Lịch sử phát triển lý thuyết điều khiển

Lịch sử phát triển lý thuyết điều khiển Lịch sử phát triển lý thuyết điều khiển Bởi: Khoa CNTT ĐHSP KT Hưng Yên Lịch sử phát triển lý thuyết điều khiển Điều khiển cổ điển (classical control) Lý thuyết điều khiển cổ điển (trước 1960) mô tả hệ thống miền tần số (phép biến đổi Fourier) mặt phẳng s (phép biến đổi Laplace) Do dựa phép biến đổi này, lý thuyết điều khiển cổ điển chủ yếu áp dụng cho hệ tuyến tính bất biến theo thời gian, mặt dù có vài mở rộng để áp dụng cho hệ phi tuyến, thí dụ phương pháp hàm mô tả Lý thuyết điều khiển kinh điển thích hợp để thiết kế hệ thống ngõ vào - ngõ (SISO: single-input/single-output), khó áp dụng cho hệ thống nhiều ngõ vào nhiều ngõ (MIMO: multi-input/multi-output) hệ thống biến đổi theo thời gian Các phương pháp phân tích thiết kế hệ thống lý thuyết điều khiển cổ điển gồm có phương pháp Nyquist, Bode, phương pháp quỹ đạo nghiệm số Để thiết kế hệ thống dùng phương pháp Nyquist Bode cần mô tả hệ thống dạng đáp ứng tần số (đáp ứng biên độ đáp ứng pha), thuận lợi đáp ứng tần số đo thực nghiệm Mô tả hệ thống cần để thiết kế dùng phương pháp quỹ đạo nghiệm số hàm truyền, hàm truyền tính từ đáp ứng tần số Hàm truyền hệ thống phức tạp tính cách sử dụng sơ đồ khối hay sơ đồ dòng tín hiệu Mô tả xác đặc tính động học bên hệ thống không cần thiết phương pháp thiết kế cổ điển, có quan hệ ngõ vào ngõ quan trọng Các khâu hiệu chỉnh đơn giản hiệu chỉnh vi tích phân tỉ lệ PID (Proportional Integral Derivative), hiệu chỉnh sớm trễ pha, thường sử dụng hệ thống điều khiển kinh điển Ảnh hưởng khâu hiệu chỉnh đến biểu đồ Nyquist, biểu đồ Bode quỹ đạo nghiệm số thấy dễ dàng, nhờ dễ dàng lựa chọn khâu hiệu chỉnh thích hợp 1/2 Lịch sử phát triển lý thuyết điều khiển Điều khiển đại (modern control) (từ khoảng năm 1960 đến nay) Kỹ thuật thiết kế hệ thống điều khiển đại dựa miền thời gian Mô tả toán học dùng để phân tích thiết kế hệ thống phương trình trạng thái Mô hình không gian trạng thái có ưu điểm mô tả đặc tính động học bên hệ thống (các biến trạng thái) dễ dàng áp dụng cho hệ MIMO hệ thống biến đổi theo thời gian Lý thuyết điều khiển đại ban đầu phát triển chủ yếu cho hệ tuyến tính, sau mở rộng cho hệ phi tuyến cách sử dụng lý thuyết Lyapunov Bộ điều khiển sử dụng chủ yếu thiết kế hệ thống điều khiển đại điều khiển hồi tiếp trạng thái Tùy theo cách tính vector hồi tiếp trạng thái mà ta có phương pháp phân bố cực, điều khiển tối ưu, điều khiển bền vững Với phát triển lý thuyết điều khiển số hệ thống rời rạc, lý thuyết điều khiển đại thích hợp để thiết kế điều khiển chương trình phần mềm chạy vi xử lý máy tính số Điều cho phép thực thi điều khiển có đặc tính động phức tạp hiệu so với điều khiển đơn giản PID hay sớm trễ pha lý thuyết cổ điển Điều khiển thông minh (intelligent control) Điều khiển kinh điển điều khiển đại, gọi chung điều khiển thông thường (conventional control) có khuyết điểm để thiết kế hệ thống điều khiển cần phải biết mô hình toán học đối tượng Trong thực tế có đối tượng điều khiển phức tạp, khó xác định mô hình toán Các phương pháp điều khiển thông minh điều khiển mờ, mạng thần kinh nhân tạo, thuật toán di truyền mô phỏng/bắt chước hệ thống thông minh sinh học, nguyên tắc không cần dùng mô hình toán học để thiết kế hệ thống, có khả ứng dụng thực tế lớn Khuyết điểm điều khiển mờ trình thiết kế mang tính thử sai, dựa vào kinh nghiệm chuyên gia Nhờ kết hợp logic mờ với mạng thần kinh nhân tạo hay thuật toán di truyền mà thông số điều khiển mờ thay đổi thông qua trình học hay trình tiến hóa, khắc phục khuyết điểm thử sai Hiện điều khiển thông thường kết hợp với kỹ thuật điều khiển thông minh tạo nên điều khiển lai điều khiển hệ thống phức tạp với chất lượng tốt 2/2 ... gian Lý thuyết điều khiển đại ban đầu phát triển chủ yếu cho hệ tuyến tính, sau mở rộng cho hệ phi tuyến cách sử dụng lý thuyết Lyapunov Bộ điều khiển sử dụng chủ yếu thiết kế hệ thống điều khiển. . .Lịch sử phát triển lý thuyết điều khiển Điều khiển đại (modern control) (từ khoảng năm 1960 đến nay) Kỹ thuật thiết kế hệ thống điều khiển đại dựa miền thời gian... khiển đại điều khiển hồi tiếp trạng thái Tùy theo cách tính vector hồi tiếp trạng thái mà ta có phương pháp phân bố cực, điều khiển tối ưu, điều khiển bền vững Với phát triển lý thuyết điều khiển