Thiết kế bộ điều khiển số kết hợp khâu hiệu chỉnh mô hình điều khiển con lắc ngược

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN THANH VÂN THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN SỐ KẾT HỢP KHÂU HIỆU CHỈNH MƠ HÌNH ĐIỀU KHIỂN CON LẮC NGƯỢC LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA Đà Nẵng - Năm 2017 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN THANH VÂN THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN SỐ KẾT HỢP KHÂU HIỆU CHỈNH MƠ HÌNH ĐIỀU KHIỂN CON LẮC NGƯỢC Chun ngành: Kỹ thuật điều khiển Tự động hóa Mã số: 60.52.02.16 LUẬN VĂN THẠC SĨ Người hướng dẫn khoa học: TS NGUYỄN VĂN MINH TRÍ Đà Nẵng - Năm 2017 LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng hướng dẫn khoa học TS Nguyễn Văn Minh Trí Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tác giả luận văn (ký ghi rõ họ tên) Nguyễn Thanh Vân MỤC LỤC Lời cam đoan Mục lục Tóm tắt luận văn Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt Danh mục bảng Danh mục hình MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài (Tính cấp thiết đề tài) Mục tiêu nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn Bố cục đề tài .2 Chương – TÌM HIỂU VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CON LẮC NGƯỢC 1.1 Cấu tạo lắc ngược 1.2 Mơ hình hóa lắc ngược 1.2.1 Giới thiệu toán điều khiển lắc ngược .4 1.2.2 Mơ hình tốn học đối tượng lắc ngược 1.3 Các phương pháp điều khiển lắc ngược .9 1.3.1 Bài toán điều khiển lắc ngược .9 1.3.2 Các phương pháp điều khiển lắc ngược nghiên cứu trước .10 1.3.2.1 Sử dụng điều khiển PID 10 1.3.2.2 Sử dụng điều khiển tồn phương tuyến tính LQR 11 1.3.2.3 Các điều khiển khác 12 1.3.3 Phương pháp điều khiển lắc ngược đề tài 13 1.4 Kết luận 14 Chương – THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN THỜI GIAN GIÁN ĐOẠN CHO CON LẮC NGƯỢC 15 2.1 Tổng quan điều khiển miền thời gian gián đoạn 15 2.2 Phân tích ổn định hệ thống vịng kín mặt phẳng Z 15 2.2.1 Điều kiện ổn định hệ thống 15 2.2.2 Phương pháp kiểm tra độ ổn định tuyệt đối .16 2.2.2.1 Phương pháp kiểm tra tính ổn định Jury 16 2.2.2.2 Phương pháp chuyển đổi song tuyến kết hợp với tiêu chuẩn ổn định Routh .18 2.2.3 Một vài ý kiến ổn định hệ thống điều khiển vịng kín .19 2.3 Các phương pháp thiết kế điều khiển số 19 2.3.1 Phương pháp quỹ đạo nghiệm số 19 2.3.1.1 Điều kiện góc độ cường độ 20 2.3.1.2 Quy tắc chung để xây dựng quỹ đạo nghiệm số 21 2.3.1.3 Ảnh hưởng thời gian lấy mẫu T tính đáp ứng thống qua 22 2.3.2 Phương pháp đáp ứng tần số 23 2.3.3 Phương pháp thiết kế phân tích 30 2.3.4 Điều khiển bậc hệ thống serνo 34 2.3.5 Lựa chọn phhương pháp thiết kế điều khiển số 37 2.4 Thiết kế điều khiển số cho hệ thống lắc ngược .37 2.5 Kết luận 42 Chương – THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN SỐ KẾT HỢP KHÂU HIỆU CHỈNH MƠ HÌNH ĐIỀU KHIỂN CON LẮC NGƯỢC .43 3.1 Giới thiệu 43 3.2 Phương pháp thiết kế khâu hiệu chỉnh mơ hình 45 3.3 Thiết kế điều khiển số kết hợp khâu hiệu chỉnh mơ hình điều khiển lắc ngược 49 3.5 Kết luận 52 Chương – MÔ PHỎNG VÀ KẾT LUẬN 55 4.1 Mô hệ thống lắc ngược có điều khiển số chưa có khâu hiệu chỉnh 55 4.2 Mô hệ thống lắc ngược có điều khiển số kết hợp khâu hiệu chỉnh mơ hình 57 4.3 Mô so sánh hệ thống lắc ngược có điều khiển số hệ thống lắc ngược có điều khiển số kết hợp khâu hiệu chỉnh mơ hình 59 4.4 Kết luận 62 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 63 Kết luận 63 Kiến nghị 63 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 64 PHỤ LỤC 65 QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (bản sao) THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN SỐ KẾT HỢP KHÂU HIỆU CHỈNH MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN CON LẮC NGƯỢC Học viên: Nguyễn Thanh Vân Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển Tự động hóa Mã số: 105150386 Khóa K31 Trường Đại học Bách khoa – ĐHĐN Tóm tắt – Hệ thống lắc ngược gắn xe đối tượng nghiên cứu phổ biến Nó thường sử dụng để kiểm tra thực thi hiệu thuật toán điều khiển đại Tuy nhiên, với thiết bị cần có thời gian đáp ứng nhanh, độ xác, độ tin cậy cao thuật tốn điều khiển đáp ứng phần Nghiên cứu đề xuất nhằm để hạn chế mức thấp sai số vấn đề mà người điều khiển quan tâm Từ hệ thống lắc ngược bản, sử dụng biện pháp thiết kế thông thường tác giả xây dựng điều khiển số kết hợp thêm khâu hiệu chỉnh mơ hình cho đối tượng lắc ngược để đạt kết tốt Phương pháp sử dụng khâu hiệu chỉnh mơ hình giới thiệu luận văn so sánh với kết chưa thực khâu hiệu chỉnh Tác giả tóm tắt kết đạt đưa hướng phát triển đề tài Từ khóa – Con lắc ngược; Hiệu chỉnh mơ hình lắc ngược; Kiểm sốt hệ thống kết hợp mơ hình Abstract – Inverted Pendulum on a cart is a very popular research object It is often used for test and enforce the effectiveness of modern control algorithms However, for devices that require fast response time, accuracy and reliability control algorithms only meet a certain part This research is proposed to minimize the errors and other issues that the operators care about From the inverted Pendulum on a cart , using conventional design method the author built a digital controller that incorporateds the corrected model for the pendulum object to achieve better results The method used to correct the model was introduced in the thesis and was compared with the results without having corrected model The author summarized the achieved results and set out the direction of the future development of the topic Key word – Inverted Pendulum; Model correction Inverted Pendulum; Model Matching Control System DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT CÁC KÝ HIỆU: l Chiều dài từ khớp đến trọng tâm G lắc ngược (m) G Trọng tâm lắc M Khối lượng xe (kg) g Gia tốc trọng trường (m/s2) u Lực tác động vào xe (N) m Khối lượng lắc (kg) x Vị trí xe (m) θ Góc lắc ngược phương thẳng đứng (rad) V Lực tác động theo phương dọc (N) H Lực tác động theo phương ngang (N) I Mơmen qn tính (kg.m2) DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu bảng Tên bảng Trang 1.1 Thơng số mơ hình hệ thống lắc ngược 2.1 Dạng tổng quát tính ổn định Jury 19 4.1 Phân tích kết so sánh mơ 61 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Số hiệu Tên hình vẽ hình vẽ Trang 1.1 Cấu trúc động học mơ hình lắc ngược 1.2 Mơ hình xe lắc ngược 1.3 Mơ hình xe (Cart) 1.4 Mơ hình lắc (Pendulum) 1.5 Cấu trúc điều khiển PID lắc ngược 10 1.6 Thiết kế phản hồi trạng thái R 11 1.7 Cấu trúc điều khiển LQR lắc ngược 12 1.8 Mơ hình thuật tốn với điều khiển mờ PD 13 1.9a Sơ đồ khối hệ thống điều khiển dùng điều khiển số 13 1.9b Sơ đồ khối hệ thống điều khiển dùng điều khiển số kết 13 hợp khâu hiệu chỉnh mơ hình 2.1 Hệ thống điều khiển thời gian gián đoạn 20 2.2 Ổn định tuyến tính thời gian bất biến hệ thống gián đoạn 23 2.3 Hệ thống điều khiển kỹ thuật số 27 2.4a Hệ thống điều khiển số 30 2.4b Sơ đồ biến đổi hệ thống điều khiển số tương đương 30 2.5 Sơ đồ khối hệ thống servo 34 2.6 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển lắc ngược 37 3.1 Sơ đồ khối khâu hiệu chỉnh mơ hình 46 3.2a Thơng số khâu hiệu chỉnh mơ hình 54 3.2b Thơng số khâu hiệu chỉnh mơ hình tương đương 54 65 PHỤ LỤC A-2-4-1: Giải phương trình Riccati tìm ma trận hồi quy K1 số K1I Chương trình M_file Riccati_timmatranK1_hangsoK1I.m % Nhap ma tran G1,H1,C,D G=[1.0773 0.1026 0;1.5651 1.1048 0;-0.0025 -0.0001 0.1;-0.0508 -0.0025 1]; H=[-0.0051;-0.1035;0.0025;0.0501]; C=[0 0]; D=0; % Nhap ma tran G11,H11,Q1 νa R1 G1=[G 0s(4,1);-C*G 1]; H1=[H;-C*H]; Q=[10 0 0; 0 0;0 100 0;0 10 0; 0 0 1]; R=1; % Giai phuong trinh on dinh trang thai Riccati % Cho P1=diag(0,4) P1=diag(0,4); P1=Q+G1'*P1*G1-G1'*P1*H1*inv(R1+H1'*P1*H1)*H1'*P1*G1; % Kiem tra P1 bang 20 buoc lap % Dung lap P1 khong doi for i=1:20, P1=Q1+G1'*P1*G1-G1'*P1*H1*inv(R1+H1'*P1*H1)*H1'*P1*G1; end P1 for i=1:20, P1=Q1+G1'*P1*G1-G1'*P1*H1*inv(R1+H1'*P1*H1)*H1'*P1*G1; end P1 for i=1:20, P1=Q1+G1'*P1*G1-G1'*P1*H1*inv(R1+H1'*P1*H1)*H1'*P1*G1; end P1 66 for i=1:20, P1=Q1+G1'*P1*G1-G1'*P1*H1*inv(R1+H1'*P1*H1)*H1'*P1*G1; end P1 % Ma tran P1 khong doi Trang thai on dinh da dat duoc % Ma tran trang thai on dinh P1 la P1 % Ma tran phan hoi toi uu KK thu duoc tu KK=inv(R1+H1'*P1*H1)*H1'*P1*G1 K=[KK(1) KK(2) KK(3) KK(4)] KI=-KK(5) P1 = 1.0e+003 * 7.0673 1.9183 3.2829 2.3333 -0.1613 1.9183 0.5242 0.9007 0.6401 -0.0443 3.0396 0.8340 2.4487 1.3123 -0.1426 2.2997 0.6309 1.4126 0.9345 -0.0724 -0.1526 -0.0419 -0.1376 -0.0687 0.0189 P1 = 1.0e+003 * 7.9393 2.1575 3.8609 2.6959 -0.2092 2.1575 0.5898 1.0593 0.7396 -0.0574 3.6095 0.9903 2.8308 1.5502 -0.1741 2.6627 0.7305 1.6539 1.0856 -0.0923 -0.1956 -0.0537 -0.1669 -0.0867 0.0215 P1 = 1.0e+003 * 7.9546 2.1617 3.8714 2.7023 -0.2101 2.1617 0.5909 1.0622 0.7414 -0.0576 3.6198 0.9931 2.8379 1.5545 -0.1748 2.6691 0.7323 1.6583 1.0883 -0.0927 67 -0.1965 -0.0539 -0.1676 -0.0871 0.0215 P1 = 1.0e+003 * 7.9549 2.1618 3.8716 2.7024 -0.2101 2.1618 0.5910 1.0622 0.7414 -0.0577 3.6200 0.9932 2.8380 1.5546 -0.1748 2.6692 0.7323 1.6584 1.0883 -0.0927 -0.1965 -0.0539 -0.1676 -0.0871 0.0215 P1 = 1.0e+003 * 7.9549 2.1618 3.8716 2.7024 -0.2101 2.1618 0.5910 1.0622 0.7414 -0.0577 3.6200 0.9932 2.8380 1.5546 -0.1748 2.6692 0.7323 1.6584 1.0883 -0.0927 -0.1965 -0.0539 -0.1676 -0.0871 0.0215 KK = -54.2500 -14.6551 -12.3436 -10.8372 0.5731 K = -54.2500 -14.6551 -12.3436 -10.8372 KI = -0.5731 A-2-4-2: Đáp ứng vị trí xe chưa kết hợp khâu hiệu chỉnh Chương trình M_file Dapungvitrixe.m % Nhap cac thong so G1,H1,C,D,K,KI,GG,HH,CC,DD G1=[1.0773 0.1026 0;1.5651 1.1048 0; -0.0025 -0.0001 0.1;-0.0508 -0.0025 1]; H1=[-0.0051;-0.1035; 0.0025;0.0501]; C=[0 0]; D=0; K=[-54.2500 -14.6551 -12.3436 -10.8372]; KI=-0.5731; GG=[G1-H1*K1 H1*K1I;-C*G1+C*H1*K1 1-C*H1*K1I]; HH=[0;0;0;0;1]; CC=[0 0]; 68 DD=0; % Gia tri dat cua xe yd % Xac dinh vi tri xe y % Su dung cau truc lenh chuyen doi & lenh filter [num3,den3]=ss2tf(GG,HH,CC,DD) r=ones(1,201); k=0:200; yd=filter(1,1,r); y1=filter(num3,den3,r); plot(k,yd,'-',k,y1,'-') v=[0 200 -0.2 1.4]; axis(v); title('Vi tri xe so voi gia tri dat') xlabel('time(s)') ylabel('vi tri x') A-2-4-3: Đáp ứng góc lệch θ chưa kết hợp khâu hiệu chỉnh Chương trình M_file Goclechtheta.m % Nhap cac thong so G1,H1,C,D,K1,K1I,HH,CC,FF,DD G1=[1.0773 0.1026 0;1.5651 1.1048 0; -0.0025 -0.0001 0.1;-0.0508 -0.0025 1]; H1=[-0.0051;-0.1035; 0.0025;0.0501]; C=[0 0]; D=0; K=[-54.2500 -14.6551 -12.3436 -10.8372]; KI=-0.5731; GG=[G1-H1*K1 H1*K1I;-C*G1+C*H1*K1 1-C*H1*K1I]; HH=[0;0;0;0;1]; FF=[1 0 0]; DD=0; %Su dich chuyen cua goc theta 69 %Su dung cau truc lenh chuyen doi & lenh filter [num1,den1]=ss2tf(GG,HH,FF,DD) r=ones(1,201); k=0:200; x1=filter(num1,den1,r); plot(k,x1,'-') v=[0 200 -0.1 0.1]; axis(v); title('Dap ung goc lech theta ') xlabel('Time(s)') ylabel('Goc lech lac(rad)') A-2-4-4: Lực tác động lên xe chưa kết hợp khâu hiệu chỉnh Chương trình M_file luctacdonglenxe.m % Nhap cac thong so G1,H1,C,D,K1,K1I,GG,HH,JJ,DD G1=[1.0773 0.1026 0;1.5651 1.1048 0; -0.0025 -0.0001 0.1;-0.0508 -0.0025 1]; H1=[-0.0051;-0.1035; 0.0025;0.0501]; C=[0 0]; D=0; K1=[-53.7615 -14.5211 -11.8680 -10.5933]; K1I=-0.5512; GG=[G1-H1*K1 H1*K1I;-C*G1+C*H1*K1 1-C*H1*K1I]; HH=[0;0;0;0;1]; JJ=[0 0 0]; DD=0; % Luc tac dong len xe u % Su dung cau truc lenh chuyen doi & lenh filter [num14,den14]=ss2tf(GG,HH,JJ,DD) r=ones(1,201); k=0:200; 70 x14=filter(num14,den14,r); plot(k,x14,'-') v=[0 200 -0.2 0.6]; axis(v); title('Luc tac dong len xe') xlabel('time(s)') ylabel('u(N)') A-3-3-1:Giải phương trình Riccati tìm ma trận hồi quy K2 số K 2I Chương trình M_file Riccati_timmatranK2_hangsoK2I.m % Nhap ma tran G2,H2,C,D G2=[1.1048 0.1035 0;2.1316 1.1048 0;-0.0025 -0.0001 0.1;-0.0508 -0.0025 1]; H2=[-0.0051;-0.1035;0.0025;0.0501]; C=[0 0]; D=0; % Nhap ma tran G3,H3,Q2 νa R2 G22=[G2 0s(4,1);-C*G2 1]; H22=[H2;-C*H2]; Q2=[10 0 0;0 0 0;0 100 0;0 10 0;0 0 1]; R2=1; % Giai phuong trinh on dinh trang thai Riccati % Cho P2=diag(0,4) P2=diag(0,4); P2=Q2+G22'*P2*G22-G22'*P2*H22*inv(R2+H22'*P2*H22)*H22'*P2*G22; % Kiem tra P bang 20 buoc lap % Dung lap P khong doi for i=1:20, P2=Q2+G22'*P2*G22-G22'*P2*H22*inv(R2+H22'*P2*H22)*H22'*P2*G22; end P2 for i=1:20, 71 P2=Q2+G22'*P2*G22-G22'*P2*H22*inv(R2+H22'*P2*H22)*H22'*P2*G22; end P2 for i=1:20, P2=Q2+G22'*P2*G22-G22'*P2*H22*inv(R2+H22'*P2*H22)*H22'*P2*G22; end P2 for i=1:20, P2=Q2+G22'*P2*G22-G22'*P2*H22*inv(R2+H22'*P2*H22)*H22'*P2*G22; end P2 % Ma tran P2 khong doi Trang thai on dinh da dat duoc % Ma tran trang thai on dinh P2 la P2 % Ma tran phan hoi toi uu KK2 thu duoc tu % Ma tran hoi qui K2 νa hang so K2I KK2=inv(R2+H22'*P2*H22)*H22'*P2*G22 K2=[KK2(1) KK2(2) KK2(3) KK2(4)] K2I=-KK2(5) P2 = 1.0e+003 * 9.6462 2.1582 3.5747 2.4384 -0.1802 2.1581 0.4854 0.8065 0.5500 -0.0407 3.2971 0.7439 2.2481 1.1358 -0.1343 2.4023 0.5418 1.2280 0.7765 -0.0646 -0.1695 -0.0382 -0.1289 -0.0609 0.0185 P2 = 1.0e+004 * 1.0634 0.2381 0.4119 0.2765 -0.0227 0.2381 0.0536 0.0929 0.0624 -0.0051 0.3836 0.0865 0.2549 0.1315 -0.0160 72 0.2730 0.0616 0.1409 0.0885 -0.0080 -0.0212 -0.0048 -0.0153 -0.0075 0.0021 P2 = 1.0e+004 * 1.0650 0.2385 0.4129 0.2770 -0.0228 0.2385 0.0537 0.0931 0.0625 -0.0052 0.3846 0.0868 0.2555 0.1318 -0.0161 0.2735 0.0617 0.1412 0.0887 -0.0081 -0.0213 -0.0048 -0.0154 -0.0075 0.0021 P2 = 1.0e+004 * 1.0651 0.2385 0.4129 0.2771 -0.0228 0.2385 0.0537 0.0932 0.0625 -0.0052 0.3846 0.0868 0.2555 0.1318 -0.0161 0.2735 0.0617 0.1412 0.0887 -0.0081 -0.0213 -0.0048 -0.0154 -0.0075 0.0021 P2 = 1.0e+004 * 1.0651 0.2385 0.4129 0.2771 -0.0228 0.2385 0.0537 0.0932 0.0625 -0.0052 0.3846 0.0868 0.2555 0.1318 -0.0161 0.2735 0.0617 0.1412 0.0887 -0.0081 -0.0213 -0.0048 -0.0154 -0.0075 0.0021 KK2 = -65.3485 -14.5754 -11.3322 -9.4798 0.5430 K2 =-65.3485 -14.5754 -11.3322 -9.4798 K2I = -0.5430 A-3-3-2: Đáp ứng vị trí xe kết hợp khâu hiệu chỉnh Chương trình M_file Khauhieuchinhvitrixe.m % Nhap cac thong so G2,H2,C,D,K2,K2I,HH,CC,FF,JJ,LL,MM.DD G2=[1.1048 0.1035 0;2.1316 1.1048 0;-0.0025 -0.0001 0.1;-0.0508 -0.0025 1]; 73 H2=[-0.0051;-0.1035;0.0025;0.0501]; C=[0 0]; D=0; K2=[-65.3485 -14.5754 -11.3322 -9.4798]; K2I=-0.5430; GG2=[G2-H2*K2 H2*K2I;-C*G2+C*H2*K2 1-C*H2*K2I]; HH2=[0;0;0;0;1]; CC=[0 0]; DD=0; %Vi tri cua xe %Su dung cau truc lenh chuyen doi & lenh filter [num22,den22]=ss2tf(GG2,HH2,CC,DD) r=ones(1,201); k=0:200; yd=filter(1,1,r); y22=filter(num22,den22,r); plot(k,yd,'-',k,y22,'-') v=[0 200 -0.2 1.4]; axis(v); title('Vi tri xe so voi gia tri dat') xlabel('Time(s)') ylabel('Vi tri xe') A-3-3-3: Đáp ứng góc lệch θ kết hợp khâu hiệu chỉnh Chương trình M_file Khauhieuchinhgoclechtheta.m % Nhap cac thong so G2,H2,C,D,K2,K2I,HH,CC,FF,JJ,LL,MM.DD G2=[1.1048 0.1035 0;2.1316 1.1048 0;-0.0025 -0.0001 0.1;-0.0508 -0.0025 1]; H2=[-0.0051;-0.1035;0.0025;0.0501]; C=[0 0]; D=0; K2=[-64.8457 -14.4619 -10.8912 -9.2757]; 74 K2I=-0.5430; GG2=[G2-H2*K2 H2*K2I;-C*G2+C*H2*K2 1-C*H2*K2I]; HH2=[0;0;0;0;1]; FF=[1 0 0]; DD=0; %Su dung cau truc lenh chuyen doi & lenh filter [num21,den21]=ss2tf(GG2,HH2,FF,DD) r=ones(1,201); k=0:200; x21=filter(num21,den21,r); plot(k,x21,'-') v=[0 200 -0.1 0.1]; axis(v); title('Dap ung goc lech theta ') xlabel('Time(s)') ylabel('Goc lech lac(rad)') A-3-3-4: Lực tác động lên xe kết hợp khâu hiệu chỉnh Chương trình M_file Khauhieuchinhluctacdonglenxe.m G2=[1.1048 0.1035 0;2.1316 1.1048 0;-0.0025 -0.0001 0.1;-0.0508 -0.0025 1]; H2=[-0.0051;-0.1035;0.0025;0.0501]; C=[0 0]; D=0; K2=[-64.8457 -14.4619 -10.8912 -9.2757]; K2I=-0.5430; GG2=[G2-H2*K2 H2*K2I;-C*G2+C*H2*K2 1-C*H2*K2I]; HH2=[0;0;0;0;1]; JJ=[0 0 0]; DD=0; % Luc tac dong len xe u % Su dung cau truc lenh chuyen doi & lenh filter 75 [num24,den24]=ss2tf(GG2,HH2,JJ,DD) r=ones(1,201); k=0:200; x24=filter(num24,den24,r); plot(k,x24,'-') v=[0 200 -0.2 0.6]; axis(v); title('Luc tac dong len xe') xlabel('time(s)') ylabel('u(N)') A-4-3-1: So sánh đáp ứng vị trí xe Chương trình M_file Sosanhvitrixe.m % Nhap cac thong so G1,H1,C,D,K,KI,GG,HH,CC,DD G1=[1.0773 0.1026 0;1.5651 1.1048 0; -0.0025 -0.0001 0.1;-0.0508 -0.0025 1]; H1=[-0.0051;-0.1035; 0.0025;0.0501]; G2=[1.1048 0.1035 0;2.1316 1.1048 0;-0.0025 -0.0001 0.1;-0.0508 -0.0025 1]; H2=[-0.0051;-0.1035; 0.0025;0.0501]; C=[0 0]; D=0; K=[-54.2500 -14.6551 -12.3436 -10.8372]; KI=-0.5731; K2=[-65.3485 -14.5754 -11.3322 -9.4798]; K2I=-0.5430; GG=[G1-H1*K1 H1*K1I;-C*G1+C*H1*K1 1-C*H1*K1I]; GG2=[G2-H2*K2 H2*K2I;-C*G2+C*H2*K2 1-C*H2*K2I]; HH=[0;0;0;0;1]; CC=[0 0]; DD=0; % Gia tri dat cua xe yd % Xac dinh vi tri xe y 76 % Su dung cau truc lenh chuyen doi & lenh filter [num3,den3]=ss2tf(GG,HH,CC,DD) [num22,den22]=ss2tf(GG2,HH2,CC,DD) r=ones(1,201); k=0:200; yd=filter(1,1,r); y1=filter(num3,den3,r); y22=filter(num22,den22,r); plot(k,yd,'-',k,y1,'-',k,y22,'-') v=[0 200 -0.2 1.4]; axis(v); title('Vi tri xe so voi gia tri dat') xlabel('Time(s)') ylabel('Vi tri xe') A-4-3-2: So sánh đáp ứng góc lệch θ Chương trình M_file Sosanhgoclechtheta.m % Nhap cac thong so G1=[1.0773 0.1026 0;1.5651 1.1048 0; -0.0025 -0.0001 0.1;-0.0508 -0.0025 1]; H1=[-0.0051;-0.1035; 0.0025;0.0501]; G2=[1.1048 0.1035 0;2.1316 1.1048 0;-0.0025 -0.0001 0.1;-0.0508 -0.0025 1]; H2=[-0.0051;-0.1035;0.0025;0.0501]; D=0; K=[-54.2500 -14.6551 -12.3436 -10.8372]; KI=-0.5731; K2=[-65.3485 -14.5754 -11.3322 -9.4798]; K2I=-0.5430; GG=[G1-H1*K1 H1*K1I;-C*G1+C*H1*K1 1-C*H1*K1I]; GG2=[G2-H2*K2 H2*K2I;-C*G2+C*H2*K2 1-C*H2*K2I]; HH=[0;0;0;0;1]; FF=[1 0 0]; 77 DD=0; %Su dich chuyen cua goc theta %Su dung cau truc lenh chuyen doi & lenh filter [num1,den1]=ss2tf(GG,HH,FF,DD) [num21,den21]=ss2tf(GG2,HH,FF,DD) r=ones(1,201); k=0:200; x1=filter(num1,den1,r); x21=filter(num21,den21,r); plot(k,x1,'-',k,x21,'-') v=[0 200 -0.1 0.1]; axis(v); title('Dap ung goc lech theta ') xlabel('Time(s)') ylabel('Goc lech lac(rad)') A-4-3-3: So sánh lực tác động lên xe Chương trình M_file Sosanhluctacdonglenxe.m % Nhap cac thong so G1=[1.0773 0.1026 0;1.5651 1.1048 0; -0.0025 -0.0001 0.1;-0.0508 -0.0025 1]; H1=[-0.0051;-0.1035; 0.0025;0.0501]; G2=[1.1048 0.1035 0;2.1316 1.1048 0;-0.0025 -0.0001 0.1;-0.0508 -0.0025 1]; H2=[-0.0051;-0.1035;0.0025;0.0501]; C=[0 0]; D=0; K1=[-54.2500 -14.6551 -12.3436 -10.8372]; K1I=-0.5731; K2=[-65.3485 -14.5754 -11.3322 -9.4798]; K2I=-0.5430; GG=[G1-H1*K1 H1*K1I;-C*G1+C*H1*K1 1-C*H1*K1I]; GG2=[G2-H2*K2 H2*K2I;-C*G2+C*H2*K2 1-C*H2*K2I]; 78 HH=[0;0;0;0;1]; JJ=[0 0 0]; DD=0; % Luc tac dong len xe u % Su dung cau truc lenh chuyen doi & lenh filter [num14,den14]=ss2tf(GG,HH,JJ,DD) [num24,den24]=ss2tf(GG2,HH,JJ,DD) r=ones(1,201); k=0:200; x14=filter(num14,den14,r); x24=filter(num24,den24,r); plot(k,x14,'-',k,x24,'-') v=[0 200 -0.2 0.8]; axis(v); title('luc tac dong len xe') xlabel('Time(s)') ylabel('u(N)') ... thiết kế khâu hiệu chỉnh mô hình 45 3.3 Thiết kế điều khiển số kết hợp khâu hiệu chỉnh mô hình điều khiển lắc ngược 49 3.5 Kết luận 52 Chương – MÔ PHỎNG VÀ KẾT... hình (1.9): Yđặt Con lắc ngược Bộ điều khiển số Yra Hình 1.9a: Sơ đồ khối hệ thống điều khiển dùng điều khiển số Yđặt Bộ điều khiển số kết hợp khâu hiệu chỉnh mơ hình Yra Hệ thống lắc ngược Hình. .. thống điều khiển dùng điều khiển số kết hợp khâu hiệu chỉnh mơ hình Trong đó: + Bộ điều khiển số điều khiển lắc ngược thiết kế chương + Khâu hiệu chỉnh mơ hình trình bày chương + Chương mơ mơ hình