Khảo sát khả năng điều khiển tách kênh thích nghi đối tượng mimo tuyến tính bằng phản hồi đầu ra thao nguyên lý tách

NGUYỄN VĂN TOÀN ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP - LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGÀNH : TỰ ĐỘNG HÓA TỰ ĐỘNG HÓA KHẢO SÁT NĂNG ĐIỀU KHIỂN TÁCH KÊNH THÍCH NGHI ĐỐI TƯỢNG MIMO TUYẾN TÍNH BẰNG PHẢN HỒI ĐẦU RA THEO NGUYÊN LÝ TÁCH 2008 - 2010 NGUYỄN VĂN TOÀN 0 – Thái Nguyên 2010 THÁI NGUYÊN 2010 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP - LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KHẢO SÁT NĂNG ĐIỀU KHIỂN TÁCH KÊNH THÍCH NGHI ĐỐI TƯỢNG MIMO TUYẾN TÍNH BẰNG PHẢN HỒI ĐẦU RA THEO NGUYÊN LÝ TÁCH Ngành : TỰ ĐỘNG HÓA Mã số:23.04.3898 Học Viên: NGUYỄN VĂN TOÀN Người HD Khoa học : PGS.TS NGUYỄN DỖN PHƯỚC THÁI NGUN – 2010 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN CỘNG HÕA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC Độc lập – Tự – Hạnh phúc KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Nguyễn Văn Toàn Ngày tháng năm sinh: Ngày 29 tháng năm 1966 Nơi sinh: Thủy Ngun - Hải Phịng Nơi cơng tác: Trường Cao đẳng Công nghiệp Cẩm Phả Cơ sở đào tạo: Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp - Thái Nguyên Chuyên ngành: Tự động hóa Khóa học: K11-TĐH TÊN ĐỀ TÀI: KHẢO SÁT KHẢ NĂNG ĐIỀU KHIỂN TÁCH KÊNH THÍCH NGHI ĐỐI TƯỢNG MIMO TUYẾN TÍNH BẰNG PHẢN HỒI ĐẦU RA THEO NGUYÊN LÝ TÁCH Người hướng dẫn khoa học: PGS-TS Nguyễn Doãn Phước Trường Đại học Bách khoa Hà Nội GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN PGS-TS Nguyễn Doãn Phước Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên HỌC VIÊN Nguyễn Văn Toàn http://www.lrc-tnu.edu.vn -:- LỜI CAM ĐOAN Tên tơi là: Nguyễn Văn Tồn, sinh ngày 29 tháng năm 1966, học viên lớp cao học khoá 11 - Ngành Tự động hoá - Trường đại học kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên, công tác trường Cao đẳng Công nghiệp Cẩm Phả Xin cam đoan: Đề tài “Khảo sát khả điều khiển tách kênh thích nghi đối tượng MIMO tuyến tính phản hồi đầu theo nguyên lý tách”, Thầy giáo PGS.TS Nguyễn Dỗn Phước hướng dẫn, cơng trình nghiên cứu thân thực dựa hướng dẫn Thầy giáo hướng dẫn khoa học tài liệu tham khảo trích dẫn Nếu có vấn đề nội dung luận văn tác giả xin hoàn toàn chịu trách nhiệm với lời cam đoan Thái Nguyên, ngày 25 tháng năm 2010 Học viên Nguyễn Văn Tồn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn -:MỤC LỤC Lời cam đoan Mục lục Danh mục hình vẽ, đồ thị Lời mở đầu Chương 1: Phương pháp điều khiển tách kênh phản hồi trạng thái 10 1.1 Bài toán điều khiển tách kênh 10 1.2 Bộ điều khiển tách kênh phản hồi trạng thái Falb-Wolovich 11 1.2.1 Mô tả phương pháp điều khiển tách kênh Falb-Wolovich 11 1.2.2 Xây dựng mơ hình tốn học hệ thống 13 1.2.2.1 Phương trình trạng thái 13 1.2.2.2 Quan hệ mơ hình trạng thái hàm truyền đạt 15 1.2.2.3 Phép biến đổi Smith – McMilan 21 1.3 Thuật tốn tìm điều khiển tốn tách kênh 24 1.4 Ví dụ: Thiết kế điều khiển tách kênh theo Falb - Wolovich 27 Chương 2: Phương pháp quan sát trạng thái hệ có nhiễu tác động 34 2.1 Phân tích tính quan sát 34 2.1.1 Khái niệm quan sát quan sát hoàn toàn 34 2.1.2 Một số kết luận chung tính quan sát hệ tuyến tính 35 2.1.3 Tính đối ngẫu tiêu chuẩn xét tính quan sát 40 hệ tham số 2.2 Phương pháp quan sát trạng thái 44 2.2.1 Đặt vấn đề 44 2.2.2 Bộ quan sát Luenberger 46 2.2.2.1 Phương pháp thiết kế 46 2.2.2.2 Bài toán thiết kế điều khiển gán điểm cực 47 2.2.2.3 Các phương pháp khác phục vụ toán thiết kế 50 quan sát Luenberger Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn -:a Phương pháp Ackermann 50 b Phương pháp Roppenecker 52 c Phương pháp Modal phản hồi trạng thái 53 2.2.2.4 Ví dụ: Thiết kế quan sát Luenberger 63 2.2.3 Bộ quan sát Kalman (bộ lọc Kalman) 69 2.2.3.1 Đặt vấn đề 69 2.2.3.2 Phương pháp tính phục vụ thiết kế lọc Kalman 71 a Thiết kế điều khiển LQR phản hồi dương 71 b Thiết kế điều khiển LQR phản hồi âm 77 2.2.3.3 Thiết kế lọc Kalman 78 2.2.3.4 Ví dụ: Thiết kế lọc Kalman 82 Chương 3: Xây dựng điều khiển tách kênh phản hồi đầu 87 theo nguyên lý tách 3.1 Nguyên lý tách cho toán điều khiển ổn định 87 3.2 Khảo sát ngun lý tách cho tốn tách kênh thích nghi 89 3.2.1 Khảo sát khả ghép chung điều khiển phản hồi trạng 89 thái tách kênh với quan sát trạng thái khơng có nhiễu 3.2.1.1 Khảo sát với quan sát trạng thái Luenberger 91 3.2.1.2 Khảo sát với quan sát trạng thái Kalman 94 3.2.2 Khảo sát khả ghép chung điều khiển phản hồi trạng 97 thái tách kênh với quan sát trạng thái có nhiễu 3.2.2.1 Khảo sát với quan sát trạng thái Luenberger 98 3.2.2.2 Khảo sát với quan sát trạng thái Kalman 101 Chương 4: Đánh giá chất lượng tách kênh 104 4.1 Tổng hợp số kết nghiên cứu 104 4.2 Kết luận 109 Kết luận chung hướng phát triển đề tài 110 Danh mục tài liệu tham khảo 111 Phụ lục 112 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn -:DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Số hiệu Nội dung hình vẽ, đồ thị Trang 1.1 Mơ tả mục đích điều khiển tách kênh 11 1.2 Mô tả phương pháp điều khiển tách kênh Falb-Wolovich 12 1.3 Mô tả hệ thống kỹ thuật 13 1.4 Mô tả hệ SISO 18 1.5 Mô tả hệ MIMO 19 1.6 Mô tả hệ MIMO hệ MISO nối song song với 20 1.7 Thiết kế điều khiển tách kênh theo Smith - McMillan 24 1.8 Mơ hình mơ 28 1.9 Kết mơ vẽ đáp ứng hình 1.8 Tín hiệu step 1: biên độ = thời gian 1s Tín hiệu step 2: biên độ = thời gian 10s 29 Kết mô vẽ đáp ứng hình 1.8 1.10 Tín hiệu step 1: biên độ = thời gian 1s Tín hiệu step 2: biên độ = thời gian 8s 30 Kết mơ vẽ đáp ứng hình 1.8 1.11 Tín hiệu step 1: biên độ = thời gian 3s Tín hiệu step 2: biên độ = thời gian 10s 30 1.12 Mơ hình mơ điều khiển tách kênh 31 Kết mô vẽ đáp ứng sơ đồ 1.12 1.13 Tín hiệu step 1: biên độ = thời gian 1s Tín hiệu step 2: biên độ = thời gian 10s 32 Kết mô vẽ đáp ứng sơ đồ 1.12 1.14 Tín hiệu step 1: biên độ = thời gian 1s Tín hiệu step 2: biên độ = thời gian 8s 32 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn -:Kết mô vẽ đáp ứng sơ đồ 1.12 1.15 Tín hiệu step 1: biên độ = thời gian 3s Tín hiệu step 2: biên độ = thời gian 10s 33 2.1 Điều khiển phản hồi đầu nhờ quan sát trạng thái 45 2.2 Bộ quan sát trạng thái Luenberger 46 2.3 Thiết kế phản hồi trạng thái 48 2.4 Thiết kế phản hồi tín hiệu 49 2.5a Minh họa phương pháp thiết kế modal 55 2.5b Minh họa phương pháp thiết kế modal 55 2.5c Minh họa phương pháp thiết kế modal 56 2.5d Minh họa phương pháp thiết kế modal 58 2.6 Nguyên tắc tổng hợp điều khiển 61 2.7 Hệ thống điều khiển kín có tham gia quan sát trạng thái Luenberger 62 2.8 Mơ hình mơ quan sát trạng thái Luenberger 66 2.9 Kết mô quan sát trạng thái Luenberger 67 2.10 Đáp ứng đầu quan sát thông qua quan sát Luenberger 67 2.11 Các biến trạng thái quan sát thông qua quan sát trạng thái Luenberger 68 2.12 Mơ hình hóa hoạt động mạch lọc Kalman 70 2.13 Mơ tả nhiệm vụ tốn với điều khiển phản hồi dương 71 2.14 Bộ điều khiển phản hồi âm vector trạng thái 78 2.15 Bộ quan sát trạng thái Kalman 78 2.16 Sơ đồ Simulink mô lọc Kalman 84 2.17 Kết mô quan sát trạng thái Kalman 85 2.18 Đáp ứng đầu quan sát thông qua quan sát Kalman 85 2.19 Các biến trạng thái quan sát thông qua quan sát trạng thái Kalman Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 86 http://www.lrc-tnu.edu.vn -:3.1 Hệ kín phản hồi trạng thái sử dụng quan sát trạng thái 87 3.2 Sơ đồ Simulink mô hệ sử dụng ghép quan sát trạng thái điều khiển phản hồi trạng thái tách kênh khơng có nhiễu tác động 90 3.3 Kết mô ghép quan sát trạng thái Luenberger điều khiển phản hồi trạng thái tách kênh Tín hiệu step 1: biên độ = thời gian 1s Tín hiệu step 2: biên độ = thời gian 10s 91 3.4 Kết mô ghép quan sát trạng thái Luenberger điều khiển phản hồi trạng thái tách kênh Tín hiệu step 1: biên độ = thời gian 1s Tín hiệu step 2: biên độ = thời gian 8s 92 3.5 Kết mô ghép quan sát trạng thái Luenberger điều khiển phản hồi trạng thái tách kênh Tín hiệu step 1: biên độ = thời gian 3s Tín hiệu step 2: biên độ = thời gian 10s 92 3.6 Kết mô biến trạng thái ghép quan sát trạng thái Luenberger điều khiển phản hồi trạng thái tách kênh 93 3.7 Kết mô ghép quan sát trạng thái Kalman điều khiển phản hồi trạng thái tách kênh Tín hiệu step 1: biên độ = thời gian 1s Tín hiệu step 2: biên độ = thời gian 10s 94 3.8 Kết mô ghép quan sát trạng thái Kalman điều khiển phản hồi trạng thái tách kênh Tín hiệu step 1: biên độ = thời gian 1s Tín hiệu step 2: biên độ = thời gian 8s 94 3.9 Kết mô ghép quan sát trạng thái Kalman điều khiển phản hồi trạng thái tách kênh Tín hiệu step 1: biên độ = thời gian 3s Tín hiệu step 2: biên độ = thời gian 10s 95 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn -:Kết mô biến trạng thái ghép quan sát 3.10 trạng thái Kalman điều khiển phản hồi trạng thái tách kênh 96 Sơ đồ Simulink mô hệ sử dụng ghép quan sát trạng 3.11 thái điều khiển phản hồi trạng thái tách kênh có nhiễu 97 Kết mơ ghép quan sát trạng thái 3.12 Luenberger điều khiển phản hồi trạng thái tách kênh có nhiễu 98 Kết mô ghép quan sát trạng thái Luenberger 3.13 điều khiển phản hồi trạng thái tách kênh thay đổi tín hiệu Step2 có nhiễu 98 Kết mơ ghép quan sát trạng thái 3.14 Luenberger điều khiển phản hồi trạng thái tách kênh thay đổi tăng biên độ nhiễu 99 Kết mô biến trạng thái ghép quan sát 3.15 trạng thái Luenberger điều khiển phản hồi trạng thái tách kênh có nhiễu 100 Kết mơ ghép quan sát trạng thái Kalman điều khiển phản hồi trạng thái tách kênh có nhiễu 101 Kết mô ghép quan sát trạng thái Kalman 3.17 điều khiển phản hồi trạng thái tách kênh thay đổi tín hiệu Step2 có nhiễu 101 Kết mơ ghép quan sát trạng thái Kalman 3.18 điều khiển phản hồi trạng thái tách kênh thay đổi tăng biên độ nhiễu 102 Kết mô biến trạng thái ghép quan sát 3.19 trạng thái Kalman điều khiển phản hồi trạng thái tách kênh có nhiễu 103 3.16 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn - 96 - Hình 3.10: Kết mơ biến trạng thái ghép quan sát trạng thái Kalman điều khiển phản hồi trạng thái tách kênh Nhận xét: Khi ghép chung quan sát trạng thái Kalman với điều khiển phản hồi trạng thái tách kênh, khơng có nhiễu tác động, biến trạng thái quan sát thông qua quan sát trạng thái Kalman hoàn toàn trùng khớp với biến trạng thái hệ, phần đầu biến trạng thái không trùng ta đặt điểm xuất phát khác (1 0) Vậy thông qua kết mô ghép chung quan sát trạng thái Kalman với điều khiển phản hồi trạng thái tách kênh cho hệ MIMO tuyến tính khơng có nhiễu tác động, kênh tách riêng quan sát trạng thái Kalman quan sát xác trạng thái hệ Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn - 97 3.2.2 Khảo sát khả ghép chung điều khiển phản hồi trạng thái tách kênh với quan sát trạng thái có nhiễu Ta xét đối tượng mục 3.2.1 Sử dụng phần Matlab - Simulink để mô ta có sơ đồ sau: Hình 3.11: Sơ đồ Simulink mô hệ sử dụng ghép quan sát trạng thái điều khiển phản hồi trạng thái tách kênh có nhiễu Với A, B, C, A1, B1, C1, R, M, L khối Matrix Gain Nhiễu tác động đầu vào Nx đầu Ny White Noise Đặt hàm Step đầu vào kênh thứ cho tín hiệu với biên độ thời điểm 1s hàm Step đầu vào kênh thứ hai cho tín hiệu với biên độ thời điểm 10s, điểm xuất phát khối tích phân Sau chạy mô phỏng, dùng lệnh (phụ lục 5) để vẽ đáp ứng 3.2.2.1 Khảo sát với quan sát trạng thái Luenberger Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn - 98 Nhập lệnh để thiết lập tham số cho ma trận chạy mô phỏng; LLuenberger = [ 0.9129 1.0927; 0.1026 0.1940; 1.0202 1.0871]; Hình 3.12: Kết mơ ghép quan sát trạng thái Luenberger điều khiển phản hồi trạng thái tách kênh có nhiễu Giữ nguyên nhiễu, thay đổi tín hiệu step 2: biên độ = thời gian 8s Hình 3.13: Kết mô ghép quan sát trạng thái Luenberger điều khiển phản hồi trạng thái tách kênh thay đổi tín hiệu Step2 có nhiễu Nhận xét: Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn - 99 Khi ghép chung quan sát trạng thái Luenberger với điều khiển phản hồi trạng thái tách kênh, có nhiễu tác động, kênh tách riêng, đáp ứng đầu hệ phụ thuộc đầu vào tương ứng Nhưng đáp ứng đầu bị ảnh hưởng nhiễu nhiều Tiếp tục giữ nguyên hàm Step đầu vào kênh thứ cho tín hiệu với biên độ thời điểm 1s hàm Step đầu vào kênh thứ hai cho tín hiệu với biên độ thời điểm 10s Tăng biên độ nhiễu White Noise tác động đầu vào đầu ta có kết mơ phỏng: Hình 3.14: Kết mô ghép quan sát trạng thái Luenberger điều khiển phản hồi trạng thái tách kênh thay đổi tăng biên độ nhiễu Nhận xét: Khi ghép quan sát trạng thái Luenberger điều khiển phản hồi trạng thái tách kênh, tăng biên độ nhiễu, kênh tách riêng đáp ứng đầu thay đổi chịu ảnh hưởng nhiễu lớn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn - 100 Khối Scope2 cho ta biết biến trạng thái hệ biến trạng thái hệ quan sát thông qua quan sát Luenberger điều khiển phản hồi trạng thái tách kênh có nhiễu tác động: Hình 3.15: Kết mơ biến trạng thái ghép quan sát trạng thái Luenberger điều khiển phản hồi trạng thái tách kênh có nhiễu Nhận xét: Khi ghép chung quan sát trạng thái Luenberger với điều khiển phản hồi trạng thái tách kênh, có nhiễu tác động, quan sát trạng thái Luenberger quan sát biến trạng thái hệ Vậy thông qua kết mô ghép chung quan sát trạng thái Luenberger với điều khiển phản hồi trạng thái tách kênh cho hệ MIMO tuyến tính có nhiễu tác động, quan sát trạng thái Luenberger quan sát trạng thái hệ, đáp ứng đầu hệ bị ảnh hưởng nhiều nhiễu thay đổi Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn - 101 3.2.2.2 Khảo sát với quan sát trạng thái Kalman Nhập lệnh để thiết lập tham số cho ma trận chạy mô phỏng; LKalman = [0.3955 0.1138; 0.4589 0.1369; 0.1369 0.2024]; Hình 3.16: Kết mơ ghép quan sát trạng thái Kalman điều khiển phản hồi trạng thái tách kênh có nhiễu Giữ nguyên nhiễu, thay đổi tín hiệu step 2: biên độ = thời gian 8s Hình 3.17: Kết mơ ghép quan sát trạng thái Kalman điều khiển phản hồi trạng thái tách kênh thay đổi tín hiệu Step2 có nhiễu Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn - 102 Nhận xét: Khi ghép chung quan sát trạng thái Kalman với điều khiển phản hồi trạng thái tách kênh, có nhiễu tác động, kênh tách riêng, đáp ứng đầu hệ phụ thuộc đầu vào tương ứng Đáp ứng đầu chịu ảnh hưởng nhiễu không đáng kể, độ sai số nhỏ chấp nhận Tiếp tục giữ nguyên hàm Step đầu vào kênh thứ đầu vào kênh thứ hai Tăng biên độ nhiễu White Noise tác động đầu vào đầu Dùng lệnh (phụ lục 6) để vẽ đáp ứng, ta có kết mơ phỏng: Hình 3.18: Kết mơ ghép quan sát trạng thái Kalman điều khiển phản hồi trạng thái tách kênh khi thay đổi tăng biên độ nhiễu Nhận xét: Khi ghép quan sát trạng thái Kalman điều khiển phản hồi trạng thái tách kênh tăng biên độ nhiễu tác động, kênh tách riêng ảnh hưởng nhiễu giảm nhiều so với quan sát Luenberger, quan sát trạng thái Kalman quan sát tín hiệu Tức quan sát trạng thái Kalman (hay lọc Kalman) lọc nhiễu Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn - 103 Khối Scope2 cho ta biết biến trạng thái hệ biến trạng thái hệ quan sát thông qua quan sát Kalman điều khiển phản hồi trạng thái tách kênh có nhiễu tác động: Hình 3.19: Kết mơ biến trạng thái ghép quan sát trạng thái Kalman điều khiển phản hồi trạng thái tách kênh có nhiễu Nhận xét: Khi ghép chung quan sát trạng thái Kalman với điều khiển phản hồi trạng thái tách kênh, có nhiễu tác động, quan sát trạng thái Kalman quan sát biến trạng thái hệ Vậy thông qua kết mô ghép chung quan sát trạng thái Kalman với điều khiển phản hồi trạng thái tách kênh cho hệ MIMO tuyến tính kể có nhiễu quan sát trạng thái Kalman quan sát tương đối xác tín hiệu ra, đáp ứng đầu không bị ảnh hưởng nhiều nhiễu thay đổi, nhờ xấp xỉ trạng thái lọc Kalman Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn - 104 Chƣơng ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG TÁCH KÊNH 4.1 Tổng hợp số kết nghiên cứu * Kết khảo sát Bộ điều khiển tách kênh theo Falb – Wolovich Đối tượng có tín hiệu vào, tín hiệu biến trạng thái mơ tả (Ví dụ: 1.4 chương I) Sơ đồ simulink (hình 1.12) Kết mơ trình bày mục 1.4, chương sau: Kết khảo sát: Ở hệ điều khiển tách kênh Falb – Wolovich kênh tách riêng, đáp ứng đầu phụ thuộc tín hiệu đầu vào tương ứng, khơng bị ảnh hưởng lẫn Như điều khiển tách kênh giải vấn đề đặt Bài toán điều khiển tách kênh * Kết khảo sát quan sát trạng thái Luenberger Đối tượng có tín hiệu vào, tín hiệu biến trạng thái mơ tả (Ví dụ: 1.4 Chương I) Sơ đồ simulink (hình 2.8) Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn - 105 Kết mơ trình bày (hình 2.10), sau: * Kết khảo sát quan sát trạng thái Kalman Đối tượng có tín hiệu vào, tín hiệu biến trạng thái mơ tả (Ví dụ: 1.4 Chương I) Sơ đồ simulink (hình 2.16) Kết mơ trình bày (hình 2.18), sau: Với đối tượng, đáp ứng đầu quan sát thơng qua quan sát Luenberger Kalman hồn tồn trùng khớp với đáp ứng đầu hệ Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn - 106 * Kết khảo sát ghép chung điều khiển phản hồi trạng thái tách kênh với quan sát trạng thái Luenberger (Kalman) khơng có nhiễu Cũng với đối tượng (Ví dụ: 1.4 Chương I) Qua kết nghiên cứu theo sơ đồ mơ (hình 3.2): Kết mơ trình bày phần 3.2.1 chương sau: Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn - 107 Kết khảo sát: Khi ghép chung điều khiển phản hồi trạng thái tách kênh với quan sát trạng thái Luenberger (hay Kalman) khơng có nhiễu, kết khảo sát hai quan sát trạng thái tương tự nhau, kênh tách riêng Khi thay đổi tín hiệu đầu vào bất kỳ, đáp ứng đầu hệ phụ thuộc đầu vào tương ứng không bị ảnh hưởng lẫn Vậy điều cho thấy, hệ tuyến tính, việc thiết kế điều khiển phản hồi trạng thái tách kênh tách thành hai toán riêng biệt gồm toán thiết kế điều khiển phản hồi trạng thái tách kênh toán thiết kế quan sát trạng thái * Kết khảo sát ghép chung điều khiển phản hồi trạng thái tách kênh với quan sát trạng thái Luenberger có nhiễu Cũng với đối tượng (Ví dụ: 1.4 Chương I), theo sơ đồ mơ (hình 3.11) Kết mơ trình bày phần 3.2.2.1 chương 3: Kết khảo sát: Bộ quan sát Luenberger quan sát đối tượng, mức độ xác khơng quan sát Kalman Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn - 108 - Kết khảo sát: Khi ghép chung điều khiển phản hồi trạng thái tách kênh với quan sát trạng thái Luenberger đáp ứng đầu bị ảnh hưởng nhiều nhiễu thay đổi * Kết khảo sát ghép chung điều khiển phản hồi trạng thái tách kênh với quan sát trạng thái Kalman có nhiễu Kết mơ trình bày phần 3.2.2.2 chương 3: Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn - 109 - Kết khảo sát: Khi ghép chung điều khiển phản hồi trạng thái tách kênh với quan sát trạng thái Kalman, có nhiễu tác động, kênh tách riêng Các đáp ứng đầu hệ phụ thuộc đầu vào tương ứng Bộ quan sát Kalman quan sát tương đối xác trạng thái hệ, đáp ứng đầu không bị ảnh hưởng nhiều nhiễu thay đổi 4.2 Kết luận Khi ghép chung điều khiển phản hồi trạng thái tách kênh với quan sát trạng thái Luenberger (hay Kalman) khơng có nhiễu, kênh tách riêng, đáp ứng đầu hệ phụ thuộc đầu vào tương ứng không bị ảnh hưởng lẫn Trong trường hợp cho thấy, hệ tuyến tính, việc thiết kế điều khiển phản hồi trạng thái tách kênh tách thành hai toán riêng biệt gồm toán thiết kế điều khiển phản hồi trạng thái tách kênh toán thiết kế quan sát trạng thái Nhưng có nhiễu việc ghép chung điều khiển phản hồi trạng thái tách kênh thực với quan sát trạng thái Kalman kênh tách riêng Các đáp ứng đầu hệ phụ thuộc đầu vào tương ứng, đáp ứng đầu không bị ảnh hưởng nhiều nhiễu thay đổi, nhờ xấp xỉ trạng thái lọc Kalman Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn - 110 KẾT LUẬN CHUNG VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI Sau nghiên cứu luận văn, xác định rõ: Khả ghép nối điều khiển tách kênh phản hồi trạng thái quan sát trạng thái để có điều khiển tách kênh phản hồi đầu (điều khiển theo nguyên lý tách), đánh giá chất lượng tách kênh (sự tương tác kênh) điều khiển phản hồi đầu mang lại, là: Khi khơng có nhiễu, việc ghép chung điều khiển phản hồi trạng thái tách kênh với quan sát trạng thái Luenberger với quan sát trạng thái Kalman kênh tách riêng, đáp ứng đầu hệ phụ thuộc đầu vào tương ứng Vậy điều cho thấy, hệ tuyến tính, việc thiết kế điều khiển phản hồi trạng thái tách kênh tách thành hai toán riêng biệt gồm toán thiết kế điều khiển phản hồi trạng thái tách kênh toán thiết kế quan sát trạng thái Khi có nhiễu tác động, quan sát Luenberger quan sát đối tượng, mức độ xác khơng quan sát Kalman Vậy có nhiễu thực việc ghép chung điều khiển phản hồi trạng thái tách kênh với quan sát trạng thái Kalman, đảm bảo đáp ứng đầu nhiễu thay đổi, nhờ xấp xỉ trạng thái lọc Kalman Kết nghiên cứu luận văn ứng dụng để thiết kế toán điều khiển phản hồi trạng thái tách kênh thích nghi đối tượng MIMO tuyến tính Tuy nhiên ta nhận thấy kênh tách sử dụng nguyên lý tách với lọc Kalman, song đầu kênh ảnh hưởng nhiễu Để nâng cao chất lượng hệ thống theo nghĩa kênh đầu khơng cịn ảnh hưởng nhiễu ta thay lọc Kalman-Busy, (nhưng ta phải giải phương trình vi phân Riccati thay cho giải phương trình đại số Riccati) Kết nghiên cứu tiền đề cho việc chứng minh lý thuyết khả ghép chung quan sát trạng thái điều khiển phản hồi trạng thái tách kênh thích nghi cho đối tượng phi tuyến Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ... Công nghi? ??p Thái Nguyên, công tác trường Cao đẳng Công nghi? ??p Cẩm Phả Xin cam đoan: Đề tài ? ?Khảo sát khả điều khiển tách kênh thích nghi đối tượng MIMO tuyến tính phản hồi đầu theo nguyên lý tách? ??,... kênh phản hồi đầu theo nguyên lý tách Khảo sát ảnh hưởng quan sát trạng thái chất lượng hệ kín, kết luận hệ kín, nguyên lý tách Khảo sát nguyên lý tách cho toán tách kênh thích nghi, mơ khả ghép... tách cho toán điều khiển ổn định 87 3.2 Khảo sát nguyên lý tách cho tốn tách kênh thích nghi 89 3.2.1 Khảo sát khả ghép chung điều khiển phản hồi trạng 89 thái tách kênh với quan sát trạng thái