Bài giảng Giáo trình ĐIều khiển thích nghi của thầy Nguyễn Thế Tranh Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng.... Đăng bởi akle các bạn muốn có đề thi thì Liên hệ e mail: aklebkdngmail.com.......................................
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 1 Nội dung • 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 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 3 2 1 GIỚI THIỆU 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 4 3 Định nghĩa điều khiển thích nghi ¾Hệ 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. ¾Hệ thống điều khiển thích nghi có hai vòng hồi tiếp: Vòng điều khiển hồi tiếp thông thường Vòng hồi tiếp chỉnh định thông số 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 5 4 2 Sơ đồ khối tổng quát hệ thống điều khiển thích nghi 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 6 5 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. 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) 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 7 6 3 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 7 Hệ thích nghi theo mô hình chuẩn (tham chiếu) ym(t) Mô hình chuẩn Cơ cấu chỉnh định uc(t) Bộ điều khiển 9-2011 Đối tượng y(t) u(t) NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 9 8 4 Hệ điều khiển tự chỉnh 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 10 9 Điều khiển hoạch định độ lợi 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 11 10 5 Qui ước biểu diễn hệ liên tục 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 12 11 Qui ước biểu diễn hệ rời rạc 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 13 12 6 Qui ước biểu diễn chung hệ liên tục và rời rạc 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 14 13 ƯỚC LƯỢNG THÔNG SỐ 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 15 14 7 Bài toán nhận dạng mô hình toán của đối tượng Cho đối tượng có đầu vào u(k), đầu ra y(k). Giả sử quan hệ giữa tín hiệu vào và tín hiệu ra có thể mô tả bằng 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. 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 16 15 Mô hình hồi qui tuyến tính 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 17 16 8 Bài toán ước lượng bình phương tối thiểu Chỉ tiêu ước lượng bình phương tối thiểu: 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 18 17 Lời giải bài toán ước lượng bình phương tối thiểu 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 19 18 9 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 nghiệm 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 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 20 19 Ước lượng thông số - Thí dụ 1 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 21 20 10 Ước lượng thông số - Thí dụ 2 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 22 21 Ước lượng thông số - Thí dụ 2 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 23 22 11 Ước lượng bình phương tối thiểu có trọng số 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 24 23 Uớc lượng bình phương tối thiểu thời gian thực 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 25 24 12 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. 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 26 25 Thuật toán bình phương tối thiểu tuyến tính có trọng số đệ qui 9-2011 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 27 26 13 Chứng minh thuật toán ước lượng đệ qui 9-2011 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 28 27 Chứng minh thuật toán ước lượng đệ qui (tt) 9-2011 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 29 28 14 Thuật toán đệ qui không tính nghịch đảo ma trận 9-2011 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 30 29 ĐIỀU KHIỂN THEO MÔ HÌNH CHUẨN Model Reference Control MRC 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 31 30 15 Luật điều khiển tuyến tính nối tiếp uc − y B A u S R 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. 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 32 31 Luật điều khiển tuyến tính tổng quát uc T R − B A u y S R uc Ru = Tuc − Sy Luật điều khiển: 9-2011 u= T S uc − y R R B A u ⇔ y Ru = Tuc − Sy NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 33 32 16 Hệ thống điều khiển theo mô hình chuẩn 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 34 33 Điều kiện thiết kế HTĐK theo mô hình chuẩn 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 35 34 17 Điều kiện thiết kế HTĐK theo mô hình chuẩn (tt) 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 36 35 Phương trình Diophantine Dạng tổng quát phương trình Diophantine (hay còn gọi là phương trình Bezout) AR + BS = Am Phương trình Diophantine có vô số nghiệm Nếu R0 và S0 là nghiệm của phương trình Diophantine thì R = R0 + QB S = S0 − QA cũng là nghiệm của phương trình Diophantine, với Q là đa thức bất kỳ Phương pháp đơn giản tìm nghiệm 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 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 37 36 18 Trình tự thiết kế bộ điều khiển theo mô hình chuẩn 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 38 37 Điều khiển theo mô hình chuẩn – Thí dụ 1 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 39 38 19 Điều khiển theo mô hình chuẩn – Thí dụ 1 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 40 39 Điều khiển theo mô hình chuẩn – Thí dụ 1 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 41 40 20 Điều khiển theo mô hình chuẩn – Thí dụ 1 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 42 41 Điều khiển theo mô hình chuẩn – Thí dụ 1 Mô phỏng hệ thống điều khiển theo mô hình chuẩn dùng Matlab 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 43 42 21 Điều khiển theo mô hình chuẩn – Thí dụ 1 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 44 43 Điều khiển theo mô hình chuẩn – Thí dụ 1 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 45 44 22 Điều khiển theo mô hình chuẩn – Thí dụ 2 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 46 45 Điều khiển theo mô hình chuẩn – Thí dụ 2 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 47 46 23 Điều khiển theo mô hình chuẩn – Thí dụ 2 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 48 47 Điều khiển theo mô hình chuẩn – Thí dụ 2 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 49 48 24 Điều khiển theo mô hình chuẩn – Thí dụ 2 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 50 49 Điều khiển theo mô hình chuẩn – Thí dụ 2 Mô phỏng hệ thống điều khiển theo mô hình chuẩn dùng Matlab 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 51 50 25 Điều khiển theo mô hình chuẩn – Thí dụ 2 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 52 51 Điều khiển theo mô hình chuẩn – Thí dụ 2 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 53 52 26 HỆ THÍCH NGHI THEO MÔ HÌNH CHUẨN (Model Reference Adaptive System – MRAS) 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 54 53 Hạn chế của hệ thống điều khiển theo mô hình chuẩn Mô hình chuẩn uc(t) Bộ điều khiển u(t) Đối tượng ym(t) y(t) Chất lượng điều khiển không đảm bảo bám theo mô hình chuẩn khi: không biết chính xác thông số đối tượng hoặc thông số đối tượng thay đổi trong quá trình hoạt động ⇒ Điều khiển thích nghi theo mô hình chuẩn (MRAS) 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 55 54 27 Sơ đồ khối hệ thích nghi theo mô hình chuẩn ym(t) Mô hình chuẩn Cơ cấu chỉnh định uc(t) Bộ điều khiển u(t) Đối tượng y(t) Cơ cấu chỉnh định có chức năng cập nhật thông số của bộ điều khiển để đảm bảo đáp ứngg của hệ thống bám theo mô hình chuẩn khi thông số đối tượng thay đổi 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 56 55 Phát biểu bài toán MRAS 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 57 56 28 Chọn cấu trúc của bộ điều khiển tuyến tính tổng quát 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 58 57 Luật MIT 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 59 58 29 Sai số giữa tín hiệu ra của hệ thống và mô hình chuẩn 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 60 59 Độ nhạy của sai số theo thông số của bộ điều khiển 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 61 60 30 Luật MIT cụ thể cho từng thông số 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 62 61 Thiết kế luật MIT gần đúng cho hệ MRAS 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 63 62 31 Trình tự thiết kế bộ điều khiển thích nghi theo mô hình chuẩn 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 64 63 Trình tự thiết kế bộ điều khiển thích nghi theo mô hình chuẩn 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 65 64 32 Điều khiển thích nghi theo mô hình chuẩn – Thí dụ 1 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 66 65 Điều khiển thích nghi theo mô hình chuẩn – Thí dụ 1 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 67 66 33 Điều khiển thích nghi theo mô hình chuẩn – Thí dụ 1 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 68 67 Điều khiển thích nghi theo mô hình chuẩn – Thí dụ 1 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 69 68 34 Điều khiển thích nghi theo mô hình chuẩn – Thí dụ 1 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 70 69 Điều khiển thích nghi theo mô hình chuẩn – Thí dụ 1 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 71 70 35 Điều khiển thích nghi theo mô hình chuẩn – Thí dụ 2 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 72 71 Điều khiển thích nghi theo mô hình chuẩn – Thí dụ 2 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 73 72 36 Điều khiển thích nghi theo mô hình chuẩn – Thí dụ 2 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 74 73 Điều khiển thích nghi theo mô hình chuẩn – Thí dụ 2 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 75 74 37 Điều khiển thích nghi theo mô hình chuẩn – Thí dụ 2 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 76 75 Điều khiển thích nghi theo mô hình chuẩn – Thí dụ 2 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 77 76 38 Điều khiển thích nghi theo mô hình chuẩn – Thí dụ 2 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 78 77 Điều khiển thích nghi theo mô hình chuẩn – Thí dụ 2 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 79 78 39 Điều khiển thích nghi theo mô hình chuẩn – Thí dụ 2 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 80 79 Điều khiển thích nghi theo mô hình chuẩn – Thí dụ 3 p+a 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 81 80 40 Điều khiển thích nghi theo mô hình chuẩn – Thí dụ 3 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 82 81 Điều khiển thích nghi theo mô hình chuẩn – Thí dụ 3 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 83 82 41 Điều khiển thích nghi theo mô hình chuẩn – Thí dụ 3 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 84 83 Điều khiển thích nghi theo mô hình chuẩn – Thí dụ 3 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 85 84 42 Điều khiển thích nghi theo mô hình chuẩn – Thí dụ 3 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 86 85 Khuyết điểm của hệ MRAS dùng luật MIT ¾Không đảm bảo tính ổn định của hệ thống kín trong quá trình thích nghi (quá trình cập nhật thông số) ¾Không đảm bảo thông số của bộ điều khiển hội tụ đến thông số “đúng” cho dù chọn cấu trúc điều khiển phù hợp. ¾Chất lượng điều khiển của hệ MRAS bị ảnh hưởng bị giá trị khởi đầu của các thông số. ¾Chất lượng hệ thống điều khiển thích nghi theo mô hình chuẩn phụ thuộc vào hệ số thích nghi γ γ nhỏ: hệ thích nghi chậm γ lớn: hệ thích nghi nhanh nhưng có thể gây mất ổn định 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 87 86 43 HỆ ĐIỀU KHIỂN TỰ CHỈNH (Self Tuning Regulator – STR) 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 88 87 Khái niệm về hệ điều khiển tự chỉnh Quá trình thiết kế hệ thống điều khiển gồm 2 bước chính: Mô hình hóa/nhận dạng mô hình của đối tượng Thiết kế bộ điều khiển (có thể là PID, phân bố cực, toàn phương tuyến tính – LQ, điều khiển theo mô hình chuẩn – MRC,…) dựa trên mô hình toán đã nhận dạng Hệ điều khiển tự chỉnh là hệ thống được thiết kế nhằm thực hiện 2 bước nhận dạng thông số mô hình và tính toán luật điều khiển một cách tự động 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 89 88 44 Sơ đồ khối tổng quát hệ điều khiển tự chỉnh Tiêu chuẩn thiết kế Thiết kế bộ điều khiển Thông số đối tượng Ước lượng Thông số điều khiển uc Đối tượng Bộ điều khiển 9-2011 y u NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 90 89 Hệ điều khiển tự chỉnh trực tiếp Ước lượng trực tuyến thông số điều khiển θ c θc uc Bộ điều khiển Gc (θ c (k )) u Đối tượng G(θ) y Hệ điều khiển tự chỉnh trực tiếp: ước lượng trực tiếp thông số bộ điều khiển mà không cần nhận dạng mô hình toán của đối tượng. Nếu tiêu chuẩn ước lượng là tối thiểu sai lệch giữa tín hiệu ra của đối tượng và mô hình chuẩn ⇒ MRAS (đã đề cập ở phần trước) 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 91 90 45 Hệ điều khiển tự chỉnh gián tiếp 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 91 Trình tự thiết kế bộ điều khiển tự chỉnh gián tiếp Bước 1: Viết các công thức ước lượng bình phương tối thiểu đệ qui để cập nhật trực tuyến thông số của đối tượng (hàm truyền hoặc phương trình trạng thái). Bước 2: Viết biểu thức xác định luật điều khiển là hàm của tham số của đối tượng đã cập nhật ở bước 1. Điều khiển PID Điều khiển theo mô hình chuẩn Điều khiển phân bố cực Điều khiển LQR … Bước 3: Mô phỏng hoặc thực nghiệm chọn hệ số quên của giải thuật ước lượng bình phương tối thiểu phù hợp. 9-2011 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 93 92 46 Điều khiển tự chỉnh gián tiếp – Thí dụ 1 – PI 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 93 Điều khiển tự chỉnh gián tiếp – Thí dụ 1 – PI 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 94 47 Điều khiển tự chỉnh gián tiếp – Thí dụ 1 – PI 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 95 Điều khiển tự chỉnh gián tiếp – Thí dụ 1 – PI 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 96 48 Điều khiển tự chỉnh gián tiếp – Thí dụ 1 – PI 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 97 Điều khiển tự chỉnh gián tiếp – Thí dụ 1 – PI 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 98 49 Điều khiển tự chỉnh gián tiếp – Thí dụ 1 – PI 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 99 Điều khiển tự chỉnh gián tiếp – Thí dụ 1 – PI 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 100 50 Điều khiển tự chỉnh gián tiếp – Thí dụ 1 – PI 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 101 Điều khiển tự chỉnh gián tiếp – Thí dụ 1 – PI 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 102 51 ĐIỀU KHIỂN HOẠCH ĐỊNH ĐỘ LỢI (GAIN SCHEDULING) 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 103 Điều khiển hoạch định độ lợi? Hoạch định độ lợi là một phương pháp điều khiển đơn giản áp dụng để điều khiển đối tượng phi tuyến hoặc đối tượng có thông số thay đổi theo điều kiện làm việc Trong một số trường hợp có thể đo được các biến có liên quan chặt chẽ đến sự thay đổi đặc tính động của đối tượng. Những biến này có thể được sử dụng để thay đổi thông số của bộ điều khiển, theo công thức tính toán trước. Thông số bộ điều khiển có thể được tính toán trước cho các điểm làm việc khác nhau và lưu trữ trong bộ nhớ. Hoạch định độ lợi còn có thể dựa vào các biến đổi phi tuyến sao cho hệ thống đã biến đổi không phụ thuộc vào điều kiện làm việc. 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 115 104 52 Sơ đồ khối điều khiển hoạch định độ lợi 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 116 105 Nguyên tắc thiết kế bộ điều khiển hoạch định độ lợi ¾Không có phương pháp tổng quát thiết kế thiết kế bộ điều khiển hoạch định độ lợi, mỗi lớp đối tượng điều khiển có đặc thù cần xem xét riêng. ¾Vấn đề chính là xác định biến nào được sử dụng làm biến hoạch định độ lợi. ¾Biến hoạch định phải phản ánh được đặc tính phi tuyến hoặc đặc tính thay đổi theo điều kiện làm việc của đối tượng. ¾Biến hoạch định phải biến đổi chậm 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 117 106 53 Một phương pháp thiết kế bộ điều khiển hoạch định độ lợi Phương pháp thường sử dụng bao gồm các bước: 9 Chọn biến hoặc các biến hoạch định. 9 Tuyến tính hóa mô hình đối tượng quanh một số điểm làm việc 9 Thiết kế bộ điều khiển tuyến tính cho mỗi điểm làm việc sử dụng mô hình tuyến tính tương ứng. 9 Khi vận hành, nội suy thông số bộ điều khiển dựa trên giá trị của biến hoạch định. 9 Cũng có thể nội suy tín hiệu điều khiển, thay vì nội suy thông số bộ điều khiển 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 118 107 Điều khiển hoạch định độ lợi – Thí dụ 1 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 108 54 Điều khiển hoạch định độ lợi – Thí dụ 1 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 109 Điều khiển hoạch định độ lợi – Thí dụ 1 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 110 55 Điều khiển hoạch định độ lợi – Thí dụ 1 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 111 Điều khiển hoạch định độ lợi – Thí dụ 1 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 112 56 Điều khiển hoạch định độ lợi – Thí dụ 1 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 113 Điều khiển hoạch định độ lợi – Thí dụ 1 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 114 57 Điều khiển hoạch định độ lợi – Thí dụ 1 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 115 Điều khiển hoạch định độ lợi – Thí dụ 2 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 116 58 Điều khiển hoạch định độ lợi – Thí dụ 2 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 117 Điều khiển hoạch định độ lợi – Thí dụ 2 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 118 59 Điều khiển hoạch định độ lợi – Thí dụ 2 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 119 Điều khiển hoạch định độ lợi – Thí dụ 2 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 120 60 Điều khiển hoạch định độ lợi – Thí dụ 2 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 121 Điều khiển hoạch định độ lợi – Thí dụ 2 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 122 61 Điều khiển hoạch định độ lợi – Thí dụ 2 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 123 Ưu khuyết điểm của điều khiển hoạch định độ lợi Ưu điểm: Điều khiển hoạch định độ lợi cho phép áp dụng các phương pháp thiết kế bộ điều khiển tuyến tính vào hệ phi tuyến có đặc tính động thay đổi theo điều kiện làm việc. Thông số của bộ điều khiển hoạch định độ lợi thay đổi nhanh theo sự thay đổi đặc tính động của đối tượng Hoạch định độ lợi đặc biệt thuận lợi nếu đặc tính động của đối tượng phụ thuộc vào một vài biến có thể đo được. Khuyết điểm: ¾ Khuyết điểm chính của điều khiển hoạch định độ lợi là đây là sơ đồ điều khiển thích nghi vòng hở, không có cơ chế “thích nghi” đúng nghĩa. ¾ Một hạn chế khác là trong nhiều trường hợp khó chọn được biến hoạch định tốt. 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 124 62 [...]... 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 66 65 Điều khiển thích nghi theo mô hình chuẩn – Thí dụ 1 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 67 66 33 Điều khiển thích nghi theo mô hình chuẩn – Thí dụ 1 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 68 67 Điều khiển thích nghi theo mô hình chuẩn – Thí dụ 1 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 69 68 34 Điều khiển thích nghi theo... 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 62 61 Thiết kế luật MIT gần đúng cho hệ MRAS 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 63 62 31 Trình tự thiết kế bộ điều khiển thích nghi theo mô hình chuẩn 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 64 63 Trình tự thiết kế bộ điều khiển thích nghi theo mô hình chuẩn 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 65 64 32 Điều khiển thích nghi. .. theo mô hình chuẩn – Thí dụ 1 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 70 69 Điều khiển thích nghi theo mô hình chuẩn – Thí dụ 1 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 71 70 35 Điều khiển thích nghi theo mô hình chuẩn – Thí dụ 2 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 72 71 Điều khiển thích nghi theo mô hình chuẩn – Thí dụ 2 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 73 72... thiết kế bộ điều khiển theo mô hình chuẩn 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 38 37 Điều khiển theo mô hình chuẩn – Thí dụ 1 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 39 38 19 Điều khiển theo mô hình chuẩn – Thí dụ 1 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 40 39 Điều khiển theo mô hình chuẩn – Thí dụ 1 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 41 40 20 Điều khiển theo... 22 Điều khiển theo mô hình chuẩn – Thí dụ 2 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 46 45 Điều khiển theo mô hình chuẩn – Thí dụ 2 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 47 46 23 Điều khiển theo mô hình chuẩn – Thí dụ 2 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 48 47 Điều khiển theo mô hình chuẩn – Thí dụ 2 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 49 48 24 Điều khiển theo... 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 42 41 Điều khiển theo mô hình chuẩn – Thí dụ 1 Mô phỏng hệ thống điều khiển theo mô hình chuẩn dùng Matlab 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 43 42 21 Điều khiển theo mô hình chuẩn – Thí dụ 1 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 44 43 Điều khiển theo mô hình chuẩn – Thí dụ 1 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 45 44 22 Điều. .. chuẩn – Thí dụ 2 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 50 49 Điều khiển theo mô hình chuẩn – Thí dụ 2 Mô phỏng hệ thống điều khiển theo mô hình chuẩn dùng Matlab 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 51 50 25 Điều khiển theo mô hình chuẩn – Thí dụ 2 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 52 51 Điều khiển theo mô hình chuẩn – Thí dụ 2 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF... NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 57 56 28 Chọn cấu trúc của bộ điều khiển tuyến tính tổng quát 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 58 57 Luật MIT 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 59 58 29 Sai số giữa tín hiệu ra của hệ thống và mô hình chuẩn 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 60 59 Độ nhạy của sai số theo thông số của bộ điều khiển 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH. .. = Tuc − Sy Luật điều khiển: 9-2011 u= T S uc − y R R B A u ⇔ y Ru = Tuc − Sy NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 33 32 16 Hệ thống điều khiển theo mô hình chuẩn 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 34 33 Điều kiện thiết kế HTĐK theo mô hình chuẩn 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 35 34 17 Điều kiện thiết kế HTĐK theo mô hình chuẩn (tt) 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY... Điều khiển thích nghi theo mô hình chuẩn (MRAS) 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 55 54 27 Sơ đồ khối hệ thích nghi theo mô hình chuẩn ym(t) Mô hình chuẩn Cơ cấu chỉnh định uc(t) Bộ điều khiển u(t) Đối tượng y(t) Cơ cấu chỉnh định có chức năng cập nhật thông số của bộ điều khiển để đảm bảo đáp ứngg của hệ thống bám theo mô hình chuẩn khi thông số đối tượng thay đổi 9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH