2.3. Điều khiển trượt thích nghi mờ cho cần cẩu treo
2.3.3. Kết quả mô phỏng
Để kiểm chứng tính đúng đắn của bộ điều khiển trượt tầng thích nghi mờ vừa được đề xuất ở trên, luận án thực hiện một mô phỏng số trên phần mềm Matlab/Simulink cho hệ thống cần cẩu treo 2D với khối lượng của tải khác nhau. Các thông số còn lại của hệ thống và bộ điều khiển như bảng 2.8 sau:
M 20(kg)
l 1( )m
g 9.8(m s/ 2)
c1 3
c2 0.01
2 2
k2 0.1
Bảng 2.8: Thông số hệ thống cần cẩu treo 2D và bộ điều khiển trượt mờ thích nghi Sơ đồ cấu trúc mô phỏng được trình bày trong hình sau:
54
Hình 2.21: Hệ thống điều khiển trượt tầng thích nghi mờ
Kết quả mô phỏng cho hệ cần cẩu treo với khối lượng tải m = 8(kg) được thể hiện trong các hình 2.22 (a, b, c) và có nhiễu tác động trong hình 2.23 (a, b, c, d).
55
Hình 2.22: Kết quả mô phỏng cho bộ điều khiển trượt tầng thích nghi mờ trong trường hợp không có nhiễu tác động với khối lượng tải là 8 (kg)
(a) Đáp ứng của xe con (b) Góc lắc của tải (c) Tín hiệu điều khiển
56
Hình 2.23: Kết quả mô phỏng cho bộ điều khiển trượt tầng thích nghi mờ trong trường hợp có nhiễu tác động với khối lượng tải là 8 (kg)
(a) Đáp ứng của xe con (b) Góc lắc của tải (c) Tín hiệu điều khiển (d) Nhiễu Nhận xét: Bộ điều khiển trượt tầng thích nghi mờ cho chất lượng điều khiển tốt và bền vững với nhiễu ngoài. Xe con bám vị trí đặt sau 5 giây và góc lắc tối đa của tải trọng khoảng 5 độ.
Thay đổi tải từ m = 8(kg ) lên m = 16(kg), các kết quả được biểu diễn trong hình 2.24 (a, b, c) cho trường hợp không có nhiễu và trong hình 2.25 (a, b, c, d) trong trường hợp có nhiễu tác động.
57
Hình 2.24: Kết quả mô phỏng cho bộ điều khiển trượt tầng thích nghi mờ trong trường hợp không có nhiễu tác động với khối lượng tải là 16 (kg)
(a) Đáp ứng của xe con (b) Góc lắc của tải (c) Tín hiệu điều khiển
58
0
Hình 2.25: Kết quả mô phỏng cho bộ điều khiển trượt tầng thích nghi mờ trong trường hợp có nhiễu tác động với khối lượng tải là 16 (kg)
(a) Đáp ứng của xe con (b) Góc lắc của tải (c) Tín hiệu điều khiển (d) Nhiễu Nhận xét: Khi thay đổi khối lượng tải, bộ điều khiển trượt tầng thích nghi mờ vẫn đảm bảo chất lượng điều khiển tốt. Cụ thể là xe con bám vị trí đặt sau 5 giây, không có độ quá điều chỉnh trong trường hợp không có nhiễu tác động và 6 giây trong trường hợp có nhiễu tác động. Góc lắc của tải nhỏ, góc lắc tối đa chưa đến 4 độ.
So sánh chất lượng điều khiển giữa bộ điều khiển trượt tầng thích nghi mờ và bộ điều khiển trượt tầng với cùng thông số của hệ thống như bảng 2.8 được thể hiện trong hình dưới đây:
59
Hình 2.26: Kết quả mô phỏng so sánh giữa HSMC và AFHSMC (a) Đáp ứng của xe con (b) Góc lắc của tải (c) Tín hiệu điều khiển
So sánh chất lượng của bộ điều khiển trượt tầng thích nghi mờ và bộ điều khiển trượt tầng với cùng các thông số mô hình được biểu diễn trong bảng sau:
Bộ điều khiển trượt tầng Bộ điều khiển trượt tầng thích nghi mờ
Thời gian bám vị trí [s] 5 5
Góc lắc cực đại [deg] 3.5 2.5
Dao động của tín hiệu điều khiển
Dao động nhiều Dao động ít
60
Bảng 2.9: Đánh giá chất lượng điều khiển của HSMC và AFHSMC
Nhận xét: AFHSMC đảm bảo tín hiệu điều khiển ít dao động hơn và góc lắc của tải nhỏ hơn so với HSMC.
Chất lượng điều khiển của bộ điều khiển trượt tầng thích nghi mờ được so sánh với bộ điều mờ hai lớp được biểu diễn trong hình 2.26 (a, b, c).
Hình 2.27: Kết quả mô phỏng so sánh giữa AFHSMC và TLFLC (a) Đáp ứng của xe con (b) Góc lắc của tải (c) Tín hiệu điều khiển
So sánh chất lượng của bộ điều khiển trượt tầng thích nghi mờ và bộ điều khiển mờ hai lớp được biểu diễn trong bảng sau:
61
AFHSMC TLFLC
Thời gian bám vị trí [s] 4 5.5
Góc lắc cực đại [deg] 2.5 1.5
Dao động của tín hiệu điều khiển
Dao động nhiều Dao động ít
Bảng 2.10: So sánh chất lượng giữa AFHSMC và TLFLC
Nhận xét: Bộ điều khiển trượt tầng thích nghi mờ bám vị trí đặt tốt hơn nhưng góc lắc của tải trọng lại lớn hơn so với bộ điều khiển mờ hai lớp.
Các kết quả mô phỏng trên đây cho thấy TLFLC và AFHSMC đều đạt được chất lượng điều khiển mong muốn đối với hệ cần cẩu treo trong trường hợp có nhiễu và không có nhiễu tác động.