ứng dụng bộ điều khiển pin - mờ điều khiển thiết bị nâng - hạ

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ỨNG DỤNG BỘ ĐIỀU KHIỂN PID - MỜ ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ NÂNG - HẠ Ngành: TỰ ĐỘNG HÓA Mã số: 60.52.6023.04.3898 Học Viên: BÙI TUẤN NGỌC Ngƣời HD Khoa học: TS. NGUYỄN VĂN VỲ THÁI NGUYÊN - 2011 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn i    ỨNG DỤNG BỘ ĐIỀU KHIỂN PID - MỜ ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ NÂNG - HẠ Ngành:   Ng   n V   KHOA T SAU  ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN  CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn ii LỜI CAM ĐOAN   “Tài liệu tham khảo”.  Bùi Tuấn Ngọc Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn iii LỜI NÓI ĐẦU                             “Ứng dụng bộ điều khiển PID - Mờ điều khiển thiết bị nâng - hạ”.  sau: Chƣơng I: Tổng quan về bộ điều khiển PID Chƣơng II: Bộ điều khiển mờ Chƣơng III: Thiết kế PID - Mờ điều khiển máy nâng - hạ        -   -   Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn iv MỤC LỤC L ii L iii M iv  vi D viii D ix M 1 .  2 1.1.  3  3  3  4  6  6  6  7  8  10  PID 12 - Nichols 14  Hrones  Reswick 17  19  21  33  1 34 .  36 2.1.  37 2.2.  38 2.2.1.  38  40  40  41  41  42 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn v  43  47  51  51  54  57  60  60  2 60 .  PID -   MÁY NÂNG   62 -  63 -  64  65  71  73  73  PID 74  74  76  79  84  87 3. - M 93  93  101  103 3.5. Mô  104  104  106  3 111  111  113  114  115 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn vi DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT, CÁC KÍ HIỆU STT Kí hiệu Diễn giải 1   2   3    4 e xl  5  max  6 t qd  7 n  8 K  9 T I  10 T d  11 L  12 T  13   14 e(t)  15 u(t)  16   17  -  18 R I  19 R   20 T f  21 T vo  22 T   23 T u  24 T i  25 R u  26 Mc  27 T   Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn vii 28 L   29 K  30 J Mômen quán tính 31 CL  Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn viii DANH MỤC CÁC BẢNG STT Kí hiệu Diễn giải 1   2   3   4   5   cho HCKD Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn ix DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ TT Ký hiệu Diễn giải 1 Hình 1.1  2 Hình 1.2  sai  3 Hình 1.3  4 Hình 1.4  5 Hình 1.5  6 Hình 1.6  7 Hình 1.7  8 Hình 1.8  9 Hình 1.9  10 Hình 1.10  11 Hình 1.11 Xác  12 Hình 1.12  13 Hình 1.13  Hrones  Reswick 14 Hình 1.14  15 Hình 1.15  16 Hình 1.16  17 Hình 1.17  18 Hình 2.1  19 Hình 2.2  20 Hình 2.3 Hàm liên thu 21 Hình 2.4  22 Hình 2.5   23 Hình 2.6  24 Hình 2.7  trung bình 25 Hình 2.8  26 Hình 2.9 - 27 Hình 2.10  28 Hình 2.11  29 Hình 2.12  [...]... liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn xi 70 Hệ điều khiển với bộ điều khiển PID - Mờ Cấu trúc bộ điều khiển Cấu trúc bên trong bộ điều chỉnh mờ Mô hình cấu trúc hệ điều khiển mờ chỉnh định tham số PID Cấu trúc bộ chỉnh định mờ Xác định tập mờ cho biến vào ERROR Xác định tập mờ cho biến vào d/dt Xác định tập mờ cho biến ra HCKP Xác định tập mờ cho biến ra HCKI Xác định tập mờ cho biến ra HCKD Đặc tính... cao, các bộ điều khiển PID thông thường nói chung không đáp ứng được Để điều khiển các hệ phi tuyến mạnh, hoặc các hệ có phần tử không mô hình hóa được, các tham số không biết trước và chịu ảnh hưởng của nhiễu từ môi trường, thường được thiết kế theo hai hướng: - Hướng thứ nhất: Điều khiển tối ưu, điều khiển bền vững, điều khiển mờ, điều khiển thích nghi, … - Hướng thứ hai: Sử dụng các bộ điều khiển lai... lai để tận dụng ưu điểm của các bộ điều khiển như điều khiển thích nghi bền vững, PID mờ Trong luận văn, tác giả sẽ lựa chọn phương pháp điều khiển mờ để xử lý các tồn tại của bộ điều khiển PID Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn 2 Chƣơng 1 TỔNG QUAN VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PID Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn 3 Chƣơng 1 TỔNG QUAN VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PID... CẤU TRÚC CHUNG CỦA HỆ ĐIỀU KHIỂN Cấu trúc chung của hệ thống điều khiển tự động như Hình1.1 Trong đó: ĐTĐT - Đối tượng điều khiển TBĐK- Thiết bị điều khiển TBĐL - Thiết bị đo lường và chuyển đổi tín hiệu TBĐL Hình 1.1: Cấu trúc chung của hệ thống điều khiển U(t) - tín hiệu vào của hệ thống - còn gọi là tín hiệu đặt hay lượng chủ đạo để xác định điểm làm việc của hệ thống y(t) - Tín hiệu đầu ra của... Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn 1 MỞ ĐẦU Hiện nay đến 90% các bộ điều khiển trong thực tế là dựa trên luật điều khiển PID Bộ điều khiển PID được sử dụng rộng rãi vì là tính đơn giản của nó cả về cấu trúc lẫn nguyên lý làm việc, tin cậy trong điều khiển và đáp ứng được yêu cầu chất lượng điều khiển trong giới hạn nhất định Tuy nhiên, bộ điều khiển PID cũng còn tồn tại nhược điểm là... Hình 3.12 Hình 3.13 Hình 3.14 Hình 3.15 Hình 3.16 Hình 3.17 50 51 52 Hình 3.18 Hình 3.19 Hình 3.20 53 Hình 3.21 Hình3.22 Hệ điều khiển mờ PID Mô hình bộ điều khiển mờ lai kinh điển Cấu trúc hệ mờ lai Cascade Cấu trúc cơ khí thiết bị nâng - hạ Hệ thống truyền động thiết bị nâng - hạ Mạch điện thay thế của động cơ điện một chiều Sơ đồ cấu trúc của động cơ một chiều Tuyến tính hoá đoạn đặc tính từ hoá và... hệ kín có độ quá điều chỉnh Δh không vượt quá 20% so với h  lim h(t ) t  + Bộ điều khiển P: Chọn K p  7b 10aK + Bộ điều khiển PI: Chọn K p  7b 23a và TI  10aK 10 + Bộ điều khiển PID: Chọn K p  6b 21a , TI = 2a và TD  20aK 50 - Yêu cầu tối ưu theo tín hiệu đặt trước (giảm sai lệch bám) và hệ kín không có độ quá điều chỉnh Δh + Bộ điều khiển P: Chọn K p  3b 10aK + Bộ điều khiển PI: Chọn K p... cách xác định tham số bộ điều khiển cho bốn yêu cầu chất lượng như sau: - Yêu cầu tối ưu theo nhiễu (giảm ảnh hưởng nhiễu) và hệ kín không có độ quá điều chỉnh + Bộ điều khiển P: Chọn K p  Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN 3b 10aK http://www.lrc-tnu.edu.vn 19 + Bộ điều khiển PI: Chọn K p  6b và TI = 4a 10aK + Bộ điều khiển PID: Chọn K p  19b 12b 21a , TI  và TD  20aK 5 50 - Yêu cầu tối ưu theo... hệ thống y(t) - Tín hiệu đầu ra của hệ thống Đây chính là đại lượng được điều chỉnh x(t) - Tín hiệu điều khiển tác động lên đối tượng e(t) - Sai lệch điều khiển Z(t) - Tín hiệu phản hồi Thiết bị điều khiển là thành phần quan trọng nhất duy trì chế độ làm việc cho cả hệ thống điều khiển 1.2 CÁC CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG HỆ ĐIỀU KHIỂN 1.2.1 Chỉ tiêu chất lƣợng tĩnh Chỉ tiêu chất lượng tĩnh được đánh... Đặc tính quá độ thường gặp của hệ điều khiển dùng PID Các luật hợp thành Cấu trúc của hệ điều khiển mờ lai chỉnh định tham số PID Cấu trúc của khâu mờ Cấu trúc của bộ điều khiển PID Sơ đồ mô phỏng so sánh hệ điều khiển PID kinh điển và hệ mờ lai điều chỉnh tham số PID Hình 3.41 Đáp ứng vị trí của hai hệ thống khi lượng đặt là hằng số 71 Hình 3.42 72 Hình 3.43 Đáp ứng góc quay tời của hai hệ thống khi .  Ứng dụng bộ điều khiển PID - Mờ điều khiển thiết bị nâng - hạ .  sau: Chƣơng I: Tổng quan về bộ điều khiển PID Chƣơng II: Bộ điều khiển mờ Chƣơng III: Thiết. ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ỨNG DỤNG BỘ ĐIỀU KHIỂN PID - MỜ ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ NÂNG - HẠ Ngành: TỰ ĐỘNG HÓA Mã số: 60.52.6023.04.3898. - 2011 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn i    ỨNG DỤNG BỘ ĐIỀU KHIỂN PID - MỜ ĐIỀU KHIỂN THIẾT