CHƯƠNG 1 THUỶ LỰC CÔNG NGHIỆP
3.1. Định hướng nghiên cứu lý thuyết hệ thống AFH
ê lý c t ì s
Việc nghi n cứu thuyết ủa AFH rất phức ạp. V chúng ta phải ử dụng đến ất r nhiều công cụ toán h ọcnhư: biến đổi Laplace, đại ố ượng s l giác, s ốphức…Ngoài ra chúng ta còn phải ử ụng s d nhiều định luật ật v lý i , đ ềukiện bi n ê để tìm đượcma trận chuyển đổi thể ệnhi mối êli n hệ giữa các ôth ng số ở
đầu và à cáo v c th ng sô ố ở đầu ra. Chính vì vậy có s ự kh bi lác ệt ớn gi h ữa ệ thống AFH và h ệ thống DFH ch là ính việc mô hình á h ho ệ thống, các chiến lược đ ều i khiển và c c ở ả ácứng dụng.
Trong mô h ình toán học (hàm truyền, phương trình vi phân,…) có thể được x ác định bằng lý thuyết. Có một s c ố ác ph ng pháp nhươ ư: ph ng pháp ươ biểuđồ êli n kết công suất, l thuyý ết ề ạng v m trởkháng thuỷ ực l , ph ng pháp ươ k n h ết ối ệthống con… Tuy nhi n rê ất ó t kh để ìm ra các th ng s ô ố cho m ìnhô h toán h ọc ch x có ính ác để thể cho ra được những kết qu tin cả ậy v h đối ới ệ thống AFH. Vì thế ử s dụng phương pháp thực nghiệm để x ácđịnh các thông s c mô h là m ố ủa ình ột phương pháp t ối ưu để xây dựng c ác đặc t ính cho hệ AFH.
Trong một vài năm trở ại l đây, hệ thống i đ ều khiển servo điện- thu lỷ ực đã đã ứng dụng v h ào ệ thốngAFH, ứng dụng n ày mđã ạnh hơn so với việc s ử dụng đ ều i khiển cam thuần ýtu . Tuy nhi n, ph ng phê ươ áp i u đ ề khiển PID servo n kh ng phày ô ù h vì nó l tợp àm ăng y u cê ầu v ề chất ượng đ ều l i khiển.
Trong điều khiển ôth ng minh cần phải có được c mô h ác ình toán hoc chính x ácđể đáp ứng được độ tin cậy cao, phải đưa ra các ý tưởng ới để m thiết ập l c ác phương pháp i đ ềukhiển: như đ ều i khiển ờ m hay tr tuí âệ nh n tạo.
Khắc ph c nhụ ững giới h ạn ứng dụng và những nhược i đ ểm như hiệu su thất ấp, độ lồn ớn, kỹ thuật AFH có những ưu đ ểmi mạnh. Tuy nhi n các ê phần t cử ủa h ệ AFH và những ứng ụng d của chúng v cẫn òn dở ạng tiềm ă n ng trong tương lai. Các phần t c h ử ủa ệ AFH hiện nay vẫn chưa xuất hiện êtr n thị trường. Để nghi n cê ứu chi tiết hơn về đặc tính l àm việc và c ấu trúc của c ác phầ ửn t AFH cần quan tâm đến một s v ố ấn đềsau:
Mô h áình ho : Mộtthực ế t là t để ính toán và âph n tích những đ ều i kiện quan trọng trong hệ thống thủy lực c ần chi phối nhiều thời gian và ó kh khăn, đặcbiệt là trong hệ thống thu lỷ ựcphức tạp. Tuy nhiên việc tínhtoán là hết sức ầ c n thiết để đạt được hiệu quả cao về kinh tế, thiết kế, sự hoạt động cũngnhư độ tin cậy ủa ệ c h thống. Vớinhững mục êti u đó ần c t ính toán chính x c á v ác ác gi trị ềáp suất và lưu lượng ủa c dòng chảy. Một mô h ình toán h ọc phù h ợpcho các phần t ử trong hệ thống thuỷ ực l là c ần thiết để ạo t ra các k ết quả có lợi và h tr cho các ỗ ợ đối tượng.
Tuy nhiên để t ạora một mô h ình thích h ợpcho hệthống ần c phải t ìm ra c ôác th ng số ủa c mô hình. Để nhận biết c ôác th ng số ủa c mô hình, cần xem x á ét qu trình thiết ế ệ k h thống thuỷ ực l cho m ìnhô h đó. Nhưng rất ít khi có được một mô h ình chính ác khi k x ếhoạch thi k mết ế ới bắt đầu.
S dử ụng phương ph biáp ểu đồ êli n kết là m ột giải pháp t ốtcho việc mô h á h ình ho ệ thống. Phương pháp ày n đã được giáo s ư H.Payner nghi n cê ứu, dùng v để ẽbiểu đồ ă n ng lượng, li n kê ết c âác ph n tử hoặc ệ h thống con. Biểu đồ êli n kết ần đầu l êti n được s dử ụng để mô t mả ột h ệ thống êli n t bục ằng c ác thông số ập t trung gần đúng. Gần đây một s à ố nh nghi n cê ứu ố ằng c g biểu diễn h ệ thống án ogi đ ạn bằng phương pháp ày n . Lý thuyết tương tự cung cấp
m côột ng cụ mạnh cho việc mô h á h ình ho ệ thống AFH. Phương pháp ày n thích h ợpcho các giải ph cááp ở đó c phần t tử ương t lác ẫn nhau phức ạp t và không thể ểubi diễn mô h bình ằng c côác ng thứctoán họcchính ác. Trong s x ự tương tác giữachất ỏng l và phần ơ c íkh , cácđặc t ínhđộng ọc h phải được t ính toán cùng v ớiviệc x ácđịnh c h s tác ệ ố ương tự.
Các chiến ược đ ều l i khiển
H ệ thống servo thuỷ ực l truyền thống yêu cầu chính ác cao x đối ới v van s vo, cer ảm biến và c ácphần t i ử đ ều khiểnđể xây dựng m ạchphản hồi. Vì thế á gi thành c ủachúng tương đối cao, nó có thể l hàm ạn ch nhế ữngứng dụng thông thường. Trong thuỷ ực l tay máy việcthiết k ếnhanh, ch x và mính ác ạnh m là m v c ẽ ột ấn đề ần nghi n c . Trong ê ứu điều khiển ôlu n tồn t ại những i đ ều ki khện ông lý tưởng đối v h ới ệ động h ọc phi tuyến như dải chết dòng thuỷ lực ớp, l bi ên…M ột trong những ấn đề v ó kh khăn trong đ ềui khiển tay máy thuỷ lực ch là s i ính ự đ ều chỉnh và theo dõi v ịtrí đểtránh hiện tượng ượt v á qu giới hạn, hay tìm c h ách ạnchế ức ản s c thuỷ ực l và những s ự trễtrong các van thuỷ lực. Phát triển k ỹ thuật ỷ ệ để t l tạora c ng c mô ụ ạnh cho việc iđ ều khiển
v í và ịtr khắcphục các i đ ều kiện ôkh ng lý tưởng. Mục ê à ti u l phải đem đến ự s điều khiển ù hph ợp với thuật toán mà ch yêu cỉ ầu có s hiự ểu biết tối thiểu về mô h c mình ủa áy. Trong thực ế đ ều t i khiển ần c phải có m s c êột ố ác ti u chuẩn ch chặt ẽ.
C ác chiến ược đ ều l i khiểntruyềnthống là d êựatr n những n étđặc trưng c bơ ản của c mô h ác ình tuyến tính, trong khi c c chiá ến ược đ ề l i u khiển ới m l ại quan t m â đến t ính toán ác nhi c ễu loạn và nguy n nh n sinh ra n . Phê â ó ải quan tâm đến nguồn gốc sinh ra sự nhiễu loạn, các phương trình vi phân gần đúng đã đư a ra các xuất v cề ấu trúc và thiết k c ế ác chi lến ược iđ ều khiển. Các phương pháp iđ ều khi truyển ền thống d êựa tr n bộ đ iều chỉnh PID và êtr n hệ động lực h phọc ản h âm. Viồi ệc iđ ều chỉnh chi lến ược nhằm hai mục đích
chính: thứ nhất là t dác ụng vào các th ng s ô ố mô h ình tuyến tính, thứ hai là loại b ỏ được ự s nhiễu ạnlo trong hệ ốngth .
Để tạo ra được một ph ng phápươ iđ ều khiển tối ưu cần phải ắt đầu b t ừ những kiến thức ề v hoạt động của h ệthống c ơ khí. Hệthống n có m ày ột phần được mô t bả ằng mô h ình tuyến t và ính phi tuy và mến ột phần không thể mô t ả được ằng b mô hình. Trong các ứng ụng động ực ọc d l h , một mô h ình tuyến
t ôính kh ng thể đưa ra những mô t tả ổng thểcho các hoạt động, v thì ế động ực l h ọcphi tuyến có có t dthể ác ụngthích h . ợp
S m c ự đổi ới ác chiến lược đ ều i khiển là s h t ự ội ụ những n ét đực trưng riêng của việc t ạo ra sự nhiễu loạn và c ách loại ỏ b nó bằng ự s tiếp ận c khác nhau. Sự tuyến t và ính hoạt động nhanh chóng là những y t c ếu ố ần thiết để đạtđược những yêu c ầucao vềhi su và các chệu ất ỉ êti u k thu . ỹ ật