Đang tải... (xem toàn văn)
Nội dung của Luận văn cao học:Chương 1. Tổng quan về điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều trên tốc độ cơ bản.Chương 2. Cơ sở lý thuyết và khảo sát đối tượng.Chương 3. Nghiên cứu, xây dựng các bộ điều khiển từ thông cho động cơ điện một chiều kích từ độc lập có tham số J biến đổi.Chương 4: Kết quả mô hình hoá và mô phỏng trên máy tính.
-1- MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Trong công nghiệp đại ngày sử dụng khối lượng lớn động điện chiều truyền động điện Đặc biệt truyền động điện yêu cầu độ xác cao, độ ổn định lớn, độ điều chỉnh (độ vọt lố) tốc độ thời gian độ yêu cầu ngày khắc khe hơn, vùng điều chỉnh lớn Hiện nay, đề tài nghiên cứu ứng dụng động điện chiều nước giới quan tâm chất lượng điều khiển hạn chế số mức độ Một thực tế việc nghiên cứu xây dựng điều khiển tốc độ động điện chiều tốc độ định mức (trên tốc độ bản) có tham số J biến đổi gặp nhiều khó khăn hệ có tính phi tuyến cao cấu trúc lẫn thông số Cụ thể tính phi truyến mạch từ tượng bảo hoà mạch từ, thông số mô men tốc độ quan hệ phi tuyến lớn vùng làm việc động tốc độ Cùng lúc giải hai toán phi tuyến điều khiển vấn đề khó khăn, phức tạp gặp không trở ngại Mạng nơ ron nhân tạo (ANN: Artificial neural network) có ưu điểm hệ xử lý song song, tốc độ xử lý thông tin nhanh Do có khả “học” mà mạng nơ ron nhân tạo hứa hẹn ứng dụng nhiều lĩnh vực khoa học kỹ thuật, mạng có khả thực hiệu chỉnh phi tuyến bậc cao với thời gian tính toán (học) nhanh tốc tốc độ xác cao, hệ phi tuyến mạnh, hệ có tham số chưa biết trước tham số tham số biết không đầy đủ, không xác Tuy nhiên, việc ứng dụng mạng nơ ron xây dựng điều khiển phi tuyến để điều khiển hệ thống có tính phi tuyến mạnh động điện chiều có công trình quan tâm nghiên cứu nước ta Vì nghiên cứu xây dựng điều khiển phi tuyến ứng dụng mạng nơ ron để điều khiển động điện chiều kích từ độc lập làm việc ổn định vùng tốc độ cần thiết -2- Mục tiêu phương pháp nghiên cứu Mục tiêu đề tài “ Nghiên cứu xây dựng điều khiển từ thông cho hệ thống truyền động điện chiều có tham số J biến đổi ” Xây dựng điều khiển phi tuyến mạng nơ ron nhân tạo nhằm điều khiển hệ động điện chiều kích từ độc lập có phụ tải mô men quán tính J trục động đồng thời thay đổi làm việc ổn định vùng tốc độ định mức, mô hình hoá hệ thống mô máy tính để kiểm nghiệm kết nghiên cứu lý thuyết Nội dung đề tài Mở đầu: Tính cấp thiết, mục tiêu phương pháp nghiên cứu đề tài Chương Tổng quan điều khiển tốc độ động điện chiều tốc độ Chương Cơ sở lý thuyết khảo sát đối tượng Chương Nghiên cứu, xây dựng điều khiển từ thông cho động điện chiều kích từ độc lập có tham số J biến đổi Chương 4: Kết mô hình hoá mô máy tính Kết luận kiến nghị Danh mục tài liệu tham khảo Quyết định giao đề tài Luận văn Phụ lục -3- CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU TRÊN TỐC ĐỘ CƠ BẢN 1.1 Điện áp mạch roto điều chỉnh phối hợp kích từ Trong phương pháp điều khiển tốc độ động điện chiều kích thích ngoài, cách điều chỉnh điện áp mạch roto (điều chỉnh điện áp phần ứng), có cách thay đổi dòng điện kích từ điều chỉnh vô cấp tốc độ (còn gọi điều chỉnh từ thông) Điều chỉnh điện áp phần ứng giảm tốc độ từ tốc độ (tốc độ quay định mức), tốc độ quay khác mô men quay truyền trục không đổi gọi phương pháp điều tốc mô men số Điều khiển từ thông làm tăng tốc độ từ tốc độ bản, tốc độ quay khác sông suất truyền trục động không đổi gọi phương pháp điều tốc công suất số, lúc tốc độ quay cao mô men cho phép nhỏ Đối với phụ tải mang tính mô men số, chẳng hạn máy tời mỏ khai thác khoán sản, để sử dụng tốt động điện rõ ràng nên dùng phương pháp điều tốc mô men số Đối với phụ tải mang tính công suất số, chẳng hạn trục máy cắt kim loại, nói chung thường dùng phương pháp điều tốc công suất không đổi Nhưng phạm vi điều chỉnh từ thông bị hạn chế, thường không 1:2, động đặc biệt không 1:3 1:4; lúc yêu cầu phạm vi điều chỉnh vượt trị số bắt buộc phải dùng kết hợp hai phương án, nghĩa tốc độ giữ cho từ thông định mức không đổi, điều chỉnh điện áp mạch roto, tốc độ giữ cho điện áp định mức không đổi, giảm từ thông để tăng tốc độ; đặc tính phối hợp thể hình 1.1 Từ hình 1.1 ta thấy khởi động không tích hợp cho cách giảm từ thông, mà nên trì từ thông định mức tăng điện áp khởi động có mô men khởi động đủ lớn Sau điện áp phần ứng đạt tới giá trị định mức giảm từ thông để tăng tốc độ tốc độ định mức -4- U Tm φ φdm Udm P φ Tm U P ndm upu nmax φ n (v/p) Hình 1.1 Đặc tính điều khiển phối hợp điện áp mạch roto kích từ 1.2 Hệ thống truyền động điện không đảo chiều, điều chỉnh tốc độ giảm từ thông Trong luyện kim, công nghệ giấy số hệ thống khác người ta thường cung cấp điện cho nhóm động từ biến đổi có điện áp không đổi, để thay đổi tốc độ động thường người ta thực việc thay đổi từ thông kích từ Sơ đồ chức hệ thống biểu diễn hình 1.2 Bộ chỉnh lưu có điều khiển số cấp điện cho mạch kích từ số động số Ở hệ thống sử dụng có điều chỉnh mắc nối tiếp với nhau: điều chỉnh dòng kích từ số 9, điều tốc số 10 điều chỉnh suất điện động (sđđ) số 11 Khi tín hiệu điều khiển w’mz ≠ 0, làm tăng tín hiệu tốc độ w mz, hiệu hai tín hiệu tốc độ (w mz wm) làm cho điều tốc số 10 hoạt động, gây tác động điều chỉnh dòng điện số 9, kết góc chậm mở Thyistor số tăng dòng kích từ I f giảm, từ trường yếu đi, tốc độ động tăng Khi giảm nhảy bậc tín hiệu w’mz, làm sđđ động tăng tới giá trị vượt giá trị cho phép, song điều chỉnh số 11 chống lại điều Thật U > E z (Ez điện áp cho trước) tín hiệu vào số 11 tăng, kết làm yếu từ trường nên giới hạn độ tăng sđđ E roto Đối tượng điều chỉnh có ba số thời gian: số thời gian mạch kích từ, số thời gian mạch roto số thời gian điện -5- It, it(t) w'mz Ez 11 PI wmz + wm - 10 wm iz + i - If ud αz Rt Lt U~I eb(t) Va(t) Eb Hình 1.2 Truyền động điện điều chỉnh tốc độ động giảm từ thông Trong hệ thống có công suất lớn, số thứ lớn thứ ba, số thời gian điện lại lớn số thời gian điện từ roto nhiều, nên điều chỉnh dòng điện dùng loại P điều tốc dùng loại PID Chất lượng điều khiển có chất lượng động học trình điều chỉnh tốc độ động tốc độ chưa cao: độ điều chỉnh lớn, thời gian độ lớn, tốc độ điều chỉnh nhiều dao động bám tốc độ đặt nằm phạm vi ± 5% Đây định hướng nghiên cứu đề tài nhằm thay điều khiển kiểu cổ điển PI, P để cải thiện chất lượng điều khiển 1.3 Tổng hợp đánh giá công trình nghiên cứu liên quan vấn đề điều khiển từ thông Điều khiển từ thông cho động điện chiều để điều chỉnh tốc độ tốc độ phương pháp kinh điển P, PI, PID có nhiều phương pháp đề nghị theo hướng nghiên cứu khác, cụ thể sau: 1) Điều khiển bám (Control Tracking) [18]: Dùng phương pháp bám theo giá trị tốc độ đặt với độ sai lệch tốc cho trước để điều khiển tốc độ động điện chiều Đây phương pháp điều khiển tốc độ động cho độ sai lệch tốc độ khống chế phạm vi cho trước nên chất lượng tốc độ biết -6- trước, tính phi tuyến động nên thời gian trễ, độ điều chỉnh tương đối lớn 2) Điều khiển phi tuyến thích nghi phụ tải [21]: Điều khiển phi tuyến thích nghi phụ tải MIMO (nhiều vào/ra) động chiều cách giảm từ thông, cho kết tốt phụ tải thay đổi lớn (trong phạm vi cho phép) tốc độ động bám tốc độ đặt tạo độ điều chỉnh lớn, thời gian độ lớn (1.5sec) 3) Xây dựng điều khiển tuyến tính hoá trực tuyến [17]: Để giải vấn đề phi tuyến thông số cấu trúc động chiều cách xây dựng điều khiển tuyến tính dùng tín hiệu phản hồi tuyến tính hoá điểm làm việc động cách trực tuyến (online) Phương pháp cho kết tương đối tốt chưa giải vấn đề tượng bảo hoà mạch từ, mối quan hệ phi tuyến mô men tốc độ, khối lượng tính toán liên tục trực tuyến nên khả phản ứng chậm, phạm vi điều khiển nhỏ 4) Phương pháp điều khiển chiếu thích nghi (Adaptive backstepping control) [25]: Đây phương pháp kết hợp điều khiển phi tuyến với điều khiển thích nghi, cho kết khả quan hạn chế thời gian trễ lớn điều khiển thích nghi cần có thời gian tính toán để đưa tín hiệu điều khiển động bám theo giá trị tốc độ đặt thay đổi 5) Phương pháp điều khiển Gain Scheduling [24]: Kỹ thuật thiết kế điều khiển phi tuyến từ điều khiển tuyến tính gọi kỹ thuật Gain Scheduling Xác định tất điểm làm việc đối tượng quan hệ vectơ tham số với biến trạng thái; xác định mô hình tuyến tính hoá tương đương đối tượng điểm làm việc; dùng phương pháp thiết kế điều khiển tuyến tính để xác định điều khiển tương ứng với điểm làm việc đối tượng Bộ điều khiển xuất phát từ thành điều khiên tuyến tính chất lượng động học trình điều khiển mang lại cho kết chưa cao, thời gian độ lớn -7- 1.4 Kết luận chương Thông qua, công trình nghiên cứu, hướng nghiên cứu ứng dụng điều khiển kết đạt nêu mở mục 1.3 hạn chế áp dụng tiêu chí khắc khe hơn, yêu cầu cao độ xác, độ ổn định trình làm việc Chưa đưa vấn đề giải mô men quán tính hệ truyền động điện J biến đổi giải vấn đề khó khăn phức tạp khó khăn Những hạn chế vấn đề chưa giải hết định hướng luận văn nhằm đưa phương pháp điều khiển mang lại chất lượng điều khiển độ ổn định tốt mô men tải mô men tính tải JL đồng thời thay đổi Dùng kết hợp điều khiển tuyến tính với điều khiển phi tuyến vào điều khiển gọi điều khiển phi tuyến chưa có công trình nghiên cứu Ứng dụng thành lý thuyết điều khiển tuyến tính, phi tuyến đáng quan tâm hướng Ứng dụng mạng nơ ron hồi quy cục thuộc lớp mạng hồi quy có cấu trúc đơn giản có tốc độ hội tụ cao mà chưa có công trình nghiên cứu áp dụng để điều khiển động chiều kích từ độc lập Do ý tưởng đề tài đưa là: - Nghiên cứu, xây dựng điều khiển kết hợp từ điều khiển tuyến tính điều khiển phi tuyến gộp thành chung điều khiển gọi điều khiển phi tuyến, nhằm điều khiển từ thông động điện chiều kích từ độc lập có tham số J biến đổi đạt kết động học cao, ổn định - Nghiên cứu mạng nơ ron hồi quy cục có số lớp số nơ ron thích hợp để điều khiển tốc độ động tốc độ có tham số J biến đổi đạt độ xác cao, tốc độ tác động nhanh có thay đổi phụ tải tốc độ đặt -8- CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ KHẢO SÁT ĐỐI TƯỢNG 2.1 Cơ sở lý thuyết 2.1.1 Phân tích hệ thống Các nhiệm vụ phân tích chất lượng động học hệ thống bao gồm: - Tính ổn định - Sai lệch tĩnh, độ điều chỉnh, thời gian độ - Chất lượng bền vững Tuy nhiên, đặc thù mô tả không gian trạng thái với mô hình: dx = A.x + B.u dt y = C.x + D.u với A ∈ R n x n , B ∈ R n x m , C ∈ R r x n , D ∈ R r x m (2.1) mà có biến trạng thái thừa, nên công việc phân tích hệ thống không gian trạng thái phải làm rõ thêm: 2.1.1.1 Sự phân bố điểm cân Một điểm trạng thái xe gọi điểm cân hệ thống điểm trạng thái xe tác động từ bên hệ dx = A.x = dt (2.2) Điều dễ hiểu, theo định nghĩa, điểm cân điểm mà hệ thống nằm im đó, tức trạng thái không bị thay đổi ( dx = ) dt tác động từ bên (u = 0) Ta thấy từ (2.2) hệ tuyến tính cân điểm trạng thái thuộc không gian Ker(A) ma trận A mô hình trạng thái (2.1) không suy biến hệ (2.1) có điểm cân gốc toạ độ 2.1.1.2 Tính ổn định Lyapunov hệ thống -9- Một hệ thống gọi ổn định Lyapunov điểm cân xe sau có tác động tức thời (chẳng hạn nhiễu tức thời) đánh bật hệ khỏi điểm cân xe sau hệ có khả tự quay điểm cân xe ban đầu (không cần có tín hiệu điều khiển u) Nếu hệ quay lân cận xe mà tiến tới xe gọi ổn định tiệm cận Lyapunov xe Như sau rõ, hệ tuyến tính, khái niệm ổn định tiệm cận Lyapunov hoàn toàn đồng với khái niệm ổn định BIBO biết tới trước 2.1.1.3 Tính điều khiển Nhiệm vụ điều khiển tìm tín hiệu điều khiển mang lại cho hệ thống chất lượng mong muốn, tức phải tìm tín hiệu thoả mãn chất lượng đề số tín hiệu có khả đưa hệ thống từ điểm trạng thái x0 ban đầu đến điểm trạng thái đích xT Nếu không tồn tín hiệu điều khiển đưa hệ thống từ điểm x0 tới xT cố gắng tổng hợp hay tìm tín hiệu điều khiển trở nên vô nghĩa (bài toán lời giải) Bởi vậy, để công việc điều khiển có kết ta phải biết có tồn tín hiệu điều khiển đưa hệ thống từ x0 xT khoảng thời gian T hữu hạn Nếu tồn tín hiệu điều khiển làm việc ta nói hệ thống điều khiển điểm trạng thái x0 2.1.1.4 Tính quan sát Sau biết công việc xây dựng điều khiển có kết (hệ điều khiển điểm x0) công việc phải xác định x0 để từ điều khiển tạo tín hiệu điều khiển thích hợp đưa hệ từ x0 xT Công việc xác định điểm trạng thái x0 tiến hành cách đo trực tiếp (nhờ cảm biến) có phải tính toán, phải quan sát đo trực tiếp x0, chẳng hạn gia tốc đo trực tiếp mà phải suy từ việc đo tốc độ khoảng thời gian cho phép Trong trường hợp phải quan sát, người ta nói điểm trạng thái x0 hệ thống quan sát ta xác định thông qua việc đo tín hiệu vào/ra khoảng thời gian hữu hạn - 10 - 2.1.2 Phân tích tính ổn định 2.1.2.1 Phân tích tính ổn định BIBO (Bound Input Bound Output) Từ mối quan hệ từ mô hình trạng thái (1.1) hệ thống ma trận truyền đạt G(s) hệ thống: G ( s ) = C ( s.I − A) −1 B + D = C ( s.I − A) adj det( s.I − A) B+D (2.3) Trong đó, ký hiệu (s.I – A)adj (s.I – A), ta thấy giá trị riêng ma trận A mô hình (2.1) điểm cực hệ thống Định lý 1: Hệ (2.1) ổn định BIBO ma trận A có giá trị riêng nằm bên trái trục ảo, tức khi: p(s) = det(s.I - A) (2.4) đa thức Hurwitz Như vậy, tiêu chuẩn biết Routh, Hurwitz, Michilov, LienardChipart, sử dụng để kiểm tra tính ổn định hệ (2.1) Vấn đề hạn chế có lẽ làm cho ta không thoả mái sử dụng phải xây dựng đa thức đặc tính p(s) = det (s.I – A), đặc biệt A có số chiều lớn Định lý Gerschgorin trình bày sau hệ tiêu chuẩn bổ sung, giúp cho ta xét tính ổn định hệ (2.1) mà không cần phải có đa thức đặc tính (2.2) Tuy nhiên định lý điều kiện đủ Điều nói ma trận A không thoả mãn định lý hệ (2.1) ổn định Định lý (Gerschgorin): Với giá trị riêng sk ma trận phức (các phần tử số phức): a11 a A = 21 a n1 a12 a 22 an2 a1n a2n a nn jw Ri aii σ Hình 2.1 Minh hoạ định lý Gerschgorin - 75 - a) b) Hình 4.24 Kết điều khiển a) Mạng điều khiển có lớp ẩn noron b) Mạng điều khiển có lớp ẩn noron c) Mạng điều khiển có lớp ẩn noron c) Từ kết điều khiển mạng điều khiển có số lượng nơ ron lớp ẩn khác hình 4.24 Ta nhận thấy mạng điều khiển có số nơ ron lớp ẩn nơ ron có kết tốt Ta chọn mạng điều khiển 4x5x1dùng để điều khiển động chiều kích từ độc lập trường hợp mô men tải T L mô men tính tải Jload biến đổi Giai đoạn 2: Điều khiển động chiều kích từ độc lập Đặt tín hiệu tốc độ (trên tốc độ bản) vào điều khiển, đặt phụ tải cho động mang tải sa thải phụ tải thời điểm khác để thu kết đánh sau: 4.4.1 Kết mô điều khiển tốc độ động có tải J ht = Jđcơ = 0.0017 kg.m2 - 76 - Hình 4.25 Đáp ứng tốc độ động dùng mạng nơ ron 4x5x1với Jht = Jđcơ = 0.0017Kg.m2 Hình 4.26 Đáp ứng tốc độ động điều chỉnh tốc độ từ 1400(v/p) lên 2000(v/p) với Jht = Jđcơ Từ hình 4.25 hình 4.26, điều chỉnh tốc độ tốc độ từ 1400(v/p) lên 2000(v/p) cho mang tải đột ngột Tload = 1,7 Kg.m với mô men quán tính trục động Jht = Jđcơ = 0.0017Kg.m2 = const; ta có chất lượng động học không sau: + Thời gian độ nhỏ T = 10-10 giây - 77 - + Độ điều chỉnh: ∆h = maxW(t)-W∞ = 2*10-4(v/p) + Độ sai lệch tĩnh: 1*10-3 (v/p) + Sau mang tải tốc độ giảm xuống 5*10 -3(v/p) sau 10-8 giây tốc độ động bám tốc độ đặt làm việc ổn định Tương tự ta điều chỉnh tốc độ từ: 2.000(v/p) lên 2.600(v/p); từ 2.600(v/p) giảm xuống 2.300(v/p) → 1700(v/p) cho mang tải, sa thải tải hình 4.25 có kết tương tự 4.4.2 Kết mô điều khiển tốc độ động có tải J hệthống = Jđc = 2*0.0017 kg.m2 Hình 4.27 Đáp ứng tốc độ động dùng mạng nơ ron 4x3x1với Jht = 2*0.0017Kg.m2 - 78 - Hình 4.28 Đáp ứng tốc độ động điều chỉnh tốc độ từ 1400 (v/p) lên 2000(v/p) Jhệ hống = 2*Jđcơ Từ hình 4.27 hình 4.28, điều chỉnh tốc độ tốc độ từ: 1.400(v/p) lên 2.000(v/p) cho mang tải đột ngột Tload = 1,7Kg.m với mô men quán tính trục động tăng lên gấp ba lần Jđcơ: Jhệthống = Jđcơ = 2*0.0017Kg.m2 = const; ta có chất lượng động học gần không đổi so với Jhệthống = Jđcơ = 2*0.0017Kg.m2 Tương tự ta điều chỉnh tốc độ từ: 2.000(v/p) lên 2.600(v/p); từ 2.600(v/p) giảm xuống 1.900(v/p) cho mang tải, sa thải tải hình 4.27 có kết tương tự 4.4.3 Kết mô điều khiển tốc độ động mô men tải J hệ thống (tăng tuyến tính) đồng thời biến đổi Từ hình 4.29, hình 4.30, điều chỉnh tốc độ tốc độ từ: 1400(v/p) lên 2000(v/p) cho mang tải đột ngột T load = 1,7Kg.m với mô men quán tính trục động Jht tăng tuyến tính; ta có chất lượng động học sau: + Thời gian độ nhỏ T = 10-10 giây + Độ điều chỉnh: ∆h = maxW(t) - W∞ = 2*10-4(v/p) + Độ sai lệch tĩnh: 10-3 (v/p) + Sau mang tải tốc độ giảm xuống 5*10 -3(v/p) sau 10-8 giây tốc độ động bám tốc độ đặt làm việc ổn định Tương tự ta điều chỉnh tốc độ từ: 2.000(v/p) lên 2.600(v/p); từ 2.600(v/p) giảm xuống 1.900(v/p) cho mang tải, sa thải tải hình 4.30 có kết tương tự - 79 - Hình 4.29 Đáp ứng tốc độ động dùng mạng nơ ron 4x3x1với Jht biến đổi tuyến tính Hình 4.28 Đáp ứng tốc độ động điều chỉnh tốc độ từ 1.400 (v/p) lên 2.000(v/p) Jht tăng tuyến tính 4.4.4 Kết mô điều khiển tốc độ động mô men tải J hệ thống (dạng hình xung) đồng thời tải biến đổi Từ hình 4.31, hình 4.32 điều chỉnh tốc độ tốc độ từ: 1400(v/p) lên 2000(v/p) cho mang tải đột ngột T load = 1,7Kg.m với mô men quán tính trục động Jhệthống biến đổi dạng xung hình thang; ta có chất lượng động học sau: + Thời gian độ 10-10 giây + Độ điều chỉnh: ∆h = maxW(t) - W∞ = 2*10-4(v/p) - 80 - + Độ sai lệch tĩnh: 10-3 (v/p) + Sau mang tải tốc độ giảm xuống 5*10 -3(v/p) sau 10-8 giây tốc độ động bám tốc độ đặt làm việc ổn định Tương tự ta điều chỉnh tốc độ từ: 2.000(v/p) lên 2.600(v/p); từ 2.600(v/p) giảm xuống 1.900(v/p) cho mang tải, sa thải tải hình 4.31 có kết tương tự Hình 4.31 Đáp ứng tốc độ động dùng mạng nơ ron 4x5x1với Jht biến đổi dạng hình xung Hình 4.32 Đáp ứng tốc độ động điều chỉnh tốc độ từ 1400 (v/p) lên 2000(v/p) Jht biến đổi dạng hình xung - 81 - 4.4.5 Đánh giá kết mô Khi dùng mạng nơ ron hồi quy cục điều khiển từ thông động điện chiều kích từ độc lập làm việc chế độ: không tải, có tải không thay đổi, mang tải sa thải phụ tải với mô men quán tính hệ thống thay đổi theo dạng tuyến tính, dạng xung hình thang cho kết khả quan Trong trình điều chỉnh tốc độ: + Thời gian độ 10-10 giây + Độ điều chỉnh: ∆h = maxW(t)-W∞ = 2*10-4(vòng/phút) + Độ sai lệch tĩnh: 10-3 (vòng/phút) + Sau mang tải tốc độ giảm xuống 5*10-3(vòng/phút) sau 10-8 giây tốc độ động bám tốc độ đặt làm việc ổn định + Tốc độ làm việc ổn định xác lập miền cho phép [...]... trọng số của TDL, i là bậc trễ, i = 0, 1, , n, τ là thời gian trễ một bậc Một số liên kết cơ bản của mạng nơ ron được trình bày trên hình 2.11 Mạng một lớp truyền thẳng (single-layer feedforward network): Các nơ ron nhận cùng tín hiệu vào và có chức năng giống nhau tạo thành một lớp của mạng nơ ron, số nơ ron trong một lớp chính là số đầu ra của lớp đó Mạng nơ ron chỉ có một lớp gọi là mạng nơ ron một. .. (mạng nơ ron 2) và véc tơ tham số của hệ thống p(k) được chọn với giả thiết pˆ (k) là giá trị đúng của p(k) Từ đó các tham số (các ma trận trọng số và véc tơ ngưỡng) của bộ điều khiển mạng (mạng nơ ron1 ) được hiệu chỉnh Sơ đồ nguyên lý điều khiển như hình 2.19 Ưu điểm của phương pháp là các tham số của mạng được hiệu chỉnh từ các tín hiệu của hệ thống và mô hình, do đó trong quá trình điều khiển, mạng. .. đó có thể không đáp ứng được yêu cầu điều khiển cho một số hệ thống có đáp ứng đủ nhanh 2.2 Khảo sát đối tượng 2.2.1 Mô hình toán máy điện một chiều Để xây dựng mô hình máy điện một chiều, giả thiết máy điện một chiều có cấu tạo bình thường như hình 2.20 bao gồm: - Một cuộn dây phần ứng (ở rotor) - Một cuộn dây kích từ (ở stator) Trong thực tế người ta còn dùng j iβt Uβt if cuộn bù và cuộn khử từ đặt... nơ ron được hình thành từ việc liên kết các nơ ron với nhau theo một nguyên tắc nào đó Có rất nhiều loại mạng và việc phân loại mạng cũng có nhiều cách: - Theo số lớp: có mạng nơ ron một lớp, mạng nơ ron nhiều lớp - Theo cấu trúc liên kết giữa đầu vào và đầu ra: có mạng nơ ron truyền thẳng, mạng nơ ron hồi quy - Theo tính chất làm việc: có mạng tĩnh (static network) và mạng động (dynamic network)…v.v... thống động lực học phi tuyến ứng dụng mạng nơ ron hồi quy cục bộ 2.1.4.3 Dùng mạng nơ ron để nhận dạng a) Mô hình mạng nơ ron nhận dạng đảo Tín hiệu vào của mạng là tín hiệu ra của hệ thống, tín hiệu ra của mạng được so sánh với tín hiệu vào của hệ u(k) thống (tín hiệu đặt) và sai lệch ~e sử dụng làm tín hiệu để luyện mạng (hình 2.15) Nhược điểm của mô hình Hệ thống + - (k) yp(k) TDL Mạng nơ ron là... trực tiếp Ưu điểm của phương pháp là: do mạng được học trước khi điều khiển nên không hạn chế về thời gian học, có thể chọn cấu trúc mạng (số lớp nơ ron, số nơ ron trong mỗi lớp và bậc trễ) hợp lý để điều khiển hệ thống đạt được độ chính xác cao hơn nếu hệ thống được nhận dạng tốt b) Điều khiển thích nghi gián tiếp Trong phương pháp này, các tham số của hệ thống p(k) tại thời điểm k được nhận dạng... mong muốn (tín hiệu mẫu) Có hai phương pháp điều khiển hệ thống sử dụng mạng nơ ron là điều khiển thích nghi trực tiếp và điều khiển thích nghi gián tiếp a) Điều khiển thích nghi trực tiếp Sơ đồ nguyên lý điều khiển như hình 2.18 Tín hiệu vào của mạng gồm tín hiệu đặt, tín hiệu vào điều khiển hệ thống (các tín hiệu quá khứ lấy qua khối TDL với bậc tuỳ ý), tín hiệu ra của hệ thống (kể cả các tín hiệu... LRNN có ưu thế rộng hơn, nó đủ nhận dạng hệ thống và điều khiển các hệ thống phi tuyến Bài toán điều khiển hệ động lực học phi tuyến ở đây sử dụng phương pháp điều khiển thích nghi theo mô hình mẫu (MRAC) dựa trên cơ sở định lý Stone Weierstrass [29] và phép đo các cặp tín hiệu vào - ra của hệ thống cần điều khiển và của mô hình mẫu Sau đây lần lượt nghiên cứu các vấn đề nhận dạng và điều khiển hệ thống. .. i β r : Dòng điện phần ứng L f = Lkt = Ls : Hệ số điện cảm kích từ La = Lt = Lr : Hệ số điện cảm phần ứng Lm = Lsr : Hệ số hỗ cảm giữ cuộn kích từ và cuộn phần ứng Ra = Rt : Điện trở cuộn dây phần ứng R f = Rkt : Điện trở cuộn dây kích từ Phương trình viết cho máy điện một chiều có hai cực: u f R f + p.L f u = − (θp) L m a 0 i f Ra + p.La i a (2.67) − M m = J ( pθ ) 2 +... thiệp bằng một bộ điều khiển vào hệ thống sao cho sự can thiệp đó, hệ thống có được các điểm cực là những giá trị cho trước ứng với chất lượng mong muốn Cũng vì nguyên lý can thiệp để hệ nhận được các điểm cực cho trước nên phương pháp thiết kế bộ điều khiển can thiệp này có tên gọi là phương pháp cho trước điểm cực, hay phương pháp gán điểm cực (pole placement) Có hai khả năng thiết kế bộ điều khiển gán ... a A = 21 a n1 a12 a 22 an2 a1n a2n a nn jw Ri aii σ Hình 2.1 Minh hoạ định lý Gerschgorin - 11 - Luôn tồn số i = 1, 2, 3, , n cho sk nằm đường tròn tâm aii bán... i1 + + a ii-1 + a ii +1 + + a in hình (2.1), tức là: s k − aii ≤ Ri = ∑ aij j =1 j ≠i Chứng minh: (xem tài liệu [5] trang 269) Định lý (Hệ Gerschgorin): Ký hiệu Ri = ∑ aij j =1 j ≠i Vậy hệ... BIBO ổn định tiệp cận Lyapunov, tức quỹ đạo trạng thái tự có hướng tiến gốc toạ độ kết thúc Chứng minh: Theo định lý hệ (2.1) ổn định BIBO ma trận A có giá trị riêng nằm bên trái trục ảo Lúc đó,