tóm tắt luận án tiếng việt dạy học giáo dục học ở đại học sư phạm theo tiếp cận năng lực thực hiện

1 M U “Trong b n tóm t t lu n án này, hình v cơng th c ã nh lu n án” c ánh s theo úng H truy n ng m t t p h p c c u ghép n i c khí ph c v bi n i t c , moment Lu n án quan tâm t i l p h truy n ng qua bánh r ng truy n moment quay thay i v n t c góc quay Nhi m v c a toán i u n h truy n ng qua bánh r ng ph i xác nh h có c c quy lu t thay i moment d n ng t o t ng c d n ng t c góc quay c a t i u bám n nh c theo m t qu o t ch t l ng ó khơng b nh h ng b i khe h gi a bánh r ng, ma sát, moment t i c ng nh không c ng v ng c a v t li u làm bánh r ng Các ph ng pháp i u n hi n có ã có nhi u cơng trình nghiên c u v k thu t gi i quy t v n Chúng c chia thành hai lo i bi n pháp c khí i n nêu Bi n pháp c khí hi n dùng l p thêm bánh à, nâng cao xác ch t o chi ti t, i u ch nh l p ráp theo quy trình nghiêm ng t, ch p hành ch b o qu n b o d ng bôi tr n Các gi i pháp c khí ch thích h p v i ch làm vi c xác l p c a h th ng c ng nh h th ng có tính ng h c bi n i ch m Bi n pháp v i n, i u n có th tóm t t nh sau: ây ph ng pháp ph thông nh t tr c ây c ng c s d ng nhi u nh t Nó c s d ng h truy n ng mơ t x p x n tính c d i d ng n tính tham s h ng B i u n c s d ng b i u n PI có hàm truy n: i u n v i mơ hình x p x n tính b ng b R (s ) k p 1 TI s i u n PI: (0.1) Ng i ta c ng có th b sung thêm tính ch nh nh thích nghi cho tham s b i u n nh m nâng cao h n n a tính b n v ng c a h th ng i u n Song theo nhi u tài li u tham kh o vi c ch s d ng PI t ch nh thích nghi không làm gi m dao ng xo n tr c m t cách hi u qu mà ph i s d ng thêm b i u n ph n h i tr ng thái i u n h truy n ng có khe h : Xác h ng c a khe h t i ch t l ng truy n toán i u n h truy n ng nh khe h i u n lo i b s nh ng toán th ng g p nh t Khe h có mơ hình tốn nh sau: mu u m (u a ) u m (u a ) B ( ,u,u) i u n bù khe h u (0.4) c hi u xác nh mơ hình ng c c a (0.4) B (u , u , u ) (0.5) t n t i ta mơ hình (0.4) t i xác cho khe h Nh v y ch c n m t sai l ch nh mơ hình (0.4) s d n t i m t sai s r t l n phép ngh ch o (0.5) B i v y có th nói k thu t i u n b ng hàm ng c không kh thi th c t i u n thích nghi bù khe h b ng m ng neural h m : V n H truy n w B i u n PI e ng có khe h H truy n ng lý t ng u k p , TI y s Hình 0.6: i u n bù khe h b ng m ng neural Trên c s suy lu n nh v y, ch vài n m g n ây nhi u công trình ã c cơng b cho vi c thay hàm ng c (0.5) b ng vi c x p x nh h m hay m ng neural nh mơ t hình 0.6 M c dù v y nh ng ph c a nó, nh : ng pháp i u n bù x p x c ng có m t h n ch Vi c x p x hàm phi n nh m ng neural hay h m ch có th có ck t qu x p x v i sai l ch nh tùy ý mi n gi i h n cho phép, n u nh hàm phi n c n c x p x ó liên t c Vi c bù b ng m ng neural hình 0.6 ch th c s có ý ngh a tín hi u h truy n ng có khe h o c i u n h truy n ng có khe h , ma sát g n ây ph n l n h truy n bên àn h i: Theo m t vài nghiên c u ng có khe h tách c thành hai khâu phi n m c n i ti p g m khâu mô t khe h affine truy n ng c ch t ng phía sau: xk xk xn c m t khâu phi n d ng f (x ) d (x , t ) g (x ) v i d (x , t ) hàm b t k ng tr n (0.7) nh Ngoài ra, nh ng tài li u kh ng nh vi c nâng cao ch t l ng bù khe h nh c c u ch nh nh thích nghi PI có th thay c b ng b i u n ph n h i tr ng thái gán i m c c B i v y s d ng mơ hình tr ng thái (0.7) ta có c c u trúc i u n bù khe h cho h truy n ng b ng ph n h i tr ng thái c mơ t hình 0.9 Nh n d ng moment ma sát moment xo n H truy n xd e B i u n ph n h i tr ng thái s ng có khe h H truy n ng lý t ng u x Hình 0.9: Bù khe h moment ma sát moment xo n b ng ph n h i tr ng thái Chính t c u trúc i u n bù khe h b ng b i u n ph n h i tr ng thái thay b i u n ph n h i u PI thích nghi ó mà ng i ta ã hoàn toàn d dàng b sung vào c u trúc i u n bù khe h thêm m t khâu ph n h i tr ng thái th hai có nhi m v nh n d ng bù thành ph n hàm b t nh hàm mô t moment ma sát M ms (t ) àn h i, có khe h ma sát i u n h truy n nh d (x , t ) này, c xem i u n h truy n ng v a àn h i c a v t li u (hình 0.9) ng khơng theo ngun lý bù: M t ý t n h truy n ng kh p n i m m có khe h , so v i nh ng ph c gi i thi u ph ng pháp i u n d báo (MPC) ng r t khác v i u ng pháp nêu trên, ã ph ng pháp MPC này, thành ph n b t nh nh khe h , ma sát, moment xo n không c nh n d ng Thay vào ó u c a h c so sánh v i u c lý t ng hóa b ng c a m t mơ hình x p x n tính có thành ph n b t nh giá tr c th Tín hi u i u n s c xác nh c s c c ti u hóa hàm sai l ch gi a hai tín hi u u 4 M c dù ph ng pháp v n c n n mơ hình x p x n tính, song c ng nên c tham kh o phát tri n ti p sau tính c áo c a Tính c p thi t c a tài Hình 0.13 mơ t c u trúc c a m t h truy n ng qua bánh r ng Lu n án s nghiên c u s d ng ph ng pháp i u n mà ó t t c thành ph n khơng th xác nh c xác s c xem nh nh ng thành ph n b t nh c a mơ hình tốn, thay nh n d ng quan sát chúng V i nhi m v t ó, lu n án h ng t i ph ng pháp i u n t ng quát, có th kh ng ch , lo i tr thành ph n b t nh c ng nh sai l ch mơ hình tốn b ng ph ng pháp i u n ph n h i ph mà không c n nh n d ng c ng nh xác nh x p x khe h , ma sát c ng nh moment xo n tr c, không c ng v ng t i c a v t li u làm bánh r ng i u n bù nh h ng c a thành ph n b t nh ó Md M Bi n t n M ms1 M ms M ms Mc T i B M ms i u n Hình 0.13: Bài tốn i u n h truy n ng qua bánh r ng M c tiêu nghiên c u Trên c s nhi m v nh v y, lu n án ã t m c tiêu: Xây d ng mơ hình tính tốn ng l c h c i v i m t h truy n ng c khí c a máy t h p nói chung, ó có tính n y u t àn h i (moment xo n), ma sát t nh, ma sát ng khe h gi a bánh r ng d i d ng b t nh h ng s b t nh hàm s Xây d ng ph ng pháp i u n thích h p nguyên t c k t h p ph ng pháp i u n hi n có nh thích nghi, b n v ng, logic m m ng neural, cho h truy n ng có c ba y u t b t nh nêu 5 CH 1.1 NG 1: LÝ THUY T I U KHI N THÍCH NGHI B N V NG H PHI TUY N Các khái ni m mô t 1.1.1 Khái ni m n nh Lyapunov Xét h phi n có mơ hình thay x n (1.1) f (x , t ) Khi ó h s a) i theo th i gian, g i h không d ng: c g i là: nh, , t0 0, ( , t0 ) x0 ( , t0 ) cho: v i m i t t0 x (t , x , t0 ) ó x (t ) x (t , x , t0 ) nghi m c a h ph i u ki n b) 1.1.2 n (1.4) ng trình vi phân (1.1) th a mãn u x (t0 ) x (t0 , x , t0 ) x nh ti m c n, n u v a n Tiêu chu n xét tính n nh, v a th a mãn lim x (t , x , t0 ) t nh Lyapunov nh lý LaSalle: Xét h phi n (1.1) cân b ng t i g c Ký hi u: 1( x ) V x ,t V t V (x , t ) 2(x ) v i V f (x , t ) x 1, (1.8) (1.9) W (x ) Khi ó: H s n nh, n u W (x ) hàm bán xác H s n c n 1.2 1.2.1 x x ng, t c W (x ) 0, nh d x ng m t lân W (x ) ch x ng pháp i u n phi n i u n n áp d ng n h b t nh ng nh ti m c n, n u W (x ) hàm xác c a g c, t c W (x ) 0, Các ph nh d nh thích nghi nguyên t c certainty equivalence c ph f (x , u , , t ) i ta ã làm nh sau: ng pháp Lyapunov gián ti p cho vi c t ng h p b i u (1.22) Tr c tiên ta gi s ã có tham s h ng b t nh Khi ó v i ph i u n GAS t Lyapunov gián ti p ta tìm hàm CLF V (x , , t ) b u ng pháp ng ng r (x , w , , t ) Ti p theo, ta thay thành ph n b t mà nhi u tài li u th nh V (x , , t ) u r (x , w , , t ) b i p , ng ký hi u cách hi u ch nh p , t c tìm quy lu t thay c tính xác 1.2.2 , có V (x , p, t ) , r (x , w , p, t ) , r i tìm i cho p c (x , w , u , p, t ) , v n có nh âm c a V (x , p , t ) i u n thích nghi theo mơ hình m u có th ch ng t o c thêm ch t l ng n nh khác t t h n, ng i ta th ng áp d ng ph ng pháp i u n thích nghi theo mơ hình m u, n u nh h phi n b t nh khơng nh ng có d ng truy n ng c mà truy n ng c ch t: x1 x2 xn xn xn f (x1 , (1.25) T , xn ) h (x ) u Hình 1.3 bi u di n c u trúc i u n thích nghi theo mơ hình m u này, ó: B i u n là: aT x u f (x ) v ó a v i h s a , , an a0 , , an T 1 0 0 ,b ng 0 a0 nh v i ch t l , xn T (1.26) Axm bw , A n x1 , c ch n cho mơ hình m u: xm ,x a1 a2 an t tr (1.27) 1 c B bù tín hi u v w z có: p E 1h (x )bT Pe z pT h (x ) ó P nghi m AT P PA (1.28) i x ng xác nh d ng c a ph ng trình Lyapunov: Q E, Q hai ma tr n i x ng xác nh d ng tùy ch n, s làm h (1.25) bám theo c mơ hình m u (1.27), theo ngh a sai l ch mơ hình e x xm gi a chúng b ch n ti n ti m c n v 7 b) a) v B i u n (1.26) u i t ng (1.25) w x v B i u n (1.26) z Hình 1.3: Minh h a ngun t c thích nghi theo mơ hình m u 1.2.3 i u n tr i t ng (1.25) e C c u bù (1.28) Mô hình m u (1.27) x xm t Nguyên lý i u n tr t liên quan xk xk xn f (x ) d (x , t ) u u k ó d (x , t ) hàm b t n n h có c u trúc truy n ng v i x x1 , , xn c: T (1.35) nh th a mãn i u ki n b ch n: (1.36) sup d (x , t ) x ,t f (x ) hàm h th ng c gi thi t ã bi t tr c Nhi m v i u n ph i t o c tín hi u y x1 c a h bám n nh ti m c n theo tín hi u m u w (t ) mong mu n cho tr c, t c ph i làm cho h có: e (t ) lim e (t ) t v ie ,e (n e ,e , T (1.37) ,e w y B n ch t c a b i u n tr t không tr c ti p t o c ch t l mu n (1.37) cho h th ng, mà gián ti p qua m t tr t, c hi u m t: an 1e (n s (e ) a1e a 2e có h s a a1 , a , , an T an 1s n p (s ) a1 a 2s 2) e (n T 1) sn có c: c ch t l ng mong mu n s (t ) lim s (e ) t i u n th a mãn: w (n ) aT w aT x u (x , w ) v ix c tính c a nó: Hurwitz V i m t m t tr t (1.38) nh v y, (1.37), ta ch c n thi t k b i u n cho có M ib (1.38) a ,1 e c ch n cho a th c ng mong x2, , xn f (x ) k s (e ) w (n ) aT w aT x T , t c x x1 , x T T f (x ) k s (e ) k , s làm h th a mãn (1.37) (1.39) 1.3 i u n thích nghi v i h m Ch nh nh thích nghi e w Hình 1.7: i u n h truy n ng b ng b i u n m thích nghi Xét h kín có s mơ t tu khu ch i f (e ) c ng i kFC B c gi thi t ch i kp c b i h ng s u thay kFC k pS (0) ta có th x p x ti p kFC S (0) e kFC k pS (0) w c: e kp S d ng hàm CLF V (e ) V c gi i u n m có quan h xác l p x p x kFC S (0) de dk p N u nh h cịn có kFC k pS (0) de dk p ng i u n xác l p, sai l ch e (t ) s là: ch w kFC k pS (0) e it i u n m có thêm h s khu ch c N u ch xét riêng B i v y, hình 1.7, ó y i t ng i u n kp c b ng hàm truy n S (s ) B thi t n tính mơ t truy n u B i u n m ee e có V de kp dk p e s c: e2 kp kp , ta ch n c c u ch nh nh: kp 1.4 e v i kp tùy ch n (1.43) K t lu n Ch ng ã trình bày m t s phát tri n c a lý thuy t i u n h phi n n m g n ây Lý thuy t i u n h phi n phát tri n t khái ni m mô t n ph ng pháp thi t k có h th ng Các khái ni m thi t k i u n h phi n d a c s hàm Lyapunov n khái ni m n nh c trình bày Ph ng pháp thi t k b i u u vào- u ra, tr ng thái- u vào ã n b n v ng, thích nghi t i u gián ti p c trình bày ng n g n 9 CH 2.1 NG 2: XÂY D NG MÔ HÌNH TỐN CHO H TRUY N NG QUA BÁNH R NG Mơ hình t ng qt Sau ây ta th c hi n xây d ng mơ hình th c nghi m h truy n bánh r ng có tính n y u t àn h i hi u ng khe h ti n hành nghiên c u ch t l ng c a b i u n H n n a, s khơng m t tính t ng quát n u nh ây ta ch xây d ng mơ hình tốn cho h có m t c p bánh r ng Md M3 Mc T i M2 Hình 2.1: H nhi u c p bánh r ng h truy n ng 2.1.1 C u trúc v t lý c c a nhi u h m t c p bánh r ng nh lu t cân b ng Hình 2.2a) mơ t hình th c ghép n i c a c p bánh r ng, c ánh s bánh r ng 1, bánh r ng hình 2.2b) bi u di n l i c u trúc v t lý c a V i gi thi t v t li u làm tr c bánh r ng có c ng t i, cịn v t li u làm bánh r ng có b bi n d ng trình làm vi c, r ng c a hai bánh r ng ang n kh p v i c vi t: t i i m n kh p P , v t li u có c ng t i t s truy n c a chúng ó kính l n t 1, rL rL1 i12 2 r02 r01 z2 z1 v n t c góc t (2.1) ng ng c a hai bánh r ng, rL1 , rL bán ng ng c a hai bánh r ng (bán kính ngồi), r01 , r02 bán kính z1 , z s r ng c a hai bánh r ng a) b) Md Jd Mms1 J1 DC Md x Mms2 y Hình 2.2: C u trúc v t lý c a h truy n m t c p bánh r ng ng qua J2 Mc 10 2.1.2 Mơ hình t ng qt có tính moment ma sát n hi u ng khe h , àn h i c a v t li u Trên c s h th ng truy n ng hình 2.2, ta ã có c mơ hình ng l c h c có tính t i y u t àn h i c a c p bánh r ng ma sát tr c nh mơ t hình 2.3 Md Mdh n n Mms1 c Mc c Jd x n Mdh n y J2 J1 Hình 2.3: S Mms2 ng l c h c Dùng m t c t n-n, ó ch u m t moment àn h i c a hai bánh r ng nh hình 2.3 G i J1 moment quán tính c a ph n bên trái bao g m moment quán tính c a rotor ng c d n ng, moment quán tính c a tr c bánh r ng bên ó ch u tác ng c a moment d n ng c a ng c i n Md , l c ma sát Mms1 Do có bơi tr n nên l c ma sát t l v i v n t c góc c a tr c d n Cịn ph n bên ph i ch u tác ng c a m t moment àn h i có chi u ng c l i c ng nh moment ma sát G i J2 moment quán tính c a ph n bên ph i c a bánh r ng b d n Moment àn h i hai bánh r ng là: M1 cr01 (r01d r02d 2) , M2 cr02 (r02 r01 ) Suy ra: J1 J2 2 crL1cos L ( i12 ) 2 crL 2cos L ( i21 ) Md M ms1 (2.8) Mc M ms ó: J1 Jd J1 rL1 , rL bán kính vịng trịn l n c a hai bánh r ng L tr góc n kh p c a hai bánh r ng ánh giá khe h gi a bánh r ng Trong ng h p hai bánh r ng tiêu chu n L 200 khe h Khi c c h ang ch n kh p có c h s ang ch bánh r ng c i l ng ánh giá c ng c a bánh r ng Giá tr c nh , m m d o c a bánh r ng l n M ms1 , M ms thành ph n moment ma sát tr c 11 2.2 Mô t h ch Xét riêng cho tr M ms1 b1 xác l p ng h p h có M ms b1 ch xác l p (ch y u), t c là: (2.10) Lúc ó, v i gi thi t này, mơ hình (2.8) tr thành: J1 J2 crL1cos i12 L( crL 2cos L ( 2 Md b1 2) i21 ) Mc b2 (2.11) Ngồi ra, có thêm (2.1) nên, ký hi u ti p: crL1cos r i thay vào ph J1 J2 cz , crL cos L cz L ng trình (2.11) ta có: b1 b2 cz ( i12 cz ( 2) i21 ) Md Mơ hình cu i (2.12) d ng t thêm gi thi t (2.10) v moment ma sát 2.3 (2.12) Mc ng ng c a (2.8) n u có c K t lu n Trong ch ng ta ã a c mô hình (2.8) cho h truy n ng qua m t c p bánh r ng t mơ hình ó, d i gi thi t b sung thêm, ta cịn có c mơ hình (2.12) n gi n h n mô t ch ch y u c a h 12 CH NG 3: I U KHI N THÍCH NGHI VÀ B N V NG H TRUY N NG QUA BÁNH R NG Ch ng trình bày k t qu c a lu n án xung quanh tốn i u n h truy n ng có mơ hình tốn t ng qt (2.8) c xây d ng t ch ng nh sau: J1 J2 crL1cos L ( i12 ) 2 crL 2cos L ( i21 ) Md M ms1 (3.1) Mc M ms 3.1 i u n m b ng ph ng pháp bù sai l ch mơ hình 3.1.1 Xây d ng c c u bù theo nguyên t c cân b ng v i mơ hình m u Gi thi t áp d ng ph ng pháp bù này, hay g i thích nghi theo mơ hình m u, h truy n ng g n nh ã i vào ch n nh v i m t t c b ng h ng s V i gi thi t này, hai moment ma sát M ms1 , M ms ó s M ms1 b1 , M ms b2 (3.2) v i b1 , b2 hai h ng s không c n ph i bi t tr ban c x p x b i: c V i gi thi t này, mơ hình (3.1) u tr thành: a1y a 2y a3y a 4y (3.4) u d (t ) v i tham s h ng ký hi u tín hi u vào, ra, t p nhi u (disturbance) nh sau: a1 J1J 2 (crL 2cos a4 L )i21 , a2 rL1b2 b1 (crL cos 2 rL 2i21 (crL cos T mơ hình t ng J1b2 b1J 2 (crL cos L) L )i21 L )i21 , u Md , y ng (3.4) có a3 u vào u , c moment ma sát gia t c c a h truy n r ng h có hàm truy n d ng quán tính b c 3: G (s ) , b1b2 J1 (crL 2cos d (t ) (crL 2cos L) L )i21 a1s a 2s 2 rL 2i21 u y , c ng nh b qua ng qua bánh r ng, ta nh n th y (3.5) a3s a m t h n tính tham s h ng b t rL 2i21 rL1Mc rL1J nh v i thành ph n t p nhi u d (t ) u vào ph thu c moment t i N u ta ký hi u h kín c n t c ph i h có ch t l th hi n qua hàm truy n c u trúc v i mơ hình i t ng: ng mong mu n, c 13 Gm (s ) a1s v i a1 , a , a3 a 2s a3s c ch n tr d (t ) có l n it (3.6) c phù h p v i ch t l ng (3.4) ch tác ng ng t ra, ph n t p nhi u u vào nên ta có th bù s nh h ng c a m t cách r t n gi n theo nguyên t c i u n theo mơ hình m u (3.6) nh bi u di n hình 1.3 Nh v y, b i u n ph n h i u lúc ch ph i a c sai l ch 3.1.2 u e y ym c a h ti m c n v Thi t k b mfi i u n m thích nghi cho h mfi mfi ã c bù b t nh j i 7 1 1 1 1 6 7 7 7 7 7 Hình 3.5: M hóa tín hi u vào lu t h p thành c a b PI m V il p it ng qn tính b c (3.5) mơ hình m u (3.6) ta có ph mơ t tín hi u sai l ch e gi a hai tín hi u a1e B i v y, n u b u a 2e a3e a 4e d (t ) v i e ta s có lu t ch nh hình 3.1 hình 3.1 sai l ch mơ hình d (t ) : (3.7) y i u n hình 3.1 b / k p k pe i u n PI: t edt TI/ (3.8) nh thích nghi (1.43) cho k p Kh i m c a b t o hàm phi n xác ng trình / nh k p , TI/ có tín hi u vào hóa b ng hàm thu c mfi , mfi , mfi , i 1, 1, i u n , d ng hình chng cm hình 3.5 14 B i u n m có lu t h p thành: ij : v i N u i k mfi 1 mf j j mfk , i , j i j (3.11) ,7 j 8) i 3sgn(i j 1, 3.2 i u n thích nghi b n v ng không gian tr ng thái 3.2.1 Xây d ng b tr t gi H truy n ng xk xk i u n bám thích nghi b n v ng n n i u n nh rõ cho h phi n truy n ng c ch t c ch t, b t k T f f (x , t ) xn nh có mơ hình: n (3.12) T g g (x , t )u d (x , t ) ó: f (x , t ), g (x , t ) hai vector hàm rõ ( ã bi t), f , g hai vector tham s h ng s b t nh d (x , t ) thành ph n t p nhi u (hàm) b t d (x , t ) nh th a mãn i u ki n b ch n: (3.13) sup d (x , t ) x ,t nh lý 3.1: Xét h truy n ng c ch t, b t nh, m t u vào (3.12) Khi ó, v i m i tín hi u m u w (t ) kh vi n l n cho tr c, b i u n ph n h i tr ng thái: n ake (k ) w (n ) T f f (x , t ) u o hàm b c k c a w (t ) , c c u ch nh f s (e )F 1f (x , t ) g s (e )G 1g (x , t )u s làm cho qu , w (n w,w, t có e nh ng s d nh c theo qu o m u: 1) s (e ) a1e a 2e e ,e , ng tùy ch n nh: (3.15) o tr ng thái x (t ) c a h bám n ó F, G hai ma tr n m t tr (3.14) , T g g (x , t ) ó w (k ) ký hi u c a xd sgn(s ) k (3.16) i x ng xác an 1e (n , e (n e (n 2) 1) T nh d 1) ng tùy ch n, aT e , e w x1 h s a a th c: (3.18) a1 , , an ,1 T 15 p ( ) a1 a an n n (3.19) Hurwitz (có t t c nghi m n m bên trái tr c o) 3.2.2 ng d ng cho h truy n Khi bi n i mô hình t ng quát (3.1) v d ng: xk xk k T f x x4 Ta có b ng qua bánh r ng d (x , t ) (3.37) gu i u n (3.14) c a nó: u g ake (k ) w (4) T f x (3.38) sgn(s ) k c ch n b t k , mi n v i chúng a th c: v i a1 , a , a3 p ( ) a1 a Hurwitz hàm b t a3 ph i (3.39) c ch n th a mãn , ó giá tr ch n c a nh d (x , t ) tính theo (3.13) M t tr t (3.18) c a b i u n s là: s (e ) a1e a 2e a3e e ó e w x1 w (t ) tín hi u t kh vi nh t b n l n mà u x1 c a h ph i bám theo C c u ch nh nh thích nghi (3.15) s là: f s (e )F 1x g s (e ) u , v i ma tr n F R3 3.2.3 (3.40) i x ng xác nh d ng tùy ch n K t qu mô ph ng MatLab Ti n hành mô ph ng h truy n ng bánh r ng (3.37) v i thành ph n b t nh hàm s d (x , t ) nhi u n tr ng có chu n vơ d 0.5 tín hi u m u w (t ) sin(0.1t ) , ch n tham s sau cho b F 30I3 , b 0.1 , a1 125, a 75, a3 15 , i u n b n v ng s làm cho h kín bám theo th bi u di n tín hi u u th c x1 i u n: (t ) 0.2 c tín hi u m u w (t ) Hình 3.17 so sánh v i tín hi u m u w (t ) 16 150 f [1] 100 50 theta mu f f [3] f [2] -50 -100 -150 20 40 60 80 100 Time (s) Hình 3.15: K t qu ch nh nh tham s f 1.5 tin hieu dau tin hieu dat 0.5 -0.5 -1 10 20 30 Hình 3.17: K t qu tín hi u 40 50 Time (s) 60 70 u th c x1 Hình 3.15 bi u di n giá tr tham s f , g 80 90 100 c a h tín hi u m u w c ab i u n c ch nh nh thích nghi, t c u c a b ch nh nh (3.40) Ta có th th y vào ch xác l p, giá tr tham s c ng s ti n t i m t h ng s c nh Tuy nhiên h ng s ó không b t bu c ph i h ng s f , g th c c a it ng i u n 3.3 i u n thích nghi b n v ng v i ph n h i t c 3.3.1 Mơ hình ph n h i t c Do ch quan tâm t i t c l i ký hi u v h ng s b t nh hi u tr ng thái m i thay th : x1 x x2 x3 , u Md nên t mơ hình f , g it ng, c ng nh s d ng hàm s b t nh d (x , t ) , ta s có v i ký 17 mơ hình tr ng thái b t xk x3 xk T f x nh t ng ng v i (3.37), nh ng b c 3: , k 1, d (x , t ) (3.42) gu Mơ hình tr ng thái b c hoàn toàn t ng quát (3.1) b c c a h truy n ng bánh r ng, n u nh ng v i mơ hình tốn t ng tốn i u n thích nghi b n v ng cho ta ch quan tâm t i tín hi u m u w (t ) cho tr góc quay 3.3.2 c t c c a (t ) Thi t k b i u n thích nghi b n v ng T ng ng v i mơ hình b c (3.42) c a i t ng i u n, ta c ng có c b i u n ph n h i tr ng thái thích nghi b n v ng t ng ng, c xây d ng theo nh lý 3.1 nh sau: f g 3.3.3 s (e )F 1x u s (e ) u , g a1e a 2e w T f x (3.43) sgn(s ) K t qu mô ph ng MatLab 25 tin hieu mau tin hieu dau 20 15 10 -5 -10 -15 -20 -25 10 20 30 40 50 Time (s) 60 70 80 90 100 Hình 3.28: K t qu mơ ph ng tín hi u m u w (t ) tín hi u u x1 1.4 1.2 0.8 0.6 0.4 0.2 -0.2 -0.4 10 20 30 40 Hình 3.31: So sánh tham s b t B và: i u n ph n h i tr ng thái 50 Time (s) nh 60 f [1](t ) 70 80 90 100 v i tham s ch nh nh f [1](t ) ng (3.43) có tham s a1 1.8 , a 1.08 18 0 F , 0 0.1 , K t qu mô ph ng v ch t l l n tín hi u u x1 0.9 ng bám n nh gi a tín hi u c bi u di n hình 3.58 Ngồi ra, ngun t c c a nh lý 3.1 b (3.43) cho mơ hình tr ng thái b c c a h truy n mb o c ch t l ng bám n m u w (t ) n u nh tham s b t nh bi n nh f , g theo tín hi u c a mơ hình h ng s i u n c h truy n i ch m theo th i gian bi u di n k t qu mô ph ng xác nh n kh ng 3.4 i u n thích nghi b n v ng ng bánh r ng (3.42) ch có th nh b n v ng cho tín hi u x1 Tuy nhiên ta v n có th s d ng b thành ph n b t t w (t ) tùy ý kh vi f (t ), g (t ) ng có Hình 3.28 3.31 nh K t lu n Ch ng trình bày hai ph ng pháp gi i quy t cho m t toán t ban u c a lu n án i u n bám n nh h truy n ng qua bánh r ng, có ý n hi u ng khe h , moment ma sát, moment xo n moment t i mà không c n ph i nh n d ng thành ph n b t nh ó C hai ph ng pháp c ng ã c th c hi n ki m ch ng b ng mô ph ng MatLab cho mô hình h truy n ng qua bánh r ng (3.1) v i k t qu mơ ph ng trình bày hình 3.28 - 3.31 19 CH 4.1 NG 4: XÂY D NG MƠ HÌNH V T LÝ H TRUY N NG QUA BÁNH R NG VÀ CÁC K T QU TH C NGHI M Xây d ng mô hình th c nghi m C u trúc mơ hình bàn thí nghi m h truy n ng c bi u di n hình 4.1 v i: Máy tính Pentum IV, ph n m m Matlab ph n m m ControlDesk Version 5.0 Card i u n DS1104, Driver Servo motor Midi-Maestro 140x14/28 c , kh p n i hai bánh r ng t i ng Hình 4.1 C u trúc h th ng th c nghi m 4.2 K t qu thí nghi m v i b 4.2.1 K t qu thí nghi m v i b i u n PI i u n PID kinh i n Không t i Thay T c Hình 4.15: T c t T c có tín hi u t c it i t t w (t ) 200 sin t Hình 4.15 bi u di n k t qu thí nghi m v i hai b PID B PID th nh t có tác d ng n nh dòng cho c c u ch p hành ng c d n ng v i k p 100, kI kp TI 20 b hịa: i u n PID th hai có tham s k p 1200 kI Tín hi u (4.1) w (t ) A sin ft 4.2.3 K t qu v i b i u n PI m Không t i T c t hàm i u Thay t Hình 4.18: T c T c có tín hi u t c it i t t w (t ) 50 sin t Hình 4.18 bi u di n k t qu thí nghi m ng v i tín hi u t c t c ng có d ng hình sin cho b i (4.1), t c t c t thay i giá tr liên t c Thí nghi m c ti n hành v i b i u n m có hai tín hi u vào m t tín hi u C ba bi n ngôn ng c a b i u n m c m hóa b ng giá tr m (t p m ) cho hình 3.5 4.3 K t qu thí nghi m có thêm khâu ch nh nh thích nghi theo mơ hình m u Nh m nâng cao ch t l khâu khu ch i k p theo s ng cho h th ng, ta s c u trúc ã trình bày a thêm vào h hình 4.4 m t hình 1.7 v i lu t ch nh nh thích nghi (4.1) cho u c a h bám theo c tín hi u c a mơ hình m u S kh i mơ t h th ng thí nghi m m thích nghi mơ hình v t lý c bi u di n hình 4.8 Hình 4.21 k t qu th c nghi m thu mơ hình m u có hàm truy n Gm (s ) c v i khâu ch nh nh thích nghi (1.43) K t qu thí nghi m cho th y vi c (1 20s )3 a thêm khâu ch nh nh thích nghi theo mơ hình m u c ng ph n ã c i thi n c ch t l ng i u n, song khơng nhi u Nói cách khác dao ng h v n t n t i không th lo i b c m t cách tri t , m c dù nghiên c u sinh ã ti n hành th nghi m v i r t nhi u b tham s khác 21 Không t i T c t Hình 4.21: T c 4.4 Thay T c có tín hi u t c it i t t w (t ) 50 sin t K t lu n T th c nghi m ta th y r ng ch a có b i u n, h truy n ng qua bánh r ng dao ng, n r t l n S d ng b i u n PI hay PI m cho h th ng truy n ng có s tham gia c a bánh r ng ã cho phép ta gi m k nh ng dao ng gây nên b i khe h , àn h i ma sát c a bánh r ng Khi có tác ng i u n h th ng ch y êm, ti ng n c khí gi m i r t rõ r t K t qu ã kh ng nh tính úng n c a thu t toán cho phép áp d ng vào i u n h th ng truy n ng th c t 22 K t lu n nh ng h Lu n án ã th c hi n ng nghiên c u ti p theo c cơng vi c sau: Xây d ng mơ hình tốn cho h truy n ng m t c p bánh r ng Xây d ng c b i u n m thích nghi theo mơ hình m u ph n h i cho h làm vi c ch ch y u xu t nh lý 3.1 n n nh lý 3.1, xây d ng nghi b n v ng ph n h i tr ng thái cb u i u n thích Lu n án c ng ã xác nh n b ng mô ph ng r ng b i u n thích nghi b n v ng ph n h i tr ng thái c thi t k theo n i dung nh lý 3.1 v n áp d ng c vector tham s f , thay g i ch m theo th i gian, m c dù thi t k ta c n ph i có gi thi t chúng h ng s Tuy nhiên, hoàn thi n h n n a ch t l ng i u n cho h truy n s h ng m r ng sau nên c nghiên c u ti p t c: ng, m t Th nh t, b i u n thích nghi b n v ng c a nh lý 3.1 c xây d ng n n ph ng pháp i u n tr t nên không th tránh kh i hi n t ng rung h 150 Tin hieu dau u 100 50 -50 -100 -150 10 Hình 5.1: Hi n t 20 30 40 50 Time (s) 60 70 80 90 100 ng rung h bám thích nghi b n v ng nâng cao ch t l ng cho h th ng, c n thi t ph i làm gi m hi n t ng rung Tr c ây, a nh lý 3.1 làm n n t ng cho vi c thi t k b i u n thích nghi b n v ng, ta có c p t i kh n ng làm gi m hi n t ng rung nh b sung thêm khâu x p x hàm phi n b t nh d (x , t ) b ng d (x , t ) Th hai, tr ng h p s d ng mơ hình b c (3.42) c a h truy n s r ng ta có th x p x c: ng gi 23 x1 x2 x2 x3 (5.1) T f x x3 d (x , t ) Khi ó, ch v i m t khâu bù u gu d (x , u , t ) u n gi n: v d (x , u , t ) ta s có c: xk xk x3 v , k 1, (5.2) B iv yv n nghiên c u ây có th hay khơng bi u di n c mơ hình b t nh (3.42) c a h truy n ng v d ng (5.1) N u có th c n ph i b sung thêm gi thi t gì? Th ba kh n ng s d ng b i u n thích nghi m Hi n t i lu n án m i ch s d ng m t b i u n m Mamdani c nh, c b sung thêm khâu ch nh nh thích nghi bên (g i b i u n m thích nghi) Tuy nhiên ph ng pháp m thích nghi ch y u v n ch thay i khâu thích nghi bên ngồi b i u n m , ch ch a cho th y c kh n ng thích nghi c a b n thân b i u n m , t c ch a áp d ng c kh n ng t ch nh nh thích nghi giá tr ngơn ng , lu t h p thành hay gi i m b i u n m i u ã khơng cho th y h t c tính u vi t c a h thích nghi m B i v y m t h ng m ti p theo nghiên c u s d ng thích nghi m , thay cho m thích nghi C u trúc b thích nghi m phù h p tr ng h p s b i u n m Takagi-Sugeno, thay cho m Mamdani V i thích nghi m Takagi-Sugeno ta s có c h i khơng c n s d ng thêm b t c m t khâu ch nh nh thích nghi h s khu ch i bên b i u n m 24 Các cơng trình ã cơng b [1] Hà,L.T.T Lãi,L.K: Hai gi i pháp nâng cao ch t l ng h truy n chí Khoa h c & Cơng ngh HTN, S 4-2009, trang 34-37, 2009 ng có khe h T p [2] Hà,L.T.T.; Lãi,L.K Nguy t,L.T.M: Kh o sát ch t l ng c a h truy n T p chí Khoa h c & Công ngh HTN, S 3-2009, trang 124-130, 2009 [3] Lãi,L.K Hà,L.T.T: M t ph ng pháp nâng cao ch t l ng h truy n ng qua bánh r ng Tuy n t p h i ngh toàn qu c l n th v c i n t , trang 134-137, 10.2010 [4] Lãi,L.K Hà,L.T.T: Nghiên c u th c nghi m i u n m áp d ng cho h truy n ng qua bánh r ng Tuy n t p báo cáo H i ngh toàn qu c v i u n T ng hóa, VCCA-2011, trang 759-763, 11 2011 [5] L i Kh c Lãi, Lê Th Thu Hà, Lê Th Minh Nguy t Nông Lê Huy: M t ph ng pháp i u n thích nghi h truy n ng qua bánh r ng T p chí Khoa h c & Công ngh i h c Thái nguyên, T p 88 - S 12-2011, trang 163-167, 2011 [6] Ha,L.T.T and Phuoc,N.D.: A Design of an Adaptive SM Tracking Controller for Two Wheel Gearing Transmission Systems Submitted and accepted for ISTS-2012, ThaiLand, 2012 [7] Lê Th Thu Hà Nguy n Doãn Ph c: Thi t k b i u n bám thích nghi b n v ng cho h phi n b t nh ng d ng vào i u n h truy n ng qua bánh r ng T p chí Khoa h c & Công ngh n ng, S 10(59) -2012, trang 1-6, 2012 [8] Hà,L.T.T Ph c,N.D: i u n bám thích nghi h phi n b t nh có ýt it p nhi u ng d ng vào i u n h truy n ng qua bánh r ng Tuy n t p báo cáo H i ngh C h c toàn qu c l n th 9, 2012 [9] Ha,L.T.T and Phuoc,N.D.: Robust and Adaptive Tracking Control of Two Wheel Gearing Transmission Systems Proceeding of 6th Vietnam National Conference on Mechatronic VCM-2012 [10] Phuoc,N.D and Ha,L.T.T.: Robust and Adaptive Tracking Controller Design for Gearing Transmission Systems by Using its Reduced Order Model Journal of Science and Technology Technical Universities, No 90, 2013 [11] Phuoc,N.D and Ha,L.T.T.: Model Reference Adaptive Controller Design for Gearing Transmission System Journal of Science and Technology Technical Universities, No 91, 2013 ng có khe h ... , rL bán ng ng c a hai bánh r ng (bán kính ngồi), r01 , r02 bán kính z1 , z s r ng c a hai bánh r ng a) b) Md Jd Mms1 J1 DC Md x Mms2 y Hình 2.2: C u trúc v t lý c a h truy n m t c p bánh r ng... (2.8) Mc M ms ó: J1 Jd J1 rL1 , rL bán kính vịng trịn l n c a hai bánh r ng L tr góc n kh p c a hai bánh r ng ánh giá khe h gi a bánh r ng Trong ng h p hai bánh r ng tiêu chu n L 200 khe h Khi... i c a c p bánh r ng, c ánh s bánh r ng 1, bánh r ng hình 2.2b) bi u di n l i c u trúc v t lý c a V i gi thi t v t li u làm tr c bánh r ng có c ng t i, cịn v t li u làm bánh r ng có b bi n d ng