khiển LQR ̇ Điều khiển cân bằng con lắc ngược bằng LQR a Khảo sát ảnh hưởng của ma trận Q và ma trận R Giá trị khởi tạo của các trạng thái (θ1 = dθ1/dt=dθ2/dt = 0, θ2 = 10), thay đổi giá trị các ma trận Q và R tương ứng với các trường hợp và tính vector K, vẽ đáp ứng ngõ ra - Nhận xét về ảnh hưởng của việc thay đổi ma trận Q đến đáp ứng của góc lệch θ2? 2 - Nhận xét về ảnh hưởng của việc thay đổi ma trận R đến đáp ứng của góc lệch θ2 ? *Kết quả sau các lần chạy Công thức tính sai POT các bài sau đây: POT = |ymin – y(0)| |𝑦𝑥𝑙−𝑦(0)| *Lần1: Q = diag([1,1,0.001,1]); R = 1; => K = [-1 -1.9536 110.3185 23.3228] Đồ thị đáp ứng ngõ ra: 3 Xét 2 (góc xoay của thanh lắc); POT = 44.4% ; txl = 3.72s; sai số xác lập exl = 6.823*10-10 *Lần 2: Q = diag([1,1,1,1]); R = 1; => K = [ -1.0000 -1.9537 110.3279 23.3239] 4 Đồ thị đáp ứng ngõ ra: Xét 2 (góc xoay của thanh lắc); POT = 45.1% ; txl = 3.9s; sai số xác lập exl = 0.003507 *Lần 3: Q = diag([1,1,10^4,1]); R = 1; => K = [ -1.0000 -2.3965 170.6248 29.1884 ] 5 Đồ thị đáp ứng ngõ ra: Xét 2 (góc xoay của thanh lắc): POT = 28% ; txl = 5.88s; sai số xác lập exl = 0.001821 *Lần 4: Q = diag([1,1,1,1]); R = 0.01; => K = [ -10.0000 -15.3313 462.0373 98.5219 ] 6 Đồ thị đáp ứng ngõ ra: Xét 2 (góc xoay của thanh lắc): POT = 46% ; txl = 3.36s; sai số xác lập exl = 0.00183 *Lần 5: tương tự lần 1 *Lần 6: Q = diag([1,1,1,1]); R = 100; 7 => K = [ -0.1000 -0.4709 70.9676 14.9452] Đồ thị đáp ứng ngõ ra: Xét 2 (góc xoay của thanh lắc): POT = 28% ; txl = 6s; sai số xác lập exl = 0.001288 Nhận xét: 8 - Khi tăng giá trị Q3 của ma trận Q lên từ 0.001 đến 1 thì thấy đồ thị ngõ ra Theta 2 gần như không đổi; từ 1 lên 10^4 thì nhận thấy độ vọt lố giảm từ 45.1% xuống 28%, thời gian xác lập tăng, triệt tiêu được sai số xác lập Vậy nhìn chung khi Q3 của ma trận Q tăng thì giảm độ vọt lố, thời gian xác lập tăng và triệt tiêu được sai số của góc lệch θ2 - Khi tăng giá trị R lên từ 0.01 đến 1 và từ 1 lên 100 thì đồ thị ngõ ra Theta 2 có độ vọt lố giảm từ 46% xuống 28%, thời gian xác lập tăng hầu như không đổi, sai số xác lập được triệt tiêu Vậy nhìn chung khi tăng R thì giảm độ vọt lộ, thời gian xác lập không đổi và triệt tiêu được sai số của góc lệch θ2 b Khảo sát ảnh hưởng của giá trị khởi tạo góc θ2 - Đặt giá trị cho ma trận Q = diag([1, 1, 1, 1]) và ma trận R = 1 và tìm lại vector hồi tiếp trạng thái K - Giá trị khởi tạo của các trạng thái (θ1 = dθ1/dt=dθ2/dt = 0), thay đổi giá trị khởi tạo góc θ2 tương ứng như các trường hợp sau và vẽ đáp ứng ngõ ra Nhận xét sự ảnh hưởng của giá trị khởi tạo θ2 đến đáp ứng của hệ thống ? *Kết quả sau các lần chạy *Lần 1: θ2 = 10; Tương tự lần 1 của 5a *Lần 2: θ2 = 15; Đồ thị đáp ứng ngõ ra: 9