mô hình hóa và nhận dạng mô hình

MÔ HÌNH HÓA VÀ NHẬN DẠNG MÔ HÌNH LỚP KSTN-ĐKTĐ K55 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI N i dungộ Công cụ Matlab & Simuink Nhận dạng đối tượng Các phương pháp mô hình hóa Mô hình hóa đối tượng LỚP KSTN-ĐKTĐ K55 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Mô hình hóa đ i t ngố ượ I. Khái niệm và phân loại mô hình  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 vật lý: Là một sự thu nhỏ và đơn giản hóa của thiết bị thực.  Mô hình trừu tượng: mô tả một cách logic các quan hệ về mặt chức năng giữa các thành phần của hệ thống. Trong đó mô hình toán học là quan trọng nhất. Đánh giá: “Không có mô hình nào chính xác nhưng có một số mô hình có ích” LỚP KSTN-ĐKTĐ K55 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Text Mô hình hóa đ i t ngố ượ II. Mô hình hóa  Khái niệm: Mô hình hóa là quá trình xây dựng mô hình trừu tượng của đối tượng.  Mục đích:  1. Hiểu rõ hơn về quá trình  2. Thiết kế cấu trúc/sách lược điều khiển và lựa chọn kiểu bộ điều khiển  3. Tính toán và chỉnh định các tham số của bộ điều khiển  4. Xác định điểm làm việc tối ưu cho hệ thống  5. Mô phỏng, đào tạo người vận hành  Phân loại:  Mô hình hóa lý thuyết  Mô hình hóa thực nghiệm  Phương pháp kết hợp LỚP KSTN-ĐKTĐ K55 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Các ph ng pháp mô hình hóaươ Mô hình lý thuyết 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: • 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 bản chung cho các đối tượng khác nhau. • Sự chính xác của mô hình nhiều khi phụ thuộc vào các quan hệ động học có được. • Giả thiết mang tính “lý tưởng”, 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. LỚP KSTN-ĐKTĐ K55 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Các ph ng pháp mô hình hóaươ Mô hình thực nghiệm Nhược điểm: • Không biết trước cấu trúc mô hình • Số liệu phép đo nhiều khi không chính xác. Các thông số hệ thống thay đổi, phụ thuộc nhiều vào nhiễu, sai số tính toán,… làm ảnh hưởng mạnh tới chất lượng mô hình thu được 1 2 3 u u u u      1 2 3 y y y y      ( ) ( ) ( ) Y s G s U s = x A B x y C D u      =  ÷  ÷ ÷      & 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 xỉ mô 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 LỚP KSTN-ĐKTĐ K55 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Các b c mô hình hóa k t h pướ ế ợ Tìm hiểu các thông tin về mô hình đối tượng B1 Thu thập số liệu giữa các đại lượng mong muốn B3 Tiến hành nhận dạng các tham số Tiến hành nhận dạng các tham số B4 B4 Quy t đ nh mô hình, l a ch n tham s ế ị ự ọ ố B5 Mô phỏng, kiểm tra kết quả Mô phỏng, kiểm tra kết quả B6 Xây dựng mối quan hệ vật lý giữa các biến vào/ra và các biến trạng thái, để tìm ra cấu trúc mô hình đối tượng B2 LỚP KSTN-ĐKTĐ K55 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Nh n d ng đ i t ngậ ạ ố ượ Theo IEC 60050-351: “Nhận dạng hệ thống 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 đối với một tín hiệu đầu vào xác định rõ, ví dụ hàm bậc thang, một xung hoặc nhiễu tạp trắng”. Định nghĩa nhận dạng LỚP KSTN-ĐKTĐ K55 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Nh n d ng đ i t ngậ ạ ố ượ Thuật toán xác định tham số Số liệu vào/ra thực nghiệm Dạng mô hình, cấu trúc mô hình Chỉ tiêu đánh giá chất lượng Các yếu tố cơ bản Rất đa dạng • Xác định như thế nào? • Dạng nhiễu, độ lớn? Mô phỏng và so sánh với số liệu đo như thế nào Mô hình phi tuyến/ tuyến tính, liên tục/ gián đoạn, hàm truyền đạt/ không gian trạng thái LỚP KSTN-ĐKTĐ K55 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Nh n d ng đ i t ngậ ạ ố ượ 1. Thu th p, khai thác thông tin ban đ u v quá trìnhậ ầ ề 2. L a ch n ph ng pháp nh n d ng (tr c tuy n/ngo i tuy n, vòng h /vòng kín, ch đ ng/b ự ọ ươ ậ ạ ự ế ạ ế ở ủ ộ ị đ ng, …)ộ 3. L y s li u th c nghi m cho t ng c p bi n vào/ra, x lí thô đ lo i giá tr kém tin c yấ ố ệ ự ệ ừ ặ ế ử ể ạ ị ậ 4. Quy t đ nh v d ng mô hình và gi thi t ban đ u v c u trúc mô hìnhế ị ề ạ ả ế ầ ề ấ 5. L a ch n thu t toán và xác đ nh tham s mô hìnhự ọ ậ ị ố 6. Mô ph ng, ki m ch ng và đánh giáỏ ể ứ 7. Quay l i m t trong các b c 1-4 n u c nạ ộ ướ ế ầ Các b c ti n hànhướ ế [...].. .Nhận dạng đối tượng Dạng mô hình sử dụng Phi tuyến/tuyến tính, Description of the contents liên tục/gián đoạn, mô hình thời gian/tần số Theo số liệu thực nghiệm Phân Mục đích sử dụng MH Chủ động/bị động Trực tuyến, ngoại tuyến loại Theo thuật toán ước lượng... Bình phương tối thiểu Phân tích tương quan, phân tích phổ Phương pháp lỗi dự báo Phương pháp không gian con Vòng hở/vòng kín LỚP KSTN-ĐKTĐ K55 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Nhận dạng đối tượng Phân loại các phương pháp nhận dạng Title in here Text Title in here Click to add Text Click to add Text Text Click to add Text Text Click to add Text Text Click to add Text Click to add Text Text Click to . MÔ HÌNH HÓA VÀ NHẬN DẠNG MÔ HÌNH LỚP KSTN-ĐKTĐ K55 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI N i dungộ Công cụ Matlab & Simuink Nhận dạng đối tượng Các phương pháp mô hình hóa Mô hình hóa đối. “Không có mô hình nào chính xác nhưng có một số mô hình có ích” LỚP KSTN-ĐKTĐ K55 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Text Mô hình hóa đ i t ngố ượ II. Mô hình hóa  Khái niệm: Mô hình hóa là quá. KSTN-ĐKTĐ K55 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Mô hình hóa đ i t ngố ượ I. Khái niệm và phân loại mô hình  Mô hình: Là một hình thức mô tả khoa học và cô đọng các khía cạnh thiết yếu của một hệ