Bộđiều khiển Tải trọng (kg) Đáp ứng góc dao động Đáp ứng vị trí Biên độ dao động lớn nhất 𝜽𝜽𝟏𝟏(o) Biên độ dao động lớn nhất 𝜽𝜽𝟐𝟐 (o) Thời gian xác lập (s) Độ quá điều chỉnh (%) ZVD+ADRC 5kg 1.728 1.601 7.1 0 ETM4+ADRC 1.663 1.877 7.1 0 ZVD+PID 4.033 3.273 7.1 0 ETM4+PID 2.18 1.949 7.1 0 ZVD+ADRC 2kg 1.567 1.61 7.14 0 ETM4+ADRC 1.792 1.94 7.14 0 ZVD+PID 2.711 3.455 6.76 0 ETM4+PID 1.861 2.454 6.76 0 ZVD+ADRC 20kg 1.401 1.193 7.38 0.2 ETM4+ADRC 1.784 1.083 7.38 0.2 ZVD+PID 3.729 4.435 9.5 0.2 ETM4+PID 1.386 1.44 9.5 0.2
Qua các trường hợp mô phỏng, ta thấy các bộ điều khiển đều đạt được các mục tiêu điều khiển đề ra, điều khiển tốt vị trí và giảm dao động của tải trọng. Có thể thấy rõ khi kết hợp bộ điều khiển PID với các phương pháp tạo dạng đầu vào cho tín hiệu điều khiển lớn hơn nhiều so với bộ điều khiển ADRCkhi có cùng đáp ứng vị trí. Biên độ góc dao động lớn nhất có giá trị cao nhất là bộ điều khiển ZVD+PID trong khi các bộ điều khiển cịn lại gầnnhưtương tự nhau, khơng chênh lệch nhiều.Khi có sai lệch mơ hình, đáp ứng vị trí của bộ điều khiển ADRC ít thay đổi hơn so với bộ điều khiển PID.
Khi xét tới ảnh hưởng của nhiễu, ta có thể thấy bộ điểu khiển vị trí sử dụng bộ điều khiển ADRC có chất lượng tốt khi nhanh chóng bám lại được giá trị đặt sau khi nhiễu tác động, trong khi đó bộ điều khiển PID đã mất điều khiển do có thành phần vi phân D lớn và khơng có thành phần I. Tuy nhiên, tất cả các bộ điều khiển đều không dập được dao động tải trọng khi nhiễu tác động, đó chính là do phương pháp Input shaping là phương pháp điều khiển tiền định, khơng phản hồi. Qua đó, ta thấy được ưu điểm của bộ điều khiển ADRC cũng như mặt hạn chế của phương pháp điều khiển Input shaping.
4.4 Mô phỏng kiểm chứng bộđiều khiển thiết kế với bộđiều khiển LADRC
Ta sẽ mô phỏng và đánh giá bộđiều khiển ta vừa xây dựng kết hợp ADRC và Input shaping với bộđiều khiển LADRC[26]. Cũng giống như mục 4.3, các bộ
37
điều khiển này sẽđược đánh giáđộ bền vững qua các trường hợp tải trọng thay đổi từ2kg, 5kg đến 10kg. Nhiễu đầu vào với độ lớn 20N trong 0,1s cũng được thêm vào đểđánh giá khảnăng chống nhiễu của bộ điều khiển. Thông số thời gian xác lập 𝑇𝑇𝑠𝑠𝑠𝑠𝑡𝑡𝑡𝑡𝑙𝑙𝑠𝑠 của bộđiều khiển ADRC cũng sẽ được điều chỉnh từ 5s lên 8s đểđáp ứng vị trí của các bộđiều khiển tương đồng nhau.
4.4.1 Trường hợp một: Tải trọng 5kg
Đáp ứng vị trí:
Hình 4.13 Đáp ứng vị trí
Đáp ứng vị trí của xe cầu khi áp dụng các bộđiều khiển đều bám giá trịđặt. Các bộđiều khiển ADRC ta thiết kế khơng xuất hiện độq điều chỉnh. Trong khi đó, bộ điều khiển LADRC[26] có xuất hiện độquá điều chỉnh (0.3%). Thời gian xác lập của bộđiều khiển ETM4+ADRC và ZVD+ADRC là 9.92s, thời gian xác lập của bộđiều khiển LADRC là 11.22s.
38 Đáp ứng góc dao động:
Hình 4.14 Đáp ứng góc dao động
Các bộđiều khiển đều giảm được dao động của tải trọng. Trong đó, khi áp dụng bộđiều khiển LADRC sẽ cho ra biên độdao động nhỏ nhất nhưng thời gian giảm dao động lại không nhanh bằng hai bộ điều khiển ZVD+ADRC và ETM4+ADRC.
39 Đáp ứng tín hiệu điều khiển:
Hình 4.15 Đáp ứng tín hiệu điều khiển
Từ hình 4.15 ta thấy, tín hiệu điều khiển của bộ LADRC là nhỏ nhất, ZVD+ADRC là lớn nhất. Ngồi ra, tín hiệu điều khiển của bộđiều khiển LADRC cũng mịn hơn các bộđiều khiển còn lại.
4.4.2 Trường hợp hai: Giảm khối lượng tải trọng xuống 2kg và giữ
nguyên thông số của bộ điều khiển
Đáp ứng vị trí:
40 Đáp ứng góc dao động:
Hình 4.17 Đáp ứng góc dao động
Khi giảm khối lượng của tải trọng, các bộ điều khiển vẫn giảm được dao động của tải trọng, tuy nhiên khơng cịn được tốt như trước. Bộđiều khiển LADRC cho chất lượng tốt nhất, ZVD+ADRC cho chất lượng kém nhất.
41 Đáp ứng tín hiệu điều khiển:
Hình 4.18 Đáp ứng tín hiệu điều khiển
Cũng giống trường hợp tải trọng 5kg, tín hiệu điều khiển của bộ LADRC là nhỏ nhất, ZVD+ADRC là lớn nhất. Ngồi ra, tín hiệu điều khiển của bộđiều khiển LADRC cũng mịn hơn các bộđiều khiển còn lại.
4.4.3 Trường hợp ba: Tăng khối lượng tải trọng lên 10kg và giữ
nguyên thông số của bộ điều khiển
Đáp ứng vị trí:
42 Đáp ứng góc dao động
Hình 4.20 Đáp ứng góc dao động
Khi tăng khối lượng của tải trọng, các bộđiều khiển đều làm giảm được dao động của tải trọng. Tuy nhiên, khác với trường hợp giảm khối lượng tải trọng, bộ điều khiển ETM4+ADRC đã cho chất lượng giảm dao động tốt nhất, LADRC[26] cho chất lượng kém nhất.
43 Đáp ứng tín hiệu điều khiển:
Hình 4.21 Đáp ứng tín hiệu điều khiển
Tương tựtrường hợp 4.4.3, tín hiệu điều khiển của bộ LADRC là nhỏ nhất, ZVD+ADRC là lớn nhất. Ngồi ra, tín hiệu điều khiển của bộđiều khiển LADRC cũng mịn hơn các bộđiều khiển còn lại.
44
4.4.4 Nhận xét