4. Nội dung của luận văn
4.2.4.Xây dựng bộ điềukhiển PID kinh điển để điềukhiển nhiệt độ lò điện
trở
Cấu trúc mô phỏng với Kd = 0
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Ở đây ta sử dụng phƣơng pháp Ziegler - Nichols để điều chỉnh tham số PID, các tham số đƣợc xây dựng theo bảng sau:
Bộ điều khiển Kp TI TD
P 0,5Ku
PI 0,45Ku Tu/1,2
PID 0,6Ku Tu/2 Tu/8
Với Kp = 1,83; Ki = 0,000001; Kd = 0 ta có đƣờng đặc tính động của lò nhƣ sau:
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Các chỉ tiêu chất lượng:
Lượng quá điều chỉnh: max 1650 1500 150
Thời gian quá độ: tqd =1000 (s)
Sai lệch tĩnh: St% =y 1550 1500 3,33% 1550 xl yc xl y y Số lần dao động: n = 6
4.2.5. Xây dựng bộ điều khiển PID mờ để điều khiển nhiệt độ lò điện trở 4.2.5.1. Định nghĩa các biến ngôn ngữ vào ra
Ta điều khiển theo luật PID ( Giả thiết hằng số vi phân Kd = 0), khi đó biến ngôn ngữ đầu vào bộ điều khiển mờ là sai lệch E và tích phân sai lệch TE, đầu ra bộ điều khiển mờ là điện áp Uđk.
Miền giá trị của các biến ngôn ngữ: E= [ 0÷ 10]
TE= [ 0÷ 1500] Uđk= [0÷ 10]
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
4.2.5.2. Xây dựng luật hợp thành
Với 5 tập mờ của mỗi đầu vào ta xây dựng 5x5=25 luật điều khiển. Các luật điều khiển đƣợc xây dựng theo nguyên tắc sau:
-Sai lệch càng lớn thì tác động điều khiển càng lớn
-Tích phân sai lệch càng lớn thì tác động điều khiển càng lớn R1: Nếu E=E1 và TE=TE1 thì Uđk=Uđk1 hoặc R2: Nếu E=E2 và TE=TE1 thì Uđk=Uđk2 hoặc R3: Nếu E=E3 và TE=TE1 thì Uđk=Uđk3 hoặc
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
R4: Nếu E=E4 và TE=TE1 thì Uđk=Uđk4 hoặc R5: Nếu E=E5 và TE=TE1 thì Uđk=Uđk5 hoặc R6: Nếu E=E1 và TE=TE2 thì Uđk=Uđk2 hoặc R7: Nếu E=E2 và TE=TE2 thì Uđk=Uđk3 hoặc R8: Nếu E=E3 và TE=TE2 thì Uđk=Uđk4 hoặc R9: Nếu E=E4 và TE=TE2 thì Uđk=Uđk5 hoặc R10: Nếu E=E5 và TE=TE2 thì Uđk=Uđk5 hoặc R11: Nếu E=E1 và TE=TE3 thì Uđk=Uđk3 hoặc R12: Nếu E=E2 và TE=TE3 thì Uđk=Uđk4 hoặc R13: Nếu E=E3 và TE=TE3 thì Uđk=Uđk5 hoặc R14: Nếu E=E4 và TE=TE3 thì Uđk=Uđk5 hoặc R15: Nếu E=E5 và TE=TE3 thì Uđk=Uđk5 hoặc R16: Nếu E=E1 và TE=TE4 thì Uđk=Uđk4 hoặc R17: Nếu E=E2 và TE=TE4 thì Uđk=Uđk5 hoặc R18: Nếu E=E3 và TE=TE4 thì Uđk=Uđk5 hoặc R19: Nếu E=E4 và TE=TE4 thì Uđk=Uđk5 hoặc R20: Nếu E=E5 và TE=TE4 thì Uđk=Uđk5 hoặc R21: Nếu E=E1 và TE=TE5 thì Uđk=Uđk5 hoặc R22: Nếu E=E2 và TE=TE5 thì Uđk=Uđk5 hoặc R23: Nếu E=E3 và TE=TE5 thì Uđk=Uđk5 hoặc R24: Nếu E=E4 và TE=TE5 thì Uđk=Uđk5 hoặc R25: Nếu E=E5 và TE=TE5 thì Uđk=Uđk5 hoặc
Chọn luật hợp thành theo quy tắc max-min; giải mờ theo phƣơng pháp điểm trọng tâm.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
4.2.5.3. Mô phỏng trên simulink
Sơ đồ cấu trúc trên Simulink
Hình:4.5 .Sơ đồ simulink mô phỏng thuật toán PID-Fuzzy cải tiến đề xuất ứng dụng điềukhiển nhiệt độ lò điện trở
Kết quả mô phỏng: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Các chỉ tiêu chất lượng: Lượng quá điều chỉnh: max 0
Thời gian quá độ: tqd =600 (s)
Sai lệch tĩnh: St% =y 1500 1500 0% 1500 xl yc xl y y Số lần dao động: n = 0 Nhận xét
So sánh hai phƣơng pháp qua các chỉ tiêu chất lƣợng ta thấy sử dụng bộ điều kiển PID mờ có ƣu điểm hơn nhiều bộ PID kinh điển.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
KẾT LUẬN
Luận văn đã hoàn thành đƣợc các phần sau: -Trình bày đƣợc tổng quan về bộ điều khiển PID.
-Nghiên cứu cấu trúc các bộ điều khiển PID và các luật điều khiển của nó. -Nghiên cứu phƣơng pháp chỉnh định mờ tham số PID của Zhao- Tomizuka-Isaka
-Đánh giá phƣơng pháp của Zhao-Tomizuka-Isaka cải tiến với ba đầu vào. Luận văn chỉ dừng lại ở việc nghiên cứu ,đánh giá và xây dựng mô hình trên lý thuyết. Việc áp dụng vào thực tế còn ảnh hƣởng bởi nhiều yếu tố khác mà trong luận văn này em chƣa thực hiện đƣợc.
Một lần nữa em xin trân thành gửi lời cảm ơn đến thầy giáo PGS.TS.Nguyễn Doãn Phƣớc , ngƣời đã tận tình hƣớng dẫn em trong quá trình làm luận văn này.Em cũng xin cảm ơn các thầy giáo,cô giáo trong trƣờng Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên, cùng tất các bạn đồng nghiệp đã giúp đỡ em trong quá trình học tập ,nghiên cứu và làm luận văn này.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng việt
[1]. Nguyễn Doãn Phƣớc,Phan Xuân Minh-“Lý thuyết điều khiển mờ”, Nhà
xuất bản Khoa học và kỹ thuật, 2004
[2]. Bùi Công Cƣờng, Nguyễn Doãn Phƣớc -“Hệ mờ mạng nơron và ứng dụng”, Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật, 2006
[3]. Nguyễn Doãn Phƣớc-“Lý thuyết điều khiển tuyến tính”, Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật, 2003
[4]. Nguyễn Nhƣ Hiển, Lại Khắc Lãi-“Hệ mờ và mạng nơron trong kỹ thuật
điều khiển”, Nhà xuất bản Khoa học tự nhiên và công nghệ, 2007
[5] Nguyễn Phùng Quang-“Matlab –Simulink”NXB Khoa học và kỹ thuật, 2005
[6] Nguyễn Doãn Phƣớc ,Phan Xuân Minh ,Bùi Công Cƣờng ,Nguyễn
Hoàng Cƣơng, Chu Văn Hỷ-“Hệ mờ và ứng dụng” ,NXB Khoa học và kỹ
thuật,1998
[7] Bùi Thu Hà, “Đánh giá khả năng ứng dụng bộ chỉnh định mờ tham số
PID của Zhao-Tomisaka-Isaka” Luận văn thạc sỹ khoa học ,trƣờng Đại học Bách khoa Hà nội,2008
Tài liệu tiếng nƣớc ngoài
[8] M. Sugeno, “Industrial Applications of Fuzzy Control”.Amsterdam, The
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
[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 controller- Parts”
[11] Aidan O’Dweyer, “Handbook of PI and PD Controller Tuning Rules”,
Imperial College Press, 2003
[12] Astrom K.J, Hagglund T, “PID Controllers: Theory, Design and Tuning”, 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