ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: LÊ QUỐC DŨNG LỜI NÓI ĐẦU Những năm 1970 trở trước, công cụ để nghiên cứu mô thô sơ Tới năm 1970 có phát triển mới, đặc biệt lĩnh vực điều khiển vũ trụ, công nghiệp quốc phòng Sang thập kỷ 80 kỹ thuật vi xử lý máy tính ứng dụng rộng rãi nghiên cứu ứng dụng mô – mô hình hóa lại chuyển qua cách mạng Đó hướng sử dụng có máy tính Thời đại công nghệ thông tin phát triển mạnh mẽ, với hàng loạt phần mềm hỗ trợ theo MATLAB SIMULINK phần mềm mà ứng dụng mô – mô hình hóa không nhỏ MATLAB & SIMULINK ngôn ngữ mô đa Nó tạo môi trường để SIMULINK thực để liên kết SIMULINK với bên Trong long MATLAB tích hợp sẵn nhiều công cụ chuyên dùng để giải toán khác như: nhận dạng đối tượng động học, điều khiển tối ưu, điều khiển bền vững, điều khiển mờ, xử lý tín hiệu… Mô hệ thống điều khiển tự động MATLAB cho phép ta sử dụng mô hình toán học khác hệ thống đối tượng cần khảo sát như: dùng hàm truyền đạt, dùng hàm trạng thái, dùng mô hình sơ đồ cấu trúc SIMULINK MATLAB cho phép ta khảo sát cá hệ thống điều khiển tự động miền tần số miền thời gian Việc thiết kế điều khiển tiến hành miền thời gian phương pháp tần số MATLAB cho phép liên kết tối đa môi trường để tổ chức mô với mô hình bán tự nhiên, mô thời gian thực, mô hệ thống lớn Một kỹ sư tự động hóa cần phải có khả phân tích thiết kế hệ thống Do đó, việc tìm hiểu nắm vững kiến thức sở lý thuyết điều khiển tự động công cụ phần mềm mô MATLAB & SIMULNIK cần thiết Với để tài “ Tìm hiểu phần mềm mô MATLAB & SIMULINK” em vận dụng ưu điểm phần mềm việc giải yêu cầu toán Đặc biệt, việc phân tích đánh giá chất lượng hệ thống thiết kế điều SVTH: NGUYỄN THỊ MINH THÚY – D6-CNTĐ Page ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: LÊ QUỐC DŨNG khiển cho hệ thống với mục đích làm cho hệ thống có đặc tính mong muốn mục tiêu cuối nhà kỹ thuật Với giúp đỡ nhiệt tình thầy Lê Quốc Dũng thầy cô trường đến đồ án môn học em hoàn thành Vì kinh nghiệm lực nhiều hạn chế nên đồ án không tránh khỏi thiếu sót Em kính mong góp ý thầy cô khoa, nhà trường để đồ án em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng năm 2015 Sinh viên: Nguyễn Thị Minh Thúy SVTH: NGUYỄN THỊ MINH THÚY – D6-CNTĐ Page ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: LÊ QUỐC DŨNG CHƯƠNG I SỰ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN CỦA MATLAB-SIMULINK 1.1 Giới thiệu chung Mô hình hóa- Mô kĩ thuật cho phép xây dựng mô hình hệ vật lí thực thực nghiệm mô hình đó.Nó có vai trò quan trọng cho phép quan sát trình, đáp ứng động hệ thống thiết kế trước thực nghiệm thiết bị thực, công cụ hữu hiệu với chi phí thấp cho nghiên cứu, dễ sử dụng, dễ thay đổi phương án…Có nhiều phướng pháp để mô mô hình hóa.Phương pháp mô ứng dụng vào nhiều lĩnh vực khác Ngày người ta phát triển nhiều phần mềm chyên dụng dùng cho mô hình hóa mô Một phần mềm ứng dụng rộng rãi MATLAB – SIMULINK dùng để mô hệ thống động học Phần mềm cung cấp cho kĩ sư, cán kĩ thuật công cụ tính toán mạnh, phương tiện mô phỏng, phân tích tổng hợp hệ thống động học MATLAB (Matrix Laboratory) môi trường tính toán ma trận mạnh Matlab tích hợp số Toolbox, thư viện hàm hỗ trợ cho Matlab giải ứng dụng riêng biệt như: hệ thống điều khiển, xử lí tín hiệu, tối ưu hóa, nhận dạng, điều khiển bền vững v.v… SIMULINK( trước gọi SIMULAB) môi trường mô dựa Matlab Toolbox hệ thống điều khiển (Control System) xử lí tín hiệu ( Signal Processing) Vì Simulink coi phần mở rộng Matlab dùng để mô hệ thống động học Simulink cho phép lập trình dạng sơ đồ cấu trúc thuận tiện việc mô khảo sát hệ thống điều khiển tự động 1.2 Lịch sử hình thành phát triển MATLAB viết tắt từ "Matrix Laboratory", Cleve Moler phát minh vào cuối thập niên 1970, sau chủ nhiệm khoa máy tính Đại học New Mexico MATLAB, nguyên sơ viết ngôn ngữ Fortran, 1980 phận dùng nội Đại học Stanford SVTH: NGUYỄN THỊ MINH THÚY – D6-CNTĐ Page ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: LÊ QUỐC DŨNG Năm 1983, Jack Little, người học MIT Stanford, viết lại MATLAB ngôn ngữ C xây dựng thêm thư viện phục vụ cho thiết kế hệ thống điều khiển, hệ thống hộp công cụ (tool box), mô Jack xây dựng MATLAB trở thành mô hình ngôn ngữ lập trình sở ma trận (matrix-based programming language) Steve Bangert người viết trình thông dịch cho MATLAB Công việc kéo dài gần 1½ năm Sau này, Jack Little kết hợp với Moler Steve Bangert định đưa MATLAB thành dự án thương mại - công ty The MathWorks đời thời gian năm 1984 Phiên MATLAB 1.0 dời năm 1984 viết C cho MS-DOS PC phát hành IEEE Conference on Design and Control (Hội nghị IEEE thiết kế điều khiển) Las Vegas, Nevada Ban đầu Matlab phát triển để hỗ trợ sinh viên sử dụng hai thư viện LINPACK EISPACK dùng cho đại số tuyến tính (viết Fortran) mà không cần biết lập trình Fortran Năm 1986, MATLAB đời hỗ trợ UNIX Năm 1987, MATLAB phát hành Năm 1990 Simulink 1.0 phát hành gói chung với MATLAB Năm 1992 MATLAB thêm vào hỗ trợ 2-D 3-D đồ họa màu ma trận truy tìm Năm cho phát hành phiên MATLAB Student Edition (MATLAB ấn cho học sinh) Năm 1993 MATLAB cho MS Windows đời Đồng thời công ty có trang web www.mathworks.com Năm 1995 MATLAB cho Linux đời Trình dịch MATLAB có khả chuyển dịch từ ngôn ngữ MATLAB sang ngôn ngữ C phát hành dịp Năm 1996 MATLAB bao gồm thêm kiểu liệu, hình ảnh hóa, truy sửa lỗi, tạo dựng GUI Năm 2000 MATLAB cho đổi môi trường làm việc MATLAB, thay LINPACK EISPACK LAPACK BLAS.[1] SVTH: NGUYỄN THỊ MINH THÚY – D6-CNTĐ Page ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: LÊ QUỐC DŨNG Năm 2002 MATLAB 6.5 phát hành cải thiện tốc độ tính toán, sử dụng phương pháp dịch JIT (Just in Time) tái hỗ trợ MAC Năm 2004 MATLAB phát hành, có khả xác đơn kiểu nguyên, hỗ trợ hàm lồng nhau, công cụ vẽ điểm, có môi trường phân tích số liệu tương tác Đến tháng 12, 2008, phiên 7.7 phát hành với SP3 cải thiện Simulink với 75 sản phẩm khác Năm 2009 cho đời phiên 7.8 (R2009a) 7.9 (R2009b) Năm 2010 phiên 7.10 (R2010a) phát hành Matlab dùng rộng rãi giáo dục, phổ biến giải toán số trị (cả đại số tuyến tính lẫn giải tích) nhiều lĩnh vực CHƯƠNG II CƠ SỞ VỀ MATLAB VÀ SIMULINK MATLAB chương trình phần mềm lớn lĩnh vực toán số Tên chương trình chữ viết tắt MATrix LABoratory, thể định hướng chương trình phép tính vector ma trận Phần cốt lõi chương trình bao gồm số hàm toán, chức nhập/xuất khả điều khiển chu trình mà nhờ dựng lên Scripts Trong phần bao gồm Toolbox liên quan đến Điều khiển – Tự động hóa như: Control system toolbox, Signal processing toolbox, Optimization toolbox, Stateflow blockset, Power system blockset, Real – Time workshop Simulink Simulink toolbox có vai trò đặc biệt quan trọng, vai trò công cụ mạnh phục vụ mô hình hóa mô hệ thống kĩ thuật – vật lý sở sơ đồ cấu trúc dạng khối Cùng với Simulink, Stateflow Blockset tạo cho ta khả mô hình hóa mô automat trạng thái hữu hạn 2.1 Những bước với Matlab 2.1.1 Giới thiệu chương trình Matlab: SVTH: NGUYỄN THỊ MINH THÚY – D6-CNTĐ Page ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: LÊ QUỐC DŨNG Hình 2.1: Giao diện Matlab Chương trình Matlab chương trình viết cho máy tính PC nhằm hỗ trợ cho tính toán khoa học kĩ thuật với phần tử ma trận máy tính cá nhân công ty “The Mathworks” viết Thuật ngữ Matlab hai từ MATRIX LABOORATORY ghép lại Chương trình sử dụng nhiều nghiên cứu vấn đề tính toán toán kĩ thuật như: Lí thuyết điều khiển tự động, kĩ thuật thống kê xác suất, xử lí số tín hiệu, phân tích liệu, dự báo chuỗi quan sát v v… MATLAB điều khiển tập lệnh, tác động qua bàn phím Nó cho phép khả lập trình với cú pháp thông dịch lệnh – gọi Script file Các lệnh hay lệnh Matlab lên đến số hàng trăm ngày mở rộng phần Toolsbox (thư viện trợ giúp) hay thông qua hàm ứng dụng xây dựng từ người sử dụng Matlab có 25 Toolbox để trợ giúp cho việc khảo sát vấn đề có liên quan Toolbox Simulink phần mở rộng Matlab, sử dụng để mô hệ thống động học cách nhanh chóng va tiện lợi Matlab 3.5 trở xuống hoạt động môi trường MS-DOS SVTH: NGUYỄN THỊ MINH THÚY – D6-CNTĐ Page ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: LÊ QUỐC DŨNG Matlab 4.0,4.2,5.1,5.2,… hoạt động môi trường Windows Các version 4.0,4.2 muốn hoạt động tốt phảo sử dụng với Window 6.0 Hiện có version 5.31 Chương trình Matlab chạy liên kết với chương trình ngôn ngữ cấp cao C, C++, Fortran… Việc cài đặt Matlab thật dễ dàng ta cần ý đến việc dùng thêm vào thư viện trợ giúp hay muốn liên kết phần mềm với vài ngôn ngữ cấp cao Còn version khác làm việc hệ điều hành UNIX Việc khởi động MATLAB hệ thống khác Trong môi trường WINDOW hay MACINTOSH, chương trình thường khởi động thông qua việc nhắp chuột icon hay gọi biểu tượng Còn với môi trường UNIX, MSDOS, việc khởi động thông qua dòng lệnh: :\ MATLAB enter Sau khởi động Matlab, môi trường tích hợp với cửa sổ hình dưới: Hình 2.2: Màn hình Matlab SVTH: NGUYỄN THỊ MINH THÚY – D6-CNTĐ Page ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: LÊ QUỐC DŨNG Cửa sổ thư mục Curent Directory Browser: Nhờ cửa sổ người sử dụng nhanh chóng nhận biết, chuyển đổi thư mục môi trường công tác, mở File, tạo thư mục Cửa sổ môi trường công tác Workspace Browser: Tất biến, hàm tồn môi trường công tác hiển thị cửa sổ với đầy đủ thông tin như: tên loại biến/ hàm, kích thước tùy theo byte loại liệu Ngoài cất vào nhớ liệu đó, sử dụng chức Array Editor (soạn thảo mảng) để thay đổi biến Cửa sổ Command Windows: Đây cửa sổ Matlab Tại ta thực toàn việc nhập liệu xuất kết tính toán Dấu nhấp nháy “>>” báo hiệu chương trình hoạt động Mỗi lần nhập liệu kết thúc động tác nhấn phím ENTER Nguyên tắc “ nhân, chia thực trước cộng, trừ” thức tự ưu tiên dấu ngoặc thường Số có giá trị lớn thường nhập với hàm e mũ (có thể viết E) Có thể kết thúc chương trình cách đóng hình Matlab, gọi lệnh Quit, Exit nhấn tổ hợp phím Ctrl+q Cửa sổ khứ Command History: Tất lệnh sử dụng Command Windows lưu trữ hiển thị đây, lặp lại lệnh cũ cách nháy đúp chuột vào lệnh Cũng cắt, xóa nhóm lệnh lệnh riêng rẽ 2.1.2 Các dạng File sử dụng Matlab Làm việc với Matlab đơn giản thuận tiện Có hai làm việc: làm việc cửa sổ lệnh làm việc với M-file Khi làm việc với sổ lệnh, sau dấu nhắc Matlab “>>” người sử dụng đưa vào công thức, hàm, lệnh để tính toán Matlab trả lời sau lệnh Cách làm việc giống tính toán trang giấy, cho phép người sử dụng thử phép tính thuật toán thuận tiện Làm việc với M-file: Matlab cho phép lập trình, chương trình dãy lệnh thực số nhiệm vụ tính toán định Chương trình thực ghi thành file mở rộng lag m với tên file tự đặt trước gọi M.file Để chạy chương trình, sau dấu nhắc “>>” ta gõ tên file phần mở rộng Lúc Matlab M.file command file hay script SVTH: NGUYỄN THỊ MINH THÚY – D6-CNTĐ Page ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: LÊ QUỐC DŨNG file chương trình thực theo lện xác định Bình thường chạy chương trình lệnh không hiển thị hình Matlab có lệnh sau: + Các lệnh chung gỡ rối + Các lệnh làm việc với ma trận vecto + Các lệnh làm việc với hàm đa thức + Các lệnh đồ họa 2D 3D + Các lệnh xử lí tín hiệu phân tích hệ thống Ngữ pháp lập trình Matlab đơn giản gần giống ngôn ngữ bậc cao khác C, Basic Fortran Sau số lệnh, hàm cấu trúc thường dùng lập trình + Các phép toán quan hệ: “=” lớn “~=” không + Các phép toán logic: AND, OR NOT + Các lệnh điều kiện vòng lặp: for, while if-else Lệnh vòng lặp for có cú pháp sau: For biến = biểu thức, lệnh, lệnh,…,end Các vòng for…end lồng vào Lệnh vòng lặp while có cú pháp sau: While biểu thức, lệnh, lệnh,…end Lệnh rẽ nhánh có điều kiện if…else…end Có ba dạng cấu trúc rẽ nhánh có cú pháp sau: If biểu thức, lệnh, lệnh,…,end If biểu thức, lệnh, lệnh,…else lệnh, lệnh,…end If biểu thức 1, lệnh, lệnh,…elseif biểu thức 2, lệnh, lệnh,…end + M-file: Script file Function file Hai dạng M-file Script file Function file: SVTH: NGUYỄN THỊ MINH THÚY – D6-CNTĐ Page ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: LÊ QUỐC DŨNG + Script file chứa chương trình gồm số lệnh để thực nhiệm vụ tính toán định chạy chương trình cần gõ tên file đuôi mở rộng m + Function file lệnh mở rộng matlab, tất lệnh toolbox có dạng function Function có cú pháp sau: Function [biến ra1, biến 2,…] = filename( biến vào 1, biến vào 2,…) Khác Script Function Function dùng biến riêng không tác động tới toàn chương trình Dòng Function file phải có “function” 2.2 Khái quát Simulink 2.2.1 Giới thiệu chung Simulink Simulink coi phần mở rộng Matlab Simulink dùng để mô phỏng, mô hình hóa, phân tích hệ động học Thông thường dùng để thiết kế hệ thống điều khiển, thiết kế DSP, hệ thống thông tin ứng dụng mô khác Simulink thuật ngữ mô dễ nhớ ghép từ hai từ Simulation Link Simulink cho phép mô tả hệ thống tuyến tính, hệ phi tuyến mô hình miền thời gian liên tục hay gián đoạn gồm liên tục gián đoạn Để mô hình hóa Simulink cung cấp cho bạn giao diện đồ họa để sử dụng xây dựng mô hình sử dụng thao tác “nhấn kéo” chuột Với giao diện đồ họa ta xây dựng mô hình khảo sát mô hình cách trực quan Đây khác xa phần mềm trước mà người sử dụng phải đưa vào phương trình vi phân phương trình sai phân ngôn ngữ lập trình Điểm nhấn mạnh việc mô trình việc xây dựng mô hình Để sử dụng tốt chương trình này, người sử dụng phải có kiến thức điều khiển, xây dựng mô hình hóa theo quan điểm lí thuyết điều khiển từ thành lập nên mô hình toán Người sử dụng thay đổi tạo khối riêng bổ xung vào thư viện khối ứng dụng Simulink có thư viện sau: Sources, Sink, Linear, Nonlinear, Discrete, Connections, Extras SVTH: NGUYỄN THỊ MINH THÚY – D6-CNTĐ Page 10 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: LÊ QUỐC DŨNG Đặc biệt, ta viết chương trình C/C++, Fortran, LabView,… gọi MATLAB chạy ngầm để tính toán sau rút kết chương trình Ngoài ra, MATLAB chạy máy tính khác nhau, với hệ dieduf hành khác như: MS Windows, X Windows (Unix/Linux) Macintosh mà giữ nguyên chương trình liệu mà không cần biến đổi Giới thiệu SIMULINK TOOLBOXS MATLAB 3.2 SIMULINK công cụ mô trực quan môi trường MATLAB, kết hợp với thư viện TOOLBOXS phong phú cho ngành, lĩnh vực kỹ thuật, giúp cho toán phân tích thiết kế dễ dàng, sinh động Do thích hợp cho sinh viên nghiên cứu khoa học, làm báo cáo, đồ án môn học, đặc biệt đồ án tốt nghiệp Các kỹ sư làm việc lĩnh vực nghiên cứu, điều khiển hệ thống kỹ thuật, phân tích hệ thống, … Các Toolboxs: - Control System Toolbox: Cho lĩnh vực điều khiển – tự động hóa, điện tử, khí Power System Toolbox: Cho chuyên ngành hệ thống điện, thiết bị điện, tự động hóa, - khí Nonlinear Control Design blocksets: Để mô phỏng, phân tích, thiết kế tối ưu hệ điều - khiển phi tuyến Signal Processing Toolbox Image Processing Toolbox: Dành cho ngành Điện tử viễn - thông, công nghệ thông tin điện tử Communication Toolbox: Dành cho ngành Điện tử viễn thông – TĐH đo lường Data Acquisition Toolbox: Thu thập liệu, xây dựng hệ thu thập liệu vào/ra với thiết - bị bên Fuzzy logic Neural Network Toolbox: Phân tích thiết kế hệ thống sở logic mờ - mạng noron nhân tạo Aerosapace Toolbox Math Toolbox: Cho ngành khí – điện tử CHƯƠNG IV CÁC VÍ DỤ MINH HỌA TÍNH NĂNG CỦA PHẦN MỀM 4.1 Điều khiển nhiệt độ lò điện trở sử dụng điều khiển PID Trong kỹ thuật điều khiển, người ta mô tả lò điện trở khâu quán tính bậc có trễ có hàm truyền đạt sau: SVTH: NGUYỄN THỊ MINH THÚY – D6-CNTĐ Page 28 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: LÊ QUỐC DŨNG W(s) = Trong đó: k = 6,52; T = 150(s); τ = 25(s) W(s) = = Cảm biến nhiệt độ coi khâu tỷ lệ với hệ số: Kcb = = 0.0067(V/0C) Mà ta có: = = 0.167 thỏa mãn điều kiện nên ta sử dụng phương pháp thứ Ziegler – Nichols, sử dụng điều khiển PI ta có: Kp = = = 0,83 TI = = 83,3 => kI = = 0,01 Mô Matlap – Simulink ta được: Hình 4.1 Mô điều khiển PID cho lò điện trở 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 Hình 4.2: Kết mô điều khiển PID cho lò điện trở 4.2 Khảo sát đặc tính động điện chiều kích từ độc lập SVTH: NGUYỄN THỊ MINH THÚY – D6-CNTĐ Page 29 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: LÊ QUỐC DŨNG  Vẽ đặc tính dòng điện tốc độ động chiều kích từ độc lập Các thông số định mức động sau: Pđm = 1.5 kW; Iđm = 8.7A; Rư = 1.6 (); Kđm= 1.234 Uđm = 200 V; nđm = 1440 v/p; Lư = 0.0117(H) Phương trình cân điện áp mạch phần ứng có dạng biến đổi Laplace sau: U(p) = Rư I(p)(1+pTư) + K Phương trình cân momen tải: KI(p) – Mc(p) = Jp(p) Hình 4.3: Sơ đồ cấu trúc động điện chiều kích từ độc lập Chương trình mô dòng điện tốc độ động chiều kích từ độc lập viết Simulink sau: Hình 4.4: Sơ đồ mô dòng điện tốc độ động viết Simulink SVTH: NGUYỄN THỊ MINH THÚY – D6-CNTĐ Page 30 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: LÊ QUỐC DŨNG 120 100 80 60 40 20 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Hình 4.5: Đặc tính dòng điện động chiều kích từ độc lập x 10 1.5 0.5 -0.5 -1 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Hình 4.6: Đặc tính tốc độ động chiều kích từ độc lập Sơ đồ cấu trúc tổng quát hệ thống điều chỉnh dòng điện tốc độ động điện SVTH: NGUYỄN THỊ MINH THÚY – D6-CNTĐ Page 31 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: LÊ QUỐC DŨNG Hình 4.7: Sơ đồ cấu trúc hệ điều khiển ĐCMC với hai mạch vòng phản hồi Với hàm truyền phần tử mạch sau: Hàm truyền biến đổi: Wbđ = Hàm truyền đo dòng điện: WI = Hàm truyền điều chỉnh dòng: WRI = Hàm truyền máy phát tốc: WFT = Hàm truyền điều chỉnh tốc độ: WR = Mô men tải MC = Chương trình mô thực simulink sau: Kphi1 -K- dongdien 200 Udat PID PID Control ler1Saturation PID PID Controller 20 0.025 0.005s+1 0.0025s+1 bo bien doi T ransfer Fcn3 -K- 0.015s Kphi 1/jp toc bo dongdi en 0.79 0.001s+1 bo toc 0.9689 0.001s+1 SVTH: NGUYỄN THỊ MINH THÚY – D6-CNTĐ Page 32 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: LÊ QUỐC DŨNG Hình 4.8: Sơ đồ mô dòng điện tốc độ với hai mạch vòng phản hồi Hình 4.9: Thông số cài đặt cho điều khiển PID SVTH: NGUYỄN THỊ MINH THÚY – D6-CNTĐ Page 33 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: LÊ QUỐC DŨNG Hình 4.10: Đặc tính tốc độ dòng điện với hai mạch vòng phản hồi 4.2 Thiết kế hệ thống tự động định vị camera giám sát Ta có sơ đồ mô Simulink SVTH: NGUYỄN THỊ MINH THÚY – D6-CNTĐ Page 34 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: LÊ QUỐC DŨNG Tác dụng khối: - Khối Fuzzy Logic Controller with Ruleviewer (thư viện Fuzzy Logic Toolbox ) có tác - dụng giả lập điều khiển mờ Khối Sine Wave có tác dụng giả lập vị trí đối tượng Khối Unit Delay có tác dụng giả lập vị trí cũ camera Khối Scope dùng để xem đáp ứng Output gocquay so với hai input vitridt vitricamera 4.2.1.Thiết kế điều khiển mờ Theo yêu cầu sơ đồ, ta thiết kế điều khiển mờ có ngõ vào ngõ Các biến ngõ vào vitridt vitricamera, biến ngõ gocquay  Sử dụng Matlap Fuzzy để thiết kế điều khiển mờ Từ menu Edit chọn Add Input Nhấp vào input1, input2, output1 để sửa tên ô Name tương ứng hình vẽ SVTH: NGUYỄN THỊ MINH THÚY – D6-CNTĐ Page 35 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: LÊ QUỐC DŨNG Nhấp kép vào hình vitridt để tạo lập hàm liên thuộc cho biến vào vitridt SVTH: NGUYỄN THỊ MINH THÚY – D6-CNTĐ Page 36 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: LÊ QUỐC DŨNG Trong ô Range nhập vào miền xác định biến Vào menu Edit để thêm hàm liên thuộc Trong ô Type chọn hàm liên thuộc hình tam giác (trimf) Trong ô Params dùng để nhập thông số cho hàm nhấp vào hàm Ô Name dùng để đặt tên cho hàm Làm tương tự với biến vitricamera biến gocquay SVTH: NGUYỄN THỊ MINH THÚY – D6-CNTĐ Page 37 ĐỒ ÁN MÔN HỌC SVTH: NGUYỄN THỊ MINH THÚY – D6-CNTĐ GVHD: LÊ QUỐC DŨNG Page 38 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: LÊ QUỐC DŨNG Trở lại FIS Editor, phần Deffuzzication chọn phương pháp giải mờ Chọn phương pháp điểm trọng tâm Sủ dụng Rule Editor để taọ bảng luật điều khiển cho điều khiển mờ Từ menu View, chọn Edit Rules để kích hoạt Rule Editor SVTH: NGUYỄN THỊ MINH THÚY – D6-CNTĐ Page 39 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: LÊ QUỐC DŨNG Để xem lại hoạt động điều khiển mờ, ta vào View chọn View Rules SVTH: NGUYỄN THỊ MINH THÚY – D6-CNTĐ Page 40 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: LÊ QUỐC DŨNG Lưu tên file vừa thiết kế: Từ cửa sổ FIS Editor vào File/Export/To disk lưu tên file vào ô File Name sau ấn Save Xuất file: Từ cửa sổ FIS Editor vào File/Export/To workspace lưu tên file vào ô Workspace variable sau nhấn OK 4.2.2 Mô Simulink Để mô kích đúp vào điều khiển mờ sơ đồ Simulink nạp tên File.fis vừa xuất vào ô FIS Matrix sau nhấn OK Ta kết mô sau: Quan sát kết mô ta thấy góc quay camera (gocquay) có dạng hình sin, gần pha tần số với vị trí đối tượng (vitridt) Điều chứng tỏ điều khiển mờ hoạt động tương đối xác SVTH: NGUYỄN THỊ MINH THÚY – D6-CNTĐ Page 41 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: LÊ QUỐC DŨNG Tài liệu tham khảo: Giáo trình điều khiển mờ mạng noron – Võ Quang Vinh- Dương Quốc Hưng http://monhoc.vn/tai-lieu/giao-trinh-mo-hinh-hoa-chuong-6-ung-dung-matlab-simulink- mo-phong-cac-he-thong-dieu-khien-tu-dong-793/ http://doc.edu.vn/tai-lieu/de-tai-ung-dung-phan-mem-matlab-va-simulink-de-khao-satcac-chi-tieu-chat-luong-cua-he-thong-dieu-khien-tu-dong-tuyen-3615/ http://monhoc.vn/tai-lieu/tieu-luan-matlab-simulink-891/ http://luanvan.net.vn/luan-van/luan-van-dieu-khien-nhiet-do-trong-lo-dien-tro-su-dungthuat-toan-mo-no-ron-51976/ SVTH: NGUYỄN THỊ MINH THÚY – D6-CNTĐ Page 42 [...]... (LTI) được mô tả bởi ba mô hình cơ bản là mô hình hàm - - 3.3 tryền, mô hình điểm không – điểm cực – khuếch đại và mô hình không gian trạng thái Sau đây là các ví dụ về các dạng mô hình nói trên: Mô hình hàm truyền (TF) G(s) = Ví dụ: G(s) = Mô hình hàm truyền đạt được biểu diễn trên matlab như sau: >> num = [2 0]; >> den = [1 3 20]; >> H = tf(num,den) Transfer function: 2s s2 +3s +20 Mô hình điểm... Ứng dụng của Simulink để mô hình hóa, mô phỏng, phân tích và khảo sát các hệ thống động học Simulink là phần mở rộng của Matlab dùng để mô hình hóa hệ động học Giao diện đồ họa trên màn hình của Simulink cho phép thể hiện hệ thống dưới dạng sơ đồ cấu trúc rất quen thuộc Trong quá trình mô phỏng ta có thể trích tín hiệu tại vị trí bất kì của sơ đồ và hiển thị tín hiệu Ứng dụng mô phỏng khảo sát các hệ... = Jp(p) Hình 4.3: Sơ đồ cấu trúc của động cơ điện 1 chiều kích từ độc lập Chương trình mô phỏng dòng điện và tốc độ động cơ một chiều kích từ độc lập được viết trên Simulink như sau: Hình 4.4: Sơ đồ mô phỏng dòng điện và tốc độ động cơ được viết trên Simulink SVTH: NGUYỄN THỊ MINH THÚY – D6-CNTĐ Page 30 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: LÊ QUỐC DŨNG 120 100 80 60 40 20 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Hình 4.5:... 83,3 => kI = = 0,01 Mô phỏng trên Matlap – Simulink ta được: Hình 4.1 Mô phỏng bộ điều khiển PID cho lò điện trở 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 Hình 4.2: Kết quả mô phỏng bộ điều khiển PID cho lò điện trở 4.2 Khảo sát các đặc tính của động cơ điện một chiều kích từ độc lập SVTH: NGUYỄN THỊ MINH THÚY – D6-CNTĐ Page 29 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: LÊ QUỐC... tốc độ với hai mạch vòng phản hồi Hình 4.9: Thông số cài đặt cho các bộ điều khiển PID SVTH: NGUYỄN THỊ MINH THÚY – D6-CNTĐ Page 33 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: LÊ QUỐC DŨNG Hình 4.10: Đặc tính tốc độ và dòng điện với hai mạch vòng phản hồi 4.2 Thiết kế hệ thống tự động định vị camera giám sát Ta có sơ đồ mô phỏng Simulink SVTH: NGUYỄN THỊ MINH THÚY – D6-CNTĐ Page 34 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: LÊ QUỐC DŨNG Tác dụng... = Mô men tải MC = 0 Chương trình mô phỏng được thực hiện trên simulink như sau: Kphi1 -K- dongdien 200 Udat PID PID Control ler1Saturation PID PID Controller 20 0.025 0.005s+1 0.0025s+1 bo bien doi T ransfer Fcn3 -K- 1 0.015s Kphi 1/jp toc do bo do dongdi en 0.79 0.001s+1 bo do toc do 0.9689 0.001s+1 SVTH: NGUYỄN THỊ MINH THÚY – D6-CNTĐ Page 32 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: LÊ QUỐC DŨNG Hình 4.8: Sơ đồ mô phỏng. .. của vector biến ra SVTH: NGUYỄN THỊ MINH THÚY – D6-CNTĐ Page 14 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: LÊ QUỐC DŨNG f, Sine Wave Khối này được sử dụng để tạo tín hiệu hình Sin cho cả hai loại mô hình: liên tục (Sample time = 0) và gián đoạn (Sample time = 1) g, From Workspace Khối này có nhiệm vụ lấy số liệu từ cửa số Matlab Workspace để cung cấp cho mô hình Simulink, các số liệu lấy vào phải có dạng của biểu thức Matlab,... thiệu SIMULINK và TOOLBOXS trong MATLAB 3.2 SIMULINK là công cụ mô phỏng trực quan trong môi trường MATLAB, kết hợp với thư viện TOOLBOXS rất phong phú cho các ngành, các lĩnh vực kỹ thuật, giúp cho bài toán phân tích thiết kế dễ dàng, sinh động hơn Do đó rất thích hợp cho sinh viên nghiên cứu khoa học, làm báo cáo, đồ án môn học, đặc biệt đồ án tốt nghiệp Các kỹ sư làm việc trong lĩnh vực nghiên cứu,... kết quả các mô phỏng Simulink có một đặc tính quan trọng là khi ta xây dựng mô hình dạng sơ đồ khối thì Simulink tự động tạo ra một M.file cho mô hình đó Hàm này được gọi là S- function Cũng giống như các hàm khác trong Matlab, hàm S- function là một file mở, người sử dụng có thể truy cập và soạn thảo Lệnh để mở một S-function là sfun Điều đó có nghĩa là để có thể soạn thảo chương trình mô phỏng mà không... e, Stop Simulation SVTH: NGUYỄN THỊ MINH THÚY – D6-CNTĐ Page 16 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: LÊ QUỐC DŨNG Ngừng cuộc mô phỏng lập tức ngay khi ngõ vào bằng không Khi nhiều tín hiệu vào là đa biến nếu có một thành phần ngõ vào bằng không thì cuộc mô phỏng sẽ ngừng ngay lập tức 2.3.3.Thư viện Math Thư viện này có một số khối có chức năng ghép toán học các tín hiệu khác nhau, có những khối đơn giản chỉ nhằm cộng