CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN HỆ PHI TUYẾN

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (564.29 KB, 14 trang )

Trang 1<div class="page_container" data-page="1">

BỘ CƠNG THƯƠNG CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC

KINH TẾ - KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT

HỌC PHẦN: CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN HỆ PHI TUYẾN

(Ban hành theo quyết định số 474/ĐHKTKTCN ngày 21/ 9 /2020 của Hiệu trưởng Trường Đại học Kinh tế- Kỹ thuật Cơng nghiệp)

1. THƠNG TIN CHUNG

Tên học phần (tiếng Việt): CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN HỆ PHI TUYẾN

Khoa/Bộ môn phụ trách: Điện/Điều khiển và Tự động hóa Giảng viên phụ trách chính: Ths. Nguyễn Hải Bình

Email:

GV tham gia giảng dạy: PGS.TS Võ Thu Hà, Ths. Trần Ngọc Sơn, Ths. Nguyễn Thị Thành, Ths. Nguyễn Hải Bình, Ths.

Học phần học trước: Lý thuyết điều khiển tự động Học phần tiên quyết : Không

Các yêu cầu của học phần: - Sinh viên phải có tài liệu học tập hoặc - Một tài liệu tham khảo trong mục 10.2

2. MÔ TẢ HỌC PHẦN

Học phần các phương pháp điều khiển hệ phi tuyến trang bị cho sinh viên tổng quan những kiến thức về phân tích và thiết kế hệ thống điều khiển phi tuyến dùng phương pháp mặt phẳng pha, phương pháp tuyến tính hóa gần đúng, phương pháp tuyến tính hóa điều

</div>Trang 2<div class="page_container" data-page="2">

hịa, phương pháp tuyến tính hóa từng đoạn, lý thuyết ổn định Lyaponov, V.M.Popov; thiết kế bộ điều khiển hồi tiếp tuyến tính hóa và bộ điều khiển trượt; các phương pháp điều khiển tối ưu, thiết kế bộ điều khiển toàn phương tuyến tính; khái niệm điều khiển bền vững, thiết kế bộ điều khiển bền vững; mơ hình hóa mơ phỏng hệ thống bằng phần mềm Matlab/Simulink..

3.MỤC TIÊU CỦA HỌC PHẦN ĐỐI VỚI NGƯỜI HỌC

Kiến thức

Hiểu được các phương pháp phân tích và thiết kế hệ thống phi tuyến. Tính tốn, thiết kế bộ điều khiển cho hệ điều khiển phi tuyến.

Kỹ năng

Khai thác sử dụng phần mềm Matlab/Simulink để hỗ trợ tính tốn, thiết kế hệ thống

điều khiển phi tuyến bằng các phương pháp khác nhau

Năng lực tự chủ và trách nhiệm

- Nhận thức được tầm quan trọng của việc học tập và sẵn sàng học tiếp các chương trình nhằm nâng cao trình độ chun mơn.

- Làm chủ khoa học công nghệ và công cụ lao động tiên tiến trong thực tế; chịu được áp lực công việc, giải quyết hợp lý các vấn đề phát sinh và đề xuất các giải pháp để thực hiện công việc hiệu quả.

- Có phẩm chất đạo đức tốt; có ý thức kỷ luật và tác phong công nghiệp, tuân thủ nội quy, quy định pháp luật và các ngun tắc an tồn nghề nghiệp; có trách nhiệm với công

G3.1.1 Nhận thức được tầm quan trọng của việc học tập và sẵn sàng học

tiếp các chương trình nhằm nâng cao trình độ chun mơn.

3.1.1

G3.1.2

Làm chủ khoa học công nghệ và công cụ lao động tiên tiến trong thực tế; chịu được áp lực công việc, giải quyết hợp lý các vấn đề phát sinh và đề xuất các giải pháp để thực hiện công việc hiệu quả.

3.1.2

</div>Trang 3<div class="page_container" data-page="3">

G3.2.1 Có phẩm chất đạo đức tốt; có ý thức kỷ luật và tác phong công nghiệp, tuân thủ nội quy, quy định pháp luật và các nguyên tắc an toàn nghề nghiệp; có trách nhiệm với cơng việc, tập thể và xã hội.

1.1. Hạn chế của lý thuyết điều khiển tuyến tính kinh điển 1.2. Giới thiệu về các phương pháp điều khiển hệ phi

2.4.2. Hàm mô tả của khâu phi tuyến

2.5. Phương pháp tuyến tính hóa từng đoạn

2.6.2. Phương pháp thứ nhất của Lyapunov 2.6.2. Phương pháp thứ hai của Lyapunov

2.7. Tiêu chuẩn ổn định tuyệt đối V.M.Popov

[3],[5]

2.8. Điều khiển hồi tiếp tuyến tính hóa

2.8.1. Nội dung phương pháp

2.8.2. Trình tự thiết kế hệ thống điều khiển hồi tiếp tuyến tính hóa

2.8.3. Ứng dụng Malab mô phỏng hệ thống điều khiển hồi tiếp tuyến tính hóa

[4], [5]

</div>Trang 4<div class="page_container" data-page="4">

2.9. Điều khiển trượt

2.9.1. Nội dung phương pháp

2.9.2. Trình tự thiết kế hệ thống điều khiển trượt bám

Chương 3: Điều khiển tối ưu 3.1. Chất lượng tối ưu

3.2. Các phương pháp điều khiển tối ưu

3.2.1. Phương pháp biến phân cổ điển Euler – Lagrange 3.2.2. Phương pháp quy hoạch động Belman

3.2.3. Nguyên lý cực tiểu Pontryagin - Hamilton

3.3. Điều khiển tối ưu dạng tồn phương tuyến tính 3.3.1. Ổn định Lyapunov đối với hệ tuyến tính 3.3.2. Điều khiển tối ưu

3.3.3. Phương trình Ricati đối với hệ rời rạc

3.4. Ước lượng trạng thái tối ưu

3.5. Điều khiển tối ưu LQG

3.6. Ứng dụng Matlab mô phỏng hệ thống điều khiển tối

5.1. Giới thiệu đối tượng

5.2. Thiết kế bộ điều khiển trượt

5.3. Thiết kế bộ điều khiển hồi tiếp tuyến tính hóa

[1], [2], [3], [4]

14 5.4. Thiết kế bộ điều khiển tối ưu LQR

[1], [2], [3], [4]

</div>Trang 5<div class="page_container" data-page="5">

5.6. So sánh kết quả điều khiển

15 Thảo luận, chữa bài tập chương 3, 4, 5 (trên lớp) 3 [1], [2], [3], [4] 15 Thảo luận, chữa bài tập chương 3, 4, 5( trực tuyến) 3 [1], [2], [3],

[4]

6. MA TRẬN MỨC ĐỘ ĐÓNG GÓP CỦA NỘI DUNG GIẢNG DẠY ĐỂ ĐẠT ĐƯỢC CHUẨN ĐẦU RA CỦA HỌC PHẦN

Mức Độ

Tiêu chí đánh giá mức độ đóng góp của nội dung để đạt được CĐR học phần

Kiến thức (G1…) Kỹ năng (G2…) Năng lực tự chủ và trách

Mức 3: Cao Đánh giá, sáng tạo Thành thạo, Bản cứng Tổ chức, đặc trưng hoá

(Lưu ý: Khi đánh giá mức độ đóng góp từng “nội dung giảng dạy” tới các tiêu chuẩn (Gx.x.x) sẽ ảnh hưởng tới việc phân bổ thời lượng giảng dạy của từng phần nội dung giảng dạy và mức độ ưu tiên kiểm tra đánh giá

Chương 1: Khái niệm chung về điều khiển tự động

1.2. Các nguyên tắc điều khiển cơ

PHẦN 1 : HỆ ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG TUYẾN TÍNH LIÊN TỤC Chương 2: Mơ hình tốn học hệ thống điều khiển liên tục

</div>Trang 6<div class="page_container" data-page="6">

Tuần Nội dung giảng dạy Chuẩn đầu ra học phần

4.3. Phương pháp quỹ đạo nghiệm

5

Chương 5: Đánh giá chất lượng hệ thống điều khiển

6.5. Thiết kế hệ thống điều khiển

7 PHẦN HAI : HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG RỜI RẠC. Chương 7 : Mơ tả tốn học hệ thống điều khiển rời rạc

</div>Trang 7<div class="page_container" data-page="7">

Tuần Nội dung giảng dạy Chuẩn đầu ra học phần

8.4. Tính điều khiển được và quan

+ Hình thức: Tham gia thảo luận, kiểm tra 15 phút, hỏi

+ Hình thức: Tham gia thảo luận, kiểm tra 45 phút, hỏi đáp.

+ Thời điểm: Tuần 6 (sau khi kết thúc chương 2) + Hệ số: 2

</div>Trang 8<div class="page_container" data-page="8">

3. Kiểm tra định kỳ lần 2

+ Hình thức: Tham gia thảo luận, kiểm tra 45 phút, hỏi

 Giảng viên giới thiệu học phần, tài liệu học tập, tài liệu tham khảo, các địa chỉ website để tìm tư liệu liên quan đến môn học. Nêu nội dung cốt lõi của chương và tổng kết chương, sử dụng bài giảng điện tử và các mơ hình giáo cụ trực quan trong giảng dạy. Tập trung hướng dẫn học, tư vấn học, phản hồi kết quả thảo luận, bài tập lớn, kết quả kiểm tra và các nội dung lý thuyết chính mỗi chương.

 Các phương pháp giảng dạy có thể áp dụng: Hình thức giảng dạy: Trực tiếp; Trực

tuyến; Kết hợp trực tiếp và trực tuyến

(Tùy theo từng học phần GV áp dụng phương pháp giảng dạy phù hợp)

</div>Trang 9<div class="page_container" data-page="9">

Khác

□

…..

□

…….

□

 Sinh viên chuẩn bị bài từng chương, làm bài tập đầy đủ, trau dồi kỹ năng làm việc nhóm để chuẩn bị bài thảo luận.

 Trong quá trình học tập, sinh viên được khuyến khích đặt câu hỏi phản biện, trình bày quan điểm, các ý tưởng sáng tạo mới dưới nhiều hình thức khác nhau.

9. QUY ĐỊNH CỦA HỌC PHẦN 9.1. Quy định về tham dự lớp học

 Sinh viên/học viên có trách nhiệm tham dự đầy đủ các buổi học. Trong trường hợp nghỉ học do lý do bất khả kháng thì phải có giấy tờ chứng minh đầy đủ và hợp lý.  Sinh viên vắng quá 50% buổi học dù có lý do hay khơng có lý do đều bị coi như

không hồn thành khóa học và phải đăng ký học lại vào học kỳ sau.  Tham dự các tiết học lý thuyết

 Thực hiện đầy đủ các bài tập được giao trong cuốn tài liệu học tập.  Tham dự kiểm tra giữa học kỳ

 Tham dự thi kết thúc học phần

 Chủ động tổ chức thực hiện giờ tự học

9.2. Quy định về hành vi lớp học

 Học phần được thực hiện trên nguyên tắc tôn trọng người học và người dạy. Mọi hành vi làm ảnh hưởng đến quá trình dạy và học đều bị nghiêm cấm.

 Sinh viên phải đi học đúng giờ quy định. Sinh viên đi trễ quá 15 phút sau khi giờ học bắt đầu sẽ không được tham dự buổi học.

 Tuyệt đối không làm ồn, gây ảnh hưởng đến người khác trong quá trình học.

 Tuyệt đối không được ăn uống, nhai kẹo cao su, sử dụng các thiết bị như điện thoại, máy nghe nhạc trong giờ học.

10. TÀI LIỆU HỌC TẬP, THAM KHẢO 10.1. Tài liệu học tập:

[1]. Nguyễn Hải Bình, Võ Thu Hà, Trần Ngọc Sơn, Nguyễn Thị Thành, Tài liệu học tập

các phương pháp điều khiển hệ phi tuyến, 2020.

10.2. Tài liệu tham khảo:

[2]. Nguyễn Thị Phương Hà, Lý thuyết điều khiển hiện đại, NXB Đại học Quốc gia TP

Hồ Chí Minh, 2016.

[3]. Nguyễn Duy Anh, Lý thuyết điều khiển hiện đại, NXB Khoa học và Kỹ thuật, 2016. [4]. Nguyễn Phùng Quang, Matlab và Simulink, NXB Khoa học và Kỹ thuật, 2006. [5] Nguyễn Thị Phương Hà, Huỳnh Thái Hoàng, Lý thuyết điều khiển tự động, NXB Đại

học Quốc Gia TPHCM, 2018.

</div>Trang 10<div class="page_container" data-page="10">

11. HƯỚNG DẪN SINH VIÊN TỰ HỌC

TUẦN NỘI DUNG THUYẾTLÝ

+ Nghiên cứu trước:

+Tài liệu [1]: nội dung từ mục 1.1 đến 1.3, Chương 1;

+ Đọc tài liệu tham khảo [1], [2], [3],[5;

+ Tra cứu nội dung về khái niệm chung về các phương pháp điều khiển hệ phi tuyến

- Tìm hiểu câu hỏi ơn tập thảo

- Nghiên cứu trước:

+ Tài liệu [1]: nội dung từ mục 2.1 đến 2.3, Chương 2

+ Đọc tài liệu tham khảo [1], [2], [3],[5]

+Tra cứu nội dung về các phương pháp khảo sát và thiết kế hệ phi

</div>Trang 11<div class="page_container" data-page="11">

- Nghiên cứu trước:

+ Tài liệu [1]: nội dung từ mục 2.4 đến 2.5, Chương 2

+ Đọc tài liệu tham khảo [1], [2]; [3], [5]

+ Tra cứu nội dung về các phương pháp điều khiển hệ phi tuyến -Tìm hiểu câu hỏi ôn tập thảo tuyệt đối V.M.Popov

- Nghiên cứu trước:

+ Tài liệu [1]: nội dung từ mục 2.6 đến 2.7. Chương 2

+ Đọc tài liệu tham khảo [1], [2]; [3], [5]

+Tra cứu nội dung về các tiêu chuẩn ổn định của hệ phi tuyến -Tìm hiểu câu hỏi ôn tập thảo khiển hồi tiếp tuyến tính hóa

- Nghiên cứu trước:

+ Tài liệu [1]: nội dung mục 2.8. Chương 2

+ Đọc tài liệu tham khảo [1], [2]; [3], [4], [5]

+ Tra cứu nội dung về các phương pháp điều khiển hệ phi tuyến -Tìm hiểu câu hỏi ôn tập thảo luận chương 2

- Thành lập nhóm sinh viên để làm bài tập thuyết trình

6 2.9. Điều khiển trượt

2.9.1. Nội dung phương pháp

2.9.2. Trình tự thiết kế hệ thống điều khiển trượt bám quỹ đạo

- Nghiên cứu trước:

+ Tài liệu [1]: nội dung mục 2.9,

</div>Trang 12<div class="page_container" data-page="12">

2.9.3. Ứng dụng Malab mô phỏng hệ thống điều khiển trượt

pháp điều khiển hệ phi tuyến -Tìm hiểu câu hỏi ôn tập thảo

- Nghiên cứu trước:

+ Tài liệu [1]: nội dung từ mục 3.1 và 3.2, Chương 3

+ Đọc tài liệu tham khảo [1], [2], [3]

+ Tra cứu nội dung về các phương pháp điều khiển tối ưu

-Tìm hiểu câu hỏi ôn tập thảo luận chương 3

- Thành lập nhóm sinh viên để làm bài tập thuyết trình

9 3.3. Điều khiển tối ưu dạng tồn phương tuyến tính 3.3.1. Ổn định Lyapunov đối với hệ tuyến tính 3.3.2. Điều khiển tối ưu 3.3.3. Phương trình Ricati đối với hệ rời rạc

3.4. Ước lượng trạng thái tối

ưu

- Nghiên cứu trước:

+ Tài liệu [1]: nội dung từ mục 3.3 và 3.4, Chương 3

+ Đọc tài liệu tham khảo [1], [2], [3]

+ Tra cứu nội dung về các phương pháp điều khiển tối ưu

-Tìm hiểu câu hỏi ôn tập thảo

- Nghiên cứu trước:

+ Tài liệu [1]: nội dung từ mục 3.5 và 3.6, Chương 3

+ Đọc tài liệu tham khảo [1], [2], [3], [4]

+ Tra cứu nội dung về các phương pháp điều khiển tối ưu

-Tìm hiểu câu hỏi ơn tập thảo luận chương 3