Báo cáo sơ điều khiển mờ theo luật PID A Lí thyết Bộ điều khiển mờ PID thiết kế theo hai thuật toán: - Thuật toán chỉnh định PID mờ - Thuật toán PID tốc độ Bộ điều khiển mờ thiết kế theo thuật toán chỉnh định PID gồm - Đầu vào: đầu vào gồm sai lệch ET tín hiệu chủ đạo tín hiệu ra, đạo hàm DET sai lệch tích phân IET sai lệch - Đầu ra: tín hiệu điều khiển u(t) ET nhiễu d dt DET IET Bộ điều khiển mờ u(t) Đối tượng Bộ điều khiển mờ với thuật toán PID tốc độ bao gồm - Đầu vào: đầu vào gồm sai lệch ET tín hiệu đầu vào tín hiệu chủ đạo, đạo hàm bậc DET1 đạo hàm bậc hai DET2 sai lệch - Đầu ra: đạo hàm nhiễu du tínhiệu điều khiển u( t) dt ET d dt Bộ điều khiển mờ DET1 d dt DET2 du dt u Đối tượng Do thực tế thường hai thành phần điều khiển PID bỏ qua nên thay thiết kế điều khiển PID hoàn chỉnh người ta lại thường tổng hợp điều khiển kiểu PI hay PD B Ví dụ Ví dụ điều khiển mờ theo luật PD: I Yêu cầu: đầu vào E- sai lệch tín hiệu chủ đạo tín hiệu cảm biến từ -20 đến 20, DET đạo hàm sai lệch,đầu P-công suất làm mát hay sưởi ấm từ -5kW đến 5kW Phần cứng gồm cảm biến nhiệt độ phản hồi chân đọc ADC vi điều khiển coi máy lạnh thiết bị điều khiển công suất điện áp từ đến 10 V tương ứng với công suất từ -5000W đến 5000 W Điều khiển nhiệt độ biến trở nối với kênh ADC vi điều khiển Chọn chu kì trích mẫu 10s Biến Trở Uđ Uđk ADC1 VĐK Uph DAC máy lạnh ADC2 cảm biến nhiệt độ Sơ đồ khối hệ thống II Thiết kế: Đối tượng: nhiệt độ phòng 10oC - 40oC Cảm biến nhiệt độ : 10oC - 40oC ứng với điện phản hồi Uph = 0V10V Bộ điều khiển: dùng vi điều khiển - đầu vào Analog đầu vào cho Uđ đầu cho Uph - đầu Analog dùng Uđk để đặt công suất điều khiển cho máy lạnh 4 Cơ cấu chấp hành máy lạnh với công suất -5000W đến 5000W tương ứng với điện áp đặt 0-10V * Thuật toán cho vi điều khiển: - đọc giá trị ADC1; - đọc giá trị ADC2; - tính chệnh lệch nhiệt độ ET sai phân DET - từ chênh lệch nhiệt độ đạo hàm dùng điều khiển mờ tính tốn giá trị đặt cho công suất máy lạnh - từ giá trị công suất tính tính giá trị cần nạp cho DAC đưa điện áp điều khiển * Thiết kế điều khiển mờ cho máy lạnh: Ts ET d dt DET Bộ điều khiển mờ P Tc Sơ đồ khối điều khiển NM ZE PM ET -20 20 Đối tượng NM ZE PM DET -0.1 NS ZE 0.1 PS P -5000 5000 Thiết bị hợp thành điều khiển thực luật điều khiển sau: Nếu ET=NM DET=ZE P=PM Nếu ET=ZE DET=ZE P=ZE Nếu ET=PM DET=ZE P=NM Nếu ET=NM DET=NM P=PM Nếu ET=ZE DET=NM P=PM Nếu ET=PM DET=NM P=ZE Nếu ET=NM DET=PM P=ZE Nếu ET=ZE DET=PM P=NM Nếu ET=PM DET=PM P=NM Sử dụng thiết bị hợp thành MAX-MIN giải mờ theo phương pháp trọng tâm để tính P với ET DET tính cơng suất điều khiển P ví dụ: với chu kì trích mẫu 10s chu kì đầu nhiệt độ đặt 20oC, nhiệt độ đo 30oC tính ET = -10, lúc DET=0 ta tính ET : NM DET : ET : (-10) = { 0.5, 0.5, }; 0.5 1 ZE 0.5 ZE DET : ET ZE 1 DET (0) = { 0, 1, }; 0.5* PM 0.5* ZE tính cơng suất cho điều khiển là: P 0.5*5000 2500 W 0.5 0.5 Sau 10s tức chu kì trích mẫu ta đo nhiệt độ phòng 9 (10) 0.1 10 (0.1) 0, 0, 1 29oC nhiệt độ đặt 20oC ta tính ET= -9; DET= tiếp tục tính ET : NM DET : ET : ZE DET : 0.45 PM 1 0.55 PM 1 ET (9) 0.45, 0.55, 0 ; DET 0.45* ZE 0.55* NM tính cơng suất điều khiển là: P 0.55*5000 2750 W 0.45 0.55 tương tự ta có bảng số giá trị tính tốn được: ET DET P 10 0.05 -2500 20 -0.05 -2500 15 0.05 3333 15 -0.05 -1000 -20 -0.1 5000 ... thường hai thành phần điều khiển PID bỏ qua nên thay thiết kế điều khiển PID hồn chỉnh người ta lại thường tổng hợp điều khiển kiểu PI hay PD B Ví dụ Ví dụ điều khiển mờ theo luật PD: I Yêu cầu:... Ts ET d dt DET Bộ điều khiển mờ P Tc Sơ đồ khối điều khiển NM ZE PM ET -20 20 Đối tượng NM ZE PM DET -0.1 NS ZE 0.1 PS P -5000 5000 Thiết bị hợp thành điều khiển thực luật điều khiển sau: Nếu... độ đạo hàm dùng điều khiển mờ tính tốn giá trị đặt cho công suất máy lạnh - từ giá trị cơng suất tính tính giá trị cần nạp cho DAC đưa điện áp điều khiển * Thiết kế điều khiển mờ cho máy lạnh: