Bài tập tổng hợp Điều khiển mờ

Khoa Điện-Điện Tử lớn Nhóm : Bài tập BÀI TẬP LỚN Với thông số: k = 10, T = 13, τ = Ta có đối tượng là: = I Khảo sát hệ thống chưa có nhiễu tác động Bài 1.HTĐK sử dụng PI kinh điển a Thiết kế PI Xấp xỉ đối tượng thành khâu qn tính bậc ta có: = Áp dụng phương pháp tối ưu đọ lớn, ta có: Kp= = 0.93 TI = T1 = 13 GPI = 0.93(1 + ) b Mô hệ thống - Sơ đồ hệ thống  - Thơng số tín hiệu đầu vào GVGD : Nguyễn Thị Luyến Page Khoa Điện-Điện Tử lớn - Nhóm : Bài tập Dạng sóng tín hiệu đầu c Kết luận - Thời gian độ: GVGD : Nguyễn Thị Luyến Page Khoa Điện-Điện Tử lớn - Nhóm : Bài tập Tqd = 18 giây Độ điều chỉnh: Ϭ% = x 100% = 5% Sai lệch tĩnh: St = Số dao động trước tác động: n=1 Thời gian trễ: t = giây Nhận xét: Hệ thống hoạt động tương đối ổn định với BĐK PI, triệt tiêu sai lệch tĩnh, số lần dao động trước tác động làn, độ điều chỉnh nhỏ (5%), thời gian độ hệ thống lớn, lên tới 18 giây.Nhưng hệ thống đảm bảo tiêu chất lượng hệ thông ổn định Bài Hệ thống sử dụng BĐK mờ chỉnh định tham số Kp a Xây dựng BĐK mờ Kp = Kp(module)+∆Kp Vói Kp(module)=0.04 - Tập mờ đầu vào (e/e*) GVGD : Nguyễn Thị Luyến Page Khoa Điện-Điện Tử lớn - Nhóm : Bài tập Trong đó: N: nagative P: positive Z: zero Tập mờ đầu (∆Kp) S: small M: medium B: big Trong đó: S: small B: big - Ma trận trạng thái luật e NB NM NS ZE PS PM PB NB B B B B B B B NM S B B B B B S NS S S B B B S S ZE S S S B S S S GVGD : Nguyễn Thị Luyến Page Khoa Điện-Điện Tử lớn Nhóm : Bài tập PS S S B B B S S PM S B B B B B S PB B B B B B B B b Mô hệ thống - Sơ đồ hệ thống - Thông số tín hiệu đầu vào - Dạng sóng tín hiệu đầu GVGD : Nguyễn Thị Luyến Page Khoa Điện-Điện Tử lớn Nhóm : Bài tập c Kết luận - Thời gian độ: Tqd = 18 giây - Độ điều chỉnh: Ϭ% = x 100% = 5% Sai lệch tĩnh: St = Số dao động trước tác động: n=1 Thời gian trễ: t = giây Nhận xét: Hệ thống hoạt động tương đối ổn định với BĐK mờ chỉnh đingj tham số Kp, triệt tiêu sai lệch tĩnh, số lần dao động trước tác động làn, độ điều chỉnh nhỏ (5%), thời gian độ hệ thống lớn, lên tới 18 giây.Nhưng hệ thống đảm bảo tiêu chất lượng hệ thông ổn định Tuy nhiên, với phức tạp BĐK mờ (2 t/h vào – t/h với 49 luật) nên việc sử dụng Matlab Simulink để mơ có hạn chế, mô đến 77.113s Bài Hệ thống sử dụng BĐK mờ chỉnh định tham số Pi a Xây dựng BĐK mờ GVGD : Nguyễn Thị Luyến Page Khoa Điện-Điện Tử lớn Nhóm : Bài tập Pi = Pi(module)+∆Pi Vói Pi(module)=6.0 - Tập mờ đầu vào (e/e*) - Trong đó: N: nagative P: positive Z: zero Tập mờ đầu (∆Pi) - Ma trận trạng thái luật GVGD : Nguyễn Thị Luyến S: small M: medium B: big Page Khoa Điện-Điện Tử lớn e Nhóm : Bài tập NB NM NS ZE PS PM PB NB S S S S S S S NM B B S S S B B NS B B B S B B B ZE B B B B B B B PS B B B S B B B PM B B S S S B B PB S S S S S S S b Mô hệ thống - Mơ hình hệ thống - Thơng số tín hiệu đầu vào GVGD : Nguyễn Thị Luyến Page Khoa Điện-Điện Tử lớn - Nhóm : Bài tập Dạng sóng tín hiệu đầu c Kết luận - Thời gian độ: Tqd = 18 giây GVGD : Nguyễn Thị Luyến Page Khoa Điện-Điện Tử lớn - Nhóm : Bài tập Độ điều chỉnh: Ϭ% = x 100% = 5% Sai lệch tĩnh: St = Số dao động trước tác động: n=1 Thời gian trễ: t = giây Nhận xét: Hệ thống hoạt động tương đối ổn định với BĐK mờ chỉnh đingj tham số Pi, triệt tiêu sai lệch tĩnh, số lần dao động trước tác động làn, độ điều chỉnh nhỏ (5%), thời gian độ hệ thống lớn, lên tới 18 giây.Nhưng hệ thống đảm bảo tiêu chất lượng hệ thông ổn định Tuy nhiên, với phức tạp BĐK mờ (2 t/h vào – t/h với 49 luật) nên việc sử dụng Matlab Simulink để mơ có hạn chế, mô đến 83.435s Khảo sát nhiễu 4.1 Nhiễu đầu vào Thông số tín hiệu đầu vào Nguyên tắc thêm nhiễu: GVGD : Nguyễn Thị Luyến Page 10 Khoa Điện-Điện Tử lớn - Nhóm : Bài tập T/h nhiễu ≤ T/h đặt Sơ đồ hệ thống Khảo sát hệ thống nhiễu = 0.1; 0.01 a - Dạng sóng tín hiệu đầu b Kết luận GVGD : Nguyễn Thị Luyến Page 11 Khoa Điện-Điện Tử lớn Nhóm : Bài tập Khi có nhiễu tác động, hệ thống ổn định Độ ổn định hệ thống phụ vào độ lớn tín hiệu nhiễu, tín hiệu nhiễu lớn hệ thống ổn định Điều thể rõ ràng thay đổi thông số đánh giá ổn định hệ thống hệ thống chịu tác động nhiễu: - Độ điều chỉnh (Ϭ%) tăng tỷ lệ thuận với độ lớn tín hiệu - nhiễu Số dao động giá trị dao động quanh đường làm việc ổn định tăng tỷ lệ với tín hiệu nhiễu Điều kéo theo sai lệch tĩnh (St) - lớn dần Riêng thời gian q độ hệ thống chịu ảnh hưởng nhiễu hơn, số xấp xỉ giá trị chưa có tác động nhiễu 4.2 Nhiễu tín hiệu điều khiển - Thơng số tín hiệu đầu vào Nguyên tắc thêm nhiễu: T/h nhiễu ≤ T/h đặt - Sơ đồ hệ thống GVGD : Nguyễn Thị Luyến Page 12 Khoa Điện-Điện Tử lớn Nhóm : Bài tập a Khảo sát hệ thống nhiễu = 0.01; 0.001; 0.0001 - Thơng số tín hiệu nhiễu - Dạng sóng tín hiệu đầu b Kết luận Khi có nhiễu tác động, hệ thống ổn định Độ ổn định hệ thống phụ vào độ lớn tín hiệu nhiễu, tín hiệu nhiễu lớn hệ thống ổn định Hơn nữa, nhiễu tín hiệu điều khiển khiến cho hệ thống dao động ổn định gấp nhiều lần so với nhiễu đầu vào Bởi nhiễu tín hiệu điều khiển GVGD : Nguyễn Thị Luyến Page 13 Khoa Điện-Điện Tử lớn Nhóm : Bài tập tác động trực tiếp vào đối tượng, nhiễu đầu vào tác động đầu vào qua điều khiển nên phần giảm bớt tác động lên đối tượng Điều thể rõ ràng thay đổi thông số đánh giá ổn định hệ thống hệ thống chịu tác động nhiễu: - Độ điều chỉnh (Ϭ%) tăng mạnh tỷ lệ thuận với độ lớn tín - hiệu nhiễu Số dao động giá trị dao động quanh đường làm việc ổn định tăng tỷ lệ với tín hiệu nhiễu Điều kéo theo sai lệch tĩnh (St) - lớn dần Với trường hợp này, thời gian độ hệ thống chịu nhiều tác động từ nhiễu khó để xác định 4.3 Nhiễu tín hiệu đầu - Thơng số tín hiệu đầu vào Ngun tắc thêm nhiễu: T/h nhiễu ≤ T/h đặt - Sơ đò hệ thống GVGD : Nguyễn Thị Luyến Page 14 Khoa Điện-Điện Tử lớn Nhóm : Bài tập a Khảo sát hệ thống nhiễu = 0.01 - Thông số tín hiệu nhiễu - Dạng sóng tín hiệu đầu b Kết luận GVGD : Nguyễn Thị Luyến Page 15 Khoa Điện-Điện Tử lớn Nhóm : Bài tập Khi có nhiễu tác động, hệ thống ổn định Độ ổn định hệ thống phụ vào độ lớn tín hiệu nhiễu, tín hiệu nhiễu lớn hệ thống ổn định Hơn nữa, nhiễu tín hiệu khiến cho hệ thống dao động ổn định gấp nhiều lần so với nhiễu đầu vào nhiễu tín hiệu điều khiển BĐK khơng thể ổn định hệ thống gặp nhiễu tác động Bởi nhiễu tín hiệu đầu tác động trực tiếp vào đẩu hệ thơng, nhiễu đầu vào tác động đầu vào qua điều khiển nên phần giảm bớt tác động lên đối tượng hay nhiễu tín hiệu điều khiển tác động đầu BĐK qua đối tượng nên phần giảm bớt ảnh hưởng tới tín hiệu đầu hệ thống Điều thể rõ ràng thay đổi thông số đánh giá ổn định hệ thống hệ thống chịu tác động nhiễu: - Độ điều chỉnh (Ϭ%) tăng mạnh tỷ lệ thuận với độ lớn tín - hiệu nhiễu Số dao động giá trị dao động quanh đường làm việc ổn định tăng tỷ lệ với tín hiệu nhiễu Điều kéo theo sai lệch tĩnh (St) - - lớn dần Với trường hợp này, thời gian độ hệ thống chịu nhiều tác động từ nhiễu khó để xác định Số dao động giá trị dao động quanh đường làm việc ổn định tăng tỷ lệ với tín hiệu nhiễu Điều kéo theo sai lệch tĩnh (St) lớn dần Với trường hợp này, thời gian độ hệ thống chịu nhiều tác động từ nhiễu khó để xác định GVGD : Nguyễn Thị Luyến Page 16 Khoa Điện-Điện Tử lớn Nhóm : Bài tập Bài Khảo sát hệ thống điều khiển Xét đối tượng: = = Ta có sơ đồ cấu trúc tương đương đối tượng: Hệ thống sử dụng BĐK PI a Thiết kế BĐK PI Áp dụng phương pháp tối ưu đọ lớn, ta có: Xét K ≈ Kp= = 0.75 TI = T1 = GPI = 0.75(1 + ) b Mô hệ thống - Sơ đồ hệ thống:  - Thơng số tín hiệu vào GVGD : Nguyễn Thị Luyến Page 17 Khoa Điện-Điện Tử lớn - Nhóm : Bài tập Dạng sóng tín hiệu đầu GVGD : Nguyễn Thị Luyến Page 18 Khoa Điện-Điện Tử lớn Nhóm : Bài tập c Kết luận Hệ thống có đối tượng biến thiên ( biến thiên theo sin2u ) nên tín hiệu đầu dạng dao động điều hòa sóng sin: - Chu kì: T = 13s Biên độ nủa dương: A = 0.178 Biên độ nủa âm: B = 0.1655 Đới với đối tượng biến thiên BĐK PI thực việc điều khiển tốt Hệ thống sử dụng BĐK mờ điều chỉnh tham số Kp a Xây dựng BĐK mờ - Kp = Kp(module)+∆Kp Vói Kp(module)=0.075 Tập mờ đầu vào (e/e*) Trong đó: N: nagative P: positive Z: zero - S: small M: medium B: big Tập mờ đầu (∆Kp) GVGD : Nguyễn Thị Luyến Page 19 Khoa Điện-Điện Tử lớn Nhóm : Bài tập Trong đó: S: small B: big - Ma trận trạng thái luật e NB NM NS ZE PS PM PB NB B B B B B B B NM S B B B B B S NS S S B B B S S ZE S S S B S S S PS S S B B B S S PM S B B B B B S PB B B B B B B B b Mô hệ thống - Sơ đồ hệ thống GVGD : Nguyễn Thị Luyến Page 20 Khoa Điện-Điện Tử lớn - Thơng số tín hiêu vào - Dạng sóng tín hiệu đầu GVGD : Nguyễn Thị Luyến Nhóm : Bài tập Page 21 Khoa Điện-Điện Tử lớn Nhóm : Bài tập c Kết luận Hệ thống có đối tượng biến thiên ( biến thiên theo sin2u ) nên tín hiệu đầu dạng dao động điều hòa sóng sin: - Chu kì: T = 13s Biên độ nủa dương: A = 0.178 Biên độ nủa âm: B = 0.1655 Đới với đối tượng biến thiên BĐK mờ chỉnh định tham số Kp thực việc điều khiển tốt Hệ thống sử dụng BĐK mờ chỉnh định tham số Pi a Xây dựng BĐK mờ - Pi = Pi(module)+∆Pi Vói Pi(module)=3.0 Tập mờ đầu vào (e/e*) - Trong đó: N: nagative P: positive Z: zero Tập mờ đầu (∆Pi) GVGD : Nguyễn Thị Luyến S: small M: medium B: big Page 22 Khoa Điện-Điện Tử lớn - Nhóm : Bài tập Ma trận trạng thái luật e NB NM NS ZE PS PM PB NB S S S S S S S NM B B S S S B B NS B B B S B B B ZE B B B B B B B PS B B B S B B B PM B B S S S B B PB S S S S S S S b Mô hệ thống - Sơ đồ hệ thống - Thơng số tín hiệu vào GVGD : Nguyễn Thị Luyến Page 23 Khoa Điện-Điện Tử lớn - Nhóm : Bài tập Dạng sóng tín hiệu đầu c Kết luận Hệ thống có đối tượng biến thiên ( biến thiên theo sin2u ) nên tín hiệu đầu dạng dao động điều hòa sóng sin: GVGD : Nguyễn Thị Luyến Page 24 Khoa Điện-Điện Tử lớn - Nhóm : Bài tập Chu kì: T = 13s Biên độ nủa dương: A = 0.178 Biên độ nủa âm: B = 0.1655 Đới với đối tượng biến thiên BĐK mờ chỉnh định tham số Ti thực việc điều khiển tốt GVGD : Nguyễn Thị Luyến Page 25 ... tượng biến thiên BĐK mờ chỉnh định tham số Kp thực việc điều khiển tốt Hệ thống sử dụng BĐK mờ chỉnh định tham số Pi a Xây dựng BĐK mờ - Pi = Pi(module)+∆Pi Vói Pi(module)=3.0 Tập mờ đầu vào (e/e*)... Luyến Page Khoa Điện-Điện Tử lớn Nhóm : Bài tập Pi = Pi(module)+∆Pi Vói Pi(module)=6.0 - Tập mờ đầu vào (e/e*) - Trong đó: N: nagative P: positive Z: zero Tập mờ đầu (∆Pi) - Ma trận trạng thái luật... tín hiệu điều khiển khiến cho hệ thống dao động ổn định gấp nhiều lần so với nhiễu đầu vào Bởi nhiễu tín hiệu điều khiển GVGD : Nguyễn Thị Luyến Page 13 Khoa Điện-Điện Tử lớn Nhóm : Bài tập tác