Đang tải... (xem toàn văn)
Nghiên cứu hệ điều khiển thích nghi mờ và ứng dụng cho hệ truyền động có khe hở
ĐẠI HỌC THÁI NGUN TRƯỜNG ĐHKT CƠNG NGHIỆP CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc -----------***----------- THUYẾT MINH LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGHIÊN CỨU HỆ ĐIỀU KHIỂN THÍCH NGHI MỜ VÀ ỨNG DỤNG CHO HỆ TRUYỀN ĐỘNG CĨ KHE HỞ ĐỀ TÀI Học viên: Lê Thị Minh Nguyệt Lớp: CHK9 Chun ngành: Tự động hố CB HD Khoa học: PGS.TS Lại Khắc Lãi Ngày giao đề tài: 25/06/2008 Ngày hồn thành: 25/02/2009 KHOA ĐT SAU ĐẠI HỌC CB HƯỚNG DẪN PGS.TS Lại Khắc Lãi HỌC VIÊN Lê Thị Minh Nguyệt ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP ----------------***---------------- TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGÀNH: TỰ ĐỘNG HOÁ NGHIÊN CỨU HỆ ĐIỀU KHIỂN THÍCH NGHI MỜ VÀ ỨNG DỤNG CHO HỆ TRUYỀN ĐỘNG CÓ KHE HỞ Học viên: Lê Thị Minh Nguyệt Cán Bộ HD Khoa học: Nhà giáo ưu tú - PGS.TS Lại Khắc Lãi THÁI NGUYÊN 2009 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP ----------------***---------------- LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGÀNH: TỰ ĐỘNG HOÁ NGHIÊN CỨU HỆ ĐIỀU KHIỂN THÍCH NGHI MỜ VÀ ỨNG DỤNG CHO HỆ TRUYỀN ĐỘNG CÓ KHE HỞ LÊ THỊ MINH NGUYỆT THÁI NGUYÊN 2009 Luận văn thạc sĩ S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn -1- LI CAM OAN Tờn tụi l: Lờ Th Minh Nguyt Sinh ngy 24 thỏng 07 nm 1979 Hc viờn lp cao hc khoỏ 9 - T ng hoỏ - Trng i hc k thut Cụng nghip Thỏi Nguyờn. Hin ang cụng tỏc ti khoa K thut cụng nghip - Trng cao ng Kinh t - K thut Thỏi Nguyờn. Xin cam oan: ti Nghiờn cu h iu khin thớch nghi m v ng dng cho h truyn ng cú khe h do PGS.TS Li Khc Lói hng dn l cụng trỡnh nghiờn cu ca riờng tụi. Tt c cỏc ti liu tham kho u cú ngun gc, xut x rừ rng. Nu sai tụi hon ton chu trỏch nhim trc Hi ng khoa hc v trc phỏp lut. Thỏi Nguyờn, ngy 28 thỏng 2 nm 2009 Tỏc gi Lờ Th Minh Nguyt Luận văn thạc sĩ S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn -2- LI CM N Sau sỏu thỏng nghiờn cu, lm vic khn trng, c s ng viờn, giỳp v hng dn tn tỡnh ca thy giỏo hng dn PGS.TS Li Khc Lói, lun vn vi ti Nghiờn cu h iu khin thớch nghi m v ng dng cho h iu khin cú khe h ó hon thnh. Tỏc gi xin by t lũng bit n sõu sc: Thy giỏo hng dn PGS.TS Li Khc Lói ó ch dn, giỳp tỏc gi hon thnh lun vn ny. Cỏc thy giỏo, cụ giỏo thuc trng i hc K thut Cụng nghip Th ỏi Nguyờn ó giỳp tỏc gi trong sut quỏ trỡnh hc tp cng nh quỏ trỡnh nghiờn cu thc hin lun vn. Khoa o to Sau i hc, B mụn Giỏo dc hc - khoa k thut cụng nghip, Ban giỏm hiu trng cao ng kinh t k thut Thỏi Nguyờn ó to mi iu kin cho vic hc tp, nghiờn cu v tin hnh lun vn ca tỏc gi. c bit tỏc gi xin dnh li cm t, bit n sõu sc nht ti b m cựng gia ỡnh ó ht lũng ng viờn, giỳp tỏc gi trong sut quỏ trỡnh hc tp v hon thnh bn lun vn. Ton th cỏc ng nghip, bn bố, gia ỡnh v ngi thõn ó quan tõm, ng viờn. Tỏc gi lun vn Lờ Th Minh Nguyt Luận văn thạc sĩ S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn -3- MC LC Ni dung Trang Trang ph bỡa Li cam oan 1 Li cm n 2 Mc lc 5 Danh mc cỏc hỡnh v, th 9 CHNG M U 3 1. Lý do chn ti 3 2. Mc ớch ca ti 4 3. i tng v phm vi nghiờn cu 4 4. í ngha khoa hc v thc tin ca ti 4 5. Cu trỳc ca lun vn 4 Chng 1: TNG QUAN CC H IU KHIN 12 1.1.CC H IU KHIN KINH IN 12 1.1.1 Tng hp b iu khin tuyn tớnh 12 1.1.2 Tng hp b iu khin phi tuyn 12 1.2 LOGIC M V IU KHIN M 14 1.2.1 Khỏi quỏt v lý thuyt iu khin m 14 1.2.2 nh ngha tp m 14 1.2.3 Bin m, hm bin m, bin ngụn ng 16 1.2.4 Suy lun m v lut hp thnh 17 1.2.5 B iu khin m 18 1.2.6. H iu khin m lai (F-PID) 20 1.3 TNG HP B IU KHIN THCH NGHI 23 1.3.1 Gii thiu tng quan 23 Luận văn thạc sĩ S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn -4- 1.3.2. Tng hp iu khin thớch nghi trờn c s lý thuyt ti u cc b (Phng phỏp Gradient) 26 1.3.3 Tng hp h thng iu khin thớch nghi trờn c s n nh tuyt i 31 1.3.4. Tng hp h thng iu khin thớch nghi dựng lý thuyt Lyapunov 33 1.4 KT LUN CHNG 1 36 CHNG 2: KHO ST CHT LNG CA H TRUYN NG Cể KHE H 38 2.1 KHI QUT V H TRUYN NG 38 2.2 Mễ T H PHI TUYN 40 2.3 Mễ HèNH H PHI TUYN 41 2.3.1. Mụ hỡnh tnh 41 2.3.2 Mụ hỡnh ng 43 2.4 H TRUYN NG Cể KHE H 44 2.4.1 Gii thiu 44 2.4.2 Cỏc mụ hỡnh ca h truyn ng cú khe h 47 2.4.2.1 Mụ hỡnh vt lý ca khe h 47 2.4.2.2 Mụ hỡnh Deadzone (vựng cht) 48 2.4.2.3 Mụ hỡnh vi hm mụ t 48 2.4.3 S cu trỳc khe h 49 2.4.4 Kho sỏt cht lng ca h thng truyn ng cú khe h 51 2.5 KT LUN CHNG 2 53 CHNG III: THIT K B IU KHIN M & M THCH NGHI CHO H TRUYN NG Cể KHE H 54 3.1 CC PHNG PHP TNG HP B IU KHIN M THCH NGHI 54 Luận văn thạc sĩ S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn -5- 3.1.1 KHI NIM 54 3.1.1.1 nh ngha 54 3.1.1.2 Phõn loi 54 3.1.1.3 Cỏc phng phỏp iu khin thớch nghi m 54 3.1.2 TNG HP B IU KHIN M THCH NGHI N NH 57 3.1.2.1 C s lý thuyt 57 3.1.2.2 Thut toỏn tng hp b iu khin m thớch nghi 62 a. Chn cu trỳc ca b iu khin m 62 b. Cỏc bc thc hin thut toỏn 63 3.1.3 TNG HP B IU KHIN M THCH NGHI TRấN C S Lí THUYT THCH NGHI KINH IN 67 3.1.3.1 t vn 67 3.1.3.2 Mụ hỡnh toỏn hc ca b iu khin m 68 a. Chn cỏc hm liờn thuc 68 b. Chn lut iu khin 69 c. Phõn tớch lut c s hỡnh thnh ụ suy lun 70 d. Cỏc thao tỏc m trong ụ suy lun 71 e. Xõy dng biu thc toỏn hc ca b iu khin m 73 3.1.4 XY DNG C CU THCH NGHI THEO Mễ HèNH MU CHO B IU KHIN M 74 3.1.4.1 H iu khin thớch nghi theo mụ hỡnh mu (MRAS) dựng lý thuyt thớch nghi kinh in 74 3.1.4.2 iu chnh thớch nghi h s khuch i u ra b iu khin m 76 3.1.4.3 S iu khin thớch nghi m theo mụ hỡnh mu (MRAFC) 76 Luận văn thạc sĩ S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn -6- 3.1.4.4 S iu khin thớch nghi m kiu truyn thng (FMRAFC) 78 3.2 NG DNG CHO H TRUYN NG Cể KHE H 80 3.2.1. THIT K B IU KHIN M 80 3.2.1.1 S khi m 80 3.2.1.2 nh ngha tp m 80 3.2.1.3 Xõy dng cỏc lut iu khin NuThỡ 82 3.2.1.4 Chn lut hp thnh 84 3.2.1.5 Gii m 84 3.2.1.6 Chng trỡnh v kt qu mụ phng h truyn ng cú khe h 85 3.2.2 B IU KHIN M THCH NGHI 87 90 TI LIU THAM KHO 91 [...]... h Mc tiờu ca ti l nghi n cu b iu khin m, iu khin m thớch nghi v ng dng chỳng cho h iu khin truyn ng cú khe h nhm nõng cao cht lng ca h thng ny 3 i tng v phm vi nghi n cu - H thng iu khin truyn ng cú khe h - Nghi n cu lý thuyt a ra cỏc thut toỏn iu khin - Thit k h iu khin thớch nghi trờn c s logic m thớch nghi cho iu khin truyn ng cú khe h - Mụ hỡnh hoỏ v mụ phng kim nghim kt qu nghi n cu 4 í ngha... h truyn ng cú khe h Hỡnh 2.10 Khe h u cỏnh tuabin Hỡnh 2.11 Mụ hỡnh vt lý ca khe h Hỡnh 2.12 c tớnh Deadzone Hỡnh 2.13 S mụ t c tớnh khe h Hỡnh 2.14 S cu trỳc khe h Hỡnh 2.15 S khi h truyn ng cú khe h Hỡnh 2.17 c tớnh ng ca h thng truyn ng cú khe h iu khin theo lut t l Hỡnh 2.18a,b c tớnh ng ca h thng truyn ng cú khe h iu khin theo lut PID Hỡnh 3.1 Cu trỳc phng phỏp iu khin thớch nghi trc tip Hỡnh... - Tin s Li Khc Lói, tỏc gi ó la chn ti tt nghip ca mỡnh l: Nghi n cu h iu khin thớch nghi m v ng dng cho h iu khin cú khe h S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sĩ -112 Mc ớch ca ti Vic iu khin h chuyn ng bỏm theo qu o mong mun l vn tn ti thc t cn nghi n cu gii quyt Hin nay phng ti n lý thuyt v thc nghim cho phộp thc hin c cỏc bi toỏn phc tp nhm t... thớch nghi Cỏc tiờu chun IP cú th l: Cỏc ch s tnh, cỏc ch s ng, cỏc ch s ca cỏc thụng s, hm ca cỏc bin thụng s v cỏc tớn hiu vo C cu thớch nghi cú th l: - Thớch nghi thụng s - Tng hp mt tớn hiu b sung Chin thut thớch nghi cú th l: - Tin nh - Phng oỏn (scholastic) - T hc H thng cn iu khin s c iu khin thớch nghi n nh theo thụng s no ú, cho dự tớn hi u vo l khụng bit trc hay l quỏ ln H iu khin thớch nghi. .. cú ý ngha quan trng c v lý thuyt v thc t: - V mt lý thuyt: Nghi n cu, ng dng lý thuyt iu khin hin i iu khin h truyn ng cú khe h, l mt trong nhng h cú tớnh phi tuyn ln Kt qu khụng ch ỏp dng cho h truyn ng cú khe h m cũn cú th ỏp dng cho nhng h phi tuyn khỏc - V thc t: H truyn ng cú khe h gp nhiu trong thc t, vic ỏp dng lý thuy iu khin hin i cho h ny s gúp phn nõng cao cht lng iu t khin h thng, nõng... khin m Hỡnh 3.19 S mụ phng h tru yn ng cú khe h vi b iu khin PID v b iu khin m theo lut PI Hỡnh 3.20 S khi ca khi lut m Hỡnh 3.21 Kt qu mụ phng ca h truyn ng cú khe h vi b iu khin PID Hỡnh 3.22 Kt qu mụ phng ca h truyn ng cú khe h vi b i u khin m theo lut PI Hỡnh 3.23 S mụ phng h truyn ng khe h vi b iu khin m thớch nghi Hỡnh 3.24 S khi ca b iu khin m thớch nghi Hỡnh 3.25 S thay i ca h s khuch i u... cỏc h iu khin ny, ta thng gi thit khụng cú d, tr gia cỏc chuyn ng Do cú khe h nờn d phỏt sinh dao ng lm nh h ng xu n cht lng ca h thng gim nh hng ca khe h n cht lng h thng truyn ng, ngi ta ó dựng nhiu bin phỏp khỏc nhau nh: Tỡm cỏch gim nh khe h (c khớ); dựng h iu khin thớch nghi, iu khin m (in) Vic nghi n cu nõng cao cht lng cho cỏc h iu khin truyn ng l yờu cu quan trng thit lp cỏc h iu khin chớnh... hỡnh 1.12 H thng iu chnh theo yờu cu no ú thỡ vi cỏc i lng vo, phi cho c cỏc i lng ra mong mun Nhng do nhiu yu t nh hng nh nhiu, cỏc i lng vo quỏ ln hay khụng bit trc, do ú t c theo yờu cu, h thng phi c t ng thớch nghi bự sai s C cu thớch nghi to ra tớn hiu thớch nghi bng tớn hiu t khõu so sỏnh Cỏc ch tiờu cht lng theo yờu cu t trc IP*, cho vo khõu so sỏnh v nhng giỏ tr ó c o lng v tớnh toỏn theo cỏc... vo H thng iu chnh Tớn hiu ra C cu thớch nghi Tiờu chun t trc IP o lng theo tiờu chun IP So sỏnh Hỡnh 1.12 Cu trỳc c bn ca h thng thớch nghi Mch vũng thớch nghi thụng qua c u thớch nghi iu khin thụng s c ca h thng iu chnh, hay thay i cỏc u vo theo c cu thớch hp tiờu chun t trc IP* v tiờu chun (Index of Performance) cú sai lch nh nht Cu trỳc ca h thng thớch nghi gm ba khõu c bn: - o lng theo tiờu chun... thớch nghi Hỡnh 3.25 S thay i ca h s khuch i u ra k theo lut Lyapunov Hỡnh 3.26 Kt qu mụ phng ca h truyn ng cú khe h vi b iu khin PID Hỡnh 3.27 Kt qu mụ phng ca h truyn ng cú khe h vi b iu khin m thớch nghi Hỡnh 3.28 Kt qu mụ phng ca h truyn ng cú khe h vi b iu khin PID, b iu khin m & m thớch nghi S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn -10- Luận văn thạc sĩ M U 1 Tớnh cp . NGHI N CỨU HỆ ĐIỀU KHIỂN THÍCH NGHI MỜ VÀ ỨNG DỤNG CHO HỆ TRUYỀN ĐỘNG CĨ KHE HỞ ĐỀ TÀI Học viên: Lê Thị Minh Nguyệt Lớp: CHK9 Chun ngành: Tự động hố CB. CÔNG NGHI P ----------------***---------------- LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGÀNH: TỰ ĐỘNG HOÁ NGHI N CỨU HỆ ĐIỀU KHIỂN THÍCH NGHI MỜ VÀ ỨNG DỤNG CHO
