chuong2 mohinhhoa

LÝ THUYẾT MƠ HÌNH VÀ TỐI ƯU Th.S Nguyễn Tấn Phúc Email:phucnt@hcmuaf.edu.vn Tel: 0126.7102772 MƠ HÌNH HĨA HỆ THỐNG ðIỆN HỆ THỐNG CƠ Phương trình cân HỆ THỐNG NHIỆT VÍ DỤ Mơ hình hóa hệ thống nhúng Mơ hình hóa tay máy hai bậc tự 10 Mơ hình hệ thống điều khiển vị trí motor DC R dtro di /dt V K sum i s 1/L Integrator inductance Ke K 1/J Kt d2theta /dt inertia s Integrator dtheta /dt s Integrator Scope b damping J = 0.01 Kgm2/s2 b = 0.1 Mms K = Ke = Kt = 0.01 Nm/A R = 10 ohm L = 0.5 H V θ i moment quán tín rotor hệ số ma sát phận khí số sức điện ñộng ñiện trở dây quấn hệ số tự cảm ñiện áp ñặt lên cuộn dây motor vị trí trục quay (ngõ mơ hình) dòng điện chạy cuộn dây motor Mơ mạch ñiện R,L,C mắc nối tiếp 16 Mạch R,L,C mắt song song tichphanV s V(t) 1/L Integrator Sine Wave Gain Add C du /dt Scope Gain Derivative R Gain Mạch R nối tiếp L,C mắt song song i(t) V 1/R Scope Sine Wave Gain 1/C Gain s Integrator dVc /dt ic(t) ic (t) C 1/C Gain Gain s2 Transfer Fcn tfvc (t) 1/L Gain 17 Mô hệ thống lò xo u=F u 1/m x'' Step s Integrator Gain x' s Integrator x Scope c Gain k Gain 0   1 B = A= 20 sin t      − − 2 Phương trình trạng thái: Dạng tổng quát: X’ = AX + BU Y = CX + DU 1  C=  0 D=0 18 MÔ HÌNH HỆ THỐNG ðIỀU KHIỂN TỰ ðỘNG ỨNG DỤNG MATLAB HÀM TRUYỀN VÀ PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA HỆ THỐNG Hệ thống ñiều khiển tốc ñộ motor DC Hàm truyền: Biến đổi Laplace vế ta được: Hay: Phương trình trạng thái: Dạng tổng quát: X’ = AX + BU Y = CX + DU ñặt x1 = dθ/dt x = i , ta có: x' = Ax+Bu y = Cx+Du Sine Wave State -Space Scope 19 BỘ ðIỀU KHIỂN PID Trong hàm truyền khâu PID là: KP ñộ lợi khâu tỉ lệ (Proportional gain) KI độ lợi khâu tích phân (Integral gain) KD ñộ lợi khâu vi phân (Derivative gain) Bộ ñiều khiển tỉ lệ P kp Step Gain x' = Ax+Bu y = Cx+Du State -Space Scope Bộ ñiều khiển PID s kd.s2 +kp.s+ki Step Transfer Fcn x' = Ax+Bu y = Cx+Du State -Space Scope LẬP TRÌNH GUI TRONG MATLAB MỞ PHẦN MỀM CÁC CÔNG CỤ TRONG CỬA SỔ GUI KÉO THẢ CÁC ðIỀU KIỆN THAY ðỔI CÁC THUỘC TÍNH CỦA CÁC ðIỀU KIỆN VIẾT LỆNH CHO CHƯƠNG TRÌNH 20 1.MỞ PHẦN MỀM Mở phần mềm, gõ lệnh sau vào command>>guide Create New GUI: Tạo hộp thoại GUI mới: Blank GUI (Default): Hộp thoại GUI trống khơng có điều khiển unicontrol * GUI With Unicontol: Hộp thoại GUI với vài unicontrol button,…, chương trình chạy * GUI With Axes Menu: Hộp thoại với unicontrol axse button, menu ñể hiển thị ñồ thị * Modal Question Dialog: Hộp thoại ñặt câu hỏi Yes, No Open Existing GUI: mở hộp thoại project có sẵn 21 2.CÁC CƠNG CỤ TRONG CỬA SỔ GUI • Giao diện giống với chương trình lập trình giao diện Visual Basic, Visual C++,… Di chuột qua biểu tượng bên trái thấy tên ñiều khiển Push Button: giống nút command button VB Là nút bấm nút OK,Cancel, Slider: Thanh trược có trược chạy Radio Button: Nút nhỏ hình tròn để lựa chọn (Options) Các nút ñiều khiển khác: Check Box, Edit Text, Static Text, Pop-up Menu, List Box, Axes, Panel, Button Group, AtiveX Control, Toggle Button 22 Menu Tool có: * Run(Ctr+T): chạy chương trình mà ñã viết * Align Object: xếp ñiều khiển * Grid and Rulers: lưới giao diện (như ma trận ô vuông nhỏ), xếp vị trí Menu Editor: tạo menu cho điều khiển * Tab Order Editor: xếp Tab order thứ tự ta nhấn phím Tab * Gui Options: lựa chọn cho giao diện GUI Khi lưu tên: TUT01, ñồng thời xuất cửa sổ Editor ñang mở file TUT01.m Trong thư mục lưu có file là: - TUT01.fig: file chứa giao diện chương trình - TUT01.m: file chứa mã thực thi chương trình hàm khởi tạo, hàm callback,… Ví dụ thực hành: kéo vào giao diện edit box, static box push botton 23 Chương trình có chức nhấn vào nút bấm kết phép cộng số gõ vào ô lên Static Text Thay đổi thuộc tính: Click đúp vào Edit Text bên trái để xuất cửa sổ thuộc tính điều khiển Có thể xếp theo chức theo thứ tự A-Z tên thuộc tính nút gõ bên trái 24 Thuộc tính quan trọng Edit Box bao gồm: Tag: thuộc tính giống Caption Visual Basic ñể ñặt tên ñiều khiển Dùng tên thao tác đến cá thuộc tính đối tượng (vd editstr1) String: chuổi kí tự lên Edit Box Tương tự, thay đổi thuộc tính tag Edit Box thứ thành editstrl2 Static Box tương tự thành staticstr3 Push Botton: thuộc tính tag = buttonCalculate, String =calculate VIẾT LỆNH CHO CHƯƠNG TRÌNH: Chương trình có tác dụng nhấn vào nút Push Button lên kết Static Box viết vào hàm mà nhấn vào nút Push Box gọi Hàm Callback, điều khiển có hàm Callback, hàm ngắt vi ñiều khiển 25 Hàm có tham số: * hObject: handle điều khiển bottoncalculate * handles:là cấu trúc chứa tất ñiều khiển liệu người dùng dùng ñể truy xuất điều khiển khác Qua thuộc tính tag điều khiển truy xuất đến thuộc tính string ñiều khiển editstr1, editstr2, editstr3 lệnh get, set * Get(handles.tag_dieu_khien,’ten thuoc tinh’): lấy giá trị * set(handles.tag_dieu_khien,’ten_thuoc_tinh’,’gia_tri’): ñặt giá trị * str2num: biến từ string sang số * num2str ñể biến trở lại Viết hàm sau: 26 Nhấn nút Run ñể kiểm tra kết quả: TỐI ƯU HĨA Bài tốn quy hoạch tuyến tính tối ưu hóa dùng excel Bài tốn quy hoạch tuyến tính dùng mathlab 27 BÀI TOÁN ðẶT RA CÂU LỆNH EXCEL 28 DÙNG CÂU LỆNH MATHLAB MỘT SỐ KẾT QUẢ ỨNG DỤNG 29 Mơ mặt đồng (Laser leveling) Mơ nhiệt độ nhà kính 30