Nghiên cứu mô hình bộ điều khiển thông minh có sử dụng đại số gia tử để điều khiển đối tượng phi tuyến

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP    - BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP BỘ NGHIÊN CỨU MÔ HÌNH BỘ ĐIỀU KHIỂN THƠNG MINH CĨ SỬ DỤNG ĐẠI SỐ GIA TỬ ĐỂ ĐIỀU KHIỂN ĐỐI TƯỢNG PHI TUYẾN Mã số: B2009-TN02-10 Chủ nhiệm đề tài: ThS Ngô Kiên Trung Bộ mơn Tự động hóa - Khoa Điện Thai Nguyen 2011 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP    - BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP BỘ NGHIÊN CỨU MƠ HÌNH BỘ ĐIỀU KHIỂN THƠNG MINH CĨ SỬ DỤNG ĐẠI SỐ GIA TỬ ĐỂ ĐIỀU KHIỂN ĐỐI TƯỢNG PHI TUYẾN Mã số: B2009-TN02-10 Xác nhận quan chủ trì đề tài (ký, họ tên, đóng dấu) Chủ nhiệm đề tài (ký, họ tên) Thai Nguyen 2011 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn Summary research result of scientific and technological theme in Ministry level Research the model of intelligent controller using hedge algebra to control nonlinear object Code: B2009 - TN02 - 10 Promotor: Master of science Ngo Kien Trung Email: trungokien@tnut.edu.vn Administrative agency: Thai Nguyen University Co-ordinate agency: - Center of Laboratary , Thai Nguyen University of Technology - Center of research new energy, Hanoi University of Technology Time: 24 months (From 01/2009 to 12/2010) 1.Objects - Give supplementary theory in designing control system such as intelligent controller for nonlinear object to improve control quality - Applying in real to control parabolic trough solar collector system or other nonlinear objects in industry 2.Content - Theorical research, collect information concerning control problem following combined model - Research parabolic trough solar collector system controlling problem - Build control algorithm following combined model between hedge algebra and intelligent controller - Program to control system, modelization, modelling and adjust system 3.Results: 3.1.Scientific products - “A research on parabolic trough solar collector system control based on hedge algebra”, Jounals of science and technology – Thai Nguyen University, number 6, 6/2010 - “A research on parabolic trough solar collector system control based on hedge algebra”, The 11th International Conference on Control, Automation, Robotics and Vision - ICARCV 2010 (IEEE Xplore) Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn - “Research to improve quality of hedge algebra controller for solar panel system”, Jounals of science and technology – Hanoi University of Technology, number 84, 2011 3.2 Training products 3.2.1.Master’s thesis (2) - “Research and apply fuzzy logic and hedge algebra control problem”, 2009, Student: Dinh Viet Cuong, Supervisor: Ass Professor Doctor Nguyen Huu Cong - Master thesis: “Research and apply hedge algebra to control parabolic trough solar collector system”, 2010, Student: Tran Huu Chau Giang, Supervisor: Ass Professor Doctor Nguyen Huu Cong 3.2.2 Scientific researching topic in student level (2) - “A research on parabolic trough solar collector system control based on hedge algebra”, 2011, Student: Ngo Quoc Binh, Supervisor: Ngo Kien Trung - “Research and apply fuzzy logic and hedge algebra process control problem”, 2011, Student: Do Van Thuong, Supervisor: Chu Minh Ha Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn NHỮNG NGƯỜI THAM GIA THỰC HIỆN ĐỀ TÀI NCS Ngô Kiên Trung - Khoa Điện - Trường ĐHKT Công nghiệp PGS.TS Nguyễn Hữu Công - Đại học Thái Nguyên ThS Nguyễn Tiến Duy - Khoa Điện tử - Trường ĐHKT Công nghiệp ThS Chu Minh Hà - Khoa Điện - Trường ĐHKT Công nghiệp CN Nguyễn Thị Kim Chung - Phịng QLKH - Trường ĐHKT Cơng nghiệp Cộng tác viên ThS Dương Quốc Tuấn - Khoa Điện - Trường ĐHKT Công nghiệp ThS Nguyễn Thị Thanh Nga - Khoa Điện - Trường ĐHKT Công nghiệp ThS Nguyễn Tuấn Linh - Khoa Điện tử - Trường ĐHKT Cơng nghiệp ĐƠN VỊ PHỐI HỢP CHÍNH 1.Trung tâm nghiên cứu lượng - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội 2.Trung tâm thí nghiệm - Trường Đại học Kỹ thuật Cơng nghiệp – ĐHTN Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn MỤC LỤC NHỮNG NGƯỜI THAM GIA THỰC HIỆN ĐỀ TÀI ĐƠN VỊ PHỐI HỢP CHÍNH MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG BIỂU - HÌNH VẼ DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU MỞ ĐẦU 10 CHƯƠNG I THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN BẰNG LOGIC MỜ VÀ ĐẠI SỐ GIA TỬ 14 1.1.Khái niệm nguyên tắc điều khiển: 14 1.1.1.Khái niệm: 14 1.1.2.Các nguyên tắc điều khiển 14 1.1.2.2.Điều khiển theo chương trình: 16 1.1.2.3.Điều khiển tuỳ động: 16 1.2 Điều khiển thông minh : 17 1.2.1.Điều khiển mờ 17 2.1.1.Khái niệm 18 2.1.2.Bộ điều khiển mờ 25 1.2.2.Điều khiển sử dụng đại số gia tử 28 2.2.1 Một số khái niệm đại số gia tử 28 2.2.2.Điều khiển sử dụng đại số gia tử 32 2.3.Tổng kết 33 CHƯƠNG II NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN GƯƠNG MẶT TRỜI 34 2.1.Giới thiệu thiết bị sử dụng lượng mặt trời 34 2.1.1.Năng lượng mặt trời 34 2.2.Nhà máy nhiệt điện sử dụng lượng mặt trời 38 2.3.Hệ thống thu lượng mặt trời sử dụng máng cong parabol 40 2.3.1 Giới thiệu chung hệ thống hệ thống thu lượng mặt trời sử dụng máng cong parabol PTSC (parabolic trough solar collector) 40 2.3.2 Các thơng số thu sở tính tốn 42 2.4.Thuật toán điều khiển gương mặt trời dạng parabol trụ 46 2.4 1.Tổng quan toán điều khiển bám gương mặt trời 46 2.4.2.Điều khiển tỷ lệ cố định 47 2.4.3.Điều khiển theo thuật toán PSA 48 2.4.4 Phương pháp điều khiển sử dụng điều khiển lôgic mờ 50 2.4.5 Kết luận 53 CHƯƠNG III THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG GƯƠNG MẶT TRỜI BẰNG ĐẠI SỐ GIA TỬ 54 3.1.Xây dựng mơ hình tốn học hệ thống 54 3.1.1.Xác định tín hiệu đặt 55 3.1.2.Điều khiển vị trí động chiều 57 3.2 Thiết kế điều khiển mờ 59 3.2.1 Định nghĩa biến vào 59 3.2.2 Định nghĩa tập mờ (giá trị ngôn ngữ) cho biến vào 60 3.2.3 Xây dựng luật điều khiển 64 3.2.4 Chọn thiết bị hợp thành nguyên lý giải mờ 65 3.2.5 Sơ đồ kết mô 67 3.3 Sử dụng điều khiển Đại số gia tử 68 3.3 Thiết kế điều khiển Đại số gia tử có = 68 3.3 Sử dụng điều khiển Đại số gia tử với  73 3.3.3 Sơ đồ mô điều khiển DSGT 79 3.3.4 Mô sử dụng điều khiển có nhiễu phụ tải 80 3.4.Mô điều khiển ĐSGT có tính đến tính phi tuyến đối tượng điều khiển: 81 3.4.1.Mô hệ khơng có nhiễu phụ tải 82 3.4.2.Trường hợp có nhiễu phụ tải 88 3.5 Kết luận chương 92 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 94 TÀI LIỆU THAM KHẢO 95 PHỤ LỤC 98 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn DANH MỤC BẢNG BIỂU - HÌNH VẼ Bảng 2.1 Các thơng số đặc trưng thu 46 Bảng 2.2: Giá trị biến Wind speed 52 Bảng 2.3: Giá trị biến Drive 52 Bảng 3.1: Các trạng thái khác gương mặt trời 57 Bảng 3.2- Luật điều khiên mờ 65 Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý nhà máy nhiệt điện 38 Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý nhà máy nhiệt điện 39 Hình 2.3 Sơ đồ nguyên lý hệ thống PTSC 40 Hình 2.4 Gương phản xạ dạng parabol trụ 41 Hình 2.5 Ống thu nghiệt 41 Hình 2.6 Hệ truyền động 42 Hình 2.7 Gương quay theo mặt trời với tốc độ 0,25 ° / phút 47 Hình 2.8 Xác định vị trí mặt trời 48 Hình 2.9 Cấu trúc điều khiển với đầu vào, đầu 51 Hình 2.10 Hàm liên thuộc biến WIND_SPEED 52 Hình 2.11 Hàm liên thuộc biến DRIVE 52 Hình 3.1.Mơ hình hệ thống 54 Hình 3.2- Mơ hình động chiều 57 Hình 3.3- Định nghĩa biến vào điều khiển mờ 60 Hình 3.4- Định nghĩa tập mờ cho biến Ch điều khiển mờ 62 Hình 3.5- Định nghĩa tập mờ cho biến dCH điều khiển mờ 63 Hình 3.6- Định nghĩa tập mờ cho biến U điều khiển mờ 64 Hình 3.7- Xây dựng luật điều khiển cho điều khiển mờ 65 Hình 3.8- Quan sát tín hiệu vào mờ 66 Hình 3.9- Bề mặt đặc trưng cho quan hệ vào điều khiển mờ 67 Hình 3.10- Sơ đồ cấu trúc điều khiển mờ động 67 Hình 3.11- Đáp ứng đầu Mờ động 68 Hình 3.12- Hàm liên thuộc đầu vào Ch 68 Hình 3.13- Hàm liên thuộc đầu vào dCh 68 Hình 3.14- Hàm liên thuộc đầu U 69 Hình 3.16- Đường cong ngữ nghĩa trung bình 72 Hình 3.17- Sơ đồ mô điều khiển Đại số gia tử = 73 Hình 3.18- Đáp ứng điều khiển Đại số gia tử = 73 Hình 3.19- Hàm liên thuộc đầu vào Ch 73 Hình 3.20- Hàm liên thuộc đầu vào dCh 74 Hình 3.21- Hàm liên thuộc đầu U 74 Hình 3.23- Đường cong ngữ nghĩa trung bình 78 Hình 3.24- Sơ đồ mơ điều khiển Đại số gia tử () 78 Hình 3.25- Đáp ứng điều khiển Đại số gia tử 1() 79 Hình 3.26- Sơ đồ mơ điều khiển Đại số gia tử 79 Hình 3.27- Đáp ứng điều khiển Đại số gia tử 80 Hình 3.32- Sơ đồ mơ điều khiển có nhiễu phụ tải 80 Hình 3.33- Đáp ứng điều khiển tín hiệu đặt có dạng 1(t)và có nhiễu phụ tải 81 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT PTSC NLMT BXMT Parabolic Trough Solar Controller Năng lượng mặt trời Bức xạ mặt trời PMT ĐLNN ĐSGT Pin mặt trời Định lượng ngữ nghĩa Đại số gia tử FAM FLC Fuzzy Associative Memory Fuzzy Logic Control HAC LLXX Hedge Algebras-based Controller Lập luận xấp xỉ opHAC PLC SAM SFC Optimal Parameters of Hedge Algebras-based Controller Programable Logic Control Semantic Associative Memory Simple Fuzzy Control Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Sản phẩm khoa học: + “Điều khiển hệ thống gương mặt trời đại số gia tử”, Tạp chí khoa học công nghệ - Đại học Thái Nguyên, tập 68, số 06 tháng năm 2010 + “A research on parabolic trough solar collector system control based on hedge algebra”, The 11th International Conference on Control, Automation, Robotics and Vision - ICARCV 2010 (IEEE Xplore) + “Nghiên cứu nâng cao chất lượng điều khiển đại số gia tử cho hệ thống pin mặt trời”, Tạp chí khoa học công nghệ - Trường đại học Bách khoa Hà Nội, số 84 năm 2011 Sản phẩm đào tạo: + Tài liệu hướng dẫn luận văn thạc sỹ kỹ thuật ngành Tự động hóa: đề tài “Nghiên cứu ứng dụng logic mờ đại số gia tử cho toán điều khiển”, Đinh Việt Cường, Luận văn thạc sỹ 2009, ĐHKT Công nghiệp – ĐHTN “Nghiên cứu ứng dụng đại số gia tử để điều khiển hệ thống gương mặt trời”, Trần Hữu Châu Giang, Luận văn thạc sỹ 2010, ĐHKT Công nghiệp – ĐHTN + Tài liệu hướng dẫn nghiên cứu khoa học sinh viên ngành Tự động hóa: đề tài “Nghiên cứu điều khiển hệ thống gương mặt trời Đại số gia tử, Ngơ Quốc Bình, Đề tài sinh viên khoa Điện, 2011 “Nghiên cứu ứng dụng Logic mờ Đại số gia tử cho toán điều khiển trình, Đỗ Văn Thường, Đề tài sinh viên khoa Điện, 2011 + Tài liệu tham khảo cho đại học chuyên ngành Tự động hóa, khoa Điện, trường ĐHKTCN Kỷ yếu khoa Điện 2009, 2010, 2011 Kỷ yếu hội thảo khoa học cấp trường 2010 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn MỞ ĐẦU Tổng quan tình hình nghiên cứu ngồi nước Ngày nay, hệ thống tự động có mặt nhiều đời sống sản xuất hàng hóa Hệ thống tự động giúp ích cho người tăng suất lao động, tăng độ xác tăng độ tin cậy tăng tính an tồn cho người vận hành Hệ thống tự động giúp cho người chinh phục thiên nhiên phục vụ đời sống tìm hiểu giới xung quanh mình, đặc biệt giúp người khám phá bí mật thiên nhiên nơi nguy hiểm tầm vươn người đáy đại dương hành tinh vũ trụ Sự phát triển hệ thống tự động giới đạt nhiều thành có nhiều tiến Điều khiển tự động áp dụng rộng rãi nhiều ngành khác nhau, nhiều người đóng góp sức lực giải nhiều toán từ thực hành đến lý thuyết, phát minh chế tạo nhiều hệ thống điều khiển tự động từ đơn giản đến phức tạp Lý thuyết điều khiển ban đầu hình thành áp dụng cho hệ đầu vào đầu ra, sau nhu cầu điều khiển hệ đa biến đời người ta nghiên cứu lý thuyết điều khiển cho hệ đa biến Lý thuyết điều khiển tự động áp dụng thực tế, có liên quan đến tất phần tử có hệ thống Thực tế hệ thống bao gồm nhiều phần tử có đặc tính vật lý khác động học chúng có liên quan đến q trình xảy lịng hệ thống, khảo sát gặp nhiều khó khăn Việc mơ hình hóa hay nhận dạng việc biểu diễn động học hệ thống toán học Muốn biểu diễn phải đo đại lượng lý cần xét Vì phức tạp tín hiệu, q trình biến đổi lượng lòng hệ thống, ảnh hưởng nhiễu loạn, hạn chế thiết bị đo lường, hạn chế thuật tốn mà việc mơ hình hóa nhận dạng khó Trong thuật tốn điều khiển đại, địi hỏi lớn cần phải có mơ hình toán đối tượng điều khiển (hệ động) mở ngành mơ hình hóa nhận dạng hệ thống Các thuật tốn tối ưu thơng minh không áp dụng cho hệ điều khiển mà cịn áp dụng cho thuật tốn mơ hình hóa nhận dạng Cùng với phát triển khoa học kỹ thuật, điều khiển tự động ngày gắn liền mật thiết với công nghệ điện tử công nghệ tin học Những hệ thống điều khiển đại thiết kế có sử dụng vi xử lý, hệ thống khả trình chip, đặc biệt xu sử dụng máy tính để điều khiển ngày trở nên phổ biến Cũng nhờ máy tính nhớ lớn người ta giải phương trình phi tuyến mơ tả hệ động xác mơ hình tuyến tính, song song với ứng dụng Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 10  Bộ điều khiển Fuzzy DSGT trạng thái xác lập sai lệch tĩnh, khơng có độ q điều chỉnh, thời gian xác lập DSGT khoảng (s) Fuzzy khoảng 15 (s)  Bộ điều khiển DSGT1 khơng có q điều chỉnh, thời gian xác lập nhanh, khoảng 5(s), sai lệch tĩnh Vậy, với tín hiệu đặt cố định Rư biến thiên ta nên chọn điều khiển DSGT () Hình 3.39- Mơ với J Rư biến thiên Nhận xét: Ta thấy điều khiển có ưu điểm triệt tiêu sai lệch tĩnh  Bộ điều khiển Fuzzy DSGT trạng thái xác lập khơng có sai lệch tĩnh, khơng có độ điều chỉnh, thời gian xác lập DSGT khoảng 9(s) Fuzzy khoảng 16 (s)  Bộ điều khiển DSGT1 khơng có độ điều chỉnh, thời gian xác lập nhanh, khoảng 6(s), sai lệch tĩnh Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 86 Vậy, với tín hiệu đặt cố định J Rư biến thiên ta nên chọn điều khiển DSGT () Hình 3.43- Mơ với tín hiệu đặt có dạng xung vuông J Rư biến thiên Nhận xét:  Bộ điều khiển Fuzzy DSGT trạng thái xác lập khơng có sai lệch tĩnh, khơng có độ q điều chỉnh, thời gian xác lập DSGT khoảng (s) Fuzzy khoảng 15 (s)  Bộ điều khiển DSGT tốt với thời gian xác lập nhanh, khoảng (s), sai lệch tĩnh Vậy, với tín hiệu đặt có dạng xung vng ta nên chọn điều khiển DSGT () Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 87 3.4.2.Trường hợp có nhiễu phụ tải Hình 3.40- Sơ đồ mơ hệ thống có nhiễu phụ tải Hình 3.41- Mơ với J biến thiên Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 88 Nhận xét: Trong trường hợp xảy nhiễu phụ tải ngun nhân mơ hình vẽ, ta nhận thấy rằng:  Cả điều khiển có đường đặc tính mịn, xác lập nhanh có nhiễu phụ tải tác động  Khi có nhiễu phụ tải tác động 20% thời gian 4(s) điều khiển DSGT đáp ứng tốt với thời gian đáp ứng khoảng (s)  Bộ điều khiển mờ đáp ứng không tốt thời gian triệt tiêu nhiễu chậm (khoảng 11s) Vậy, có nhiễu phụ tải tác động tín hiệu đặt có dạng 1(t) với J biến thiên ta nên dùng điều khiển DSGT () Hình 3.42- Mơ với Rư biến thiên Nhận xét: Trong trường hợp xảy nhiễu phụ tải ngun nhân mơ hình vẽ với Rư biến thiên, ta nhận thấy rằng:  Cả điều khiển có đường đặc tính dao động nhiều q trình khởi động, có q điều chỉnh, xác lập chậm có nhiễu phụ tải tác động Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 89  Khi có nhiễu phụ tải tác động 20% thời gian 4(s) điều khiển DSGT có độ điều chỉnh khoảng 5% xác lập nhanh so với điều khiển ĐSGT điều khiển mờ Vậy, có nhiễu phụ tải tác động tín hiệu đặt có dạng 1(t) với Rư biến thiên ta nên dùng điều khiển DSGT () Hình 3.43- Mơ với J Rư biến thiên Nhận xét: Trong trường hợp xảy nhiễu phụ tải nguyên nhân mơ hình vẽ J Rư biến thiên, ta nhận thấy rằng:  Cả điều khiển có đường đặc tính mịn, xác lập nhanh có nhiễu phụ tải tác động  Khi có nhiễu phụ tải tác động 20% thời gian 4(s) điều khiển DSGT đáp ứng tốt với thời gian đáp ứng khoảng (s)  Bộ điều khiển mờ đáp ứng không tốt thời gian triệt tiêu nhiễu chậm (khoảng 11s) Vậy, có nhiễu phụ tải tác động tín hiệu đặt có dạng 1(t) ta nên dùng điều khiển DSGT () Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 90 Hình 3.43- Mơ với tín hiệu đặt có dạng xung vng, nhiễu phụ tải J Rư biến thiên Nhận xét:  Cả điều khiển có ưu điểm triệt tiêu sai lệch tĩnh, xác lập nhanh có nhiễu phụ tải tác động  Khi có nhiễu phụ tải tác động 20% thời gian 4(s) điều khiển mờ đáp ứng không tốt thời gian triệt tiêu nhiễu chậm (khoảng 13s)  Thời gian triệt tiêu nhiễu điều khiển DSGT khoảng (s) Đáp ứng hệ thống có điều khiển DSGT tốt nhất, triệt tiêu nhiễu thời gian khoảng (s) Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 91 3.5 Kết luận chương - Bộ điều khiển Fuzzy: thông số đội tượng cho trên, hàm truyền tương ứng, thiết kế điều khiển mờ động PD theo mơ hình Sugeno bậc khơng với hai đầu vào (đầu vào thứ hai đạo hàm đầu vào thứ nhất), đầu Kết mô với đáp ứng step tốt, cụ thể sai lệch tĩnh không, thời gian độ khoảng 14 (s) Kết khảo sát nhiễu phụ tải, thay đổi giá trị đặt khác nhau, tương ứng tín hiệu vào step, tín hiệu có dạng xung vng, chúng tơi nhận thấy đáp ứng điều khiển Fuzzy tương đối tốt, thời gian đáp ứng khoảng 16(s) sau có tín hiệu đặt vào mạch vịng điều khiển - Đối với điều khiển Đại số gia tử, thiết kế theo cách: cách cho  =  cách cho    Qua q trình khảo sát thực nghiệm máy tính với tín hiệu đặt khác nhau, dựa quan điểm xét thời gian đáp ứng, độ điều chỉnh, thời gian triệt tiêu nhiễu phụ tải với tăng giảm   cứng, ví dụ ( = 0.2,  = 0.8); ( = 0.6,  = 0.4) ; ( = 0.4,  = 0.6) , nhận thấy  = 0.4,  = 0.6 cho kết khả quan + Trường hợp thông số đối tượng cố định (J=0.01kgm2/s2, Rư=1Ω) có độ điều chỉnh 4,3%, thời gian đáp ứng độ (s) sai lệch tĩnh không + Trường hợp thay đổi tham số đối tượng (ở khảo sát với thay đổi mơ men qn tính J điện trở phần ứng Rư) điều khiển đáp ứng yêu cầu chất lượng cao cho hệ thống có tham số biến đổi, thông số chất lượng điều chỉnh sai lệch tĩnh, độ điều chỉnh, thời gian độ, số lần dao động hệ tốt nhiều so với việc dùng điều khiển mờ, độ điều chỉnh thời gian độ nhỏ Với điều khiển ĐSGT1 tốc độ động điều khiển bám theo tốc độ đặt tốt Với kết mô trên, nhận thấy với điều khiển ĐSGT1 thiết kế chất lượng hệ ln ln đảm bảo tham số mơ men qn tính J hay Rư hệ thay đổi Kết mô chứng tỏ thuật toán cách thức xây dựng điều khiển ĐSGT1 đắn, cho kết điều khiển có chất lượng cao - Trong đề tài đưa phương pháp thiết kế điều khiển dựa phương pháp luận xấp xỉ Đại số gia tử, xây dựng thành công modul S – funtions dành riêng cho lập trình điều khiển ĐSGT dựa phần mềm chuyên dụng Matlab - Kết mô cho thấy điều khiển dùng Đại số gia tử đáp ứng tốt với tín hiệu step tín hiệu xung vuông Nhưng với điều khiển Đại số gia tử có Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 92 = 0.4,  = 0.6 tốt (xét trường hợp khảo sát nhiễu phụ tải thay đổi giá trị đặt khác nhau, tương ứng tín hiệu vào step, tín hiệu xung vuông, ) Cụ thể: đáp ứng điều khiển ĐSGT tương đối tốt, thời gian đáp ứng khoảng (s) sau có tín hiệu áp đặt vào mạch vịng điều khiển, sai lệch tĩnh khơng, thời gian triệt tiêu nhiễu nhỏ, khoảng (s) Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 93 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ  Kết luận Đề tài giải số nội dung sau: Đã nghiên cứu phương pháp điều khiển hệ thống phi tuyến, việc đại số hóa ngơn ngữ tập mờ Đại số gia tử Đã xây dựng điều khiển cho đối tượng phi tuyến cụ thể - điều khiển gương mặt trời sở lý thuyết Đại số gia tử Đã khảo sát chọn   đảm bảo chất lượng cho điều khiển thông số đối tượng biến đổi Các phương pháp thiết kế kiểm chứng mô mở khả ứng dụng lý thuyết việc thiết kế hệ thống tự động công nghiệp  Kiến nghị Nghiên cứu tính ổn định hệ thống điều khiển dùng ĐSGT Nghiên cứu phương án dùng động điều khiển gương mặt trời theo hai hướng: Bắc-Nam, Đông-Tây để tăng hiệu suất nhận nhiệt từ mặt trời Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 94 TÀI LIỆU THAM KHẢO a.Nhóm tác giả Nguyễn Hữu Công (2005), Nghiên cứu thay đối tượng có trễ mơ hình thích hợp, VICA6- 2005 Nguyễn Hữu Công (2007), Điều khiển tối ưu cho hệ với tham số phân bố có trễ, Tạp chí khoa học cơng nghệ trường đại học Kỹ thuật số 60 – 2007 Nguyễn Hữu Công, Nguyễn Tuấn Anh, Nguyễn Tiến Duy, Ngô Kiên Trung, Nghiên cứu nâng cao chất lượng điều khiển đại số gia tử cho hệ thống pin mặt trời, Tạp chí khoa học cơng nghệ - Đại học Bách khoa Hà Nội, số 84 năm 2011 Ngô Kiên Trung, Chu Minh Hà, Nguyễn Tiến Duy, Dương Quốc Tuấn, Điều khiển hệ thống gương mặt trời đại số gia tử”, Tạp chí khoa học cơng nghệ - Đại học Thái Nguyên, tập 68, số 06 tháng năm 2010 Nguyen Huu Cong, Ngo Kien Trung, Nguyen Tien Duy, Le Thi Thu Ha, A research on parabolic trough solar collector system control based on hedge algebra”, The 11th International Conference on Control, Automation, Robotics and Vision – ICARCV 2010 (IEEE Xplore) Cong Nguyen Huu , Nam Nguyen Hoai; Optimal control for a distributed parameter and delayed – time system based on the numerical method;2008 10th Intl Conf on Control, Automation, Robotics and Vision (ICARCV’2008) b, Của người khác Lê Hoài Bắc, Lê Hoàng Thái, Một số mơ hình hệ thơng minh lai: Kỹ thuật ứng dụng, Hội thảo khoa học Quốc gia lần II, nghiên cứu ứng dụng CNTT, Fai’r 2005 23-24 tháng 9, 2005 ĐHBK Tp HCM Lê Hoài Bắc, Lê Hoàng Thái, Mạng nơron mờ ứng dụng thực tế, Trường Thu Hệ mờ, Viện Toán học, Hà nội 8/2005 Bùi Cơng Cường, Nguyễn Hồng Phương, Nguyễn Doãn Phước, Phan Xuân Minh, Chu Văn Hỷ, Hệ mờ ứng dụng, NXB Khoa học kỹ thuật, 1999 10 Đinh Việt Cường, Nghiên cứu úng dụng loogic mờ đại số gia tử cho toán điều khiển, Luận văn thạc sỹ 2009, ĐHKT Công nghiệp – ĐHTN 11 Trần Hữu Châu Giang, Nghiên cứu ứng dụng đại số gia tử để điều khiển hệ thống gương mặt trời, Luận văn thạc sỹ 2010, ĐHKT Công nghiệp – ĐHTN Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 95 12 Phạm Thanh Hà (2010), Phát triển phương pháp lập luận mờ sử dụng đại số gia tử ứng dụng, Luận án Tiến sỹ Toán học, Viện Công nghệ thông tin 13 Nguyễn Công Hào (2008), Cơ sở liệu mờ với thao tác liệu dựa đại số gia tử, Luận án Tiến sỹ Toán học, Viện Công nghệ thông tin 14 Nguyễn Ngọc Hoan, Tiếp cận mờ tiếp cận đại số gia tử điều khiển hệ Quạt gió - Cánh nhơm, Luận văn thạc sỹ 2008, Khoa Công nghệ thông tin – ĐHTN 15 Vũ Chấn Hưng, Hoàng Văn Tuấn, Vũ Như Lân, Đặng Thành Phu, Nguyễn Duy Minh, Điều khiển mức nước sử dụng đại số gia tử, Tạp chí khoa học công nghệ, tập 48 - số 06 năm 2010 16 Bùi Qc Khánh, Đồn Quang Vinh, Nguyễn Hữu Phước, Điều khiển mờ lai PI cho truyền động T-Đ có tham số J biến đổi, Tạp chí khoa học công nghệ - Đại học Đà Nẵng, số 23 năm 2007 17 Trần Đình Khang, Ứng dụng đại số gia tử đối sánh giá trị ngôn ngữ, Tạp chí tin học điều khiển học, 14,3, 1998 18 V.N.Lân, V.C Hưng, Đ.T.Phụ: Điều khiển điều khiển bất định sở logic mờ kkả sử dụng đại số gia tử luật điều khiển, Tạp chí “ Tin học điều khiển học”, T.18, S3 (2002), 211-221 19 V.N.Lân, V.C Hưng, Đ.T.Phụ, N.D.Minh: Điều khiển sử dụng đại số gia tử, Tạp chí “ Tin học điều khiển học”, T.21, S1 (2005), 23-37 20 Vũ Như Lân (2006), Điều khiển sử dụng logic mờ, mạng nơ ron đại số gia tử, NXB Khoa học kỹ thuật 21 Dương Thăng Long (2011), Một phương pháp xây dựng hệ mờ dạng luật với ngữ nghĩa dựa đại số gia tử ứng dụng toán phân lớp, Luận án Tiến sỹ Tốn học, Viện Cơng nghệ thơng tin 22 Phan Xn Minh, Nguyễn Doãn Phước, Lý thuyết điều khiển mờ, NXB Khoa học kỹ thuật, 1997 23 Phương Minh Nam, Trần Thái Sơn (2006), “Về CSDL mờ ứng dụng quản lý tội phạm hình sự”, Tạp chí Tin học Điều khiển học, Tập 22(1), tr 25–36 24 Nguyễn Thương Ngô, Lý thuyết điều khiển tự động đại , NXB Khoa học kỹ thuật,, 1999 25 Nguyễn Doãn Phước, Phan Xuân Minh, Lý thuyết điều khiển phi tuyến, NXB Khoa học kỹ thuật, 2003 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 96 26 Nguyễn Xuân Quỳnh “Cơ sở toán rời rạc ứng dụng”, Nhà xuất giáo dục, Hà nội 1995 27 Đặng Đình Thống, Năng lượng mặt trời ứng dụng, NXB Khoa học kỹ thuật, 2005 28 Lê Xuân Việt (2009), Định lượng ngữ nghĩa giá trị biến ngôn ngữ dựa đại số gia tử ứng dụng, Luận án Tiến sỹ Tốn học, Viện Cơng nghệ thơng tin 29 Le Hoai Bac, Le Hoang Thai, The GA_NN_FL associated model in solving the problem of fingerprint authentication, KES’ 2004, Wellington, NewZealand 30 Ho N.C., Wechler W Hedge algebras, An algebraic approach to structure of sets linguistic truth values, Fuzzy set and system, 35, 218-293, 1990 31 Ho N.C., Wechler, Extended hedge algebras and their application to fuzzy logic, Fuzzy set and system, 52, 259-281, 1992 32 Ho N.C, Nam H.V, Khang T.D, Chau N.H, Hedge algebras, linguistic-value logic and their application to fuzzy logic reasoning, Internat J Uncertainly fuzziness knowledge-based systems, (4), 347-361, 1999 33 Ho N.C, Nam H.V, An algebraic approach to linguistic hedges in Zadeh’s fuzzy logic, Fuzzy set and system, 129, 229-254, 2002 34 Yuehui Chen, Hybrid Soft Computing Approach to Identification and Control of Nonlinear Systems, Kumamoto University, 2001 35 Louchene, Benmakhlouf and Chaghi, Solar tracking system with fuzzy reasoning applied to scisp set, revue des Energies Renouvelables Vol 10 No2 (2007) 231 - 240 36 Ming Qu, David H.Archer and Sophie V.Masson, A Linear Parabolic Trough Solar Collector Performance Model, Renewable Energy Resources and a Greener Future Vol.VIII-3-3 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 97 PHỤ LỤC 1.S_funtions_ PPTHA - ĐSGT( = ) function PPTHA(block) setup(block); %endfunction function setup(block) %% Register number of input and output ports block.NumInputPorts = 2; block.NumOutputPorts = 1; %% Setup functional port properties to dynamically %% inherited block.SetPreCompInpPortInfoToDynamic; block.SetPreCompOutPortInfoToDynamic; block.InputPort(1).DirectFeedthrough = true; %% Set block sample time to inherited block.SampleTimes = [-1 0]; %% Run accelerator on TLC block.SetAccelRunOnTLC(true); %% Register methods block.RegBlockMethod('Outputs', @Output); %endfunction function Output(block) %Cac khoang xac dinh Position = [-1 1]; Temp_fluid = [-0.5 0]; Position_new = [-5 5]; %Doc gia tri thuc P = block.InputPort(2).Data; T = block.InputPort(1).Data; %Chuyen ve gia tri dinh luong ngu nghia Ps = (P-Position(1))/(Position(2)-Position(1)); Ts = (T-Temp_fluid(1))/(Temp_fluid(2)-Temp_fluid(1)); %Thuc hien phep And bang Product x=Ps*Ts; %Tinh toan dau theo luat Ps_out = Interpolation(x); %Chuyen ve gia tri thuc %P_out = Ps_out*(Position_new(2)-Position_new(1))+Position_new(1); P_out = x*(Position_new(2)-Position_new(1))+Position_new(1); %Gui OutPort block.OutputPort(1).Data = P_out; %endfunction function [y] = Interpolation(x) xk =[0 0.125 0.25 0.375 0.5 0.625 0.75 0.875 1]; yk = [0 0.0625 0.125 0.1875 0.25 0.3125 0.375 0.4375 0.5]; Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 98 sizeof_xk=size(xk); n=sizeof_xk(2); %Tinh dau y y=0; for i=1:n %Tinh Fi_x(k)) va Fi(xi(k)) Fi_x = 1; Fi_xi = 1; for k=1:n if k ~= i Fi_x = Fi_x*(x-xk(k)); Fi_xi = Fi_xi*(xk(i)-xk(k)); end end %Hoan tinh Fi_x(k)) va Fi(xi(k)) %Tinh gia tri dau thu i y = y+yk(i)*Fi_x/Fi_xi; end %endfunction Interpolation 2.S_funtions_ PPTHA1 – ĐSGT1(  ) function PPTHA1(block) setup(block); %endfunction function setup(block) %% Register number of input and output ports block.NumInputPorts = 2; block.NumOutputPorts = 1; %% Setup functional port properties to dynamically %% inherited block.SetPreCompInpPortInfoToDynamic; block.SetPreCompOutPortInfoToDynamic; block.InputPort(1).DirectFeedthrough = true; %% Set block sample time to inherited block.SampleTimes = [-1 0]; %% Run accelerator on TLC block.SetAccelRunOnTLC(true); %% Register methods block.RegBlockMethod('Outputs', @Output); %endfunction function Output(block) %Cac khoang xac dinh Ch_Cv = [-1 1]; dCh_Cv = [-0.5 0]; Driver = [-5 5]; %Doc gia tri thuc P = block.InputPort(1).Data; Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 99 T = block.InputPort(2).Data; %Chuyen ve gia tri dinh luong ngu nghia Ps = (P-0.5*dCh_Cv(1))/(0.5*dCh_Cv(2)-0.5*dCh_Cv(1)); Ts = (T-0.5*Ch_Cv(1))/(0.5*Ch_Cv(2)-0.5*Ch_Cv(1)); Ps1=Ps'; Ts1=Ts'; %Tinh toan dau theo luat x=(Ps+Ts)*1/(1.3*2.3); %Ps_out = Interpolation(x) PPT = Noisuy(x); P1=PPT'; %Chuyen ve gia tri thuc P_out = x*(Driver(2)-Driver(1))+Driver(1); %Gui OutPort block.OutputPort(1).Data = P_out; %endfunction function [z]= Noisuy(x) xk =[0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 1]; yk = [0 0.2 0.2 0.4 0.5 0.6 0.8 0.8 0.8 1]; x_fine=0:0.01:1; z=interp1(xk,yk,x_fine,'linear'); function [y] = Interpolation(x) xk =[0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 1]; %xk = [0.015625 0.03125 0.046875 0.0625 0.0625 0.09375 0.09375 0.09375 0.125 0.140625 0.1875 0.28125 0.421875]; %xk = P*W*T yk = [0 0.2 0.2 0.4 0.5 0.6 0.8 0.8 0.8 1]; %yk = [0.166666667 0.166666667 0.166666667 0.333333333 0.333333333 0.5 0.666666667 0.666666667 0.666666667 0.833333333 0.833333333 1]; %yk = P_new sizeof_xk=size(xk); n=sizeof_xk(2); %Tinh dau y y=0; for i=1:n %Tinh Fi_x(k)) va Fi(xi(k)) Fi_x = 1; Fi_xi = 1; for k=1:n if k ~= i Fi_x = Fi_x*(x-xk(k)); Fi_xi = Fi_xi*(xk(i)-xk(k)); end end %Hoan tinh Fi_x(k)) va Fi(xi(k)) %Tinh gia tri dau thu i y = y+yk(i)*Fi_x/Fi_xi; end %endfunction Interpolation Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 100 ... 18 2.1.2 .Bộ điều khiển mờ 25 1.2.2 .Điều khiển sử dụng đại số gia tử 28 2.2.1 Một số khái niệm đại số gia tử 28 2.2.2 .Điều khiển sử dụng đại số gia tử ... phương pháp điều khiển Điều khiển mờ số tác giả nghiên cứu áp dụng cho toán điều khiển đối tượng phi tuyến điều khiển dựa đại số gia tử phương pháp tiếp cận nhận dạng điều khiển 1.2.1 .Điều khiển mờ... ii Điều khiển mờ trượt iii Điều khiển tra bảng (SMFC) (CMFC) iv Điều khiển Tagaki/Sugeno (TSFC) 1.2.2 .Điều khiển sử dụng đại số gia tử 2.2.1 Một số khái niệm đại số gia tử a .Đại số gia tử Để