Luận văn: ĐIỀU KHIỂN HỆ PHI TUYẾN DÙNG PHƯƠNG PHÁP MÔ HÌNH HÓA ĐẶC TÍNH ĐỘNG potx





HOÀNG NGUYÊN THO


U KHIN H PHI TUYN DÙNG
NG













- 









PGS.TS.B


TS. N




    05 tháng
05 



* Có thể tìm hiểu luận văn tại:
- Trung tâm Thông tin - 
- 
1






1. Lý do chọn đề tài
Nhn dng h phi tuyn là công c rt quan trng trong vic
thiêt k b u khi u khing có tính phi tuyn.
Vic nhn dng h phi tuyn có th thc hin theo nhi
pháp khác nhau. Chng h   
nhn dng h phi tuyn là s d    
hình toán ct s tác gi u. Tuy
nhiên vic phân tích mô hình toán cu khin là rt
phc tp vì do tính phi tuyn cng.
i vi h phi tuyn thì tín hiu khin t b u khin
logic M nh bc tính cu
khin ch không phi là phân tích mô hình trng thái cu
n mnh rng b u khin M mang li mt kt qu u
khi vng . Ý
ng này dn thành lp mô hình tp hng vi
cnh bng cách vch rõ mt s ng
c
1) Oscillation (0.0< <0.2)
2) Strong overdamping (0.2< <0.4)
3) Overdamping (0.4< <0.6)
4) Appropriate (xp x) (0.6< <0.8)
5) Underdamping (0.8< <1.3)
2




6) Strong underdamping (1.3< <3.0)
 a ch ĐIỀU KHIỂN HỆ PHI

TUYẾN DÙNG PHƯƠNG PHÁP MÔ HÌNH HÓA ĐẶC TÍNH
ĐỘNG
2. Mục đích của đề tài
P  u khin d    ng ca h
thng nên mt thut toán tc tiêu s c tính
toán chui tín hiu khin sao cho sai lng tín hiu
o hàm sai lch tín hiu là nh nht.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
 vào vic la ch tài, tác gi la chng
u khin là h phi tuyn s dc
 ng, mô hình trong lu      i các
     tham kh   
tp chí khoa hc IEEE.
-

 phân long, mc
bin là thit k h thu khin M-PID.
Xây du khin M-PID da trên mô
ng.
Cu xuc s d thit k b
u khin bng cho tay máy robot.
3




4. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài
a. Ý nghĩa khoa học



b. Ý nghĩa thực tiễn
 
           
  tài
nghiên cu vi mong mn t  áp g ngõ ra và các 
tính ca hthng iu khitha mãn nhanh chóng và chính xác
các yêu  ã 
5. Cấu trúc của luận văn
Ngoài phn m u, kt lun, tài liu tham kho và ph lc
trong lu
 
N D
U KHIN TAY MÁY ROBOT
         
        
O TAY MÁ
DO
4





 ROBOT

1.1. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN
1.2. CÁC ĐỊNH NGHĨA
1.3. KẾT CẤU CỦA TAY MÁY ROBOT
1.3.1 H thng dng
1.3.2. H thng sensors

1.4. KẾT LUẬN
5





U KHIN TAY MÁY ROBOT

2.1. GII THIU CHUNG V NHN DNG

2.2. GII THIU CHUNG V U KHIN TAY MÁY
ROBOT
6




2.3. CÁC B U KHIN
2         
Error)
2         
Derivative)
2.3.3.      -  
Propotional Integral Derivative)
2.3.4.      - Torque
Controller)
2.4. CÁC B U KHIN THÔNG MINH
2.4.1. B u khin N
2.4.2.  Thích Nghi (Adaptive control)

u khin bn vng (Robust control)
2.4.4. B u khin M (Fuzzy controller)
2.4.5. H u khin M lai PID
2.5. KT LUN
7






TAY MÁY ROBOT



Thit lng hc ca tay máy robot[ Robot



Hình 3.1. Mô hình tay máy robot và các h trc ta .
l
1

l
2

m
1
,
I

1

m
2
,
I
2

y
x
q
2

q
1

8




3.2.1. 
ng hc thun robot là vinh to  cm tác
ng cu    góc quay ca trc khp. T   nh
[x, y] thông qua [q
1
, q
2
].
3.2.2. 

ng hc ngc ca robot là rt quan trng trong
vic thit k u khi    nh v trí
bin khp q t to  (x, y) c hoc mong mui vi

 
yx
q
q
,
1
2
1









(3.4)
3.2.3. -Euler:
 ng lc hc nhc bng cách áp dng


i
q
L
q

L
dt
d













11

(3.11)
T 
(3.12)
 
 
 
 
   
2
22212212212
222212
2

22
1212212
2
22
2
12
2
111
sinsin2
cos
cos2
qqllmqqqllm
qIqllmlm
qIIqllmlmlmlm







9



(3.13)
3.2.4. 
 vit l
sau:
















q
qCqC
qCqC
q
qMqM
qMqM

)()(
)()(
)()(
)()(
2221
1211
2221

1211


 
 
21221
2
2
2
12
2
1111
cos2 IIqllllmlmM 
(3.14)
 
 
2221
2
2212
cos IqlllmM 
(3.15)
 
 
2221
2
2221
cos IqlllmM 
(3.16)
2
2

2222
IlmM 
(3.17)
 
2221211
sin qqllmC


(3.18)
0
2212
CC
(3.19)

 
1221221
sin qqllmC


(3.20)
g
1 =
(m
1
+m
2
)gl
1
cos(


1
)+m
2
gl
2
cos(

1
+

2
) (3.21)
g
2 =
m
2
gl
2
cos(M
12
+

1
) (3.22)
Ta có th vit mô hình tng quát c

   

 qqCqqM


(3.23)
Nn lc ma sát ca các khp:
 
 
 
 
2
1221222
2
22
122212
2
222
sin
cos
qqllmqIlm
qIqllmlm





10



   
qsignFqFqf
mm


21

c vit li thành:
     

 qfqqCqqM



Trong ph tài này, tác gi ch s d xây
dng mô hình tay máy robot.
t
2211262524131211
;;;;;;;

 uuqxqxqxqxqxqx




11222112
221125122221122122212
3
MMMM
xCMxCMxCMuMuM
x




(3.24)

21121122
212115122121112121211
6
MMMM
xCMxCMxCMuMuM
x




(3.25)
3.3. XÂY DỰNG BỘ ĐIỀU KHIỂN MÔ HÌNH TAY MÁY
ROBOT
3.3.1. 

 
11
TKT
T
E
R
K
s
MĐ
m
l



(3.47)
 
l
 u khin tay máy robot,
K
m
là hng s mô men,
n tr phn n mt chiu,
T = 1/f là chu k ca b PWM,
11



n áp mt chit lên các van mch cu H

T
E
R
K
K
m
MĐ
.
là hng s mn.
3.3.2. 
 S dng b PID vi









 sT
sT
ksR
D
I
p
1
1)(
thì
chn:
thp
kk 6,0

thI
TT 5,0

và
thD
TT 12,0

3.3.3. 
Ch     c mô t bng các h s
a1,a2,b1,b2 ci rc theo th
)()2()1()2()1()(
2121
kekubkubkyakyaky 

(3.49)
 thuc vào các h s

a1,a2,b1,b2. Tiêu chuc din t:



N
nk
keJ
1
)(
(3.50)
3.3.4. 
B u khin M gm hai bin trng thái M u vào và
mt biu khin M i bic
chia thành nhiu giá tr M. Chn hàm thuc dng tam giác cho
mt biu vào và mt biu ra, mô hình b u khi
sau:
12









Hình 3.9: Mô hình b u chnh M 2 vào mt ra

Chn 5 bin ngôn ng cho biu vào (e),(e.) và 5 bin
ngôn ng cho bi
e = e. = u
f
= {NB, NS, ZO, PS, PB},
Hình 3.10: Hàm thuc (e)
Hình 3.11 Hàm thuc (e.) Hình 3.12 Hàm thuc (uf)
13



T  thit k mt b u khin M vi 25 lut
h

E
e.
NB
NS
ZO
PS
PB
NB
PB
PB
PB
PS
ZO
NS
PB
PB

PS
ZO
NS
ZO
PB
PS
ZO
NS
NB
PS
PS
ZO
NS
NB
NB
PB
ZO
NS
NB
NB
NB

Ta chn lut M SUM-MIN và gii M b
m trng tâm.  ca hàm thuu
chnh bng cách dch chuyn sigma trong khong [0.15;0.85] theo
hình sau:



Hình 3.13a.Hàm thuc Hình 3.13b. Hàm thuc

NB(e.) và PB(e.) NS(e.) và PS(e.)
14











Hình 3.13 c. Hàm thuc ZO(e.)
3.3.5. 
 tc (e.) thì hàm tiêu chun sau
   mô t thu  u khin integral of time
multiplied absolute error (ITAE).
0
0
H te(t)dt

(3.63)


z
,k
s
,k
b

) là hàm ca vecto tham s k(k
z
,k
s
,k
b
).
Tc   nh nht ca
H*, bng cáca vecto k* ca hàm liên thuc.
Tính toán giá tr f(k*) bng thut toán t
c miêu t trong bài báo (AJ. A. Nelder and R. Mead, “A
simplex method for function minimization,” Comp. J., vol. 7, pp.
308–313, 1965.)

15



3.3.6. 
3.4. KẾT LUẬN
i thic mô hình tay máy robot và
cách xây dng b u khin h phi tuyn b
ng, áp dng cho tay máy robot. Kt qu c
mô t  phn mô ph

16



  KT QU MÔ PHNG

4.1. MÔ PHỎNG VỚI BỘ ĐIỀU KHIỂN PID:

Hình 4.1. Chuyng bám ca khâu 1
theo b u khin PID

Hình 4.2 Chuyng bám ca khâu 2 theo b u khin
PID
17





Hình 4.3. Vn tc khâu 1 theo b u khin PID











Hình 4.4. Vn tc khâu 2 theo b u khin PID

V
n
tc

T
hi gian
Vn tc
Thi gian
Thi gian
Thi gian
Vn tc
18














Hình 4.5. Mô men khâu 1 theo b u khin PID





Hình 4.6. Mô men khâu 2 theo b u khin PID

19




4.2. NHẬN DẠNG

Hình 4.7. Nhn dng
4.3. MÔ PHỎNG VỚI BỘ ĐIỀU KHIỂN MỜ-PID








Hình 4.8. Chuyng bám khâu 1 theo b u khin
M-PID

20

Hình 4.9. Chuyng bám ca khâu q2 qua b u
khin M-PID









Hình 4.10. Vn tc khâu 1 ca b u khin M-PID
21







Hình 4.11. Vn tc khâu 2 ca b u khin M-PID

Hình 4.12.Momen Khâu 1 ca b u khin M-PID




22










Hình 4.13.Momen Khâu 2 ca b u khin M-PID
Hình 4.14. So sánh Góc quay khâu Hình 4.15. So sánh Góc
1 gia 2 b u khin quay khâu 2 gia 2 b u khin
Nhận xét: B u khin M-PID cho chuyng bám ca
các khâu rt nhanh.
23



4.4. KẾT LUẬN
Kt qu mô phng cho thy s ng nhanh, s hi t và

sai lch bám ca h thng s i thông s vecto
K. T kt qu mô phng trên ta thc s t ca b u
khin b u khin PID.