Đánh giá thuật toán chỉnh định mờ tham số pid với 3 đầu vào

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP -o0o GIÁP THỊ HẢI ĐÁNH GIÁ THUẬT TOÁN CHỈNH ĐỊNH MỜ THAM SỐ PID VỚI BA ĐẦU VÀO LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGÀNH: TỰ ĐỘNG HÓA THÁI NGUYÊN - 2011 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 -o0o LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGÀNH: TỰ ĐỘNG HĨA ĐÁNH GIÁ THUẬT TỐN CHỈNH ĐỊNH MỜ THAM SỐ PID VỚI BA ĐẦU VÀO GIÁP THỊ HẢI NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGUYỄN DOÃN PHƯỚC THÁI NGUYÊN - 2011 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP Độc Lập - Tư Do - Hạnh Phúc *** o0o THUYẾT MINH LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT ĐỀ TÀI: ĐÁNH GIÁ THUẬT TOÁN CHỈNH ĐỊNH MỜ THAM SỐ PID VỚI BA ĐẦU VÀO Học viên : GIÁP THỊ HẢI Lớp : CH-K12 Chuyên ngành : Tự động hoá Người hướng dẫn : PGS.TS Nguyễn Doãn Phước Ngày giao đề tài : 2/2011 Ngày hoàn thành đề tài : 9/2011 KHOA ĐT SAU ĐẠI HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN PGS.TS Nguyễn Doãn Phước BAN GIÁM HIỆU HỌC VIÊN Giáp Thị Hải Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Nguyễn Dỗn Phƣớc, Ngƣời tận tình hƣớng dẫn giúp đỡ tạo điều kiện để tơi hồn thành luận văn Tôi xin trân thành cảm ơn Khoa Sau Đại học - Trƣờng Đại học Kỹ thuật công nghiệp tạo điều kiện để tơi hồn thành khóa học Tơi xin cảm ơn thầy, cô giáo, bạn bè đồng nghiệp ln động viên ,giúp đỡ để tơi hồn thành luận văn Tác giả luận văn Giáp Thị Hải Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1.Tính cấp thiết luận văn .7 2.Mục tiêu luận văn 3.Ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tiễn luận văn Nội dung luận văn……………………………………………………… CHƢƠNG I: GIỚI THIỆU BỘ ĐIỀU KHIỂN PID 1.1 Tổng quan điều khiển PID 1.2 Cấu trúc điều khiển PID liên tục 10 1.3 Phân tích luật điều khiển 11 1.3.1 Luật điều khiển tỷ lệ 11 1.3.2 Luật điều khiển tích phân 12 1.3.3 Luật điều khiển vi phân 12 3.4 Luật điều khiển tỉ lệ - tích phân 13 1.3.5 Luật điều khiển tỉ lệ - Vi phân .14 1.3.6 Luật điều khiển tỉ lệ - Tích phân – vi phân 14 1.4 Các phƣơng pháp tổng hợp tham số cho điều khiển PID 15 1.5 Bộ điều khiển PID số 16 1.5 Đặc điểm lấy mẫu 17 1.5.2 Hàm truyền đạt hệ xung số .18 1.5.3 Cấu trúc điều khiển PID số 20 1.6 Cấu trúc số điều khiển PID công nghiệp 23 1.6.1.Cấu trúc PID lý tƣởng 23 1.6.2.Cấu trúc PID kinh điển 24 1.6.3.Cấu trúc PID không tƣơng tác 25 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 1.7 Những hạn chế điều khiển PID hƣớng phát triển 28 CHƢƠNG 2: ĐIỀU KHIỂN MỜ 29 2.1.Tập mờ .29 2.1.1 Định nghĩa tập mờ 30 2.1.2 Các phép toán tập mờ .33 2.2.Cấu trúc điều khiển mờ 43 2.2.1 Cấu trúc điều khiển mờ 43 2.2.2 Mờ hóa 46 2.2.3 Thiết bị hợp thành 47 2.2.4 Giải mờ 57 CHƢƠNG 3: ÁP DỤNG PHƢƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN MỜ CHỈNH ĐỊNH THAM SỐ BỘ PID 62 3.1 Tổng quan 62 3.2 Phƣơng pháp chỉnh định mờ tham số điều khiển PID Zhao – Tomizuka Isaka 63 CHƢƠNG 4: THUẬT TOÁN CHỈNH ĐỊNH MỜ THAM SỐ PID VỚI ĐẦU VÀO .71 4.1 Cải tiến Phƣơng pháp chỉnh định mờ Zhao-Tomizuka-Isaka 71 4.2 Mô kiểm chứng điều khiển PID-Fuzzy cải tiến 78 4.2.1 Xây dựng hàm truyền lò điện trở 78 4.2.2 Hàm truyền biến đổi xoay chiều-xoay chiều .79 4.2.3 Hàm truyền cảm biến nhiệt độ 79 4.2.4 Xây dựng điều khiển PID kinh điển để điều khiển nhiệt độ lò điện trở 79 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 4.2.5 Xây dựng điều khiển PID mờ để điều khiển nhiệt độ lò điện trở 81 4.2.5.1 Định nghĩa biến ngôn ngữ vào 81 4.2.5.2 Xây dựng luật hợp thành 82 4.2.5.3 Mô simulink .84 KẾT LUẬN .86 TÀI LIỆU THAM KHẢO 87 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1: Sơ đồ khối điều khiển PID 10 Hình 1.2: Q trình trích mẫu hệ khơng liên tục hệ rời rạc 17 Hình 1.3: Hệ thống số vòng hở .18 Hình 1.4:Hệ xung số vịng kín .19 Hình 1.5: Hệ thống điều khiển PID số 20 Hình 1.6: Cấu trúc điều khiển PID số 22 Hình 1.7 Cấu trúc điều khiển PID khơng tƣơng tác 25 Hình 1.8 Cấu trúc điều khiển PID không tƣơng tác sở bậc tự cấu trúc 26 Hình 1.9 Cấu trúc điều khiển PID không tƣơng tác 27 Hình 1.10 Cấu trúc điều khiển PID khơng tƣơng tác .27 Hình 1.11.Cấu trúc điều khiển PID không tƣơng tác 28 Hình 2.1: Hàm phụ thuộc  A ( X ) Của tập kinh điển A .30 Hình 2.2 miền xác định miềm tin cậy tập mờ 32 Hình 2.3 Các dạng hàm thuộc thƣờng gặp .33 Hình 2.4 Hàm thuộc hai tập mờ có sở 34 Hình 2.5 Hàm thuộc hợp tập hợp có khơng gian 35 Hình 2.6 Phép hợp hai tập hơp mờ khơng sở .36 Hình 2.7 Hàm thuộc giao hai tập mờ sở 40 Hình 2.8 Phép giao hai tập mờ sở .40 Hình 2.9 Tập bù AC tập mờ A .43 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Hình 2.10: Cấu trúc điều khiển mờ 44 Hình 2.11: Cấu trúc bên điều khiển mờ 44 Hình 2.12: Một điều khiển mờ có thêm khâu động 45 Hình 2.13 Ví dụ hàm thuộc .46 Hình 2.14 Mô tả độ thỏa mãn 52 Hình 2.15 Giải mờ phƣơng pháp cực đại 58 Hình 2.16 Gía trị rõ y’ hồnh độ điểm trọng tâm 60 Hình 3.1 Phƣơng pháp chỉnh định mờ tham số PID .65 Hình 3.2 Bên chỉnh định mờ 65 Hình 3.3 Định nghĩa tập mờ vào/ra 66 Hình 3.4 Đáp ứng step tiêu biểu hệ thống điều khiển dùng PID: 66 Hình 4.1: Cải tiến chỉnh định mờ cách thêm biến ngôn ngữ đầu vào: 73 Hình 4.2 Cải tiến việc mờ hố biến ngơn ngữ vào-ra 74 Hình 4.3: Sử dụng PID kinh điển điều khiển nhiệt độ lị 79 Hình 4.4: Đặc tính động lị sử dụng PID kinh điển .80 Hình:4.5 Sơ đồ simulink mơ thuật toán PID-Fuzzy cải tiến đề xuất ứng dụng điềukhiển nhiệt độ lò điện trở 84 Hình 4.6: Đặc tính động lò điện trở sử dụng PID-Fuzzy cải tiến 84 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn MỞ ĐẦU 1.Tính cấp thiết luận văn Hiện nay,bộ điều khiển PID đƣợc sử dụng rộng rãi để điều khiển đối tƣợng SISO theo nguyên lý hồi tiếp ,vì tính đơn giản cấu trúc ngun lý làm việc Tuy nhiên ,sự ổn định chất lƣợng điều khiển PID phụ thuộc vào việc lựa chọn ba tham số điều khiển là: Hệ số khuếch đại Kp , thời gian tích phân TI , thời gian vi phân TD Muốn hệ thống có chất lƣợng nhƣ mong muốn phải phân tích xác đối tƣợng, sở lựa chọn tham số cho phù hợp Nhƣng việc lựa chọn tham số cho PID để đạt đƣợc hiệu tối ƣu khơng phải tốn đơn giản tính đa dang phức tạp đối tƣợng điều khiển Trong thực tế,các tham số PID thƣờng đƣợc hiệu chỉnh chun gia có kinh nghiệm cơng nghệ lẫn điều khiển Do dẫn đến nhu cầu việc hiệu chỉnh tham số PID cách tự động Đã có nhiều cơng trình nghiên cứu để tạo điều khiển này, nhƣng cách đơn giản dễ áp dụng phƣơng pháp chỉnh định mờ tham số PID Zhao, Tomizuka Isaka đƣợc đƣa tài liệu “Lý thuyết điều khiển mờ” tác giả Nguyễn Doãn Phƣớc Phan Xuân Minh Nhƣng tài liệu ứng dụng phƣơng pháp với trƣờng hợp cụ thể Vấn đề đặt cải tiến phƣơng pháp chỉnh định mờ tham số PID Zhao,Tomizuka,Isaka với ba đầu vào khả chỉnh định có nhanh khơng ,và lớp đối tƣợng có đƣợc mở rộng khơng? Để trả lời hai câu hỏi em chọn đề tài :“Đánh giá thuật toán chỉnh định mờ tham số PID với đầu vào” Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 74 thành cho gọn xác định đƣợc cụ thể ba thành phần độc lập KP, TI, TD điều khiển Hơn nữa, biến ngôn ngữ đầu sau giải mờ trực tiếp giá trị tham số KP, TI, TD điều khiển PID thay giá trị trung gian KP, TI, TD đƣợc chuẩn hoá khâu chỉnh định ZhaoTomizuka-Isaka Do số biến ngôn ngữ đầu vào đƣợc tăng thêm thành biến, nên ta giảm lƣợng số tập mờ cho biến mà giữ đƣợc độ xác cần thiết cho quan hệ truyền đạt khâu chỉnh định mờ Mơ hình tập mờ giá trị ngơn ngữ đƣợc biểu diễn hình 4.1 So với mơ hình tập mờ ngun gốc phƣơng pháp Zhao-Tomizuka-Isaka cấu hình cải tiến này, số tập mờ đầu vào 9, so với 14 gốc Việc giảm đƣợc số lƣợng tập mờ mà khơng làm thay đổi đáng kể xác quan hệ vào/ra hệ mờ giúp ta phải cài đặt đƣợc liệu lên thiết bị điều khiển số mà gần nhƣ giữ nguyên đƣợc độ tin cậy giá trị tham số KP, KI, KD thu đƣợc Điều cho phép ta dễ dàng tích hợp đƣợc khâu chỉnh định mờ thiết bị vi xử lý, vi điều khiển có sẵn thị trƣờng, làm giảm giá thành tăng khả cạnh tranh nhƣ hội thƣơng mại hoá cho sản phẩm Hình 4.2 Cải tiến việc mờ hố biến ngơn ngữ vào-ra Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 75 Song song với việc cải tiến biến ngôn ngữ vào/ra, mờ hoá, chỉnh định mờ đƣợc đề xuất luận văn cịn có cải tiến luật hợp thành, từ 49 mệnh đề hợp thành ban đầu luật cho chỉnh định mờ Với đề xuất rút gọn này, khả thực đƣợc chip vi xử lý, vi điều khiển dung lƣợng thấp lại cao, lợi cạnh tranh lớn Gọi tập mờ đầu vào cho biến ngôn ngữ: - A11,A12,A13 thay cho NB,ZE, PB cho biến ngôn ngữ E - A21,A22,A23 thay cho NB,ZE, PB cho biến ngôn ngữ DE - A31,A32,A33 thay cho NB,ZE, PB cho biến ngôn ngữ IE - B1,B2,B3, B4 thay cho N,NS, PS, P cho biến ngôn ngữ KP - B11,B12 thay cho PS, PB cho biến ngôn ngữ TI - BD1,BD2 thay cho PS, PB cho biến ngôn ngữ TD Hệ luật suy diễn cho hệ số KP: R1: Nếu e = A11k de = Ai2k ie = Ai3p kp = Bil (4.1) Với i = 1,2,…,8; k = 1,2,3; p = 1,2,3 l = 1,2,3,4 Bộ chỉnh định mờ đƣợc xây dựng với chế suy diễn theo nguyên tắc SUM-PROD giải mờ theo phƣơng pháp điểm trọng tâm Giá trị chỉnh định Kp đƣợc xác định công thức KP   i 1 B ' i Bi' ( K p ).K p dK p  i 1 B ' i (4.2) Bi' ( K p )dK p Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 76  B ( K p )   A (e). A (e' ). A (  edt). B ( K p ) Với ' i i 1k i 2j i 3p i l (4.3) t i = 1,2,…,8 Hệ luật suy diễn cho số thời gian T1: R1: e = Ai1k de = Ai2k ie = Ai3p t1 =BiIl (4.4) Với i = 1,2,…,8; k= 1,2,3; p=1,2,3 l= 1,2 Giá trị chỉnh định số thời gian tích phân T1 đƣợc biểu diễn nhƣ sau: R1: e = Ai1k de = Ai2k ie = Ai3p t1 =BiIl (4.5) Với i = 1,2,…,8; k= 1,2,3; p=1,2,3 l= 1,2 T1    i 1 B ' Il B Il'   i 1 B ' Il (T1 ).T1dT1 (4.6) B Il' (T1 )dT Với B (T1 )   A (e). A (e' ). A ( edt).B (TI ) ' Il i 1k i 2j i 3p i Il (4.7) i = 1,2,…,8 Hệ luật suy diễn cho số thời gian TD: R1: Nếu e = Ai1k de = Ai2k ie = Ai3p tD = BiDl (4.8) Với i = 1,2,…,8; k = 1,2,3; j = 1,2,3; p= 1,2,3 l =1,2 Giá trị chỉnh định số thời gian tích phân TD đƣợc biểu diễn nhƣ sau: Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 77 TD    i 1 B ' Di ' BDi   i 1 B ' Di (TD ).TD dTD (4.9) ' BDi (TD )dTD Với  B (TD )   A (e). A (e' ). A (  edt). B (TD ) ' Di i 1k i 2j i 3p i Dl (4.10) t i = 1,2,…,8 Các giá trị chỉnh định KP, TI, TD đƣợc truyền trực tiếp từ chỉnh định mờ vào điều khiển PID Tính ổn định hệ thống Tính ổn định hệ thống kín phƣơng pháp cải tiến hoàn toàn đảm bảo phƣơng pháp PID-Fuzzy mà Zhao-Tomizika-Isaka đề xuất việc xác định miền ổn định cho tham số điều khiển đƣợc thực thơng qua thực nghiệm Đó ƣu điểm phƣơng pháp, việc thiết kế khơng cần quan tâm đến mơ hình tốn học đối tƣợng [K pmin, KPmax],[KDmin, KDmax] xác định trƣớc thực nghiệm, nhờ q trình chỉnh định ln đảm bảo hệ kín ổn định Với phƣơng pháp cải tiến, hệ số Kp, Ki, Kd ta cho phép thay đổi phạm vi tƣơng tự nhƣ phƣơng pháp ZhaoTomizika-Isaka Qua đó, ta đảm bảo đƣợc tính ổn định hệ thống vịng kín phƣơng pháp Đây ƣu điểm nhƣợc điểm phƣơng pháp Nhƣợc điểm phải tiến hành nhiều thực nghiệm xác định đƣợc vùng làm việc an toàn cho tham số KP, TI TD điều khiển Ƣu điểm thiết kế đƣợc Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 78 điều khiển đạt đƣợc chất lƣợng khơng đổi có nhiễu tác động mà khơng phải xây dung mơ hình tốn học cho đối tƣợng điều khiển Để kiểm nghiệm điều khiển PID-Fuzzy thích nghi mờ cải tiến kiểm chứng mô Tác giả chọn đối tƣợng hệ thống điều khiển nhiệt độ lị nhiệt điện trở 4.2 Mơ kiểm chứng điều khiển PID-Fuzzy cải tiến 4.2.1 Xây dựng hàm truyền lò điện trở C(t) K1   t(s) T1 Ta xác định hàm truyền gần lò điện trở : W(s)= Tín hiệu vào hàm nấc đơn vị: R(s)= C ( s) R( s ) S (4.12) Tín hiệu gần đúng: C(t)= f(t-1), f(t)= K 1(1  e => F(s)= K1 S (1  T1 S ) K1 e  1S Áp dụng định lý chậm trễ ta có C(s)= S (1  T1 S ) Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên (4.11) t / T ) (4.13) (4.14) http://www.lrc-tnu.edu.vn 79 => W(s)= K1 e  1S  T1 S (4.15) Trong đó: T1 số thời gian  thời gian trễ K1 hệ số khuếch đại Theo tài liệu [1] ta tìm đƣợc K1=4, T1=100(s), 1=5(s) 4.2.2 Hàm truyền biến đổi xoay chiều-xoay chiều Bộ biến đổi xoay chiều- xoay chiều đƣợc mô tả gần khâu có hàm truyền: W(s)= K 2.e  2S Với K2=37.5  = 0,003 (4.16) 4.2.3 Hàm truyền cảm biến nhiệt độ Cảm biến nhiệt độ đƣợc coi nhƣ khâu tỷ lệ với hệ số K3= 10V =0,0067 (V/0C) 1500 C (4.17) 4.2.4 Xây dựng điều khiển PID kinh điển để điều khiển nhiệt độ lị điện trở Cấu trúc mơ với Kd = Hình 4.3: Sử dụng PID kinh điển điều khiển nhiệt độ lị Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 80 Ở ta sử dụng phƣơng pháp Ziegler - Nichols để điều chỉnh tham số PID, tham số đƣợc xây dựng theo bảng sau: Bộ điều khiển Kp P 0,5Ku PI 0,45Ku Tu/1,2 PID 0,6Ku Tu/2 TI TD Tu/8 Với Kp = 1,83; Ki = 0,000001; Kd = ta có đƣờng đặc tính động lị nhƣ sau: Hình 4.4: Đặc tính động lị sử dụng PID kinh điển Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 81 Các tiêu chất lượng: Lượng điều chỉnh:  max  1650  1500  150 Thời gian độ: tqd =1000 (s) Sai lệch tĩnh: St% = y xl  y yc yxl  1550  1500  3,33% 1550 Số lần dao động: n = 4.2.5 Xây dựng điều khiển PID mờ để điều khiển nhiệt độ lị điện trở 4.2.5.1 Định nghĩa biến ngơn ngữ vào Ta điều khiển theo luật PID ( Giả thiết số vi phân Kd = 0), biến ngôn ngữ đầu vào điều khiển mờ sai lệch E tích phân sai lệch TE, đầu điều khiển mờ điện áp Uđk Miền giá trị biến ngơn ngữ: E= [ 0÷ 10] TE= [ 0÷ 1500] Uđk= [0÷ 10] Chọn hàm liên thuộc dạng tam giác: Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 82 4.2.5.2 Xây dựng luật hợp thành Với tập mờ đầu vào ta xây dựng 5x5=25 luật điều khiển Các luật điều khiển đƣợc xây dựng theo nguyên tắc sau: -Sai lệch lớn tác động điều khiển lớn -Tích phân sai lệch lớn tác động điều khiển lớn R1: Nếu E=E1 TE=TE1 Uđk=Uđk1 R2: Nếu E=E2 TE=TE1 Uđk=Uđk2 R3: Nếu E=E3 TE=TE1 Uđk=Uđk3 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 83 R4: Nếu E=E4 TE=TE1 Uđk=Uđk4 R5: Nếu E=E5 TE=TE1 Uđk=Uđk5 R6: Nếu E=E1 TE=TE2 Uđk=Uđk2 R7: Nếu E=E2 TE=TE2 Uđk=Uđk3 R8: Nếu E=E3 TE=TE2 Uđk=Uđk4 R9: Nếu E=E4 TE=TE2 Uđk=Uđk5 R10: Nếu E=E5 TE=TE2 Uđk=Uđk5 R11: Nếu E=E1 TE=TE3 Uđk=Uđk3 R12: Nếu E=E2 TE=TE3 Uđk=Uđk4 R13: Nếu E=E3 TE=TE3 Uđk=Uđk5 R14: Nếu E=E4 TE=TE3 Uđk=Uđk5 R15: Nếu E=E5 TE=TE3 Uđk=Uđk5 R16: Nếu E=E1 TE=TE4 Uđk=Uđk4 R17: Nếu E=E2 TE=TE4 Uđk=Uđk5 R18: Nếu E=E3 TE=TE4 Uđk=Uđk5 R19: Nếu E=E4 TE=TE4 Uđk=Uđk5 R20: Nếu E=E5 TE=TE4 Uđk=Uđk5 R21: Nếu E=E1 TE=TE5 Uđk=Uđk5 R22: Nếu E=E2 TE=TE5 Uđk=Uđk5 R23: Nếu E=E3 TE=TE5 Uđk=Uđk5 R24: Nếu E=E4 TE=TE5 Uđk=Uđk5 R25: Nếu E=E5 TE=TE5 Uđk=Uđk5 Chọn luật hợp thành theo quy tắc max-min; giải mờ theo phƣơng pháp điểm trọng tâm Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 84 4.2.5.3 Mô simulink Sơ đồ cấu trúc Simulink Hình:4.5 Sơ đồ simulink mơ thuật tốn PID-Fuzzy cải tiến đề xuất ứng dụng điềukhiển nhiệt độ lò điện trở Kết mơ phỏng: Hình 4.6: Đặc tính động lò điện trở sử dụng PID-Fuzzy cải tiến Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 85 Các tiêu chất lượng: Lượng điều chỉnh:  max  Thời gian độ: tqd =600 (s) Sai lệch tĩnh: St% = y xl  y yc yxl  1500  1500  0% 1500 Số lần dao động: n = Nhận xét So sánh hai phƣơng pháp qua tiêu chất lƣợng ta thấy sử dụng điều kiển PID mờ có ƣu điểm nhiều PID kinh điển Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 86 KẾT LUẬN Luận văn hồn thành đƣợc phần sau: -Trình bày đƣợc tổng quan điều khiển PID -Nghiên cứu cấu trúc điều khiển PID luật điều khiển -Nghiên cứu phƣơng pháp chỉnh định mờ tham số PID Zhao- Tomizuka-Isaka -Đánh giá phƣơng pháp Zhao-Tomizuka-Isaka cải tiến với ba đầu vào Luận văn dừng lại việc nghiên cứu ,đánh giá xây dựng mơ hình lý thuyết Việc áp dụng vào thực tế ảnh hƣởng nhiều yếu tố khác mà luận văn em chƣa thực đƣợc Một lần em xin trân thành gửi lời cảm ơn đến thầy giáo PGS.TS.Nguyễn Doãn Phƣớc , ngƣời tận tình hƣớng dẫn em trình làm luận văn này.Em xin cảm ơn thầy giáo,cô giáo trƣờng Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên, tất bạn đồng nghiệp giúp đỡ em trình học tập ,nghiên cứu làm luận văn Bắc Giang ,ngày 17 tháng 11 năm 2011 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 87 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng việt [1] Nguyễn Doãn Phƣớc,Phan Xuân Minh-“Lý thuyết điều khiển mờ”, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, 2004 [2] Bùi Cơng Cƣờng, Nguyễn Dỗn Phƣớc -“Hệ mờ mạng nơron ứng dụng”, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, 2006 [3] Nguyễn Doãn Phƣớc-“Lý thuyết điều khiển tuyến tính”, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, 2003 [4] Nguyễn Nhƣ Hiển, Lại Khắc Lãi-“Hệ mờ mạng nơron kỹ thuật điều khiển”, Nhà xuất Khoa học tự nhiên công nghệ, 2007 [5] Nguyễn Phùng Quang-“Matlab –Simulink”NXB Khoa học kỹ thuật, 2005 [6] Nguyễn Dỗn Phƣớc ,Phan Xn Minh ,Bùi Cơng Cƣờng ,Nguyễn Hoàng Cƣơng, Chu Văn Hỷ-“Hệ mờ ứng dụng” ,NXB Khoa học kỹ thuật,1998 [7] Bùi Thu Hà, “Đánh giá khả ứng dụng chỉnh định mờ tham số PID Zhao-Tomisaka-Isaka” Luận văn thạc sỹ khoa học ,trƣờng Đại học Bách khoa Hà nội,2008 Tài liệu tiếng nƣớc [8] M Sugeno, “Industrial Applications of Fuzzy Control”.Amsterdam, The Netherlans: Elsevier,1985 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 88 [9] Rajani K Mudi and Nikhil R Pal, “A Roburt Self tuning scheme of PI and PD type Fuzzy Controllers” IEEE transactions on Fuzzy System, Vol.7, No.1, February,1999 [10] C.C.Lee., “Fuzzy logic in control systems Fuzzy logic controllerParts” [11] Aidan O’Dweyer, “Handbook of PI and PD Controller Tuning Rules”, Imperial College Press, 2003 [12] Astrom K.J, Hagglund T, Tuning”, “PID Controllers: Theory, Design and Instrument Society of America, Research Triangle park, North Carolina,2 Edition ,1995 [13] Cox, E, “The Fuzzy Systems Handbook” Academic Press,MA,1994 [14] Li Xin Wang, “A course in Fuzzy Systems and Control” Prentice- Hall International,Inc, 1991 [15] Yu C.C, “Autotuning of PID controllers” ,A dvances in Industrial Edition,1995 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ... trình đánh giá thuật toán chỉnh định mờ tham số PID Zhao,Tomizuka Isaka với đầu vào 3. Ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tiễn luận văn +Ý nghĩa khoa học: Đánh giá thuật toán chỉnh định mờ tham số điều... ĐỊNH THAM SỐ BỘ PID 62 3. 1 Tổng quan 62 3. 2 Phƣơng pháp chỉnh định mờ tham số điều khiển PID Zhao – Tomizuka Isaka 63 CHƢƠNG 4: THUẬT TOÁN CHỈNH ĐỊNH MỜ THAM SỐ PID VỚI... Điều khiển mờ Chƣơng 3: Áp dụng phƣơng pháp điều khiển mờ chỉnh định tham số PID Chƣơng 4: Thuật toán chỉnh định mờ tham số PID với đầu vào Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn