giáo trình điều khiển thích nghi - nguyễn thế tranh

1 ĐIỀU KHIỂN THÍCH NGHI ADAPTIVE CONTROL Giảng viên chính: NGUYỄN THẾ TRANH DANANG COLLEGE OF TECHNOLOGY – UNIVERSITY OF DA NANG 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 1 2 Nội dung 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 3 • Giới thiệu • Ước lượng thông số thích nghi • Điều khiển theo mô hình chuẩn • Hệ thích nghi theo mô hình chuẩn • Điều khiển tự chỉnh định • Điều khiển hoạch định độ lợi 3 GIỚI THIỆU 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 4 4 Định nghĩa điều khiển thích nghi 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 5  Hệ thống điều khiển thích nghi là hệ thống điều khiển trong đó thông số của bộ điều khiển thay đổi trong quá trình vận hành nhằm giữ vững chất lượng điều khiển của hệ thống có sự hiện diện của các yếu tố bất định hoặc biến đổi không biết trước.  Hệ thống điều khiển thích nghi có hai vòng hồi tiếp: Vòng điều khiển hồi tiếp thông thường Vòng hồi tiếp chỉnh định thông số 5 Sơ đồ khối tổng quát hệ thống điều khiển thích nghi 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 6 6 Phân loại các sơ đồ điều khiển thích nghi Điều khiển thích nghi trực tiếp: thông số của bộ điều khiển được chỉnh định trực tiếp mà không cần phải nhận dạng đặc tính động học của đối tượng Điều khiển thích nghi gián tiếp: trước tiên phải ước lượng thông số của đối tượng, sau đó dựa vào thông tin này để tính toán thông số của bộ điều khiển. 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 7 Các sơ đồ điều khiển thích nghi thông dụng: Hệ thích nghi theo mô hình chuẩn (Model Reference Adaptive System – MRAS) Hệ điều khiển tự chỉnh định (Self Tuning Regulator – STR) Điều khiển hoạch định độ lợi (Gain Scheduling Control) 7 Một số ký hiệu u(t): là tín hiệu điều khiển (tín hiệu vào của đối tượng) y(t): là tín hiệu ra của đối tượng uc(t): là tín hiệu vào của hệ thống kín (closed-loop input) ym(t): là tín hiệu ra của mô hình chuẩn 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 8 8 Hệ thích nghi theo mô hình chuẩn (tham chiếu) Mô hình chuẩn ym(t) Cơ cấu chỉnh định u(t) y(t) Bộ điều khiển uc(t) Đối tượng 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 9 9 Hệ điều khiển tự chỉnh 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 10 10 Điều khiển hoạch định độ lợi 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 11 [...]... số - Thí dụ 1 9-2 011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 20 21 Ước lượng thông số - Thí dụ 2 9-2 011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 21 22 Ước lượng thông số - Thí dụ 2 9-2 011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 22 23 Ước lượng bình phương tối thiểu có trọng số 9-2 011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 23 24 Uớc lượng bình phương tối thiểu thời gian thực 9-2 011 NGUYỄN THẾ TRANH. .. NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 32 33 Hệ thống điều khiển theo mô hình chuẩn 9-2 011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 33 34 Điều kiện thiết kế HTĐK theo mô hình chuẩn 9-2 011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 34 35 Điều kiện thiết kế HTĐK theo mô hình chuẩn (tt) 9-2 011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 35 36 Phương trình Diophantine Dạng tổng quát phương trình Diophantine...Qui ước biểu diễn hệ liên tục 9-2 011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 11 12 Qui ước biểu diễn hệ rời rạc 9-2 011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 12 13 Qui ước biểu diễn chung hệ liên tục và rời rạc Ay = Bu 9-2 011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 13 14 ƯỚC LƯỢNG THÔNG SỐ 9-2 011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 14 15 Bài toán nhận dạng mô hình... điều khiển tuyến tính nối tiếp uc − S R u y B A Cấu trúc điều khiển tuyến tính quen thuộc ở trên có hạn chế là không đủ linh hoạt để có thể điều khiển hệ thống kín bám hoàn hảo theo mô hình chuẩn 9-2 011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 31 32 Luật điều khiển tuyến tính tổng quát uc T R − B A u y S R uc Ru = Tuc − Sy Luật điều khiển: 9-2 011 T S u = uc − y R R u y B A ⇔ Ru = Tuc − Sy NGUYỄN THẾ TRANH. .. phương trình sai phân: Giả sử ta thu thập được N mẫu dữ liệu: Bài toán đặt ra là ước lượng thông số của đối tượng dựa vào dữ liệu vào ra thu thập được 9-2 011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 15 16 Mô hình hồi qui tuyến tính 9-2 011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 16 17 Bài toán ước lượng bình phương tối thiểu Chỉ tiêu ước lượng bình phương tối thiểu: 9-2 011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY... 9-2 011 © H T Hoàng - ÐHBK TPHCM 26 27 Chứng minh thuật toán ước lượng đệ qui 9-2 011 © H T Hoàng - ÐHBK TPHCM 27 28 Chứng minh thuật toán ước lượng đệ qui (tt) 9-2 011 © H T Hoàng - ÐHBK TPHCM 28 29 Thuật toán đệ qui không tính nghịch đảo ma trận 9-2 011 © H T Hoàng - ÐHBK TPHCM 29 30 ĐIỀU KHIỂN THEO MÔ HÌNH CHUẨN Model Reference Control MRC 9-2 011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 30 31 Luật điều. .. thiểu 9-2 011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 18 19 Ước lượng thông số - Thí dụ 1 Cho hệ rời rạc có hàm truyền là: Trong đó K và a là các thông số chưa biết Giả sử ta thực hiện thí nghi m thu thập được các mẫu dữ liệu: u(k ) = {0.3565 2.3867 − 0.8574 1.2853 0.1962 } y(k ) = {0 1.0696 7.5878 0.4628 4.0411} Hãy ước lượng thông số của đối tượng dựa vào dữ liệu đã thu thập 9-2 011 NGUYỄN THẾ TRANH -. .. phương trình Bezout) AR + BS = Am Phương trình Diophantine có vô số nghi m Nếu R0 và S0 là nghi m của phương trình Diophantine thì R = R0 + QB S = S0 − QA cũng là nghi m của phương trình Diophantine, với Q là đa thức bất kỳ Phương pháp đơn giản tìm nghi m phương trình Diophantine: Chọn bậc của đa thức R và S phù hợp Cân bằng các hệ số của phương trình Diophantine sẽ tìm được các hệ số của R và S 9-2 011 NGUYỄN... TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 24 25 Uớc lượng bình phương tối thiểu thời gian thực Công thức trên không thể áp dụng thời gian thực vì khi thời gian hệ thống hoạt động càng dài, số mẫu dữ liệu sẽ tăng lên, dẫn đến tăng thời gian tính toán và tràn bộ nhớ ⇒ Cần công thức đệ qui không cần lưu trữ toàn bộ các mẫu dữ liệu và khối lượng tính toán không tăng lên theo thời gian 9-2 011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY... bất kỳ Phương pháp đơn giản tìm nghi m phương trình Diophantine: Chọn bậc của đa thức R và S phù hợp Cân bằng các hệ số của phương trình Diophantine sẽ tìm được các hệ số của R và S 9-2 011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 36 37 . khiển hoạch định độ lợi 3 GIỚI THIỆU 9-2 011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 4 4 Định nghĩa điều khiển thích nghi 9-2 011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 5  Hệ thống điều khiển. điều khiển tự chỉnh 9-2 011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 10 10 Điều khiển hoạch định độ lợi 9-2 011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 11 11 Qui ước biểu diễn hệ liên tục 9-2 011. thống điều khiển thích nghi có hai vòng hồi tiếp: Vòng điều khiển hồi tiếp thông thường Vòng hồi tiếp chỉnh định thông số 5 Sơ đồ khối tổng quát hệ thống điều khiển thích nghi 9-2 011 NGUYỄN THẾ TRANH