Điều khiển bám hệ chuyển động theo phương pháp tuyến tính hóa chính xác thích nghi với khâu nhận dạng online dùng mạng Nơron

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGÀNH: TỰ ĐỘNG HÓA ĐIỀU KHIỂN BÁM HỆ CHUYỂN ĐỘNG THEO PHƢƠNG PHÁP TUYẾN TÍNH HOÁ CHÍNH XÁC THÍCH NGHI VỚI KHÂU NHẬN DẠNG ONLINE DÙNG MẠNG NƠRON NGUYỄN THỊ XIM THÁI NGUYÊN 2010 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGÀNH: TỰ ĐỘNG HÓA ĐIỀU KHIỂN BÁM HỆ CHUYỂN ĐỘNG THEO PHƢƠNG PHÁP TUYẾN TÍNH HOÁ CHÍNH XÁC THÍCH NGHI VỚI KHÂU NHẬN DẠNG ONLINE DÙNG MẠNG NƠRON Học viên: Nguyễn Thị Xim Ngƣời HD Khoa Học: TS Đỗ Trung Hải Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn THÁI NGUYÊN 2010 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP Độc Lập - Tƣ Do - Hạnh Phúc *** o0o THUYẾT MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐỀ TÀI: ĐIỀU KHIỂN BÁM HỆ CHUYỂN ĐỘNG THEO PHƢƠNG PHÁP TUYẾN TÍNH HOÁ CHÍNH XÁC THÍCH NGHI VỚI KHÂU NHẬN DẠNG ONLINE DÙNG MẠNG NƠRON Học viên :Nguyễn Thị Xim Lớp : CHK11 Chuyên ngành :Tự động hoá Ngƣời hƣớng dẫn :T.S Đỗ Trung Hải Ngày giao đề tài:1/12/2009 Ngày hoàn thành đề tài:1/8/2010 KHOA ĐT SAU ĐẠI HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN T.S Đỗ Trung Hải BAN GIÁM HIỆU Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên HỌC VIÊN http://www.lrc-tnu.edu.vn Nguyễn Thị Xim LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết luận văn hoàn toàn trung thực chƣa đƣợc công bố công trình khác Tác giả luận văn Nguyễn Thị Xim Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn LỜI CẢM ƠN Trong trình làm luận văn, nhận đƣợc nhiều ý kiến đóng góp từ thầy, cô giáo, anh chị bạn đồng nghiệp Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến T.S Đỗ Trung Hải; đến Khoa Sau Đại học - Trƣờng Đại học Kỹ thuật công nghiệp Tôi xin chân thành cảm ơn trƣờng Đại học Kỹ thuật công nghiệp, tạo điều kiện thuận lợi mặt để hoàn thành khóa học Tôi xin chân thành cảm ơn ban giám hiệu trƣờng Cao đăng nghề GTVT Trung ƣơng II, tạo điều kiện thuận lợi mặt để hoàn thành khóa học Tác giả luận văn Nguyễn Thị Xim Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Mục Lục Mục lục Danh mục ký hiệu chữ viết tắt Danh mục hình vẽ đồ thị Mở đầu 12 Chƣơng Tổng quan điều khiển thích nghi phƣơng pháp nhận 14 dạng hệ thống 1.1 Tổng quan phƣơng pháp điều khiển thích nghi 14 1.1.1 Khái niệm điều khiển thích nghi 14 1.1.1.1 Định nghĩa……………………… 14 1.1.1.2 Câu trúc hệ điều khiển thích nghi…………… 14 1.1.1.3 Phân loại………………………………………………… 15 1.1.2 Các sơ đồ cấu trúc hệ ĐKTN… 15 1.1.2.1 Hệ điều khiển thích nghi điều chỉnh hệ số khuếch đại… 16 1.1.2.2 Hệ điều khiển thích nghi theo mô hình mẫu…………… 16 1.1.2.3 Hệ điều khiển thích nghi tự chỉnh (Self-Turning-egulator)- 17 (STR)… 1.1.3 Hệ ĐKTN theo mô hình mẫu (MRAC) 19 1.1.3.1 Phƣơng pháp điều khiển thích nghi theo mô hình mẫu trực 19 tiếp 1.1.3.2 Phƣơng pháp MRAC gián tiếp 20 1.1.4 Hệ điều khiển thích nghi áp đặt cực- APPC 22 1.1.5 Phƣơng pháp điều khiển tuyến tính hoá xác thích nghi 23 1.2 Tổng quan vấn đề nhận dạng hệ thống Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 25 1.2.1 Một số phƣơng pháp kinh điển nhận dạng thông số hệ thống Off- 25 line 1.2.1.1 Phƣơng pháp xấp xỉ vi phân …………………………… 26 1.2.1.2 Phƣơng pháp Gradient…………………………………… 26 1.2.1.3 Phƣơng pháp tìm kiếm trực tiếp ………………………… 28 1.2.1.4 Phƣơng pháp tựa tuyến tính …………………………… 28 1.2.1.5 Phƣơng pháp sử dụng hàm nhạy ………………………… 29 1.2.2 Một số phƣơng pháp kinh điển nhận dạng thông số hệ thống On- 29 line………………………………………………………… 1.2.2.1 Phƣơng pháp bình phuơng cực tiểu …………………… 29 1.2.2.2 Phƣơng pháp xấp xỉ ngẫu nhiên………………………… 30 1.2.2.3 Phƣơng pháp lọc Kalman mở rộng………………… 30 1.2.3 Một số phƣơng pháp nhận dạng hệ thống……… 32 1.2.3.1 Phƣơng pháp sử dụng lý thuyết mờ……………………… 32 1.2.3.2 Phƣơng pháp sử dụng mạng nơron……………………… 32 1.3 Lựa chọn phƣơng án nhận dạng điều khiển 34 Chƣơng 2: Mạng nơron ứng dụng để nhận dạng online điều 37 khiển bám hệ chuyển động theo phƣơng pháp tuyến tính hoá xác thích nghi 2.1Tổng quan mạng nơron 37 2.1.1 Khái niệm 37 2.1.2 Cấu trúc mạng nơron … 38 2.1.3 Luật học mạng nơron … 40 2.1.3.1 Khái niệm……………………………………………… 40 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 2.1.3.2 Thuật toán học lan truyền ngƣợc sai lệch (Back ropagation 41 Learning Rule) ……………………………………… 44 2.2 Ứng dụng để nhận dạng online điều khiển bám hệ chuyển động theo phƣơng pháp tuyến tính hoá xác thích nghi…… 2.2.1 Đặt vấn đề ………………… 44 2.2.2 Bài toán nhận dạng ……… 45 2.2.3 Bài toán điều khiển ……… 48 Chƣơng3: Mô kiểm chƣng phần mềm Matlab – Simulink 51 3.1 Lựa chọn hệ chuyển động cho việc mô phỏng………………… 51 3.2 Mô thuật toán nhận dạng điều khiển với đối tƣợng 51 robot khớp nối…………… Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 3.2.1 Cấu trúc nhận dạng điều khiển……………………… 52 3.2.2 Kết mô 52 3.2.3 Kết mô 54 3.2.4 Kết mô 56 3.2.5 Kết mô 57 3.2.6 Kết mô 59 3.2.7 Kết mô 60 3.2.8 Kết mô 62 3.2.9 Kết mô 64 Kết luận 66 Tài liệu tham khảo 67 Phụ lục 69 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT SISO Hệ đầu vào đầu ra, viết tắt (Single Input Single Output) MSE Sai lệch bình phƣơng cực tiểu, viết tắt (Mean Square Error) BIBO Tín hiệu vào có giới hạn, viết tắt (Bound Input Bound Output) MISO Hệ nhiều đầu vào đầu ra, viết tắt (Multi Inputs Single Output) ĐKTN Điều khiển thích nghi MRAC Model Referance Adaptive Control MRC Model Referance Control STR Self Tuning Regualator APPC Adaptive Pole Placement Control GBF GaBor Function Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 10 data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read ... HÓA ĐIỀU KHIỂN BÁM HỆ CHUYỂN ĐỘNG THEO PHƢƠNG PHÁP TUYẾN TÍNH HOÁ CHÍNH XÁC THÍCH NGHI VỚI KHÂU NHẬN DẠNG ONLINE DÙNG MẠNG NƠRON Học viên: Nguyễn Thị Xim Ngƣời HD Khoa Học: TS Đỗ Trung Hải Số hóa. .. Phƣơng pháp sử dụng mạng nơron …………………… 32 1.3 Lựa chọn phƣơng án nhận dạng điều khiển 34 Chƣơng 2: Mạng nơron ứng dụng để nhận dạng online điều 37 khiển bám hệ chuyển động theo phƣơng... Ứng dụng để nhận dạng online điều khiển bám hệ chuyển động theo phƣơng pháp tuyến tính hoá xác thích nghi … 2.2.1 Đặt vấn đề ………………… 44 2.2.2 Bài toán nhận dạng