Đồ án tốt nghiệp: Điều khiển hệ phi tuyến dùng giải thuật thông minh

Đề tài có mục tiêu là: Nghiên cứu sử dụng phần mềm matlab R2013b, tìm hiểu SMT32F4, cách nhúng gi ải thuật từ Matlab vào vi đi ều khiển. Tìm hiểu về các giải thuật điều khiển thông minh. Thiết kế bộ điều khiển PID, Fuzzy, mạng Neural trong hai mô hình phi tuyến là: mô hình máy bay trực thăng hai bậc tự do và mô hình điều khiển động cơ ba pha. Đánh giá mức độ hiệu quả của các giải thuật điều khiển khác nhau.

TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TP HỒ CHÍ MINH ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP Y SINH Tp HCM, ngày 20 tháng 03 năm 2018 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Chuyên ngành: Hệ đào tạo: Khóa: Nguyễn Thành Ln Tạ Minh Giang Điện tử cơng nghiệp Đại học quy 2014 MSSV: 14141179 MSSV: 14141079 Mã ngành: 141 Mã hệ: Lớp: 14141DT1A I TÊN ĐỀ TÀI: ĐIỀU KHIỂN HỆ PHI TUYẾN DÙNG GIẢI THUẬT THÔNG MINH II NHIỆM VỤ: Các số liệu ban đầu: Tìm hiểu tài liệu hướng dẫn PID, FUZZY, NEURAL Tìm hiểu mơi trường làm việc Matlab Simulink thư viện Waijung Blockset Nội dung thực hiện: Tìm hiểu linh kiện, thiết bị sử dụng mơ hình: STM32F407VG, Encoder E50S8-5000, Encoder E50S8-1024, BLH Heli Emax 40A, biến tần VLT 2807 phần mềm Matlab/Simulink; cách thức truyền nhận liệu; nghiên cứu giải thuật điều khiển đại; nghiên cứu xây dựng mơ hình thuật tốn cho mơ hình trực thăng hai bậc tự nhận dạng mơ hình điều khiển tốc độ động cơ; mơ lập trình hệ thống Matlab/Simulink; tiến hành điều khiển mơ hình; nhận xét kết thực tế III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 06/03/2018 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 20/07/2018 V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: ThS Tạ Văn Phương CÁN BỘ HƯỚNG DẪN BM ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH i TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC Tp HCM, ngày 20 tháng 03 năm 2018 LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên 1: Tạ Minh Giang Lớp: 14141DT1A MSSV: 14141079 Họ tên sinh viên 2: Nguyễn Thành Luân Lớp: 14141DT1A MSSV: 14141179 Tên đề tài: Điều khiển hệ phi tuyến dùng giải thuật thông minh Xác nhận Tuần/ngày Nội dung GVHD Tuần Gặp giảng viên hướng dẫn trao đổi đề tài đồ án tốt nghiệp 18/3-24/3 Tuần Viết đề cương lịch trình thực đồ án tốt nghiệp 25/3-31/3 Tuần Tìm hiểu đề tài lựa chọn thiết bị 1/4-7/4 Tuần Tìm hiểu nguyên lý hoạt động đề tài 8/4-14/4 Tuần Thiết kế sơ đồ khối, sơ đồ nguyên lý 15/4-21/4 Tuần 6,7 Tìm hiểu giải thuật pid, fuzzy, neural 22/4-5/5 Tuần 8,9 6/5- 19/5 Tuần 10,11,12,13 20/5-16/6 Viết chương trình điều khiển động ba pha Viết chương trình điều khiển mơ hình máy bay trực thăng hai bậc tự Tuần 14,15,16 17/6-6/7 Viết báo cáo GV HƯỚNG DẪN (Ký ghi rõ họ tên) ii LỜI CAM ĐOAN Đề tài nhóm sinh viên Nguyễn Thành Luân Tạ Minh Giang tự thực hiện, thầy Tạ Văn Phương hướng dẫn, dựa vào số tài liệu trước khơng chép từ tài liệu hay cơng trình có trước Người thực đề tài Nguyễn Thành Luân iii Tạ Minh Giang LỜI CẢM ƠN Trong thời gian thực đề tài, người thực giúp đỡ gia đình, q thầy bạn bè nên đề tài hoàn thành Những người thực xin chân thành gửi lời cảm ơn đến: Thầy Tạ Văn Phương, giảng viên trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM trực tiếp hướng dẫn tận tình giúp đỡ tạo điều kiện để nhóm hồn thành tốt đề tài Những người thực xin chân thành cám ơn đến thầy cô khoa Điện - Điện tử trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM tận tình dạy dỗ, bảo, cung cấp cho người thực kiến thức nền, chun mơn làm sở để hồn thành đề tài Cảm ơn gia đình động viên ln ln bên cạnh lúc khó khăn Xin gửi lời cảm ơn đến người bạn sinh viên khoa Điện-Điện tử giúp đỡ người thực đề tài để hồn thành tốt đề tài Xin chân thành cảm ơn! Người thực đề tài: Nguyễn Thành Luân iv Tạ Minh Giang MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ii LỜI CAM ĐOAN iii LỜI CẢM ƠN iv MỤC LỤC v DANH SÁCH HÌNH vii DANH SÁCH BẢNG xi DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT xii TÓM TẮT xiii CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ : 1.2 MỤC TIÊU: 1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU: 1.4 GIỚI HẠN: 1.5 BỐ CỤC: CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 TỔNG QUAN VỀ MƠ HÌNH MÁY BAY TRỰC THĂNG HAI BẬC TỰ DO: 2.2 TỔNG QUAN VỀ PHẦN CỨNG: 2.2.1 Kit STM32F407VG_disc1 discovery: 2.2.2 Encoder E50S8- 5000 (1024): 2.2.3 Emax BL heli ESC: 10 2.2.4 Động Brushless DC (BLDC): 11 2.2.5 Biến tần VLT 2807 195N1015: 13 2.2.6 Nguồn tổ ong 24V 5A: 16 2.3 GIAO TIẾP UART: 16 2.4 HỆ ĐA BIẾN MIMO: 20 2.5 LÍ THUYẾT ĐIỀU KHIỀN: 21 2.5.1 Thuật toán PID: 21 2.5.2 Thuật toán Fuzzy: 26 2.5.3 Thuật toán Neural: 33 CHƯƠNG TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ 40 v 3.1 THIẾT KẾ SƠ ĐỒ KHỐI CỦA HỆ THỐNG: 40 3.2 MƠ HÌNH HĨA HỆ THỐNG TRMS: 45 3.2.1 Mơ hình tốn học hệ TRMS: 46 CHƯƠNG THI CÔNG HỆ THỐNG 56 4.1 GIỚI THIỆU: 56 4.2 MƠ HÌNH PHẦN CỨNG: 56 4.2.1 Mơ hình TRMS: 56 4.2.2 Mơ hình điều khiển tốc độ động cơ: 58 4.3 PHẦN MỀM LẬP TRÌNH: 60 4.3.1 Giới thiệu Matlab: 60 4.3.2 Simulink: 61 4.3.3 Thư viện waijung: 64 4.3.4 Tool box Fuzzy: 65 4.3.5 Toolbox neural nhận dạng hệ thống: 69 4.4 MƠ HÌNH MƠ PHỎNG: 75 4.4.1 Mơ hình máy bay trực thăng hai bậc tự do: 75 4.4.2 Mơ hình điều khiển tốc độ động cơ: 83 4.5 CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN: 88 4.5.1 Chương trình điều khiển hệ TRMS: 88 4.5.2 Chương trình điều khiển tốc độ động ba pha: 89 CHƯƠNG KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ 92 5.1 TÓM TẮT: 92 5.2 KẾT QUẢ ĐÁP ỨNG CỦA HAI HỆ PHI TUYẾN: 92 5.2.1 Kết đáp ứng hệ TRMS 92 5.2.2 Mơ hình điều khiển tốc độ động ba pha: 96 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 99 6.1 KẾT LUẬN: 99 6.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN: 100 TÀI LIỆU THAM KHẢO 101 vi DANH SÁCH HÌNH Hình Trang Hình Trực thăng EC_225 Hình 2 Lực nâng trực thăng lên Hình Hệ thống dẫn động cánh quạt cánh quạt Hình Kit STM32F407 Hình Encoder E50S8-5000 Hình Cấu tạo encoder 10 Hình Cấu tạo chân kết nối BLH Heli Emax 11 Hình Động cánh quạt Tarot 13 Hình Biến tần VLT 2807 195N1015 14 Hình 10 Sơ đồ nguyên lý hoạt động biến tần 15 Hình 11 Nguồn tổ ong 24V 16 Hình 12 Hệ thống truyền liệu bất đồng 17 Hình 13 Định dạng ký tự truyền theo chuẩn RS-232 19 Hình 14 Sơ đồ ngun lí hệ thống đa biến điển hình 20 Hình 15 Quan hệ ngõ vào hệ MIMO dùng ma trận hàm truyền 20 Hình 16 Sơ đồ hệ thống điều khiển dùng PID 22 Hình 17 Điều khiển hồi tiếp với điều khiển PID 22 Hình 18 Đáp ứng nấc hệ K  K gh 25 Hình 19 Điều khiển trực tiếp 26 Hình 20 Điều khiển gián tiếp 27 Hình 21 Sơ đồ khối điều khiển mờ 28 Hình 22 Tập mờ ngõ khâu mờ hóa 28 Hình 23 Các loại tập mờ ngõ vào ngõ 29 Hình 24 Các đường đặc tính bị hạn chế nội suy điểm đặc tính 30 Hình 25 Những nguyên lý giải mờ 31 Hình 26 Cấu trúc neural 34 vii Hình 27 Đồ thị hàm purelin 35 Hình 28 Đồ thị hàm hard limit 35 Hình 29 Đồ thị hàm logsig 36 Hình 30 Đồ thị hàm tansig 36 Hình 31 Mạng neural truyền thẳng 37 Hình 32 Mạng neural hồi qui 37 Hình 33 Cấu trúc mạng neural nhiều lớp 38 Hình Sơ đồ khối hệ thống …………………………………………………….40 Hình Sơ đồ khối hệ thống thiết bị thực tế mơ hình TRMS 41 Hình 3 Sơ đồ khối hệ thống thiết bị thực tế mơ hình động 41 Hình Kết nối STLINK- STM32F407 UART2 (Datasheet) 42 Hình Kết nối hai Encoder với vi điều khiển 43 Hình Sơ đồ kết nối biến tần động 44 Hình Sơ đồ tổng quát hệ TRMS 46 Hình Trọng lực hệ 47 Hình Momen lực đẩy ma sát 48 Hình 10 Momen lực mặt phẳng ngang 50 Hình 11Hàm phụ thuộc lực đẩy vào tốc độ động 52 Hình 12 Hàm phụ thuộc tốc độ quay động điện áp vào 53 Hình 13 Phương trình lực đẩy động 53 Hình 14 Hàm phụ thuộc tốc độ quay động đuôi áp 54 Hình 15 Sơ đồ khối hệ thống TRMS 55 Hình Sơ đồ kết nối hệ thống điều khiển với mơ hình TRMS ………………………57 Hình Hệ thống điều khiển mơ hình TRMS thực tế 57 Hình Sơ đồ kết nối hệ thống điều khiển mơ hình 59 Hình 4 Hệ thống điều khiển mơ hình điều khiển tốc độ động thực tế 59 Hình Giao diện Matlab 60 Hình Giao diện làm việc Simulink 62 Hình Thư viện Simulink 63 viii Hình Thiết lặp miền mô 64 Hình Thư viện waijung blockset 65 Hình 10 Giao diện ban đầu vủa fuzzy 66 Hình 11 Thay đổi số lượng ngõ vào 66 Hình 12 Tập mờ 67 Hình 13 Luật mờ 68 Hình 14 Gọi fuzzy vào chương trình 69 Hình 15 Giao diện làm việc tool ident 70 Hình 16 Chèn liệu vào để nhận dạng 70 Hình 17 Giao diện tool ident sau chèn dữu liệu 71 Hình 18 Chọn số cực số zero hệ thống cần nhận dạng 72 Hình 19 Giao diện tool ident sau nhận dạng 72 Hình 20 Giao diện tool NARMA_L2 74 Hình 21 Sơ đồ Simulink chi tiết cho hệ TRMS 76 Hình 22 Tập mờ đầu vào e(t) de(t)/dt 77 Hình 23 Tập mờ đầu u 77 Hình 24 Cấu trúc mô với FUZZY/PID cho hệ thống TRMS 79 Hình 25 Mơ đáp ứng góc Pitch 79 Hình 26 Mơ đáp ứng góc Yaw 80 Hình 27 Mơ đáp ứng góc Pitch góc đặt 10 độ 81 Hình 28 Mơ đáp ứng góc Yaw giá trị đặt 10 độ 81 Hình 29 Mơ đáp ứng góc Pitch góc đặt sóng sin T=15s 82 Hình 30 Mơ đáp ứng góc Yaw góc đặt sóng sin T=15s 83 Hình 31 Cấu trúc mơ với NEURAL/FUZZY/PID cho hệ thống 83 Hình 32 Tập mờ đầu vào e(t) de(t)/dt 84 Hình 33 Tập mờ đầu u 85 Hình 34 Thông số huấn luyện Neural cho động ba pha 86 Hình 35 Mô đáp ứng PID ngõ vào sóng sin 87 Hình 36 Mơ đáp ứng fuzzy ngõ vào sin 87 ix Hình 37 Mơ đáp ứng neural với giá trị đặt sóng sin 88 Hình 38 Code điều khiển Fuzzy điều khiển hệ TRMS 88 Hình 39 Giao diện điều khiển quan sát PC 89 Hình 40 Code điều khiển Fuzzy điều khiển tốc độ động ba pha 90 Hình 41 Code điều khiển Neural điều khiển tốc độ động ba pha 90 Hình 42 Giao diện điều khiển quan sát 91 Hình Đáp ứng góc Pitch hệ TRMS với giá trị đặt sóng sin với T=15s …… 92 Hình Đáp ứng góc Pitch hệ TRMS với giá trị đặt thay đổi liên tục 93 Hình Đáp ứng góc Pitch hệ TRMS Yaw =10 độ 93 Hình Đáp ứng góc Yaw hệ TRMS với giá trị đặt sóng sin với T=15s 94 Hình 5 Đáp ứng góc Yaw hệ TRMS với giá trị đặt thay đổi liên tục 95 Hình Đáp ứng góc Yaw hệ TRMS truc Pitch =10 độ 95 Hình Đáp ứng động giá trị đặt thay đổi theo hàm bước 97 Hình Đáp ứng động giá trị đặt thay đổi liên tục 97 Hình Điện áp điều khiển điều khiển 98 x CHƯƠNG THI CƠNG HỆ THỐNG Hình 38 Code điều khiển Fuzzy điều khiển hệ TRMS BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 88 CHƯƠNG THI CÔNG HỆ THỐNG Hình 39 Giao diện điều khiển quan sát PC Khối điều khiển giám sát gồm slider để tùy chỉnh giá trị, display, Scope để quan sát giá trị trả về, ….sau thơng qua chuẩn UART, giao tiếp với STM32F4 để truyền nhận liệu 4.5.2 Chương trình điều khiển tốc độ động ba pha: Bộ điều khiển Neural học học tập từ thông số ngõ vào chương đáp ứng tốt q trình mơ nhiên thử nghiệm vào mơ hình có vọt lố đáp ứng để khắc phục tình trạng điều khiển Neural cộng thêm thành phần KD (của khiển PID) tín hiệu lỗi ngõ để giảm vọt lố tín hiệu BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 89 CHƯƠNG THI CƠNG HỆ THỐNG Hình 40 Code điều khiển Fuzzy điều khiển tốc độ động ba pha Hình 41 Code điều khiển Neural điều khiển tốc độ động ba pha BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 90 CHƯƠNG THI CƠNG HỆ THỐNG Hình 42 Giao diện điều khiển quan sát Khối điều khiển giám sát gồm slider để tùy chỉnh giá trị, display, Scope để quan sát giá trị trả về, ….sau thông qua chuẩn UART, giao tiếp với STM32F4 để truyền nhận liệu BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 91 CHƯƠNG KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ CHƯƠNG KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ 5.1 TÓM TẮT: Ở chương chủ yếu trình bày kết điều khiển khác (Fuzzy, Neural) mơ hình phi tuyến viết phần mềm Matlab/Simulink nhúng vào Kit STM32F4 để kiểm nghiệm thực tế kết đo dạng sóng tín hiệu đặt tín hiệu phản hồi với tín hiệu đặt thay đổi khác (theo hàm bước, sóng Sin, tăng theo hàm trễ bậc 1) thơng qua so sánh ưu điểm nhược điểm điều khiển khác 5.2 KẾT QUẢ ĐÁP ỨNG CỦA HAI HỆ PHI TUYẾN: 5.2.1 Kết đáp ứng hệ TRMS Kết đáp ứng điều khiển Fuzzy vẽ trục tọa độ với điều khiển PID qua ta thấy trực quan điều khiển  Đáp ứng hệ góc Pitch với tín hiệu tham chiếu sóng Sin với biên độ 10 độ (từ đến 25 độ) góc Yaw=0 độ Hình Đáp ứng góc Pitch hệ TRMS với giá trị đặt sóng sin với T=15s BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 92 CHƯƠNG KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ  Đáp ứng hệ góc Pitch với giá trị đặt thay đổi liên tục tăng theo hàm trễ bậc Hình Đáp ứng góc Pitch hệ TRMS với giá trị đặt thay đổi liên tục  Đáp ứng hệ góc Pitch với giá trị đặt 10 độ góc Yaw 10 độ Hình Đáp ứng góc Pitch hệ TRMS Yaw =10 độ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 93 CHƯƠNG KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ  Đáp ứng hệ góc Yaw với tín hiệu tham chiếu sóng sin với biên độ 10 độ (từ đến 25 độ) góc Pitch=0 độ Nhận xét: Khả đáp ứng góc Pitch góc Yaw hệ TRMS điều khiển có khác rõ rệt Mỗi điều khiển có ưu điểm khuyết điểm khác Đối với tín hiệu vào sóng Sin khả đáp ứng điều khiển Fuzzy tốt nhanh rõ rệt có khả bám theo quỹ đạo với sai số nhỏ độ Về điều khiển PID khả đáp ứng chậm khiến cho khả bám quỹ đạo hệ chưa tốt Đối với tín hiệu vào thay đổi liên tục điều khiển đáp ứng tương đối giống nhiên thời điểm xác lập điều khiển PID có vọt lố lớn Tại thời điểm tín hiệu vào tăng mạnh điều khiển PID bị dao động khả đáp ứng so với điều khiển Fuzzy Khi động hoạt động với giá trị góc đặt 10 độ động ảnh hưởng lẫn sinh dao động Bộ điều khiển PID có vọt lố, thời gian xác lập, biên độ dao động lớn so với điều khiển Fuzzy Hình Đáp ứng góc Yaw hệ TRMS với giá trị đặt sóng sin với T=15s BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 94 CHƯƠNG KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ  Đáp ứng hệ góc Pitch với giá trị đặt thay đổi liên tục tăng theo hàm trễ bậc Hình 5 Đáp ứng góc Yaw hệ TRMS với giá trị đặt thay đổi liên tục  Đáp ứng hệ góc Yaw với giá trị đặt 10 độ góc Pitch 10 độ Hình Đáp ứng góc Yaw hệ TRMS truc Pitch =10 độ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 95 CHƯƠNG KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ Nhận xét: Khả đáp ứng góc Yaw hệ TRMS điều khiển Fuzzy tốt so với điều khiển PID Đối với tín hiệu vào sóng Sin hai điều khiển đáp ứng tương đối ổn định với thời gian hoạt động lâu điều khiển PID khơng bám sát quỹ đạo có sai lệch rõ rệt Đối với tín hiệu vào thay đổi liên tục điều khiển PID có vọt lố lớn giá trị đặt tăng mạnh Tại thời điểm tín hiệu vào giảm điều khiển lại có khả đáp ứng tốt Fuzzy Khi động hoạt động với giá trị góc đặt 10 độ động ảnh hưởng lẫn sinh dao động Bộ điều khiển PID có vọt lố, thời gian xác lập, biên độ dao động lớn so với điều khiển Fuzzy Kết luận: Với loại thay đổi tín hiệu đặt điều khiển Fuzzy cho thấy mức độ hiệu nhiều mặt như: đáp ứng nhanh, ổn định bị dao động, không vọt lố… so với điều khiển PID Bộ điều khiển Fuzzy hoạt động tốt tác động nhiễu lớn với khả quay quỹ đạo nhanh bị vọt lố Tuy nhiên tín hiệu điều khiển chưa tốt dao động nhiều Khi hoạt động lâu Encoder thường reset giá trị không vị trí hoạt động làm ảnh hưởng tới khả đáp ứng giải thuật 5.2.2 Mơ hình điều khiển tốc độ động ba pha:  Đáp ứng hệ với giá trị đặt thay đổi theo hàm bước BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 96 CHƯƠNG KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ Hình Đáp ứng động giá trị đặt thay đổi theo hàm bước  Đáp ứng hệ với giá trị đặt thay đổi liên tục tăng/giảm theo hàm trễ bậc Hình Đáp ứng động giá trị đặt thay đổi liên tục BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 97 CHƯƠNG KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ Hình Điện áp điều khiển điều khiển Nhận xét: Nhìn chung ba điều khiển đáp ứng tương đối tốt với loại thay đổi giá trị đặt khác điều khiển có ưu điểm nhược điểm riêng Đối với giá trị đặt thay đổi theo hàm bước điều khiển PID tỏ hiệu có thời gian xác lập lâu có vọt lố lớn Bộ điều khiển Fuzzy Neural có thời gian xác lập nhiên điều khiển Neural lại bị vọt lố nhẹ lại có dạng sóng ổn định ba điều khiển Đối với giá trị đặt thay đổi thay đổi liên tục từ (200 đến 1000) hai điều khiển PID neural đáp ứng tốt bám quỹ đạo giá trị đặt trước Bộ điều khiển Fuzzy thiết kế luật mờ hàm liên thuộc chưa tốt nên đáp ứng khoản 300 đến 900 Đối với điện áp điều khiển: giá trị điện áp điều khiển PID Fuzzy thay đổi liên tục ổn định Với điện áp Neural ta thấy điện áp ổn định Kết luận: Với loại thay đổi khác giá trị đặt nhận thấy kết đáp ứng neural thời điểm xác lập ổn định tốt so với hai giải thuật lại Và với tín hiệu điện áp điều khiển có tín hiệu giải thuật neural đạt yêu cầu Như vậy, điều khiển neural tối thiểu hóa sai số theo thời gian giải thuật PID, dải đáp ứng hẹp giải thuật mờ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 98 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 6.1 KẾT LUẬN: Sau thời gian tìm hiểu, nghiên cứu thực hiện, nhóm hồn thành đề tài “Điều khiển hệ thống phi tuyến dùng giải thuật thông minh” hai mơ hình thực nghiệm mơ hình máy bay trực thăng bậc tự ( TRMS) mơ hình điều khiển tốc độ động pha Qua mô Matlab kiểm nghiệm thực tế mô hình kết so sánh với cơng trình nghiên cứu khác, chứng minh chất lượng, ổn định đảm bảo chí q trình điều khiển Trong q trình thực đồ án, nhóm duyệt đăng báo tiếng anh Tạp chí Khoa học Giáo dục Kỹ thuật Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh Cơng việc thực hiện:  Mơ hình máy bay trực thăng  Hiểu biết rõ giải thuật điều khiển phần mềm Matlab  Mơ hình hóa đối tượng  Xây dựng mơ hình mơ  Thiết kế điều khiển PID, Fuzzy để điều khiển đối tượng  Thực nghiệm điều khiển giữ ổn định hệ thống mơ hình  Mơ hình điều khiển tốc độ động  Nhận dạng hệ thống  Mô hệ thống với điều khiển khác PID, Fuzzy, Neural  Thực nghiệm điều khiển tốc độ động với điều khiển  Đánh giá ưu nhược điểm điều khiển Hạn chế đề tài: Trong thời gian làm luận văn cố gắng với giúp đỡ giáo viên hướng dẫn quý thầy cô bạn, song thời gian không cho phép nên nhiều thiếu sót Những vấn đề cần khắc phục: BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 99 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN  Thời gian đáp ứng góc pitch góc yaw hệ thống chậm Và hạn chế góc quay  Chưa thiết kế điều khiển neural cho mơ hình máy bay trực thăng hai bậc tự  Hạn chế khả đáp ứng khoảng giải thuật Fuzzy mô hình điều khiển tốc độ động  Tín hiệu điều khiển chưa tốt 6.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN: Tiếp tục nghiên cứu số phương pháp điều khiển phi tuyến thông minh khác cho đối tượng TRMS để nâng cao chất luợng điều khiển tính bền vững hệ thống  Nhúng giải thuật điều khiển vào vi điều khiển thông dụng khác  Áp dụng điều khiển mơ hình khác với độ xác ổn định cao BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 100 TÀI LIỆU THAM KHẢO TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Phan Xuân Minh & Nguyễn Doãn Phước, “Lý thuyết điều khiển mờ”, nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 2006 [2] Fatiha Loucif “DC Motor Speed Control Using PID Controller”, Department of Electrical Engineering and information, Hunan University, ChangSha, Hunan, China, 2002 [3] Zhen-yu zhao Masayoshi Tomizuka and Satoru Isaka, “Fuzzy gain of PID controller”, Members, IEEE 1392p [4] IEC Programmable controllers: Part fuzzy control programming, “Technical Report IEC 1131”, International Electrotechnical Commission, 1996 [5] Howard Demuth, Mark Beale, Martin Hagan, “Neural Network Toolbox™ User’s Guide”, June 1992 [6] Ankesh Kumar Agrawal, “Optimal Controller Design for Twin Rotor MIMO System”, Rourkela-769008, India 2011-2013 [7] Pham Quang Tri, Dang Xuan Kien, “Parameter Optimization Of PID Controller Based On PSO Algorithm For A Tiwn Rotor MIMO System”, Journal of transportation science and technology, Nov 2015 [8] Nguyen Truong Phi, Dang Xuan Kien, “Design And Analysis Of Two Degrees Of Freedom Helicopter Model Based on Robust H∞ Control Synthesis Method”, Tạp chí Khoa học cơng nghệ hàng hải, Aug 2016 [9] Da-Wei Gu, Petko H Petkov, Mihail M Konstantinov “Robust Control Design With Matlab”, Library of Congress Control Number: 2013938042, Nov 2013 [10] Ankesh Kumar Agrawal, “Optimal Controller Design For Twin Rotor MIMO System”, National Institute of Technology Rourkela-769008, India, June, 2013 [11] Petr Dolezel, Libor Havlicek, Jan Mares “Piecewise-Linear Neural Model For Helicopter Elevation Control”, International Journal of Control Science and Engineering 2012 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 101 TÀI LIỆU THAM KHẢO [12] H A Hashim and M A Abido, “Fuzzy Controller Design Using Evolutionary Techniques For TRMS: A Comparative Study”, Hindawi Publishing Corporation Computational Intelligence and Neuroscience Volume 2015, Article ID 704301 [13] Feedback instruments Ltd, “Twin Rotor System Advanced Teaching Manual”, 1.33-007-4M5, 2010 [14] Usman Ahmad, Waqas Anjum, Syed Mahad Ali Bukhari, “H2 and H∞ Controller Design Of Twin Rotor System”, Intelligent Control and Automation, 3013, 4, 55- 62 [15] Petko H Petkov, Nicolai D Christov, Mihail M Konstantinov, “Robust Read Time Control of a Two Rotor Aerodynamic System”, Seoul, Korea, July 6-11, 2008 [16] Belmonte LM, Morales R, Fernandez-Caballero A, Somolinos JA, “Robust Decentralized Nonlinear Control for a Twin Rotor MIMO System”, Sensors (Basel), 2016 [17] M Ilyas, N Abbas, M UbaidUllah, Waqas A Imtiaz, M A Q Shah, K Mahmood, “Control Law Design for Twin Rotor MIMO System with Nonlinear Control Strategy”, Discrete Dynamics in Nature and Society Volume 2016 (2016), Article ID 2952738 [18] Rajashree Raghavan, Susy Thomas, “MIMO Model Predictive Controller Design for a Twin Rotor Aerodynamic System”, IEEE International Conference on Industrial Technology (ICIT), 2016 88 [19] M Saqlain, M Riaz, and K S Haider, “Controller Design for Performance Analysis and Optimization of Twin Rotor System”, Sci, Int (Lahore), 29(2), 349- 355, 2017 [20] S Nekrouf, M Bouhamida, Z Bellahcene, “Robust Control of Twin Rotor MIMO System”, Internation Review of Automatic Control, Vol 7, No 1(2014) BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 102 ... gặp nhiều khó khăn Để tìm hiểu rõ giải thuật thông minh hệ thống phi tuyến trên, nhóm định chọn đề tài: Điều khiển hệ thống phi tuyến dùng giải thuật thông minh 1.2 MỤC TIÊU:  Mục tiêu chung:... minh đời giải việc toán phức tạp việc điều khiển đối tượng phi tuyến phức tạp Với đề tài: Điều khiển hệ thống phi tuyến dùng giải thuật thơng minh thực nghiệm hai mơ hình điều khiển mơ hình máy... định, an tồn hệ thống Cùng với phát triển khoa học kỹ thuật, hệ thống phi tuyến cao, phức tạp phát triển khơng ngừng Để điều khiển hệ thống điều khiển đại đặc biệt điều khiển thông minh đời không