BAI GIANG CHUONG 1 TONG QUAN

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG VÀ
MÔ HÌNH
1.1 Khái niệm về hệ thống
1.2 Khái niệm về hệ thống động
1.3 Khái niệm về mô hình hệ thống
1.4 Phương pháp xây dựng mô hình toán học hệ
thống


Taứi lieọu tham khaỷo


• 1.1 Khái niệm về hệ thống
u(t)
v(t)

Hệ thống

y(t)

w(t)
• Hệ thống là đối tượng trong đó các biến tương tác
với nhau tạo ra tín hiệu quan sát được.

u(t): tín hiệu vào
v(t): tín hiệu nhiễu đo được
w(t): tín hiệu nhiễu không đo được
y(t): tín hiệu ra

• 1.2 Khái niệm về hệ thống động
• Hệ thống động là hệ thống mà trong đó tín hiệu ra
không những phụ thuộc tín hiệu vào hiện tại mà
còn phụ thuộc vào tín hiệu ra và tín hiệu vào trong
quá khứ.
• Quan hệ vào ra của hệ thống động có thể mô tả bởi
phương trình vi phân (hệ liên tục) hoặc phương
trình sai phân (hệ rời rạc).
• Mô hình (Model): của một hệ thống là mối quan
hệ giả thiết (assumed relationship) giữa các tín hiệu
quan sát được của hệ thống đó.
• Mô hình toán học: là (các) biểu thức toán học mô
tả quan hệ vào ra của hệ thống.


• 1.3 Các dạng mô hình hệ thống
 MH trong miền thời gian – MH trong miền tần số.
 MH liên tục – MH rời rạc.
 MH tuyến tính – MH phi tuyến.
 MH tham số – MH không tham số.
• 1.4 Phương pháp xây dựng mô hình toán học hệ
thống
 Mô hình hóa (system modelling)
 Nhận dạng hệ thống (Identification system)
 Kết hợp mô hình hóa và nhận dạng hệ thống (tham
khảo)


• 1.4.1 Phương pháp mô hình hóa
 Mô hình hóa là phương pháp xây dựng mô hình

toán học của hệ thống bằng cách dựa vào các qui
luật vật lý chi phối toàn bộ hoạt động của hệ thống.
 Cách thức thực hiện mô hình hóa
 Phân tích chức năng: phân tích hệ thống thành các
khối chức năng, trong đó các khối chức năng có mô
hình toán học đã biết hoặc được rút ra từ các qui
luật vật lý.
 Phân tích vật lý: rút ra mô hình toán học của các
khối chức năng từ các qui luật vật lý.

 Phân tích toán học: nối mô hình toán học của các
khối chức năng để có mô hình toán học hệ thống


 Phương pháp Mô hình hóa chỉ có thể được áp dụng
khi đã biết rõ cấu trúc của hệ thống và các qui luật
vật lý chi phối hoạt động của hệ thống.
 Các đònh luật vật lý sử dụng trong các hệ thống:
 Điện
 Cơ học
 Nhiệt
 Lưu chất lỏng
 Lưu chất khí


Ví dụ: Động cơ DC liên kết với tải qua khớp nối mềm

Sơ đồ khối

Sơ đồ tương đương:

Phương trình vi phân được rút ra từ các qui luật vật lý:

di
L a  U  R a i  Ea  U  R a i  k m  m
dt
d m
 m
dt

Jm

d m
 k m i  d m  m  k c ( m   l )  d c ( m   c )
dt

d l
 l
dt

d l
Jl
  d l  l  k c ( l   m )  d c ( l   m )
dt


• 1.4.2 Phương pháp nhận dạng hệ thống
Nhận dạng hệ thống là phương pháp xây dựng mô
hình toán của hệ thống dựa vào dữ liệu vào ra quan

sát được.
Các bước nhận dạng
hệ thống:
 Thí nghiệm thu thập số
liệu.
 Chọn cấu trúc mô
hình.
 Ước lượng thông số.
 Đánh giá mô hình


Vòng lặp nhận dạng hệ thống:


• Các kiến thức liên quan đến nhận dạng hệ thống:
 Lý thuyết tín hiệu (tín hiệu, nhiễu, năng lượng, công
suất. . .)
 Xác xuất thống kê (xác xuất, kỳ vọng, phương sai. . .)
 Đại số tuyến tính (các phép tính trên ma trận)
 Phương pháp tính (tối ưu hóa dùng phương pháp số)


• Ứng dụng của mô hình:
 Thiết kế hệ thống
 Mô phỏng
 Dự báo
 Phát hiện, chẩn đoán lỗi
 Tối ưu hóa