1. Trang Chủ
  2. Tự động hoá
  3. Bài giảng Lý thuyết điều khiển nâng cao: Chương 4 - PGS.TS. Huỳnh Thái Hoàng

Bài giảng Lý thuyết điều khiển nâng cao: Chương 4 - PGS.TS. Huỳnh Thái Hoàng

Bài giảng Lý thuyết điều khiển nâng cao - Chương 4: Điều khiển thích nghi trình bày ước lượng thông số thích nghi, điều khiển theo mô hình chuẩn, hệ thích nghi theo mô hình chuẩn, điều khiển tự chỉnh định, điều khiển hoạch định độ lợi. Mời các bạn cùng tham khảo. Môn học LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN NÂNG CAO Giảng viên: Giả iê PGS PGS. TS. TS Huỳnh H ỳ h Thái Hoàng H à Bộ môn Điều Khiển Tự Động Khoa Điện – Điện Tử Đại học Bách Khoa TP TP.HCM HCM Email: hthoang@hcmut.edu.vn Homepage: http://www4.hcmut.ed

Thể loại Tài liệu miễn phí Tự động hoá

Số trang 1

Ngày tạo 8/28/2020 7:18:54 PM +00:00

Loại tệp PDF

Kích thước 1.05 M

Tên tệp

Tải Bài giảng Lý thuyết điều khiển nâng cao: Chương 4 ... (.pdf)

Xem mẫu

  1. Môn học LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN NÂNG CAO Giảng viên: Giả iê PGS PGS. TS. TS Huỳnh H ỳ h Thái Hoàng H à Bộ môn Điều Khiển Tự Động Khoa Điện – Điện Tử Đại học Bách Khoa TP TP.HCM HCM Email: hthoang@hcmut.edu.vn Homepage: http://www4.hcmut.edu.vn/~hthoang/ 16 April 2014 © H. T. Hoàng - HCMUT 1
  2. Chương g4 ĐIỀU KHIỂN THÍCH NGHI 16 April 2014 © H. T. Hoàng - HCMUT 2
  3. Nội dung chương 4  Giới thiệu  Ước lượng thông số thích nghi  Điều khiển theo mô hình chuẩn  Hệ thích nghi theo mô hình chuẩn  Điều khiển tự chỉnh định  Điều khiển hoạch định độ lợi 16 April 2014 © H. T. Hoàng - HCMUT 3
  4. GIỚI THIỆU 16 April 2014 © H. T. Hoàng - HCMUT 4
  5. Định nghĩa điều khiển thích nghi  Hệ thố thống điề điều khiể khiển thí thích h nghi hi là hệ thố thống điề điều khiể khiển trong đó thông số của bộ điều khiển thay đổi trong quá trình vận hành nhằm giữ vững chất lượng điều khiển của hệ thống có sự hiện diện của các yếu tố bất định ị hoặc ặ biến đổi không g biết trước  Hệ thống điều khiển thích nghi có hai vòng hồi tiếp:  Vòng điều khiển hồi tiếp thông thường  Vòng hồi tiếp chỉnh định thông số 16 April 2014 © H. T. Hoàng - HCMUT 5
  6. Sơ đồ khối tổng quát hệ thống điều khiển thích nghi Nhận dạng/ Ước lượng Điều kiện làm việc Chỉnh định y(t) uc(t) Bộ điều khiển Đối tượng u(t) 16 April 2014 © H. T. Hoàng - HCMUT 6
  7. Phân loại các sơ đồ điều khiển thích nghi  Điều khiển Điề khiể thích thí h nghi hi trực t tiếp: tiế thông thô số ố của ủ bộ điều khiển được chỉnh định trực tiếp mà không cần phải nhận dạng đặc tính động học của đối tượng  Điều khiển thích nghi gián tiếp: trước tiên phải ước lượng thông số của đối tượng, sau đó dựa vào thông tin này để tính toán thông số của bộ điều khiển.  Các sơ đồ điều khiển thích nghi g thông g dụng: ụ g  Hệ thích nghi theo mô hình chuẩn (Model Reference Adaptive System – MRAS)  Hệ điều khiển tự chỉnh định (Self Tuning Regulator – STR)  Điều ề khiển ể hoạch định độ lợi (Gain Scheduling Control) 16 April 2014 © H. T. Hoàng - HCMUT 7
  8. Hệ thích nghi theo mô hình chuẩn ym Mô hình chuẩn Cơ cấu chỉnh định uc y Bộ điều khiển Đối tượng u 16 April 2014 © H. T. Hoàng - HCMUT 9
  9. Hệ điều khiển tự chỉnh Tiêu chuẩn Thông số thiết kế Thiết kế bộ đối tượng điều khiển Thông số ố Ước lượng điều khiển uc y Bộ điều khiển Đối tượng u 16 April 2014 © H. T. Hoàng - HCMUT 10
  10. Điều khiển hoạch định độ lợi Điều kiện là việc làm iệ Hoạch định độ lợi uc e u y Bộ ộ điều khiển Đối tượng ợ g 16 April 2014 © H. T. Hoàng - HCMUT 11
  11. Qui ước biểu diễn hệ liên tục  Hệ tuyến tính liên tục mô tả bởi phương trình vi phân: d n y (t ) d n 1 y (t ) dy (t ) a0 n  a1 n 1  ...  an 1  an y (t )  dt dt dt d u (t ) m d m 1u (t ) d (t ) du b0 n  b1 m 1  ...  bm 1  bmu (t ) dt dt dt (Chú ý: trong công thức trên t là biến thời gian liên tục, t = 0) d  Đặt p là toán tử vi phân: pu (t )  u (t ) dt  Phương Ph t ì h vii phân trình hâ ttrên ê có ó thể viếtiết lại l id dướiới ddạng: a0 p n y (t )  a1 p n 1 y (t )  ...  an 1 py (t )  an y (t )  b0 p mu (t )  b1 p m 1u (t )  ...  bm 1 pu (t )  bm u (t )  A( p ) y (t )  B ( p )u (t ) Trong đó: A( p )  a0 p n  a1 p n 1  ...  an 11 p  an B ( p )  b0 p m  b1 p m 1  ...  bb 1 p  bm 16 April 2014 © H. T. Hoàng - HCMUT 12
  12. Qui ước biểu diễn hệ rời rạc  Hệ tuyến tính rời rạc mô tả bởi phương trình sai phân: a0 y (k  n)  a1 y (k  n  1)  ...  an 1 y (k  1)  an y (k )  b0u (k  m)  b1u (k  m  1)  ...  bm 1u (k  1)  bmu (k ) (Chú ý: trong công thức trên k là chỉ số rời rạc, k = 0, 1, 2,…)  Đặt ặ q là toán tử làm sớm một ộ chu kỳ ỳ lấy y mẫu: qu (k )  u (k  1)  Phương trình vi phân trên có thể viết lại dưới dạng: a0 q n y (k )  a1q n 1 y (k )  ...  an 1qy (k )  an y (k )  b0 q mu (k )  b1q m 1u (k )  ...  bm 1qu (k )  bmu (k )  A(q ) y (k )  B (q )u (k ) Trong đó: A(q )  a0 q n  a1q n 1  ...  an 11q  an B (q )  b0 q m  b1q m 1  ...  bb 1q  bm 16 April 2014 © H. T. Hoàng - HCMUT 13
  13. Qui ước biểu diễn chung hệ liên tục và rời rạc  Quan hệ vào ra trong miền thời gian: Ay  Bu Trong g côngg thức trên:  A và B là các đa thức theo biến p nếu hệ liên tục, theo biến q nếu hệ rời rạc  u và y là các hàm theo thời gian t nếu ế hệ liên tục, theo chỉ số k nếu hệ rời rạc Y B  Hàm truyền: G  U A Trong công thức trên, G, U, Y, A và B là các hàm:  Theo biến s (biến Laplace) nếu hệ liên tục  Theo biến z nếu hệ rời rạc 16 April 2014 © H. T. Hoàng - HCMUT 14
  14. ƯỚC Ớ LƯỢNG THÔNG Ô SỐ Ố 16 April 2014 © H. T. Hoàng - HCMUT 15
  15. Bài toán nhận dạng mô hình toán của đối tượng e(k) u(k) y(k) Đối tượng ++  Cho đối tượng ợ g có đầu vào u(k), ( ), đầu ra y( y(k). ) Giả sử q quan hệ ệ giữa tín hiệu vào và tín hiệu ra có thể mô tả bằng phương trình sai phân: y ( k )  a1 y ( k  1)  ...  an y ( k  n)  b1u ( k  1)  ...  bm u ( k  m)  e( k )  Giả sử ta thu thập được N mẫu dữ liệu: Z N  y (1), u (1), , y ( N ), u ( N )  Bài toán đặt ra là ước lượng thông số của đối tượng dựa vào dữ liệu vào ra thu thập được. 16 April 2014 © H. T. Hoàng - HCMUT 16
  16. Mô hình hồi qui tuyến tính  Tín hiệu ra của hệ thống: y ( k )   a1 y ( k  1)  ...  an y ( k  n)  b1u ( k  1)  ...  bm u ( k  m)  e( k )  Đặt: Đặ  vector thông số   a1  an b1  bm T  vector hồi qui  (k )   y (k  1)   y (k  n) u (k  1)  u (k  m)T  Quan hệ vào ra của đối tượng có thể viết lại dưới dạng: y (k )   T (k )  e(k )  Bỏ qua nhiễu e(k), ta có bộ dự báo hồi qui tuyến tính: yˆ (k ,  )   T (k ) 16 April 2014 © H. T. Hoàng - HCMUT 17
  17. Bài toán ước lượng bình phương tối thiểu  (k) u(k) y(k) Đối tượng +  (k,)  Mô hình ŷ(k,,) ŷ(  Chỉ tiêu ước lượng bình phương tối thiểu: 1 N 2 1 N VN    (k , )   [ y (k )   T (k ) ]2 2 k  k0 2 k  k0 16 April 2014 © H. T. Hoàng - HCMUT 18
  18. Lời giải bài toán ước lượng bình phương tối thiểu  Do V là hàm toàn phương nên giá trị ˆ làm V đạt cực tiểu là nghiệm của phương trình: VN 0   ˆ N    ( k k0 k )[ y ( k )   T ( k )ˆ]  0 N N    (k ) y (k )  k  k0   ( k  k0 k ) T ( k )ˆ 1  N   N        (k ) (k )    (k ) y (k ) ˆ T k  k0   k  k0  1 N VN   [ y (k )   T (k ) ]2 2 k 1 16 April 2014 © H. T. Hoàng - HCMUT 19
  19. Ước lượng thông số - Thí dụ 1 K  ề là: G ( z )  Cho hệ rời rạc có hàm truyền za Trong đó K và a là các thông số chưa biết. Giả sử ta thực hiện thí nghiệm thu thập được các mẫu dữ liệu: u (k )  0.3565 2.3867  0.8574 1.2853 0.1962  y (k )  0 1.0696 7.5878 0.4628 4.0411 Hãy ước lượng thông số của đối tượng dựa vào dữ liệu trên.  Giải: Y ( z) K Y ( z) Kz 1 G( z)     U ( z) z  a U ( z ) 1  az 1 1 1  (1  az )Y ( z )  Kz U ( z )  y (k )  ay (k  1)  Ku (k  1) 16 April 2014 © H. T. Hoàng - HCMUT 20
  20. Ước lượng thông số - Thí dụ 1  Đặt  (k )   y (k  1) u (k  1)T Đặt:   a K T  yˆ (k )   T (k )  Công thức ước lượng thông số bình phương tối thiểu: 1  5   5      (k ) (k )   (k ) y (k ) ˆ T  k 1   k 1   Thay số liệu cụ thể, ta được: a  0.4    0.4 3 ˆ T  K  3  3  ế luận: G ( z )  Kết z  0.4 16 April 2014 © H. T. Hoàng - HCMUT 21
nguon tai.lieu . vn
Kiến trúc - Xây dựng Tự động hoá Điện - Điện tử Kĩ thuật Viễn thông Cơ khí - Chế tạo máy Năng lượng Hoá dầu Hoá học Sinh học