- Phương phỏp mặt phẳng pha: Tiện dựng cho cỏc hệ phi tuyến bậc 2 Trong đề u khiển kinh đ ểi n, sự tỏc động củ a mỏy i u ch nh được phõn thành 2 vựng: vựng tỏc đ ềỉ
3.1 iu khiển thớch nghi.
Đ ềi u khi n thớch nghi là m t nhỏnh c a lý thuy t ể ộ ủ ế đ ềi u khiển tự động hiện đại. Lý thuyế đ ềt i u khi n thớch nghi xu t hi n t kho ng gi a th p kỷể ấ ệ ừ ả ữ ậ trước, i u đ ề
khiển thớch nghi là bài toỏn thiết kế bộ iđ ều khiển nhằm luụn giữ được chất lượng
của hệ thống ổn định, cho dự cú nhiễu khụng mong muốn tỏc động vào hệ thống hoặc cú sự thay đổi khụng biết trước xảy ra bờn trong đối tượng đ ềi u khiển làm thay
đổi mụ hỡnh của nú. Nguyờn t c ho t ắ ạ động c a h th ng i u khi n thớch nghi là ủ ệ ố đ ề ể
mỗi khi cú sự thay đổi của đố ượng, bộ đ ềi t i u khi n sể ẽ tự động thay đổi tham s ố
nhằm đảm bảo tớnh cõn b ng chất lượng trong hệ thống. ằ
Toàn bộ thuật toỏn hi u ch nh và thớch nghi g i là thu t toỏn i u khi n thớch ệ ỉ ọ ậ đ ề ể
nghi; một hệ thống động học được cấu thành từ đố ượng và thiết bị thực hiện thuật i t toỏn điều khiển thớch nghi gọi là hệ thống đ ều khiển thớch nghi. i
Sơ đồ cấu trỳc của hệ thống đ ều khiển thớch nghi được mụ tả như sau: i
Trong đú: y(t) là tớn hiệu đầu ra. r(t) là tớn hiệu đặt.
u(t) là tớn hiệu tỏc động đ ềi u khiển
Cỏc phương phỏp tổng hợp hệ th ng thớch nghi: ố
Cỏc phương phỏp giả thiết tổng h p h th ng i u khi n thớch nghi cú th ợ ệ ố đ ề ể ể
chia thành lý thuyết và thực tế, trong phương phỏp thực nghiệm, lập luậ ổn n định
thớch nghi hệ thống khụng yờu cầu cao, do đú việ ức ng dụng phương phỏp này cần
được cõn nhắc. Cỏch tiếp c n này đặc tr ng cho giai o n đầu phỏt tri n i u khi n ậ ư đ ạ ể đ ề ể
thớch nghi.
Phương phỏp lý thuyết (cú vũng cơ sở vững ch c) cú th chia thành 2 l p: ắ ể ớ
lớp chớnh xỏc và lớp gần đỳng. Tương ứng với 2 dạng sơ đồ thớch nghi, bài toỏn hệ
thống thớch nghi chia thành 2 dạng: tổng hợp vũng cơ sở và t ng h p vũng thớch ổ ợ
nghi.
Trong số cỏc phương phỏp tổng hợp chớnh xỏc theo vũng cơ sở, ph bi n ổ ế
nhất là:
1. Phương phỏp bất bi n, thựế c hi n vi c l a ch n “ý tưởng” i u khi n t vế ệ ệ ự ọ đ ề ể ừ
phải đẳng thức của mụ hỡnh chuẩn và mụ hỡnh đối tượng đ ềi u khiển.
2. Phương phỏp trạng thỏi, trong đú “ý tưởng” đ ềi u khiển lựa chọn ban đầu từ chỉ tiờu chất lượng quỏ trỡnh quỏ độ mong muốn.
3.Tổng hợp tố ưi u, trong đú việc giải bài toỏn tố ưi u theo tỏc động đ ềi u khiển
được tiệm c n m t vài ch tiờu ch t lượng (khi ậ ộ ỉ ấ t → ∞).
Cơ ở ủ s c a cỏch ti p c n g n ỳng n m ch phương phỏp phõn tỏch d a trờn ế ậ ầ đ ằ ở ỗ ự
s ự đơn giản mụ hỡnh và tổng hợp theo sự đơn giản mụ hỡnh. Để đơn giản và phõn
tỏch người ta sử dụng lý thuy t nhi u, phươế ễ ng phỏp làm vụ h ng vector ướ
Lyapunov, tuyến tớnh hoỏ, giảm bậc và loại b tỏc ỏ động nhi u. Phương phỏp ph ễ ổ
biến dựa trờn việc tỏch chuyể động nhanh và chậm của hệ thống, khi đú việc tổng n hợp thực hiện theo mụ hỡnh mụ tả chuyển động chem. Tương ứng cú cỏc phương
phỏp sau:
2. Phương phỏp kỳ ị d nhiễu.
*Cỏc phương phỏp cơ ả b n tổng hợp thuật toỏn thớch nghi là:
1. Phương phỏp trượt: Thuật toỏn hiệu chỉnh tham số thay đổi được xõy dựng theo hướng chống s tr t của hàm mục tiờu từ sai số ự ượ đồng nhất. Thuật toỏn yờu
cầu tớnh hàm độ nhạy, nú phụ thuộc vào tham số của đối tượng là mõu thu n với ẫ
việc đặt bài toỏn đ ềi u khiển thớch nghi. Đ ềi u này khắc phục tớnh toỏn gầ đn ỳng hàm
độ nhạy v i vi c ng dụớ ệ ứ ng mụ hỡnh chu n. ẩ
2. Phương phỏp dựa trờn việc sử dụng hàm Lyapunov. S thu t toỏn l n ơ ậ ớ
trong nhúm này cú thể nhận trong chế độ s đồ t c độ trượt. Thực tế ứơ ố ng d ng trong ụ
phương phỏp này là hàm mục tiờu trượt tiệm c n theo hướng t ng gradient t t c độ ậ ă ừ ố
thay đổi hàm mục tiờu. Phương phỏp cung cấp hàm Lyapunov chủ yếu ở dạng hàm
mục tiờu và bỡnh phương sai số giữa tham số hiệu chỉnh và lý tưởng.
3. Phương phỏp dựa trờn lý thuyế ổt n định hypebol. T ng h p vũng i u ổ ợ đ ề
khiển thớch nghi thực hiện từ đ ề i u kiện hệ thống ổn định hờpbol với bộ đ ề i u chỉnh thớch nghi. Sự so sỏnh phương phỏp nhúm 2 và 3 được dẫn ra trong quỏ trỡnh làm
việc.
4. Phương phỏp dựa trờn tổ ch c chứ ế độ trượt. Khi hỡnh thành ch độ trượt ế
của hệ thống nhận được tớnh chất bất biến liờn quan t i tham s nhi u và t p õm. ớ ố ễ ạ
Cỏc hệ thống gia nh p vào nhúm này v i thớch nghi tớn hiệu, nhõn được trờn cơ sở ậ ớ
s ơ đồ tốc độ trượt.
5. Phương phỏp dựa trờn cơ sở ỏp d ng h sốụ ệ khu ch ế đại “l n vụ cựng”. ớ
Trong phương phỏp này, hệ số khu ch đại l n vụ cựng ế ớ được s dụử ng vỡ vi c tớnh ệ
toỏn một vài hàm truy n c a hệ ốề ủ th ng d ng tương đương hàm truy n c a mụ hỡnh ừ ề ủ
chuẩn. Nhược đ ểi m của phương phỏp này là khả năng suy gi m n định khi h số ả ổ ệ
khuếch đại lớn, tớnh chống nhiễu kộm.
Hệ th ng được xõy d ng trờn c sởố ự ơ nhúm cỏc phương phỏp 4 và 5, th ng ườ
gọi là hệ thống với tớnh chất thớch nghi, bởi vỡ trong chỳng thiếu mạch vũng hiệu chỉnh tham số.
3.2 Thuật toỏn thiết kế ộ đ ề b i u khiển thớch nghi backstepping. 3.2.1 Cơ ở s lý thuyết xõy dựng bộ đ ề i u khiển thớch nghi