Với hàm truyền của tàu thủy:
(s)=
Trong chế độ tàu chạy không tải tốc độ chạy trong giải 5 ÷ 1 9.5 hải lý/h . Với :
1,410
22 T2 57 150430
Bộ điều khiển PID của 3.39 R(s) =
trên.
Thay số vào hàm truyền; =1,6. 10 2 =37 2, =245 1 Ta có(s)= Thay số vào (s)=
Vơi tham số của bộ điều khiển PID từ 3.38. a=4; = 244.45 = 0.659 = 85225.6 Đối tƣợng 3.41 đƣợc tách thành 55
(s)=
Xét thành phần có tham số thay đôi.
S(s) =
Thêm các thành phần chỉnh K1, K2, để hiệu chỉnh các thành phần tham số thay đổi.
( / 2 )+
S(s) =
2 + 12 + 2 +( 12+ 1)
Từ các biều thức 3.14, 3.15 , 3.16 Các thuật toán chỉnh thích nghi đƣợc viết dƣới dạng: 1 = 1x1P1 E 21 2 = 1x2 P2 E 22 = 1u1 p1 E 21
Với =. Các hệ sô , tùy chọn phụ hợp để thuật toán hội tụ nhanh.
2
Trường hợp đầu vào là hàm bước nhảy.
56
Hình 3.19 Sơ đồ mô phỏng trên simulinhk hệ thống điều khiển thích nghi cho lái tự động tàu thủy chế độ có tải
Hình 3.19 đáp ứng đầu ra của hệ thống
Hình 3.20 Sai số giữa mô hình giữa mô hình chuẩn và mô hình thật sâu khi các tham số đƣợc hiệu chỉnh.
57
Hình 3.21 mô tả hệ số hiệu chỉnh bù hệ sổ khếch đại khi hệ số khêch đại hệ thống thay đổi.
Hình 3.22 mô tả hệ số hiệu chỉnh K2 bù hăng số thời gian 2, khi
thay đổi.
2,
58
Hình 3.22 mô tả hệ số hiệu chỉnh K1 bù hăng số thời gian 1khi thay đổi. 1 Nhƣ vây chung ta đa mô phỏng hệ thống điều khiển thích nghi cho lái tự động tàu thủy ở chế độ không tải với hàm bƣớc nhảy ta thấy thời gian quá độ của hệ thống là 3.8s
với ở chế độ chuẩn mặc dù các tham số biến đổi trong giải tƣơng đối rộng, điều đó chứng tỏ rằng thuật toán điều chỉnh thích thích nghi các tham số là hiệu quả vả tốc độ hội tụ của thuật
toán tƣơng đôi nhanh. Thời gian quá độ hiểu chỉnh các thâm số động
học bào hệ số khếch đại, hằng số thời gian T1, T2 là là 2.3 s, thời gian hiệu chỉnh thời gian hiệu chỉnh K2 là 2.3 s thời gian hiệu chỉnh tham số T1 là 2.4 s quá độ hiệu chỉnh mô hình 2.5 s chứng tỏ hệ bàm mô hình chuẩn tƣơng đôi tốt. Các thuật toán hiệu chỉnh thực chất là bù các đại lƣợng đảm bảo quá trình khi hết thời kỳ quá độ hiệu chỉnh thì tham số động học giữ nguyên bằng tham ố tƣơng ƣớng với mô hình chuẩn.
59
download by : skknchat@gmail.c om
Trường hợp lái tàu trên hình trình có tải
Giả thiết ở giá trị đặt tàu đổi hƣớng hai trƣờng hợp ặ = 30 0 và ặ = 27 0 trên hành trình. Nhiễu đƣợc giả thiết có dạng hàm là hình sin vơi tần số 0.1 rad/s biên độ 8. Không tải
Tham số mẫu Thay đổi
Hình 3.23 Sơ đồ simulinh mô phỏng
60
Hình 3. 24 đáp ứng đầu ra của hệ khi đăt ặ = 30 0 có nhiễu đầu ra là hình sin.
Hình 3.17 nhiễu hình sin.
Hình 3.18 ứng ầu ra của hệ khi = 27 0 có nhiễu đầu ra dạng hình sin.
ặ
61
Có thể thấy hƣớng chuyển động của tàu đều bám sát đầu ra của mô hình, ít chịu ảnh hƣởng của nhiễu chất lƣợng điều khiển tốt không dao động , sai lệch điều chỉnh bé.
Kết luận chương 3.
Trong chƣơng 3 luận văn đã xây dựng đƣợc thuật toán hiệu chỉnh bằng cách bù các
tham số của mô hình động học tàu thủy khi tham số động học của đối tƣợng biến đổi trong giải rộng , xây dựng đƣợc tham số bộ điều khiển PID cho cả hai chế độ không tải và có tải. Kết quả mô phong cho thấy thuật toán hiệu chỉnh mô hình rất hiệu quả tốc độ hội tụ nhanh mặc dù các thám sô thay đổi rộng, chất lƣợng điều khiển tốt. Kết quả mô phỏng đã thể hiện đƣợc tính đúng đắn chính xác của thuật toán. Thuật toán thích nghi có cấu trúc đơn gian, vì vậy dễ dàng thực hiện kỹ thật hơn. Phát huy hiệu quả cao cho mô
hình có tham sổ thay đổi của động học tàu thủy, ít bị tác động của nhiễu, bám mô hinh
chuẩn rât tốt.
62
KẾT LUẬN CHUNG CỦA LUẬN VĂN
Luận văn đã tổng hợp bộ điều khiển thích nghi cho hệ thống lái tự động tàu thủy trên cơ sở phân tích dẫn ra các dạng mô hình động học của tàu thủy ở chƣơng 1, sau khi đánh giá một số kết quả nghiên cứu thuộc lĩnh vực điều khiển thích nghi luận văn đã xây dựng thuật toán điều chỉnh tham số mô hình cho đối tƣợng có tham số thay đổi theo trƣơng phái Narenra đƣợc thể hiện ở chƣơng hai. Từ những kết quả ở chƣơng 2 chƣơng 3 đi vào thực hiện tổng hợp bộ điều khiển thích nghi cho hệ lái tự động tàu thủy . Các kết quả mô phỏng đánh giá tính đúng đắn của thuật toán điều khiển thích nghi tàu thủy trong luận văn đã đề ra.
63
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Nguyễn Doãn Phƣớc (2002), Lý thuyết điều khiển tuyến tính, nhà xuất bản khoa học kỹ thuật.
2. Nguyễn Doãn Phƣớc (2009), Lý thuyết điều khiển nâng cao, nhà xuất bản khoa học kỹ thuật.
3. Nguyễn Doãn Phƣớc (2012), Phân tích và điều khiển hệ phi tuyến.
4. Cao Tiến Huỳnh(1998), Kết hợp thuật điều khiển đón trƣớc và thuật điều khiển cấu trúc biến đổi cho một lớp cấu trúc đối tƣợng. Tuyến tập các báo cáo khoa học, Hội nghi toàn quốc lần thứ ba về tự động hóa, trang 226-232.
5. Đặng Xuân Hoài (1996), Áp dụng hệ điều khiển giám sát Fuzzy vào lái tự động tàu thủy, Tạp chí giao thông vận tải, số 9, 1996, trang 39-42.
6. Ngô Trí Nam Cƣờng, Cao Tiến Huỳnh, Nguyên Vũ, Nguyễn Trung Kiên (2012) Về một phƣơng pháp tổng hợp hệ điều khiển thích nghi cho một lớp đối tƣợng phi tuyến dƣới tác động của nhiễu bên ngoài, Tạp chí Nghiên cứu khoa học và công nghệ quân sự, số 17, 2012 trang 6-15.
7. Eda. Low speed, controllability os ship in wind, Joural of ship research,
182-200.
8. Haruzo Eda, Driectional stability and control of ships in restricted
channnels, journal of ship research, 1972, 205- 218.
9. Amerongen, J. Van and Udink Ten Cate, Model reference adaptive
autopilots foe Ships, Automatica, Vol. 11, 1975, 441-449.
10.K.S Narendra and J.D. Bockovic, Robust adaptive control using a combined
approach, int. J adaptive control signal process, 1990, 62-73.
11.K.S Narendra and A.M. Annaswamy, Stable Adaptive systems. Englewood
Cliffs. N,Y precticen Halll. 1989.
64