đồ án thiết kế hệ thống điều khiển

Trần Đình Thiêm- Nguyễn Văn Sơn. KSTN-ĐKTĐ-K55 Trang 1 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU 2 CHƯƠNG 1: MÔ HÌNH HÓA ĐỐI TƯỢNG VÀ NHẬN DẠNG 3 1.1 Giới thiệu chung 3 1.1.1 Mô hình và mục đích của mô hình hóa 3 1.1.2 Mô hình hóa và các phương pháp mô hình hóa 3 1.2 Nhận dạng đối tượng 4 1.2.1 Định nghĩa 4 1.2.2 Phân loại 4 1.2.3 Các phương pháp nhận dạng 6 1.3 Nhận dạng đối tượng thực nghiệm 9 1.3.1 Xây dựng mô hình toán học 9 1.3.2 Tiến hành nhận dạng (thực nghiệm) 10 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN TRÊN MIỀN TẦN SỐ 13 2.1 Thiết kế bộ điều khiển PID 13 2.1.1 Bộ điều khiển PID 13 2.1.2 Phương pháp tối ưu module 13 2.1.3 Phương pháp tối ưu đối xứng 16 2.2 Phương pháp điều khiển theo mô hình nội (IMC) 19 2.3 Phương pháp thiết kế bộ điều khiển dự báo Smith 21 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN TRÊN MIỀN 24 KHÔNG GIAN TRẠNG THÁI 24 3.1Mô hình trạng thái 24 3.2 Cấu trúc điều khiển 25 3.3 Các phương pháp tổng hợp Bộ điều khiển 26 CHUYÊN ĐỀ 4: ĐIỀU KHIỂN PHI TUYẾN 31 4.1 Tổng hợp bộ điều khiển phi tuyến mô hình Hammerstein 31 4.2 Thiết kế bộ điều khiển trượt 37 4.3 Phương pháp Gain – Scheduling 39 Trần Đình Thiêm- Nguyễn Văn Sơn. KSTN-ĐKTĐ-K55 Trang 2 LỜI NÓI ĐẦU Trong chương trình đại học, sinh viên ngành Điều khiển được học rất nhiều học phần liên quan đến hệ thống điều khiển tự động như: Cơ khí, kỹ thuật điện, cảm biến, máy điện, lý thuyết điều khiển tự động…. Tuy nhiên, để phân tích, thiết kế một hệ thống điều khiển tự động trong thực tế thì việc trang bị những kiến thức cơ bản như vậy là cần thiết nhưng chưa đầy đủ. Một kỹ sư muốn thiết kế một hệ thống hoàn chỉnh hông chỉ có những hiểu biết chuyên sâu, mà còn phải có kinh nghiệm, biết khéo léo kết hợp các kiến thức cho từng lĩnh vực. Học phần “Đồ án thiết kế hệ thống điều khiển tự động” là học phần đầu tiên yêu cầu sinh viên tập hợp những kiến thức đã học để từng bước thiết kế một hệ thống điều khiển tự động hoàn chỉnh, có cái nhìn tổng quát và điều này rất có ích cho sinh viên trước khi làm đồ án tốt nghiệp hay bước ra làm việc ngoài thực tế. Trong học phần này, chúng em xin trình bày các bước thiết kế một hệ thống điều khiển tự động đầy đủ, bao gồm: Nhận dạng đối tượng, thiết kế bộ điều khiển trên miền tần số, không gian trạng thái, và bộ điêu khiển nâng cao; đánh giá, nhận xét kết quả đạt được. Tuy rằng đồ án chỉ dừng lại ở việc mô phỏng trên Matlab, nhưng nó cũng giúp chúng em biết được quy trình phân tích, thiết kế hệ thống điều khiển tự động. Chúng em xin trân trọng cảm ơn GS. TS Phan Xuân Minh đã tận tính hướng dẫn và chỉ dạy chúng em từng điều nhỏ nhất về kiến thức,cảm ơn các bạn trong lớp đã hỗ trợ phần kiến thức mà chúng em chưa được rõ và đưa ra nhưng lời khuyên thiết thực để chúng em có thể hoàn thành được bài tập này. Báo cáo chắc chắn không thể tránh khỏi sai sót, mong cô cũng như các bạn có những góp ý để sản phẩm của nhóm hoàn thiện hơn Sinh viên: Nguyễn Văn Sơn Trần Đình Thiêm Trần Đình Thiêm- Nguyễn Văn Sơn. KSTN-ĐKTĐ-K55 Trang 3 CHƯƠNG 1: MÔ HÌNH HÓA ĐỐI TƯỢNG VÀ NHẬN DẠNG Khi một kỹ sư thực hiện thiết kế một hệ thống điều khiển tự động thì bước đầu tiên và cũng là bước quan trọng nhất là phân tích đối tượng, đưa đối tượng về dạng mô hình toán học để thiết kế các thuật toán điều khiển. 1.1 Giới thiệu chung 1.1.1 Mô hình và mục đích của mô hình hóa Mô hình: Là một hình thức mô tả khoa học và cô đọng các khía cạnh thiết yếu của một hệ thống thực, có thể có sẵn hoặc cần phải xây dựng. Phân loại mô hình: -Mô hình vật lý: Là một sự thu nhỏ và đơn giản hóa của thiết bị thực, được xây dựng trên cơ sở vật lý, hóa học giống như các quá trình và thiết bị thực. Nó là phương tiện hữu ích phục vụ đào tạo cơ bản và nghiên cứu các ứng dụng nhưng lại ít phù hợp cho công việc thiết kế và phát triển hệ thống. - Mô hình trừu tượng: Được xây dựng trên cơ sở một ngôn ngữ bậc cao, nhằm mô tả một các logic các quan hệ về mặt chức năng giữa các thành phần của hệ thống. Trong các loại mô hình trừu tượng thì mô hình toán học là quan trọng nhất, vì: - Giúp kỹ sư hiểu rõ được mối quan hệ giữa các đại lượng trong đối tượng. - Giúp xây dựng các thuật toán điều khiển đơn giản và dễ dàng. - Mô hình toán học cũng có thể dễ dàng mô phỏng trên máy tính, vì vậy có thểgiúp người kỹ sư theo dõi các chỉ tiêu chất lượng cần thiết. Mức độ chi tiết của mô hình: Dựa vào định nghĩa mô hình ở trên, trong thực tế, khó cóthể tìm được mô hình đối tượng tuyệt đối chính xác, chỉ có những mô hình “có ích”, có nghĩa là đủ chính xác, phù hợp với các chỉ tiêu thiết kế. 1.1.2 Mô hình hóa và các phương pháp mô hình hóa Mô hình hóa là quá trình xây dựng mô hình trừu tượng của đối tượng, có hai phương pháp mô hình hóa: - Mô hình hóa lý thuyết: Dựa vào tính chất hóa học, vật lý và các quá trình diễn ra trong đối tượng, xây dựng hệ các phương trình vi phân và phương trình đại số mô tả mối quan hệ giữa các đại lượng của đối tượng. Ưu điểm: - Giúp hiểu sâu quá trình vật lý, hóa học diễn ra trong thiết bị. Nếu tiến hành chi tiết, mô hình cũng được xây dựng tương đối chính xác. Nhược điểm: - Việc xây dựng mô hình phụ thuộc nhiều vào quá trình cụ thể, không có bài bảnchung cho các đối tượng khác nhau. - Sự chính xác của mô hình nhiều khi phụ thuộc vào các quan hệ động học có được.Vậy Trần Đình Thiêm- Nguyễn Văn Sơn. KSTN-ĐKTĐ-K55 Trang 4 việc bỏ qua động học các khâu như đo lường, chấp hành,…sẽ giảm độ chính xác của mô hình. -Để xây dựng mô hình lý thuyết, không thể tránh khỏi các giả thiết mang tính “lý tưởng hóa”, trong đó có ảnh hưởng của yếu tố nhiễu, đặc biệt là các loại nhiễu không đo được. Do đó, mô hình hóa lý thuyết được dùng chủ yếu để xây dựng được cấu trúc của đối tượng. -Mô hình hóa thực nghiệm: Xuất phát từ các số liệu đầu vào, ra, các số liệu trạng thái, xây dựng đường đặc tính của đối tượng, sau đó qua bước xấp xỉmô hình để tìm ra mô hình đối tượng. Ưu điểm: -Cho phép xác định các tham số chính xác trong trường hợp biết trước cấu trúc mô hình. -Hỗ trợ các công cụ phần mềm. Nhược điểm: - Không biết trước cấu trúc mô hình. -Sốliệu phép đo nhiều khi không chính xác. Các thông số hệ thống thay đổi, phụthuộc nhiều vào nhiễu, sai số tính toán,… làm ảnh hưởng mạnh tới chất lượng mô hình thu được. Để khắc phục nhược điểm của các phương pháp mô hình hóa, ta thực hiện kết hợp giữa phương pháp mô hình hóa thực nghiệm và mô hình hóa lý thuyết. Ta sẽ thực hiện phương pháp này theo các bước sau: 1. Tìm hiểu các thông tin về mô hình đối tượng 2. Xây dựng mối quan hệ vật lý giữa các biến vào, ra và các biến trạng thái, đểtìm ra cấu trúc mô hình đối tượng 3. Thu thập số liệu giữa các đại lượng mong muốn 4. Tiến hành nhận dạng các tham số 5. Quyết định mô hình, lựa chọn tham số 6. Mô phỏng, kiểm tra kết quả 1.2 Nhận dạng đối tượng 1.2.1 Định nghĩa Nhận dạng: Là những thủ tục suy luận một mô hình toán học biểu diễn đặc tính tĩnh và đặc tính quá độ của một hệ thống từ đáp ứng của nó với một tín hiệu đầu vào xác định, ví dụ hàm bậc thang, một xung hoặc nhiễu ồn trắng. Nói một cách khác, nhận dạng là quá trình lặp đi, lặp lại để tìm mô hình đối tượng phù hợp dựa vào đặc tính vào, ra theo thực nghiệm của đối tượng. 1.2.2 Phân loại Theo dạng mô hình sử dụng, chúng ta phân ra các phương pháp như nhận dạng Trần Đình Thiêm- Nguyễn Văn Sơn. KSTN-ĐKTĐ-K55 Trang 5 hệ phi tuyến/tuyến tính, liên tục/gián đoạn, trên miền thời gian/tần số, nhận dạng mô hình không tham số/có tham số, nhận dạng mô hình rõ/mờ. Theo dạng tín hiệu thực nghiệm, chúng ta có nhận dạng chủ động và nhận dạng bị động.Nhận dạng được gọi là chủ động nếu tín hiệu vào được chủ động lựa chọn và kích thích.Đây là phương pháp tốt nhất nếu thực tế cho phép. Nếu hệ thống đang vận hành ổn định, không cho phép có sự can thiệp nào gây ảnh hưởng tới chất lượng sản phẩm, ta sử dụng các số liệu vào ra trong quá trình vận hành. Đó là phương pháp nhận dạng bị động. Số liệu thu được phản ánh hệ thống ở chế độ xác lập, mang ít thông tin cần thiết cho việc điều khiển. Theo cấu trúc, ta có nhận dạng vòng kín và nhận dạng vòng hở.Nhận dạng vòng hở là phương pháp trong đó mô hình của đối tượng có thể nhận được trực tiếp trên cơ sở tiến hành thực nghiệm và tính toán với các tín hiệu vào ra của nó.Phương pháp này có nhược điểm là có khả năng đưa hệ thống đến trạng thái mất ổn định.Giải pháp thay thế đó chính là nhận dạng vòng kín, có được bằng cách đưa vào một vòng phản hồi đơn giản, giúp duy trì sự ổn định của hệ thống. Nhận dạng trực tuyến và nhận dạng ngoại tuyến . Tùy theo yêu cầu của việc nhận dạng :nếu phục vụ chỉnh định trực tuyến và liên tục tham số của bộ điều khiển, tối ưu hóa thời gian thực hệ thống điều khiên thì ta sử dụng nhận dạng trực tuyến. Nếu quá trình thu thập dữ liệu độc lập với việc tính toán, ta có nhận dạng ngoại tuyến. Theo thuật toán ước lượng, ta có một số thuật toán thông dụng: bình phương tối thiểu, xác suất cực đại, phân tích tương quan, phân tích phổ, phân tích thành phần cơbản, phương pháp dự báo lỗi, phương pháp không gian con,… Đánh giá và kiểm chứng mô hình: Như đã nói: “Không có mô hình chính xác, chỉ có mô hình có ích”, việc xây dựng các tiêu chuẩn đánh giá và kiểm chứng mô hình thu được đóng vai trò hết sức quan trọng. Tiêu chuẩn quen thuộc nhất đó là dựa số liệu đáp ứng thời gian. Ta có công thức tính tổng bình phương sai số: Trần Đình Thiêm- Nguyễn Văn Sơn. KSTN-ĐKTĐ-K55 Trang 6 Với N là số lần trích mẫu tín hiệu,y(k) là giá trị đầu ra thực của quá trình ở thời điểm trích mẫu thứ k. Giá trị đầu ra của mô hình ước lượng lấy từ mô phỏng. Ta có thểsử dụng tín hiệu dạng bậc thang. Ngoài ra, việc đánh giá sai số có thể được thực hiện trên miền tần số, kèm theo đó là phương pháp lấy đặc tính tần số sao cho phù hợp. Sai lệch lớn nhất: Trong đó G(jw) là đặc tính tần số của quá trình thực. Ĝ(jw) là đặc tính tần số của mô hình và O là tập số cần quan tâm đánh giá. 1.2.3 Các phương pháp nhận dạng 1.2.3.1 Dựa trên đáp ứng quá độ Mô hình đối tượng: Nhiệm vụ của chúng ta là dựa vào đáp ứng quá độ của đối tượng để xác định chính xác các giá trị a i và b i , và sẽ có các kết luận sau: - Bậc n, m của mô hình - Các thành phần P, I, D trong mô hình - Kết luận về điểm cực, điểm không của mô hình Khi thêm vào các khâu trễ, ta được các mô hình có trễ, các hằng số trễ có thể xác định đơn giản bằng các tìm hoành độ giao điểm của trục hoành với tiếp tuyến của đáp ứng. Ví dụ: Xét đối tượng quán tính bậc 2 có trễ, đáp ứng bậc thang như hình vẽ: Ta thực hiện các bước sau: Trần Đình Thiêm- Nguyễn Văn Sơn. KSTN-ĐKTĐ-K55 Trang 7 Kẻ tiếp tuyến của đáp ứng tại điểm uốn, thấy cắt trục hoành tại điểm (2.5,0) nên L=2.5.  Hệ số khuếch đại k= 3  Đáp ứng của hệ có phương trình dạng: Lấy các điểm mà đáp ứng có giá trị 0.33y ∞ và 0.67y ∞ , tại các thời điểm t 1 , t 2 thay vào phương trình s(t), giải phương trình được T 1 =2, T 2 =3. Phương pháp này đơn giản, dễ thực hiện, áp dụng khá linh hoạt và có thể tùy biến theo nhiều phương pháp khác nhau. Tuy nhiên, phương pháp tồn tại nhiều nhược điểm: Phụ thuộc nhiều vào kết quả của phương pháp thực nghiệm, do đó có thể xảy ra sai lệch tham số mô hình khi có nhiễu, hoặc xấp xỉ giá trị đo; cách tìm các tham số đôi khi phụ thuộc vào cảm tính của người thực hiện; không có chuẩn để so sánh, lựa chọn các kết quả khác nhau. Chính vì thế phương pháp này hạn chế cho việc tìm các đối tượng đơn giản, không yêu cầu chính xác cao. 1.2.3.2 Nhận dạng trên miền tần số Ở đây ta lưu ý đặc điểm đó là đặc tính đáp ứng tần số được xác định tại những tần sốquan tâm. Cách kích thích có thể là một trong hai dạng: kích thích trực tiếp tín hiệu hình sin hoặc dùng các dạng tín hiệu khác. Trần Đình Thiêm- Nguyễn Văn Sơn. KSTN-ĐKTĐ-K55 Trang 8 Kích thích trực tiếp với tín hiệu hình sin: Khi kích thích đối tượng bằng tín hiệu hình sin có biên độ A u và tần sốw ta thu được đáp ứng có biên độ A y và tần số w, độ lệch pha β. Quá trình thực nghiệm được lặp lại với các tần số khác nhau, nằm trong dải tần cần quan tâm. Dựa trên các số liệu cần khảo sát được, ta vẽ các biểu đồ trên miền tần số (Bode, Nyquist) từ đó nhận dạng mô hình và đánh giá chất lượng của mô hình thu được. Ưu điểm: - Cho ra chất lượng mô hình tốt hơn hẳn so với các phương pháp đã nêu ở trên. - Mô hình có khả năng bền vững với nhiễu. Do tần số dao động của toàn hệthống là xác định, sẽ không khó để tách riêng ảnh hưởng của nhiễu ra khỏi đáp ứng hệ thống. Nhược điểm : - Không xác định được nhiễu của mô hình. Nếu đối tượng có trễ, việc nhận dạng theo phương pháp này có thể gây ra sai lầm. Để giải quyết vấn đề này, ta có thể nhận biết thời gian trễ riêng, sau đó chỉnh sửa đặc tính pha thu được rồi nhận dạng mô hình không trễnhư bình thường. Hoặc có thể sử dụng mô hình với bậc cao hơn, với mục đích chính là xấp xỉ trễ về một khâu bậc 1 hoặc 2. - Ngoài ra, việc lấy sốliệu đặc tính đáp ứng tần làm mất rất nhiều thời gian, đặc biệt là với những quá trình có quán tính lớn. Do đó, thông thường ta chỉ quan tâm tới một vài tần số quan trọng. - Hơn thế nữa, trên thực tế việc kích thích trực tiếp với tín hiệu hình sin không phải lúc nào cũng thực hiện được. Kích thích bằng tín hiệu xung: Dùng phương pháp Fourier để phân tích xung ra thành các thành phần hình sin, sau đó áp dụng tương tự như trên. 1.2.3.3 Nhận dạng vòng kín Phương pháp nổi tiếng và thực dụng nhất trong nhóm các phương pháp nhận dạng vòng kín đó chính là phương pháp phản hồi rơ le. Trong phương pháp này, bộ điều khiển được thay thế bằng khâu rơle 2 vị trí. Đáp ứng đầu ra có dạng dao động như hình vẽ: Trần Đình Thiêm- Nguyễn Văn Sơn. KSTN-ĐKTĐ-K55 Trang 9 Từ hình vẽ, dễ dàng xác định được: tần số dao động tới hạn w và biên độ tínhiệu ra. Ưu điểm: - Phương pháp này đơn giản, dễ dàng thử nghiệm đối với đa số các quá trình công nghiệp. Nếu quá trình có đặc tính dao động tới hạn thì hệ kín sẽ tự động tiến đến dao động. - Nhờ khả năng tự do lựa chọn biên độ khâu rơ le mà ta có thể hoàn toàn kiểm soát được quá trình. - Loại bỏ được ảnh hưởng của nhiễu. 1.3 Nhận dạng đối tượng thực nghiệm Bài toán: Tìm mô hình đối tượng bình mức 1.3.1 Xây dựng mô hình toán học Phương trình cân bằng vật chất của hệ thống một bình mức là: IN OUT dh A = F - F dt . với IN F - lưu lượng vào (m 3 /s) Trần Đình Thiêm- Nguyễn Văn Sơn. KSTN-ĐKTĐ-K55 Trang 10 OUT F - lưu lượng vào (m 3 /s) A – Thiết diện mặt đáy (m 2 ) h – Mức chất lỏng trong bình (m) Biến đổi Laplace: IN OUT IN OUT A.s.H(s) = F (s) - F (s) F (s) F (s) H(s) = - A.s A.s  → Hàm truyền của bình mức: 1 1 G (s) = A.s . Quan hệ giữa độ mở van và lưu lượng có thể coi là tuyến tính, nên mô hình động học của van điều khiển có thể đưa về một khâu quán tính bậc nhất: v 2 v k F(s) G (s) = = U(s) 1 + T s  Mô hình hàm truyền bình mức: 1 2 K G(s) = G (s).G (s) = s(1 + Ts) , với v k K = A và v T = T . Kết luận:Đối tượng 1 bình mức có mô hình quán tính – tích phân bậc nhất. 1.3.2 Tiến hành nhận dạng (thực nghiệm) Sơ đồ Simulink: - Kích thích đầu vào là khối Step. - Ta lấy số liệu ra Workspace bằng khối To Workspace [...]... điểm cực mong muốn sao cho hệ đạt được chỉ tiêu đề ra Bài toán thiết kế là: Xác định luật điều khiển với u   Rx , R  [r1 r2 rn ] để hệ kín nhận được các điểm cực là s1 , s2 , sn là các điểm cực của hệ kín, biết mô hình trạng  thái của đối tượng điều khiển là x  Ax (t )  Bu (t ) Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển Hình 3 1 Cấu trúc hệ thống điều khiển theo phương pháp gán điểm cực Ta phải đi tìm... dựng Bộ điều khiển phản hồi trạng thái bằng phương pháp gán điểm cực Với bộ điều khiển R tĩnh hệ kín sẽ có mô hình:  dx   Ax  Bu  Ax  B(  Rx )  ( A  BR) x  B  dt u    Rx  Trước hết kiểm tra tính điều khiển được của đối tượng thông qua tiêu chuẩn Kalman hoặc tiêu chuẩn Hautus Sau khi hệ có tính điều khiển được thì có thể hoàn toàn thiết kế được bộ điều khiển gán điểm cực Đối với hệ tuyến... i 1  10 s  GPD  s  5 Vậy bộ điều khiển cần thiết kế là: GDK  s   GIMC  s  3  1 10    s   GPID  s  1  ˆ 1  G  s  G  s  5,1  15s 3  IMC 2.3 Phương pháp thiết kế bộ điều khiển dự báo Smith Các phương pháp thiết kế bộ điều khiển thường có giả thiết là đối tượng không có thành phần trễ ( e  s ) Đối với các đối tượng có trễ, các phương pháp thiết kế đó hoặc không thể thực hiện... tf2ss(numGs,denGs) Kết quả là: a= 1.0e+003 * -0.1170 -1.0000 0.0010 0 b= 1 0 c= 1.0e+003 * 0 1.0157 d= 0 Trần Đình Thiêm- Nguyễn Văn Sơn KSTN-ĐKTĐ-K55 Trang 24 Trước khi thiết kế các bộ điều khiển phản hồi trạng thái, các bộ quan sát trạng thái thì phải xét đối tượng đó có điều khiển được và quan sát được hay không:  Xét tính điều khiển được của hệ:  Một hệ thống tuyến tính, liên tục được gọi là điều khiển được... tính điều khiển được và quan sát được bằng lệnh trong Matlab: rank([a,a*b]) ans = 2 >> rank([c',a'*c']') ans = 2 Với kết quả về hạng bên trên ta kết luận hệ là vừa điều khiển được, vừa quan sát được 3.2 Cấu trúc điều khiển 3.2.1 Cấu trúc điều khiển phản hồi trạng thái R(t) - + U(t) Y(t) ĐTĐK W(k) X(t) K Trần Đình Thiêm- Nguyễn Văn Sơn KSTN-ĐKTĐ-K55 - + U(k) Y(k) ĐTĐK X(k) K Trang 25 Hệ liên tục Hệ gián... Thiết kế bộ điều khiển PID 2.1.1 Bộ điều khiển PID Sơ đồ cấu trúc bộ điều khiển PID: PID là bộ điều khiển, viết tắt của ba thành phần cơ bản bao gồm: khâu khuếch đại (P), khâu tích phân (I), khâu vi phân (D) Bộ điều khiển PID được mô tả bằng mô hình vào ra: t 1 de u(t)  k p (e(t) +  e( )d + TD dt ) TI 0 trong đó e(t ) - tín hiệu sai lệch (giữa tín hiệu đặt và đầu ra) đầu vào bộ điều khiển u (t )... s (  0)  với G  s  là thành phần của G  s  không chứa khâu chậm trễ Cấu trúc hệ thống điều khiển: Biến đổi sơ đồ ta được Trần Đình Thiêm- Nguyễn Văn Sơn KSTN-ĐKTĐ-K55 Trang 21  GDK  s   GSPC  s   1  GSPC  s  G  s  1  e  s  Các bước thiết kế bộ điều khiển dự báo Smith  Bước 1 :Thiết kế bộ điều khiển GSPC  s  cho thành phần G  s  theo các phương pháp  đã biết (tối ưu module,... tính Mục 0 này sẽ cung cấp phương pháp thiết kế bộ điều khiển phi tuyến mô hình Hammmerstein có cấu trúc ở hình vẽ Yêu cầu thiết kế: Thiết kế đặc tính phi tuyến tĩnh u  f (e) để đảm bảo hệ kín ổn định tuyệt đối Tiêu chuẩn sử dụng cho bài toán tổng hợp bộ điều khiển phi tuyến mô hình Hammmerstein là tiêu chuẩn ổn định tuyệt đối của Popov Tiêu chuẩn Popov là một điều kiện đủ cho phép xác định lớp các... Cấu trúc điều khiển phản hồi đầu ra theo nguyên lý tách r(t) - + U(t) ĐTĐK K x^(t) Y(t) W(k) - + BQS BĐK Hệ liên tục U(k) ĐTĐK K x^(k) Y(k) BQS BĐK Hệ gián đoạn Điều kiện tồn tại bộ điều khiển:  Phải điều khiển được hoàn toàn: tồn tại u (t )   Kx (t ) ˆ(  Phải quan sát được hoàn toàn: tồn tại biến quan sát trạng thái x t ) suy ra ˆ u (t )   Kx (t ) 3.3 Các phương pháp tổng hợp Bộ điều khiển 3.3.1... An1  An   Bộ điều khiển R cần tìm sẽ là: R  [0 1].SB 1  ( A) Cách 3: Sử dụng Matlab để tìm K theo lệnh K=acker(A,b, pole(Gs)) Sơ đồ điều khiển: Trần Đình Thiêm- Nguyễn Văn Sơn KSTN-ĐKTĐ-K55 Trang 27 Kết quả mô phỏng: Nhận xét:  Đối tượng động cơ chưa có bộ điều khiển thì chưa đạt giá trị đặt (sai lệch tĩnh lớn)  Sau khi có bộ điều khiển gán điểm cực thì chất lượng động học của hệ đã được cải . trúc điều khiển 25 3.3 Các phương pháp tổng hợp Bộ điều khiển 26 CHUYÊN ĐỀ 4: ĐIỀU KHIỂN PHI TUYẾN 31 4.1 Tổng hợp bộ điều khiển phi tuyến mô hình Hammerstein 31 4.2 Thiết kế bộ điều khiển. các bước thiết kế một hệ thống điều khiển tự động đầy đủ, bao gồm: Nhận dạng đối tượng, thiết kế bộ điều khiển trên miền tần số, không gian trạng thái, và bộ điêu khiển nâng cao; đánh giá,. hiện thiết kế một hệ thống điều khiển tự động thì bước đầu tiên và cũng là bước quan trọng nhất là phân tích đối tượng, đưa đối tượng về dạng mô hình toán học để thiết kế các thuật toán điều khiển.