Thiết kế, chế tạo hệ thống điều khiển chuyển động máy in sử dụng thuật toán PID kết hợp LFFC

ĐẠI HỌC THÁI NGUN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CƠNG NGHIỆP







NGUYỄN VĂN ĐẠT



THIẾT KẾ, CHẾ TẠO HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
CHUYỂN ĐỘNG MÁY IN SỬ DỤNG THUẬT
TỐN PID KẾT HỢP LFFC






LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
CHUN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ

THÁI NGUN – 2014
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu –ĐHTN />ĐẠI HỌC THÁI NGUN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CƠNG NGHIỆP







NGUYỄN VĂN ĐẠT



THIẾT KẾ, CHẾ TẠO HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
CHUYỂN ĐỘNG MÁY IN SỬ DỤNG THUẬT
TỐN PID KẾT HỢP LFFC



Chun ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ
Mã số: 60. 52. 02. 03



LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT


Người hướng dẫn khoa học: TS. Nguyễn Duy Cương

THÁI NGUN – 2014
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu –ĐHTN />i

LỜI CAM ĐOAN

Tên tơi là: Nguyễn Văn Đạt

- 
Thái Ngun.
  
  “Thiết kế, chế tạo hệ thống điều khiển chuyển
động máy in sử dụng thuật tốn PID kết hợp LFFC”  TS. Nguyễn
Duy Cương 

Tơi 

, tơi 

Thái Ngun, ngày tháng 4
Học viên


Nguyễn Văn Đạt

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu –ĐHTN />ii

LỜI CẢM ƠN

TS. Nguyễn Duy CươngThiết kế, chế
tạo hệ thống điều khiển chuyển động máy in sử dụng thuật tốn PID kết hợp
LFFC” 
Tơi 
TS. Nguyễn Duy Cương tơi


 tơi 


tơi mong
                 


4
Học viên


Nguyễn Văn Đạt




Số hóa bởi Trung tâm Học liệu –ĐHTN />iii

MỤC LỤC

 i
 ii
 iii
 v
 vi
 1
 3
 3
 3
1.3.  5
 5
 7
1.4. Khó k 7
 9
1.6.  
Feed-Forward 11
1.7.  và n 12
1.8.  14
-FORWARD CONTROL
(LFFC) VÀ MODEL REFERENCE ADAPTIVE SYSTEMS (MRAS) 16
 16
 16
- LC) 16
-
FEL) 20
2.1.4. Learning Feed forward Control (LFFC) 22
 22
2.2.1. Khái qt chung 23
 27
 29

 32
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu –ĐHTN />iv

 33
- Forward 35
 37
 42

 43
 43
 45
 46
 50
 51
máy in 51
4.2.C 52
 57
 58
 59

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu –ĐHTN />v

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Từ Viết Tắt


AC
Alternating Current


AD
Analog digital
B-
DC
Direct Current

FEL

Learning Feedback Error


ILC

Interative learning control


LC
Learning Control 
LFFC
Learning Feed Forward Control

MRAS
Model Reference Adaptive System


STR
Self Tuning Regulator

PWM
Pulse  width modulation


PID
Proportional - Integral - Derivative
- tích phân - 







Số hóa bởi Trung tâm Học liệu –ĐHTN />vi

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
 máy in 3
 4
 5
H 6

 18
HÌ 20
 21
 25
 26
 27
 28
 34
HÌNH 2. 9: MR 34
 35
HÌNH2. 11 36

 37

 44
 45
 46
 47
 48
 49

 51
 52
 52
HÌNH4. 4:  53
HÌNH4. 5:  53
 54
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu –ĐHTN />vii

 54
 55
 55
 56
 56

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu –ĐHTN />1

LỜI NĨI ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài


 v.v 

 
 STR (Self Tuning Regulator) v.v 

t
          , t    



 
      .        
Control (LFFC) trên  
System: MRAS)t . 


            






- 

-  
Sim


Số hóa bởi Trung tâm Học liệu –ĐHTN />2

2. Bố cục luận văn

-Forward Control (LFFC) và Model
Reference Adaptive Systems (MARS)
Ch

 



Thái Ngun, ngày tháng 4




Nguyễn Văn Đạt







Số hóa bởi Trung tâm Học liệu –ĐHTN />3

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU

1.1. Cấu tạo, cấu trúc máy in (cơng nghệ in)
  
                 



các 


1.2. Mơ hình tốn máy in theo 1 phương
trúc  

















HÌNH1. 1:  máy in


     

()

 
 (1.1).

hành trình
Con t





Adrunio board
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu –ĐHTN />4












HÌNH1. 2


x Ax Bu
y Cx Du






(1.1)
0
10
0
k
d
m
vv
LL
F
m
m
xx
LL



   



   


   
   




(1.2)

   
0 1 0
v
L
yF
x
L





(1.3)
:
22
10 0 19
0
,
1 0 0
10
0
k
d
m
AB

m
m
cc




   


   
   


   



(1.4)

   
22
0 1 , 0CD
cc

(1.5)
Damper thì:

0
()

10
00
LL
L
LL
dk
d
cm
vv
sign v
F
m
mm
xx


   

   
   

  
   
   

   
   

   
(1.6)

- 1:
L
v


d

Thơng er
L
x


m

F
h
m
k


d
c






(1.2) và (1.6)
F

m
p
Km













Sensor

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu –ĐHTN />5

1.3. Các yếu tố gây ra chuyển động thiếu chính xác cho hệ thống máy in
 
(máy in):  (Hình 1.3
4].
 


i, các liê.v 

HÌNH 1. 3




 trong
 


nâng cao.

1.3.1. Các nhiễu lặp cho đối tượng
 
 (hình 1.4) [6
m
. 
B










C



Số hóa bởi Trung tâm Học liệu –ĐHTN />6

- 


 





HÌNH 1. 4: 

 - tích phân - vi phân 



 
ho vòng
Feed - Forward

 




Friction


+
-
Inertia

∫

Viscous

Coulomb

+
+
u
v
x


∫

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu –ĐHTN />7

 v.v 




1.3.2. Bất định mơ hình

khơng 
 
ch trong [8

.v 


do tính  .v 


 

 
           





1.4. Khó khăn cần đối mặt khi thiết kế hệ thống điều khiển



-   

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu –ĐHTN />8

+ 

  AD -
:
 
.
-  
 ma sát c



   


, bám khơng  
vào 


- 
, 



          

 - 





         
khi 
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu –ĐHTN />9

 

1.5. Tổng quan nghiên cứu trong và ngồi nước






uka, 1988; Popovic, et al, 1995
th


Các mơ hình 
trong Armstrong-Helouvry, et al. (1994), Olsson (1996) và Olsson, et al. (1998).
-men quay và
v.v 

-Helouvry, 1991). Tuy



 hình LuGre (Canudas de Wit, etal 1995), mơ
     (Swevers, etal,b2000) và các mơ hình khác (Haessig &





 


 
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu –ĐHTN />10








cơng trình 
Armstrong-






theo  



 
 
              
 al, 1995; Lee
 

 D997; Canudas
De Wit & Ge, 1997; 

ó ma sát

 p h 
 D


Số hóa bởi Trung tâm Học liệu –ĐHTN />11






.

1.6. Động lực cho việc sử dụng điều khiển PID truyền thống kết hợp
Learning Feed-Forward

  
ác
ng. 
 




 
ng

u
 
-Forward
. Learning Feed-
 




k     
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu –ĐHTN />12



1.7. Thiết kế hệ thống điều khiển và nhiệm vụ của tác giả






              


               


 -  


và

- 

.


             



-


Số hóa bởi Trung tâm Học liệu –ĐHTN />13




. Nó cho phép các



  


 
 
khơng, 




         

.
ng máy in 
- - Trên


 ; 3 -

-
- 
 - 
-


Số hóa bởi Trung tâm Học liệu –ĐHTN />14

1.8. Mong muốn đạt được
- .
- 
-  

- .
- 

- 
-  
- 
 .
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu –ĐHTN />15

1.9. Kết luận chương 1
 




Số hóa bởi Trung tâm Học liệu –ĐHTN />16

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ LEARNING FEED-FORWARD CONTROL
(LFFC) VÀ MODEL REFERENCE ADAPTIVE SYSTEMS (MRAS)

2.1. Tổng quan về LFFC
2.1.1. Giới thiệu
 
                


tái 

      
ính xác
nhiêu. Khi mơ hình hóa


tí 






2.1.2. Điều khiển học (Learning Control - LC)






- 

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu –ĐHTN />