Mơn h c LÝ THUY T I U KHI N NÂNG CAO Gi ng viên: iê PGS PGS TS TS Hu H nh h Thái Hồng H B mơn i u Khi n T ng Khoa i n – i n T i h c Bách Khoa TP.HCM Email: hthoang@hcmut.edu.vn Homepage: http://www4 http://www4.hcmut.edu.vn/~hthoang/ hcmut edu vn/~hthoang/ 15 January 2014 © H T Hồng - HCMUT N i dung mơn h c  Ch ng 1: Gi i thi u  Ch ng 2: i u n phi n  Ch ng 3: i u n t i u  Ch ng 4: i u n thích nghi  Ch ng 5: i u n b n v ng  Ch ng 6: M t s ví d thi t k h th ng 15 January 2014 © H T Hồng - HCMUT K Tài li u tham kh o  Giáo trình: Lý thuy t u n hi n đ i – Nguy n Th Ph ng Hà, NXB i h c Qu c Gia TPHCM  Bài gii ng: Lý thuy th t u n nâng â cao – Hu H nh h Thái Hồng, http://www4.hcmut.edu.vn/~hthoang/ltdknc/  Bài t p: BKel 15 January 2014 © H T Hồng - HCMUT Tài li u tham kh o  Tham kh o: [1] Applied nonliear control, Jean-Jacques E Slotine & Weiping Li Li, Prentice Prentice-Hall Hall International Editions Editions, Inc Inc 1991 [2] Optimal Control, Control Frank L L Lewis Lewis, Vassilis L L Symos, A Wiley-Interscience Publication , 1995 [3] Adaptive control , Karl Johan Astrom & Bjom Wittnmark , Addison-Wesley Publishing Company, second edition 2000 [4] Robust and optimal cotrol, Kemin Zhou with John C Doyle and Keith Glover , Prentic Hall, Upper Saddle River , 1996 15 January 2014 © H T Hồng - HCMUT ánh giá mơn h c Ki m tra (50%) (50%), đó:  Bài t p: 30% (bài t p l p + t p v nhà)  Ki m tra gi a k : 20% (thi vi t)  Thi cu i k : 50% (thi vi t)  Chú ý: Sinh viên khơng đ c s d ng tài li u in photocopy phòng thi thi 15 January 2014 © H T Hồng - HCMUT Ch ng GI I THI U 15 January 2014 © H T Hồng - HCMUT i u n s khai  T gi a th k 19 tr v tr c: HT K đ c thi t k d a vào tr c giác, khơng có c s tốn h c 15 January 2014 © H T Hồng - HCMUT i u n kinh n (tr c 1960) T gi a th k 19 đ n nh ng n m 1930: n n móng tốn h c lý thuy t u n đ i  Lyapunov (1892)  Routh-Hurwitz (1895)  T th p niên iê 1930 đ n 1940: 1940 lý thuy th t u n kinh n phát tri n m nh:  c tính í t n s , bi u đ Bode  Bi u đ Nyquist, Nichols,  Qu đ o nghi m s  15 January 2014 © H T Hồng - HCMUT c m c a u n kinh n H th ng SISO  i t ng n tính (ho c đ i t ng phi n làm vi c quanh m t nh)  Thi t k mi n t n s  S d ng bi u đ  Thi t k nh m đ t đ c s cân b ng:  Ch C t l ng đ b n v ng  nh h ng c a y u t khơng ch c ch n  B u n PID  15 January 2014 © H T Hồng - HCMUT H n ch c a lý thuy t u n n tính kinh n Ch t l ng u n có m t s h n ch :  Khơng t i u  Ch t l ng u n gi m n u đ i t ng phi n làm vi c ph m vi r ng  Ch t l ng u n khơng đ m b o tham s c a đ i t ng thay đ i  Khơng đ m b o đ t đ c ch t l ng thi t k n u mơ hình c a đ i t ng có y u t khơng ch c ch n  Lý thuy t u n kinh n r t khó áp d ng tr ng h p:  H MIMO  H phi n  Ch t l ng mi n th i gian  15 January 2014 © H T Hồng - HCMUT 10 i u n phi n C s tốn h c c a LT K phi n đ i t th k 19, t sau 1960 u n phi n phát tri n m nh  Các ph ng pháp phân tích h th ng u n phi n  Ph ng pháp hàm mơ t  Ph ng pháp m t ph ng pha  Phân tích n đ nh Lyapunov  Tiêu chu n Popov  nh lý đ l i bé  Phân tích th đ ng  Các ph ng pháp thi t k h th ng u n phi n  H i ti p n tính hóa  i u n tr t  Ph ng pháp cu n chi u,…  15 January 2014 © H T Hồng - HCMUT 16 i u n t i u Là ph ng pháp u n b u n đ c thi t k cho t i thi u m t hàm ch tiêu ch t l ng  Nh ng n m đ u tiên:  Wiener (1930’s – 1950’s): l c, d báo  Kolmogorov (1940’s): q trình ng u nhiên  Qui ho ch n tính phi n (1940 (1940’s) s)  i u n t i u:  Qui ho ch đ ng Bellman (1950’s)  Ngun lý c c đ i Pontryagin (1950’s)  i u n t i u n tính (cu i 1950’s – 1960’s)  L c Kalman  Bài tốn u ch nh tồn ph ng n tính (LQR)  i u n t i u ng u nhiên (LQG)  15 January 2014 © H T Hồng - HCMUT 17 i u n thích nghi       Là ph ng pháp u n thơng s c a b u n đ c u ch nh t đ ng u ki n làm vi c thay đ i nh m đ t đ c ch t l ng t i u Nh ng n m 1950: HT K theo mơ hình tham chi u Cu i th p niên 1960: ti n b c a lý thuy t u n đóng góp vào s phát tri n c a lý thuy t u n thích nghi (mơ t khơng gian tr ng thái, lý thuy t n đ nh Lyapunov, qui ho ch đ ng,…) Th p niên 1970 nh ng n m đ u 1980: ch ng minh tính n đ nh c a h th ng thích nghi Cu i th p niên 1980 đ n đ u nh ng n m 1990: tính b n v ng c a b u n thích nghi G n đây: phát tri n gi i thu t u n h c 15 January 2014 © H T Hồng - HCMUT 18 S đ kh i t ng qt h th ng K thích nghi Nh n d ng/ c l ng i u ki n làm vi c r(t) 15 January 2014 Ch nh đ nh B u n u(t) © H T Hồng - HCMUT it ng y(t) 19 i u n b n v ng Là ph ng pháp u n b u n đ c thi t k cho tính n đ nh ch t l ng c a h th ng g v n đ m b o y u t khơng g ch c ch n và/ho c nhi u lo n n m gi i h n đ nh tr c  1950’s: i u n t i u H2 (hay ( LQG) QG)  1981(Zames): tốn u n H, ph ng pháp ch nh đ l i vòng  1984 (Doyle), 1987 (Francis): u n t i u H khơng gian tr ng thái  15 January 2014 © H T Hồng - HCMUT 20 S đ kh i thi t k h th ng u n b n v ng  r(t) K  Wm ++ G y(t) i u n b n v ng mơ hình sai s nhân  r(t)  K Wm G ++ y(t)) y( i u n b n v ng mơ hình sai s c ng 15 January 2014 © H T Hồng - HCMUT 21 S d ng ph ng pháp u n nào? dv ((tt ) M  Bv (t )  f (t ) dt  Nên ch n ph ng pháp u n nào?  Khi mơ hình xác, thơng s c a xe khơng đ i?  Khi mu n t i thi u n ng l ng tiêu t n?  Khi thơng s c a xe thay đ i?  Khi có sai s mơ hình (mơ hình khơng ch c ch n)? 15 January 2014 © H T Hồng - ÐHBK TPHCM 22 S d ng ph ng pháp u n nào? qin u(t) y(t) (t) qout  a: tiế i át diệ di än van xảû A: tiết diện ngang bồn g: gia toc tốc trọ ng trương trường k: hệ số công suất bơm CD: hệ số xả  y (t )  ku (t )  aC D gy (t ) A  Nên ch n ph ng pháp u n nào?  Khi u n n đ nh hóa?  Khi K bám theo tín hi u đ t g mi n làm vi c r ng? g  Khi mu n t i thi u n ng l ng tiêu t n?  Khi thơng s c a b n thay đ i?  Khi có sai s mơ hình (mơ hình khơng ch c ch n)? 15 January 2014 © H T Hồng - ÐHBK TPHCM 23 S d ng ph l u m  (t )    ng pháp u n nào? J: moment quán tính cánh tay máy M: khối lượng cánh tay máy m: khối lượng vật nặng l: chiều dài cánh tay máy lC : khoảng cách từ trọng tâm tay máy đến trục quay B: hệ số ma sát nhớt g: g g gia tốc trọng trường u(t): moment tác động lên trục quay cánh tay máy (t): góc quay (vò trí) cánh tay máy B (ml  MlC )   (t )  g cos  u (t ) 2 ( J  ml ) ( J  ml ) ( J  ml ) Nên ch n p ph ng gp pháp p u n nào?  Khi u n tay máy ph m vi r ng?  Khi kh i l ng v t n ng thay đ i?  Khi mơ hình khơng ch c ch n?  Khi mu n t i u n ng l ng tiêu t n đáp ng nhanh? 15 January 2014 © H T Hồng - ÐHBK TPHCM 24 ng d ng th c ti n u n hi n đ i a s hãng s n xu t thi t b u n (Siemens, Omron, Autonics, Schneider, Precision Digital ) đ u có dòng s n ph m b u n t Digital, ) ch nh (Auto-tuning controller), ng d ng u n nhi hi t đ , t c đ đ ng c , u n q ttrình,… ì h  Các ph n m m DCS (Distributed Control System) cao c p có ó ch c n ng u n thích í nghi  PCS7 (Siemens)  Delta V (Emerson)  i u n t i u: tàu v tr , q trình ch ng c t  i u n b n v ng: u n q trình  15 January 2014 © H T Hồng - HCMUT 25 ng d ng th c ti n u n hi n đ i 15 January 2014 © H T Hồng - HCMUT 26 ng d ng th c ti n u n hi n đ i 15 January 2014 © H T Hồng - HCMUT 27 Gi i thi u n i dung mơn h c    N i dung c a mơn h c đ c p ph ng pháp thi t k b u n cho h th ng đ ng nh m đ m b o đ d tr n đ nh ch t l ng t i u u ki n ràng bu c c a ch đ làm vi c ng d ng LT K phi n, u n t i u, u n thích nghi u n b n v ng thi t k th c hi n b u n cho h th ng đ ng ng Mơn h c ch trình bày nh ng n i dung c b n nh t v :  i u n phi n  i u n t i u  i u n thích nghi  i u n b n v ng Lý thuy t chun sâu h n: ch ng trình Cao h c 15 January 2014 © H T Hồng - HCMUT 28 Các mơn h c liên quan Các mơn h c tr c:  Tốn cao c p ( i s n tính, Ph ng trình vi phân Ph ng pháp tính,…) phân, tính )  C s u n t đ ng  Các Cá mơn h c chun h ê sâu â ti p theo th (cao ( h c): )  i u n phi n  i u n đa bi n  i u n t i u b n v ng  i u n thích nghi  15 January 2014 © H T Hồng - HCMUT 29 Chu n đ u Sau hồn t t mơn h c, c sinh viên có th :  Phân tích thi t k HT K phi n dùng ph ng pháp hàm mơ t , lý thuy t n đ nh Lyapunov  Thi t k b K h i ti p n tính hóa b u n tr t  Hi u bi t v ph ng pháp u n t i u;  Thi t k hi n b u n tồn t ph h ng t n tính tí h  Hi u bi t khái ni m u n thích nghi s đ u n thích nghi  Thi t k b u n thích nghi theo mơ hình tham chi u, b u n t ch nh đ nh, b u n ho ch đ nh đ l i  Hi u bi t khái ni m u n b n v ng  Thi t k b u n b n v ng LQG, H2, H 15 January 2014 © H T Hồng - HCMUT 30 [...]... M ts đ it  ng ph c t p khó áp d ng LT K kinh đi n Lái tàu 15 January 2014 © H T Hồng - HCMUT 12 M ts đ it  ng ph c t p khó áp d ng LT K kinh đi n i u khi n máy bay 15 January 2014 © H T Hồng - HCMUT 13 M ts đ it  ng ph c t p khó áp d ng LT K kinh đi n i u khi n q trình 15 January 2014 © H T Hồng - HCMUT 14 i u khi n hi n đ i (1960 – nay)     i i i i u khi u khi u khi u khi 15 January 2014 n phi ... ts đ it  ng ph c t p khó áp d ng LT K kinh n i u n máy bay 15 January 2014 © H T Hồng - HCMUT 13 M ts đ it  ng ph c t p khó áp d ng LT K kinh n i u n q trình 15 January 2014 © H T Hồng - HCMUT