môn mô hình hóa và nhận dạng hệ thống bài tập đáp ứng xung

HỆ ĐỘNG CƠ3.Yêu cầu Nhận dạng đáp ứng xung động cơ DC  Thời gian lấy mẫu 0.01s Nhiễu có giá trị trung bình

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HỒ CHÍ MINH

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ -⸙∆⸙ -

MÔN MÔ HÌNH HÓA VÀ NHẬN DẠNG HỆ THỐNG

I HỆ ĐỘNG CƠ

3.Yêu cầu

 Nhận dạng đáp ứng xung động cơ DC

 Thời gian lấy mẫu 0.01s

 Nhiễu có giá trị trung bình 𝜇 và phương sai 𝜆

 So sánh đáp nhận dạng với đáp úng xung chính xác tính dựa vào mô hình toán học

4.Thực hiện

4.1 Mô tả các bước thực hiện

Bước 1: Cài đặt thông số trong model setting

Bước 2: Nhập anpha

Bước 3: Thu thập dữ liệu

Bước 4: Tính toán hệ số đáp ứng xung

Bước 5: Thu thập dữ liệu hệ thống được nhận dạng, hệ thống nhận dạng theo đáp ứng xung

Bước 6: Đánh giá theo tiêu chuẩn RMSE

4.2 Trình bày nội dung thực hiện ở các bước

Bước 1: Cài đặt thông số trong model setting: thời gian lấy mẫu 0.01s và chọn type là fixed-step

Bước 2: Nhập góc anpha ở command window

Bước 3: Thu thập dữ liệu

a Vẽ sơ đồ mạch , viết phương trình vi phân và chọn các thông số động cơ

b Cài đặt thông số cho khối nhiễu

c Chọn chế độ Log data to workspace cho Scope

d Sau khi ấn Run, ta thu thập được 1001 giá trị

Bước 4: Tính toán hệ số của đáp ứng xung

Bước 5: Thu thập dữ liệu của hệ thống được nhận dạng và hệ thống nhận dạng theo đáp ứng xung

a Vẽ thêm khối đáp ứng xung

b Cài đặt thông số

Bước 6: Đánh giá theo tiêu chuẩn RMSE

a Cài đặt khối Scope 3 log data to workspace và đặt tên là error

b Nhập hàm tính RMSE theo công thức

4.3 Phân tích kết quả trong các bước thực hiện.

a Nhập anpha=10, không nhiễu:

Sau bước 5 ta thu được đồ thị của đáp ứng xung quan sát được g0 và đáp ứng xung ước lượng g_hat

Nhận xét: g_hat trùng với g0 và không có dao động

Sau khi có error, ta tính được độ lệch chuẩn của sai số RMSE rất nhỏ, chứng tỏ sai số hầunhư không biến thiên , hệ ổn định

b.Nhập anpha=10, có nhiễu (μ=0, λ=0.01¿

Nhận xét: g_hat dao động mạnh từ -0.3 đến 0.3 và có xu hướng dao động đối xứng qua

g0

Sau khi có error, tính độ lệch chuẩn của sai số RMSE= 0.103, suy ra sai số biến thiên ít,

hệ vẫn ổn định

c.Nhập anpha=100, có nhiễu (μ=0, λ=0.01)

Nhận xét: g_hat dao động khá mạnh và bám theo g0

Sau khi có error, ta tính độ lệch chuẩn của sai số RMSE= 0.103, suy ra sai số biến thiên ít, hệ tương đối ổn định

d.Nhập anpha=100, có nhiễu (μ=0.5, λ=0.01¿

Nhận xét: g_hat không còn bám theo g0, dao động khá mạnh

Sau khi có error, ta tính độ lệch chuẩn của sai số RMSE= 0.5091, suy ra sai số biến thiên nhiều, hệ không ổn định

 Khi giữ nguyên góc anpha và tăng giá trị trung bình của nhiễu thì g_hat dao động nhiều và không còn bám theo g0, dẫn tới hệ mất ổn định, độ lệch chuẩn sai số tăng lên nhiều

 Khi có nhiễu, ta tăng góc anpha, độ lệch chuẩn của sai số giảm, hệ thống sẽ ổn định hơn

I HỆ CÁNH TAY MÁY

3.Yêu cầu

 Nhận dạng đáp ứng xung của Cánh tay máy

 Thời gian lấy mẫu T=0.01s

 Nhiễu có giá trị trung bình 𝜇 và phương sai 𝜆

 So sánh đáp nhận dạng được với đáp úng xung chính xác tính dựa vào mô hình toán học

4.Thực hiện

4.1 Mô tả các bước thực hiện

Bước 1: Cài đặt thông số trong model setting

Bước 2: Nhập anpha

Bước 3: Thu thập dữ liệu

Bước 4: Tính toán hệ số của đáp ứng xung

Bước 5: Thu thập dữ liệu của hệ thống được nhận dạng và hệ thống nhận dạng theo đáp ứng xung

Bước 6: Đánh giá theo tiêu chuẩn RMSE

4.2 Trình bày nội dung thực hiện ở các bước

Bước 1: Chỉnh thông số trong model setting: chọn fixed-step và thời gian lấy mẫu là 0.1

Bước 2: Nhập góc anpha ở command window

Bước 3: Thu thập dữ liệu

a Vẽ sơ đồ, dựa vào phương trình vi phân và chọn các thông số động cơ

b Cài đặt thông số khối nhiễu

c Chọn chế độ Log data to workspace cho Scope

d Khi ấn Run, ta thu thập được 201 giá trị

Bước 4: Tính toán hệ số đáp ứng xung

Bước 5: Thu thập dữ liệu của hệ thống được nhận dạng, hệ thống nhận dạng theo đáp ứngxung

c Vẽ thêm khối đáp ứng xung

d Cài đặt thông số

Bước 6: Đánh giá theo tiêu chuẩn RMSE

c Cài đặt khối Scope, chọn log data to workspace và đặt tên là error1

d Nhập hàm tính RMSE theo công thức

4.3 Phân tích kết quả trong các bước thực hiện.

a Nhập anpha=0.2, không nhiễu:

Sau bước 5 ta thu được đồ thị của đáp ứng xung quan sát được g0 và đáp ứng xung ước lượng g_hat

Nhận xét: g_hat trùng với g0

Sau khi có error, ta tính được RMSE1 =0, hệ ổn định

b.Nhập anpha=0.2, có nhiễu (μ=0, λ=10(−5)

¿

Sau bước 5 ta thu được đồ thị của đáp ứng xung quan sát được g0 và đáp ứng xung ước lượng g_hat

Nhận xét: g_hat có dao động mạnh và bám theo g0

Sau khi có error, ta tính độ lệch chuẩn của sai số RMSE= 0.0032, hệ bất ổn định

c Nhập anpha=1, có nhiễu (μ=0, λ=10(−5))

Sau bước 5 ta thu được đồ thị của đáp ứng xung quan sát được g0 và đáp ứng xung ước lượng g_hat

Nhận xét: g_hat giao động lớn,bám theo g0

Sau khi có error, ta tính độ lệch chuẩn của sai số RMSE1= 0.0032, hệ bất ổn định

d.Nhập anpha=1, có nhiễu (μ=0.01, λ=10(−5))

Nhận xét: g_hat không còn bám theo g0, có dao động mạnh

Sau khi có error, ta tính độ lệch chuẩn của sai số RMSE= 0.0106, suy ra sai số biến thiên nhiều, hệ không ổn định

5.Kết luận

Sau khi thu thập được dữ liệu và so sánh dữ liệu của hệ thống được nhận dạng và hệ thống nhận dạng theo đáp ứng xung, rút ra được các kết luận sau:

- Khi giữ nguyên góc anpha, tăng giá trị phương sai của nhiễu thì g_hat dao động lớn, độ lệch chuẩn sai số thay đổi không đáng kể, suy ra độ ổn định của hệ thống giảm

- Khi giữ nguyên góc anpha và tăng giá trị trung bình của nhiễu thì g_hat dao động nhiều và không còn bám theo g0, hệ mất ổn định, độ lệch chuẩn sai số tăng lên

- Khi có nhiễu, ta tăng góc anpha thì sai số không thay đổi, độ lệch chuẩn sai số vẫngiữ nguyên