Nghiên cứu phương pháp phân tích, thiết kế và mô phỏng hướng đối tượng trong thời gian thực cho phần điều khiển các hệ thống động lực lai công nghiệp

1


I
ô x
c

oa

ca

đoa

c a

cc a

c ac c

cô

ô

c a

o o

c

–

o

a

o

đ
c

o

oa

c

c cô
c

c

c

c
oa

đ

đ

đ

c

c

đ
o

oa

c
cc a c

đ
đ

đ

c
c

oa
c

a c

c o
c

ao

ađ

c
ô

c

o

c

oa

cc a

o
ô x

c

o

o

c

đ đ

2

c


.......................................................................................................2
a

cc c

c

c

........................................................................7

..........................................................................................9
...................................................................................10
...................................................................................................................14
..............................................................................................................17

...............................................................................17
o

đ

o

đ

cô

..........................................17

................................................................................17
a

đ

c ...........................................................................17
c a ..............................................................................18

đ

đ

...............................................18

đ

..................................................................18

đ

.......................................................24

c a
c

a o a

a ..........................................................28

cc a

đ

c a .........................................28

1.3.2. Automate lai ............................................................................................30
..............................................................................................................32

MODELICA ..............................................................................................................32
c

c o

cô

đ

ô

a

c

a

...............................................................................................................................32
3

ô

ô

a

o

a

c

a

– UML

MARTE .................................................................................................................35
ô

ô

a

o

a

c

a

– UML)

...........................................................................................................................35
c

đ

c
c

o
ô

c

ô

.......................................................................38

o
đ

....................................................37

........................................................................38
ô

o

........................................................42
đ

c o

đ

c a .48

a

c ...........................................................................................48

a

..............................................................................................49

a

c

2.4.4. P a

.............................................................................................50
đ

ađ

..........................................................................................50

............................................................................................50

..............................................................................................................51

MDA..........................................................................................................................51
ô

Automate a

c o

o

c

c

..........................................................................................................51
ô

Automate lai trong HDS ...............................................................51

c
c

c
c

Automate a
c

c

đ

...........................................52
cô

c a cô

......................................52
.................................................53

c c

..........................................................53
4


cđ

o

cđ

đ

cđ

c

c c ............................................................55

c

................................................55

Automate lai .............................................................................56
c cđ
c

c cđ

đ

c

c a

.........................................57
đ c

Automate lai trong

c

a

.....................................................................................................57
đ

c a cô

c

o
c

c

c c

ô

c
a

c c .........................................................................60
Automate lai ..............................................................61

c

c a

đ c

c c

ô

cô

..........................................63

c

.....................................................65

.......................................................................66

c
ac

...................................................59

c c
ô

...............................................................66

cô

đ

c

cô

.............68

..............................................................................................................69

–

..........................................................................................69
đ
a

cđ
c a

–

đ

cc o

c

ô

đ

cđ

ô

ô

cô

.......69

c ............................................................................69
cc a

ô

đ

đ

–

c ..........................70

c

c .........................72

c ...................................................................................72
đ

c

......................................................................84

c .....................................................................................87
5

c.......................................................................................89
x

c o

ao

o

c c

........................................................90

...........................................................................91

ao

o ..........................................................................92

ô

.........................................................................................93

ô
c

đ

ô

a

ô

ô

Open

Modelica ............................................................................................................94
ô

Open Modelica ...........................................94
...................................................................................97
.....................................................................................99

6


AUV
BS
CIM
CWM

Autonomous Underwater

c

Vehicles
cđ

Backstepping
ComputerIndependentMethod

EHG

Electric – Hydraulics Governor

EMS

Electric Mesurement System

HA

Hybrid Automata

HDS

Hybrid Dynamic Systems

MARTE

o

cđ

c

–

đo

c
đ

Automate lai
đ

c a

x

Behavier

c o

c c

c

Invariable
Modeling and Analysis of Real –

MOF

Meta Object Facility

OMG

Object Management Group

ô

ô

o

Time and Embedded Systems
Model – Driven Architecture

PIM

ao c o

ô

Instantaneous Global Continuous

MDA

PID

c

đ

Electric Consumption System

Inv

đ c

Common Warehouse Metamodel

ECS

IGCB

ô

c

a

a

c

c

o

ô
đ

c

c

đ

đ

Proportional Intergration

c

Derivative
ô

Platform Independent Model
7

đ c

cô


PSM
RS
RTS
RT-UML

ô

Platform Specific Model

o

cô

đ

Reactive Systems
Real – Time System

a

Real – Time Unified Modeling

Single Input Single Output

SMC

Sliding Mode Control

UML

Unified Modeling Language

ROV

Remote Operation Vehicle

ô
o

Language

SISO

c

c

ô

a

a

c
o

a

đ
ô

ô

a
đ

xa

8


Trang
c

ô

đ
–

c

o

c o

ô

20

đ
–

c o

o
a

24

c c

67

Các thông s c th c a các dòng liên t c toàn c c

83

c

9


Trang
đ

đ
đ

19
ac a

ng PID

cc a
cđ

c đ

21

c đ

23

cc a

1.5

19

23

th

cc a

c

Chien – Hrones – Reswick
đ

24

a

cô

a c cđ c
c c

28

công

đ

c cc

o c c

ao

ô

c

34

c

37

o
o

ô

nh 2.5

38
c
40

đ

41

đ
cô
ô

42

c
đ

đ

a

ô

o

đ
đ
đ

43
44

ô

46

ô

45

o

46
đ

10

47


a

ô

c o

c

47
48

đ c

c

51

ô

54

đ

c a

ô

nêu t

54
đ

đ c

cc cđ

đ c

c

o

c a

o

55

cô

58

cô

61

Automate lai
đ
đ c
đ

H

o

Automate la
a

o
c a

c
đ

63

c

c cc ac c

ô
đ

c

63

o a a đ a a
đ c
a
oc a

đ

62

i

đ
64

cđ

–

c a

c

70
72

o

73

o

73

đ
o

o

đ
o

o

ô

74

74
c a

75

đ

o

o

đ
o

c a

o
x
11

a

75

76


a

đ

o

c a

đ
o

c a

o
x

a

76
o
o đ

77

o
x

o

a

77
o

đ

c

c c

c

78

c a

78

c a
c c o

o
đ

79
c a

80

đ c a

đ c
đ

cc c
c c

đ
o đ
đ c

81

đ

c

c a

85

c cc

ao

cc a

85

o
cx

c cc a

– o
o đ

c

đ

liên

đ

cc a

87
cc a

c

o
đ

88
88

cc a

89

cc a

90

o c a

c a

90
91

c a
đ

86
87

c a

nh 4.26

a

c

cc a
đ c

c

ao

o
ao

91
c a
o

12

92
c a

92


đ

ao

o c a
ao

a

93

o c a

đ đ
đ

đ

93
c a
95

13


a đ

đ

c c
ô

c

o

c

x

cô

c

a

a

c

đ

đ

đ

đ

đ c o

cc c

a đ

o a

c a

Object Management Group đ
ô

ô

c
cđ

ô
c

c

c

đ

đ
c

a

c c

c c

đ

a

ah

c cc

ô

ac

a

c

ô

ô

(Unified Modeling Language),

o

c c
ô

a

– UML/ MARTE (Real – Time Unified Modeling

Language/ Modeling and Analysis of Real – Time and Embedded Systems
ô

đ

o

g

ca

o

ô

ô

a

SysML4Modelica (System Modeling Language for Modelica)
đ

ô

Meta Object Facility

o

(Common Warehouse Metamodel
c

c

c
a

đ
đ

c

c

c c

đ

đ
c a

c x

c

c

a
ô

a
c

ô
c a cô

c

c ac c

o

c c
ô

c Real – Time UML)đ

c
đ

ô
a

cđc

c a cô
đ

a
o

ô

o x cô

c

ô

cđ

c
oc

[1].
đ

c

c

ô
cô

-o x

c a

o

c

c c o

đ
c cc c

ô

x

Hybrid Dynamic Systems)
a

cô

ô

ô

đ đ c

c

đ
c

a
a

o

a

x

c c

o
c

14

đ

a
o

c

c


đ
đ

cô

cđ

c

–

c
ao

c oc c

c c

c

-

c

ô
đ

c cô

a

c

ô

a

đ

c a cô

Automate lai HA (Hybrid Automata).
c

-

cô

đ

UML/MARTE, Automate a c
cô

ô
ô

oc c

ô

a
c

đ

o

c

o

-

đ

ca đ

c

đ
ô

c

o

c

đ
c o

đ

đ

cđ

–

c

cc

c

c

c a

c c

đ

ô
c

a

c

x

đ

đ x

o
đ

ô

đ

c
a

đ

đ

cô

c c

.
c

-

ô

Modelica.
-

c

-

c

MDA.
đ

cđ
ô x

–
c

o
c

ô

đ

c
c

đ

đ

o
c

ô

ô x

ô

c c
đ

15

c

cô o
c

c

ô
oa


đ

ođ

đ

ô

o

c

c

o

,

16

HƯƠ G 1
G

H

H

G I

HI

H

G GHI

I

HƯƠ G

HI

11
a

đ

a

đ

cô

đ

c

a

c a

c

c c o

đ

c a

111 H
đ
c

đ

o

x

đ đ a ac c

–

đ

cc

11

H

đ

c

oc

o

đ

o

đ

c c

o

đ
a

cc

đ

o
c

đ
o

c c

đ
c

a

đ
a
a

o

đ

ac c a
đ

a

17

oc c a

o

o
c

a

ô

c

đ

c RTS (Real Time Systems) [2], [3]
x

c
a

cc

cc o

a
đ

đ

ađ đ a a

o

c

c c đ

c c

o

o

đ

c c c

a

c

c

x

c c

đ

đ
o

c

RS (Reactive Systems) [2], [

x


11

H
đ
a

o

c

a
c

c a HDS (Hybrid Dynamic System) [4], [7]
ao

o

đ

o

đ

c c

x

c a

đ

c a

ac c

c

a

ô

o

x

c

c a cô

c x

ô

đ

ô
a

c

ô

c

x

đ

c

c c
đ

c

x

c đ

c

c
c c

c c

a đ

Use Case
a c c
ođ

đ

a

đ
ô

c

đ

c a
c

c

c

c
o

c
c

o
đ

a o

c

c c
a

ađ

đ

đ

đ

cc a

a

ô

đ

x

đ

c c

o

c

c

ac

o

đ

o

đ

c

a

c c

ô

c

c a c

a

c

c

n

ô

ô

c

ô

đ

x c a
cô

a

đ
c

–

đ

c
a

ô

c

đ

c a cô

Automate lai HA.

1
1

1

I
1.2.1.
o

c c

đ
đ
đ

c o
o–

đ
đ

18

c

a

đ

đ

c
đ đ


c
c a co

a đ

a a

a

a

cđ

đ

Proportional Integration Derivative

đ

c a a

c

cđc
- a

x c
a x c

-

c

đ

đ

-

đ
a

a

đ
đ

a

c a


1 t
de(t ) 
u (t )  K p e(t )  . e(t ).dt  Td .

Ti 0
dt 

o

đ

Kp ; T i ; T d

c c

ô

c a

(1.1)

đ

y
y max

es

y0
ys

ts

đ

ac a

19

POT

t


đ

u
c ađ

ac a

đ

x c

đ

a

c

ax c

o

a

c a

s):

ymax  ys
.100
ys

c

x c

0

đ

max

POT 

a

cx cđ

(1.2)

es đ

c a

cx cđ

đ

a

c

a

s):

es | limt  [e0  e(t )]|| e0  es |
a x c
đ

đ

c

a đ

s

c

(1.3)

ac a

c

đ

o c

đ

đ

ut l

1

K p .e(t )
Kp c

đ

(1.4)

c

ng
p

đ

đ

ac a

a

a x c
a
ao đ
đ

đ

o

ao đ
ut

2.

c

x

đ
o

p

ac x
c o

a x c

p

đ

a x c

đ
c

p

ô

p n

Kp t
. e(t ).dt
Ti 0
Kp/Ti c

đ

c o

c

(1.5)

c

đ

p

Khi Ti c

đ

c

c

c

a x c
a

c a

t2

 e(t ).dt c

c a

t1

1 , t2

c c

o

a

c a

20

c

c


đ

đ đ

a

ac a

nhiên, khi Ti c

đ

u

3

o

đ o

c

c c

x

(1.6)

đ

đ

a

ađ

đ

ax

a

a

đ
a

x

đ

c

a

c x
đ o

x

c

c a

ac a

đ

a

đ

de(t )
<0
dt

đ o

đ

a

c a
đ đ

→ y0)

c
đ

đ

đ

đ

c
a

ao đ

de(t )
dt

c

c a
đ

đ

m

K p .Td .

ao đ

đ

đ

c x

de(t )
c
dt

đ o

đ

ac a

c c

c c

ô

đ

đ

c

đ
đ
c

Td

đ

c

c

ô
đ

đ

p,

ađ

đ
1.2.1.

ô

đ

a

a

đ c a

:



1
R( s)  K p . 1 
 Td .s 
 Ti .s

x cđ
-

c c

ô

– Nichols;
– Hrones – Reswick;
21

(1.7)
c a

đ

Ti,


-

c a

-

o

đ

o a

n p

1

p

đ

c o

c

o c

đ

c c

ođ cđ

a

ac

a

c đ

c a
c a

–
c a

c

l r – Nichols
–

a

đ

a

đ x c đ

ođ

đ c ađ

đ

–

c o đ a a

đ

c o

c ođ

o

đ

x

cx cđ

cc
o

c

ô

.

y

K

0

T1

t

T2

cc a
c

ô

đ

c đ

o

–

c o

ô
Kp

Ti

Td

P

T2
K .T1

-

-

PI

0,9.T2
K .T1

T1
0,3

-

đ

22


1, 2.T2
K .T1

PID

2.T1

– Nichols
c
đ

c v.v
đ

-

a

c

c
cđ

o

đ c a

c ađ

o

th

c

a
ôc

a

ao đ
c

c ođ

cc

c đ

c đ
a

-

c

đ

đ

a

c

đ

0,5.T1

th

đ

đ

c

a

c a ao đ

cđ

c đ

cc a

23

th

đ


c

ô

đ

o

–

c o

a

ô
Kp

Ti

Td

P

0,5.Kth

-

-

PI

0,45.Kth

0,85.Tth

-

PID

0,6.Kth

0,5.Tth

0,125.Tth

đ

n p

2

p

n – Hrones – Reswick
c oc cđ

o

cc

c

gc

c đ
đ

đ

đ

a

y

K
b
a >3
0 a

t

b

cc a

c

– Hrones –

Reswick
1
1.2.2.
đ
ac o
đ

Sliding Mode Control đ

đ
c

c cc

c a

a

o

ô

a

o

đ

c
a

c

o
đ
24

cđ

đ


đ
c

c

đ

đ

x cđ
c

c

đ
a

c

c c c

đ
đ

c

c c

ôđ

cao

ô

c
a đ
c c

c

c ađ

đ

c a

ô

o

c

đ

c

đ

đ

c

c

x cc a

c

a

ađ

ô

a

đ
a

c

đ

đ

c

ô

c
c

cao c a

a đ

ô

ac đ c

c

c

đ
o

c c

ô
c đ

c

c
c

ô

c

x c

c c
o

a

c
1.2.2.
đ

c

a

 x ( n )  f ( X )  g ( X ).u

yx

o

(1.8)

đ

X   x

T

x(1) ... x( n1)  -

–

đ

–

đ

–

ra;

cc a
25

c

a

o
c

cđ

c c ao đ
c

a

c

c

c
đ

đ
đ

o cc c
đ

c
đ c

đ

đ

đ
c a

o

c

c

a

c

cc a
c

đ

c c

ô

đ
c

đ

ng thái;