Tài liệu Lý thuyết điều khiển hiện đại_ Content pptx

Mục lục Chương 1: CÔNG NGHỆ TÍNH TOÁN MỀM 5 1.1. Giới thiệu về công nghệ tính toán mềm 6 1.2. ðiều khiển mờ .6 1.2.1. Khái niệm cơ bản .7 1.2.2. Bộ ñiều khiển mờ .15 1.2.3. Thiết kế PID mờ 29 1.2.4. Hệ mờ lai .35 1.2.5. Ứng dụng ñiều khiển mờ trong thiết kế hệ thống 38 1.3. Mạng nơron nhân tạo .60 1.3.1. Cấu trúc mạng nơron nhân tạo .60 1.3.2. Phân loại mạng nơron nhân tạo .64 1.3.3. Các phương pháp huấn luyện mạng nơ-ron .66 1.3.4. Mạng truyền thẳng một lớp .67 1.3.5. Mạng truyền thẳng nhiều lớp 77 1.3.6. Nhận dạng mô hình và ñiều khiển sử dụng mạng nơron .80 1.3.7. Thuật toán học trực tuyến cấu trúc, thông số mạng nơron mờ ñộng .84 1.3.8. Kết luận 93 1.4. Thuật toán di truyền (GA) .94 1.4.1. Giới thiệu .94 1.4.2. Các phép toán của thuật toán di truyền 94 1.4.3. Cấu trúc của thuật toán di truyền tổng quát .99 1.4.4. Ví dụ minh họa 100 1.4.5. Kết luận 107 1.5. Sự kết hợp các thành phần của tính toán mềm 108 1.5.1. Kết hợp mạng nơ-ron nhân tạo và logic mờ 108 1.5.2. Kết hợp giải thuật di truyền và logic mờ .109 1.5.3. Kết hợp mạng nơ-ron và giải thuật di truyền .110 1.6. Hệ thống ñiều khiển tích hợp .113 1.6.1. Khái niệm .113 1.6.2. Một số hệ thống tích hợp .113 1.6.3. Ứng dụng thuật toán GA thiết kế bộ ñiều khiển PID tối ưu H 2 /H ∞ 114 Câu hỏi ôn tập và bài tập 124 Chương 2 ðIỀU KHIỂN TỐI ƯU .125 2.1 Chất lượng tối ưu .125 2.1.1 ðặc ñiểm của bài toán tối ưu 125 2.1.2 Xây dụng bài toán tối ưu 129 2.1.3 Ví dụ .135 2.2 Các phương pháp ñiều khiển tối ưu .154 2.2.1 Phương pháp biến phân cổ ñiển Euler_Lagrange .154 2.2.2 Phương pháp quy hoạch ñộng Belman .173 2.2.3 Nguyên lý cực tiểu Pontryagin _ Hamilton 181 2.2.4 Nhận xét 202 2.3 ðiều khiển tối ưu các hệ tuyến tính với phiếm hàm dạng toàn phương 203 2.3.1 Ổn ñịnh Lyapunov ñối với hệ thống tuyến tính 203 2.3.2 ðiều khiển tối ưu hệ tuyến tính với chỉ tiêu chất lượng dạng toàn phương _ Phương trình Riccati ñối với hệ liên tục .204 2.3.3 Phương trình Riccati ñối với hệ rời rạc 206 2.3.4 Các bước giải bài toán toàn phương tuyến tính 209 2.3.5 Nhận xét 219 2.4 Ứng dụng Matlab giải bài toán tối ưu 219 2.4.1 Tối ưu hoá tĩnh 219 2.4.2 ðiều khiển tối ưu cánh tay máy hồi tiếp góc θ .220 2.4.3 Hệ thống tác ñộng nhanh 225 2.4.4 LQR liên tục và rời rạc .234 Câu hỏi ôn tập và bài tập 252 Chương 3: ðIỀU KHIỂN THÍCH NGHI 257 3.1 Khái niệm .257 3.1.1 ðịnh nghĩa 257 3.1.2 Nhận dạng hệ thống 257 3.1.3 Ước lượng tham số thích nghi thời gian thực .258 3.1.4 Phân loại .258 3.1.5 Ứng dụng 259 3.2 Hệ thích nghi mô hình tham chiếu – MRAS .260 3.2.1 Sơ ñồ chức năng 260 3.2.2 Luật MIT 261 3.2.3 Nội dung, phương pháp thiết kế MRAS .266 3.2.4 Thiết kế MRAS dùng lý thuyết ổn ñịnh của Lyapunov 308 3.2.5 Kết luận 320 3.3 Bộ tự chỉnh ñịnh .321 3.3.1 ðặt vấn ñề 321 3.3.2 Bộ tự chỉnh ñịnh gián tiếp .323 3.2.3 Bộ tự chỉnh ñịnh trực tiếp .330 3.3.4 Kết nối giữa MRAS và STR .338 3.3.5 ðiều khiển dự báo thích nghi 340 3.3.6 Kết luận .350 3.4 Chỉnh ñịnh tự ñộng và lịch trình ñộ lợi .351 3.4.1 Giới thiệu 351 3.4.2 Kỹ thuật chỉnh ñịnh 352 3.4.3 Lịch trình ñộ lợi 355 3.4.4 Xây dựng lịch trình .356 3.4.5 Ứng dụng .359 3.4.6 Kết luận .361 3.5. ðiều khiển mờ thích nghi .361 3.5.1. ðiều khiển hồi tiếp tuyến tính hóa .362 3.5.2. Thiết kế BðK mờ thích nghi gián tiếp 364 3.5.3. Thết kế BðK mờ thích nghi trực tiếp 371 3.5.4. Một số ứng dụng 375 3.6. ðiều khiển thích nghi hệ ñộng mạng DFNN 394 3.6.1. ðiều khiển thích nghi dựa trên mô hình ngược DFNN .394 3.6.2. Quy trình ñiều khiển thích nghi với mạng DFNN .395 3.6.3. ðiều khiển thích nghi hệ ñộng với khâu PD bù sai số .397 3.6.4. Ví dụ minh họa 398 Câu hỏi ôn tập và bài tập 408 Chương 4 ðIỀU KHIỂN BỀN VỮNG 411 4.1 Giới thiệu 411 4.1.1 Khái niệm ñiều khiển bền vững 411 4.1.2 Chuẩn của tín hiệu 412 4.1.3 ðại số ma trận .414 4.1.4 Trị suy biến của ma trận – ñộ lợi chính 420 4.1.5 Ổn ñịnh nội .423 4.1.6 ðịnh lý ñộ lợi nhỏ .424 4.1.7 Ổn ñịnh bền vững .424 4.2 Phương pháp LQG 427 4.2.1 ðặt vấn ñề .427 4.2.2 Bộ quan sát .428 4.2.3 Bộ lọc Kalman 430 4.2.4 Giải thuật thiết kế LQG 441 4.2.5 Ví dụ .443 4.3 ðiều khiển bền vững H ∞ ∞∞ ∞ 446 4.3.1 Biểu ñồ Bode ña biến 446 4.3.2 Hàm nhạy và hàm bù nhạy .449 4.3.3 Thiết kế bền vững H ∞ .454 4.3.4 Nắn dạng vòng H ∞ 462 4.4 Thiết kế tối ưu H 2 .467 4.4.1 ðặt vấn ñề .467 4.4.2 Tối ưu H 2 467 4.4.3 Vấn ñề H 2 và lời giải của nó .469 4.5 Ứng dụng trong Matlab 472 4.5.1 LQG hệ lò xo ñệm 472 4.5.2 Thiết kế H ∞ cánh tay mềm dẻo .476 4.5.3 ðiều khiển bền vững H ∞ với bài toán bồn nước .483 4.5.4 Ứng dụng thuật toán GA thiết kế bộ ñiều khiển PID tối ưu H 2 /H ∞ 492 Câu hỏi ôn tập và bài tập 499 Tài liệu tham khảo .501 . thiết kế MRAS .266 3.2.4 Thiết kế MRAS dùng lý thuyết ổn ñịnh của Lyapunov 308 3.2.5 Kết luận 320. luận .361 3.5. ðiều khiển mờ thích nghi .361 3.5.1. ðiều khiển hồi tiếp tuyến tính hóa .362