Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 1 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP NGUYỄN VĂN CƯỜNG THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN CÓ SỬ DỤNG GIẢM BẬC MÔ HÌNH ỨNG DỤNG CHO BÀI TOÁN ĐIỀU KHIỂN CÂN BẰNG Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa Mã số: 60520216 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Thái Nguyên, 2014  i  Tên tôi là:  73 H - 02  -    - ng “Thiết kế bộ điều khiển có sử dụng giảm bậc mô hình ứng dụng cho bài toán điều khiển cân bằng ”  TS. Nguyễn Văn Chí   Tôi   Thái Nguyên, ngày 15 tháng 7 4    ii   TS. Nguyễn Văn Chí,   “Thiết kế bộ điều khiển có sử dụng giảm bậc mô hình ứng dụng cho bài toán điều khiển cân bằng  Tôi  TS. Nguyễn Văn Chí  tôi    tôi  TS. Đào Huy Du     tôi    Thái Nguyên, ngày 15 tháng 7 4    iii   i  ii  iii  iv  1    3 -LTI 4  5 1.3.1  5 1.3.2  6 1.3.3  13  21    2.1  23 2.2 Mô hình hóa X2T 24 2.3  29 2.4  34    3.1  35 3.2  41 3.3  42 3.4  44  46  48  iv  Hình1. 1: Phân chia mô hình   8 Hình1. 2: Phân  8  9  23 Hình 2. 2: Mô hình hóa X2T hai bánh. 24 Hình  40 Hình 3. 2. X2T   41 Hình 3. 3. X2T ng hai  41   43   43   44 Tham  và mô hình hàm tru 38  1  Ngày nay     X2T,xe     Kahanl      STR (Self Tuning Regulator) Tuy nhiên,           t , t   X2T  làm v                 sao .           ca    xe di chuyển bằng hai bánh đặt dọc tự cân bằng (X2T)  nhân, xe nà                  cho X2T,  X2T v  2            H                     MATLAB/SIMULINK          H  . Ch  p Thái Nguyên, ngày 15 tháng 7 4    3   MÔ HÌNH 1.1.  .                     các mô hình  60                                 cách khác, các     4           ,   1.2. -LTI ng (Linear Time Invariant)   ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) dx t E Ax t Bu t dt y t C x t Du t (1.1)   nn E không c       nn A , nm B , pn C , pm D và () n xt  () m ut  () p yt       E = I, LTI  ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) dx t Ax t Bu t dt y t C x t Du t (1.2) m = p = 1      > 1 và             (MIMO).           -        B + D (1.3)  là:   B + D (1.4)  5 1.3. Các    ). Tuy                   1.3.1      PC[t 1 , t 2              1 , t 2 ], R m là k       PC m [t 1 , t 2   1 , t 2 ],  n , S       M: R k  R n  k   n   R kxm     k có R n  k . [...]... có cấu trúc cố định có nhược điểm là không giữ được bản chất của bộ điều khiển gốc Phương pháp giảm bậc bộ điều khiển thì có thể lựa chọn phương pháp giảm bậc sao cho có thể lưu giữ được bản chất của bộ điều khiển gốc trong bộ điều khiển giảm bậc Vì vậy trong luận văn này tác giả lựa chọn phương pháp giảm bậc bộ điều khiển H Do vậy để ứng dụng thuật toán điều khiển định dạng H để điều khiển cân bằng. .. 0 2. 3Thiết kế bộ điều khiển cho X2T Mô hình hệ thống cân bằng X2T là hệ thống không ổn định (có 01 nghiệm có phần thực dương) do đó cần phải thiết kế bộ điều khiển để ổn định hệ thống cân bằng X2T Để xây dựng hệ thống điều khiển cân bằng cho X2T thì có rất nhiều thuật toán điều khiển như: - Điều khiển định dạng vòng H∞ - Điều khiển định dạng vòng H2 - Điều khiển định dạng vòng H2/H∞ - Điều khiển tối... sử dụng thành công trong nhiều ứng dụng thực tế Tuy nhiên, trong phương pháp thiết kế bộ điều khiển định dạng vòng H∞, bộ điều khiển thu được thường có bậc cao vì thế khó thực hiện trong thực tế Về cơ bản, một bộ điều khiển định dạng vòng H∞ bậc thấp có thể được thiết kế th o hai phương pháp: (i) phương pháp giảm bậc và (ii) phương pháp bộ điều khiển có cấu trúc cố định Trong đó phương pháp bộ điều khiển. .. giảm bậc cho đối tượng là x hai bánh tự cân bằng được thực hiện ở chương 3 Để thiết kế được bộ điều khiển cân bằng cho x hai bánh chúng ta phải xây dựng mô hình toán học cho x hai bánh, việc này sẽ được tác giả thực hiện trong chương 2 Luận văn tốt nghiệp CHƯƠNG 2: THI T TH NG 23 B ĐIỀU HI N CHO H HAI BÁNH T C N B NG 2.1 Mô hình e hai bánh X2T Mô hình X2T – hai bánh tự cân bằng được mô tả như trên hình. .. được là cho một bộ công cụ giảm bậc mô hình tốt và một số hướng dẫn sử dụng kèm th o Trong phần này, chúng ta sẽ minh họa một cách phân tích thành phần chính có thể áp dụng cho bài toán giảm bậc mô hình trong trường hợp mô hình đủ bậc ổn định tiệm cận Mục đích là để thể hiện ý tưởng về giảm bậc mô hình bằng cách đưa vào phép chiếu (ánh xạ) tín hiệu th o quan điểm lý thuyết thực hiện tối thiểu Các kết... chuẩn bậc 2 của ma trận M, v chuẩn của một véctơ trong không gian Eculid Rn 1.3.2 Các công cụ giảm bậc mô hình Giảm bậc mô hình bao gồm một sự cân bằng giữa bậc mô hình và mức độ mà các đặc tính của đối tượng được phản ánh trong mô hình Do tầm quan trọng của các đặc tính của đối tượng phụ thuộc rất nhiều vào ứng dụng của đối tượng, vì thế không thể có thuật toán giảm bậc chung Cách tốt nhất có thể... 24 bằng không) thì tổng môm n động lượng của đối tượng đó sẽ được bảo toàn X2T hai bánh tự cân bằng trang bị một bánh đà và sử dụng bánh đã để duy trì cân bằng của X2T Một động cơ tạo ra mô m n xoắn cho bánh đà và do đó gây ra một mô m m xoắn tương ứng tác động lên X2T th o chiều ngược lại Sử dụng nguyên lý như trên ta có thể điều khiển cân bằng X2T hai bánh 2.2 Mô hình hóa X2T  Y A h  m, I V  X Hình. .. là mô hình bậc đầy đủ trong đó A Rn Ak Bk k Ck n là ổn định, B Rn là mô hình giảm bậc thứ k trong đó Ak C k Dk m ,C R p n và đặt Rk k , Bk Rk m , Rp k Trong phần này tác giả mô tả ngắn gọn các thuật toán được sử dụng dựa trên phép phân tích giá trị suy biến (SVD):  Giảm mô hình cân bằng  Giảm cân bằng xấp xỉ  Phương pháp nhiễu suy biến  Xấp xỉ hoá chuẩn Hank l Bốn phương pháp này đều sử dụng toán. .. tiên trong giảm bậc mô hình là: tính toán mô hình cân bằng nội và kiểm tra các dạng bậc 2 Nếu điều kiện (1.8) là không thoả mãn thì không có hệ thống con có tính trội nội Nếu điều kiện (1.8) là thoả mãn, thì hệ thống con tương ứng với k biến trạng thái đầu tiên của mô hình là có tính trội nội, cân bằng nội và ổn định tiệm cận Hệ thống con này chính là hệ thống con ta thu được từ việc áp dụng Luận văn... giảm bậc mô hình trong và ngoài nước Tác giả đã nghiên cứu các phương pháp giảm bậc mô hình và đã đưa ra các ưu nhược điểm của từng phương pháp Từ đó khi thực hiện với tùy từng đối tượng mà chúng ta có thể lựa chọn phương pháp nào cho phù hợp (vì các phương pháp này không đồng thời có thể sử dụng cho cùng một đối tượng) Đây cũng là Luận văn tốt nghiệp 22 tiền đề để xây dựng thiết kế bộ điều khiển giảm . NGUYỄN VĂN CƯỜNG THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN CÓ SỬ DỤNG GIẢM BẬC MÔ HÌNH ỨNG DỤNG CHO BÀI TOÁN ĐIỀU KHIỂN CÂN BẰNG Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa Mã số: 60520216. - ng  Thiết kế bộ điều khiển có sử dụng giảm bậc mô hình ứng dụng cho bài toán điều khiển cân bằng ”  TS. Nguyễn Văn Chí  . Nguyễn Văn Chí,   Thiết kế bộ điều khiển có sử dụng giảm bậc mô hình ứng dụng cho bài toán điều khiển cân bằng  Tôi 