Đang tải... (xem toàn văn)
Homework Assignments - Trinh Sy Dong Bai17 Qs trthai tài liệu, giáo án, bài giảng , luận văn, luận án, đồ án, bài tập lớ...
Lý thuyết Điều khiển tự động Thiết kế quan sát trạng thái ThS Đỗ Tú Anh Bộ môn Điều khiển tự động Khoa Điện, Trường ĐHBK HN 17-1 Bộ quan sát trạng thái Mục đích • Để thiết kế điều khiển phản hồi trạng thái u = -Kx, vector biến trạng thái x giả thiết có sẵn (đo được) • Trên thực tế, khơng phải biến trạng thái đo được, ước lượng thơng qua tín hiệu vào/ra Bộ quan sát trạng thái sử dụng để ước lượng (khôi phục) biến trạng thái thông qua tín hiệu vào/ra Điều kiện cần đủ Hệ (1) quan sát hoàn toàn Lý thuyết ĐKTĐ Bộ môn ĐKTĐ-Khoa Điện 17-2 Bộ quan sát trạng thái Luenberger Xét hệ thống liên tục tuyến tính vào-một mô tả (1) (2) Giả sử ước lượng vector trạng thái x Sử dụng quan sát trạng thái với hai tín hiệu vào u y, tín hiệu (3) Thành phần hiệu chỉnh Bài toán thiết kế quan sát Tìm ma trận Ke quan sát trạng thái để có xấp xỉ x ≈ x sau khoảng thời gian T đủ ngắn Lý thuyết ĐKTĐ Bộ môn ĐKTĐ-Khoa Điện 17-3 Bộ quan sát trạng thái Luenberger (tiếp) Lý thuyết ĐKTĐ Bộ môn ĐKTĐ-Khoa Điện 17-4 Bộ quan sát trạng thái Luenberger (tiếp) Lấy phương trình (1) trừ (3) (4) Định nghĩa sai lệch vector sai lệch e Khi (4) viết lại thành Để vector sai lệch e → ma trận phải có giá trị riêng nằm bên trái trục ảo Nếu giá trị riêng A – KeC chọn cho động học vector e ổn định đủ nhanh e tiến tới với tốc độ đủ lớn Lý thuyết ĐKTĐ Bộ môn ĐKTĐ-Khoa Điện 17-5 Bài toán đối ngẫu Bài toán thiết kế quan sát trạng thái chuyển thành toán xác định ma trận Ke quan sát cho A – KeC có giá trị riêng mong muốn Giống toán đặt điểm cực (xem giảng 16) Để ý thêm giá trị riêng A – KeC giá trị riêng A* – Ke* C* Xét hệ Để thiết kế QSTT, giải toán đối ngẫu, tốn thiết kế điều khiển trạng thái theo nguyên lý đặt điểm cực cho hệ đối ngẫu giả sử tín hiệu điều khiển v Lý thuyết ĐKTĐ Bộ môn ĐKTĐ-Khoa Điện 17-6 Bài tốn đối ngẫu (tiếp) Chú ý • Như đề cập (xem giảng 16), điều kiện cần đủ để tồn ma trận điều khiển trạng thái K cho hệ đối ngẫu hệ phải điều khiển hồn tồn, tức Rank =n Đây điều kiện để hệ (1) quan sát hoàn tồn • Có ba cách để xác định Ke cho QSTT Cách 1: trực tiếp Cách 2: sử dụng mơ hình dạng chuẩn quan sát Cách 3: Ackermann Lý thuyết ĐKTĐ Bộ môn ĐKTĐ-Khoa Điện 17-7 Thiết kế QSTT Phương pháp Ackermann Ma trận Ke quan sát xác định sau Ma trận quan sát φ ( A) = A n + α n −1A n −1 + " + α1A + α với α i hệ số đa thức đặc tính mong muốn QSTT xác định từ điểm cực mong muốn hệ Lý thuyết ĐKTĐ Bộ môn ĐKTĐ-Khoa Điện 17-8 Thiết kế QSTT (tiếp) Hãy thiết kế QSTT với điểm cực mong muốn Lý thuyết ĐKTĐ Bộ môn ĐKTĐ-Khoa Điện 17-9 Kết hợp ĐKPHTT QSTT Sau thiết kế quan sát trạng thái, vector trạng thái ước lượng sử dụng để thiết đk phản hồi trạng thái Điều kiện cần đủ Hệ điều khiển hoàn toàn quan sát hoàn toàn Xét hệ thống liên tục tuyến tính vào-một mơ tả Đã định nghĩa Ta có Đã biết Lý thuyết ĐKTĐ Bộ môn ĐKTĐ-Khoa Điện 17-10 Kết hợp ĐKPHTT QSTT (tiếp) Lý thuyết ĐKTĐ Bộ môn ĐKTĐ-Khoa Điện 17-11 Kết hợp ĐKPHTT QSTT (tiếp) Phương trình đặc tính hay Điểm cực tạo thiết kế đk PHTT Điểm cực tạo thiết kế đk QSTT Nguyên lý tách Bài toán thiết kế hệ thống đk phản hồi kết hợp quan sát trạng thái Lý thuyết ĐKTĐ = Bài toán thiết kế đk PHTT + Bài tốn thiết kế QSTT Bộ mơn ĐKTĐ-Khoa Điện 17-12 Bộ quan sát trạng thái Luenberger (tiếp) Thiết kế đk PHTT với điểm cực mong muốn Thiết kế QSTT với điểm cực mong muốn Vẽ sơ đồ cấu trúc hệ thống Lý thuyết ĐKTĐ Bộ môn ĐKTĐ-Khoa Điện ... muốn QSTT xác định từ điểm cực mong muốn hệ Lý thuyết ĐKTĐ Bộ môn ĐKTĐ-Khoa Điện 1 7-8 Thiết kế QSTT (tiếp) Hãy thiết kế QSTT với điểm cực mong muốn Lý thuyết ĐKTĐ Bộ môn ĐKTĐ-Khoa Điện 1 7-9 Kết... tuyến tính vào-một mơ tả Đã định nghĩa Ta có Đã biết Lý thuyết ĐKTĐ Bộ môn ĐKTĐ-Khoa Điện 1 7-1 0 Kết hợp ĐKPHTT QSTT (tiếp) Lý thuyết ĐKTĐ Bộ môn ĐKTĐ-Khoa Điện 1 7-1 1 Kết hợp ĐKPHTT QSTT (tiếp)... khoảng thời gian T đủ ngắn Lý thuyết ĐKTĐ Bộ môn ĐKTĐ-Khoa Điện 1 7-3 Bộ quan sát trạng thái Luenberger (tiếp) Lý thuyết ĐKTĐ Bộ môn ĐKTĐ-Khoa Điện 1 7-4 Bộ quan sát trạng thái Luenberger (tiếp) Lấy