Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật Cơ điện tử: Điều khiển phi tuyến hệ thống ball plate - Trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm Tp. Hồ Chí Minh

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (741.03 KB, 20 trang )

(1)<div class='page_container' data-page=1>

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM

---

PHẠM NGỌC SƠN

ĐIỀU KHIỂN PHI TUYẾN HỆ THỐNG

BALL PLATE

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Chuyên ngành : KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ

Mã số ngành: 60 52 01 14

</div>
(2)<div class='page_container' data-page=2>

---

PHẠM NGỌC SƠN

ĐIỀU KHIỂN PHI TUYẾN HỆ THỐNG

BALL PLATE

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Chuyên ngành : KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ

Mã số ngành: 60 52 01 14

HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS. NGUYỄN VIỄN QUỐC

</div>
(3)<div class='page_container' data-page=3>

CƠNG TRÌNH ĐƢỢC HỒN THÀNH TẠI

TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM

Cán bộ hướng dẫn khoa học :

TS. NGUYỄN VIỄN QUỐC

(ghi rõ họ tên, học hàm, học vị và chữ ký)

TS. NGUYỄN VIỄN QUỐC

Luận văn Thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Công nghệ TP. HCM
ngày 10 tháng 05 năm 2014

Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn Thạc sĩ gồm:

TT Họ và tên Chức danh Hội đồng

1 TS. Nguyễn Thanh Phương Chủ tịch

2 TS. Võ Hoàng Duy Phản biện 1

3 PGS. TS. Nguyễn Tấn Tiến Phản biện 2

4 TS. Nguyễn Hùng Ủy viên

5 TS. Võ Đình Tùng Ủy viên, Thư ký

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận sau khi Luận văn đã được sửa
chữa (nếu có).

Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV

</div>
(4)<div class='page_container' data-page=4>

PHÒNG QLKH - ĐTSĐH Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

TP. HCM, ngày tháng 6 năm 2013

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: PHẠM NGỌC SƠN Giới tính: NAM

Ngày, tháng, năm sinh: 10.08.1968 Nơi sinh: TIỀN GIANG
Chuyên ngành: KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ MSHV: 1241840015
I- TÊN ĐỀ TÀI:

ĐIỀU KHIỂN PHI TUYẾN HỆ THỐNG BALL PLATE

II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: 
II.1. NHIỆM VỤ CỦA LUẬN VĂN.

 Xây dựng mơ hình tốn cho hệ thống bóng - đĩa.

 Xây dựng luật điều khiển giúp hệ thống ổn định tại điểm cân bằng và
chuyển động theo quỹ đạo xác định trước.

 Đánh giá kết quả mơ phỏng, từ đó rút ra nhận xét về thuật toán và xác định
thuật toán tối ưu cho mơ hình.

II.2 NỘI DUNG LUẬN VĂN. 
Chƣơng 1: Giới thiệu tổng quan

Chương này nhằm giới thiệu về mục tiêu nghiên cứu đề tài, xác định giải thuật
điều khiển, xác định bộ điều khiển và xây dựng mơ hình thực.

Chƣơng 2: Xây dựng phương trình trạng thái cho hệ thống bóng trên đĩa. 
Chương này nhằm xây dựng phương trình trạng thái cho hệ thống trên cơ sở động
lực học và phương trình Euler_Lagrange.

</div>
(5)<div class='page_container' data-page=5>

Chương này giới thiệu cơ sơ lý thuyết và các bước xây dựng giải thuật điều khiển
LQR, Backstepping cho hệ thống bóng trên đĩa. Từ thơng số của mơ hình thành lập
phương trình điều khiển cho hệ thống. Bên cạnh đó, chương này xây dựng được sơ
đồ mô phỏng cho hệ thống, trình bày kết quả mơ phỏng của hệ thống với bộ điều
khiển LQR và Backstepping từ đó so sánh kết quả và chọn bộ điều khiển tối ưu cho
hệ thống.

Chƣơng 4: Kết luận và hướng phát triển đề tài.

Phân tích, đánh giá các kết quả đã thực hiện, khẳng định tính ưu việt của
phương pháp được lựa chọn cho mơ hình này. Rút ra những vấn đề chưa thực hiện
được trong luận văn và đề xuất hướng phát triển của đề tài.

III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 12/06/2013 
IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 29/03/2014 
V- CÁN BỘ HƢỚNG DẪN:

1. TS. NGUYỄN VIỄN QUỐC

CÁN BỘ HƢỚNG DẪN KHOA QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH 
(Họ tên và chữ ký) (Họ tên và chữ ký)

</div>
(6)<div class='page_container' data-page=6>

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tơi. Các số liệu, 
kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất 
kỳ cơng trình nào khác.

Tơi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã 
được cảm ơn và các thơng tin trích dẫn trong luận văn đã được chỉ rõ nguồn 
gốc.

Học viên thực hiện luận văn

</div>
(7)<div class='page_container' data-page=7>

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành quyển luận văn này, tơi xin được bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc 
nhất đối TS. Nguyễn Viễn Quốc đã hết lòng, tận tâm hướng dẫn và cung cấp cho tôi 
những tài liệu vô cùng quý giá trong quá trình thực hiện luận văn.

Xin chân thành cảm ơn TS. Nguyễn Thanh Phương và tập thể các Thầy, Cô 
giáo đã giảng dạy, truyền đạt tri thức giúp tơi học tập và nghiên cứu trong q trình 
học cao học tại trường Đại Học Công Nghệ TP.HCM.

Xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu, Phòng quản lý khoa học - Đào tạo 
sau đại học và khoa Cơ – Điện – Điện tử Trường Đại Học Công Nghệ TP.HCM đã 
giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho tơi trong q trình học tập và làm luận văn cao 
học tại trường.

Xin chân thành cảm ơn các anh, chị, em đồng nghiệp; các anh, chị học viên 
cao học ngành “ Kỹ thuật Cơ điện tử” khóa 2012 đã đóng góp ý kiến cho tơi trong 
q trình thực hiện luận văn này.

Sau cùng tơi xin dành lời biết ơn sâu sắc cho gia đình mình, đã hết lịng ủng 
hộ về vật chất lẫn tinh thần trong suốt thời gian học cũng như khi thực hiện luận 
văn này.

Tp.Hồ Chí Minh, tháng 05.2014 
Người thực hiện

</div>
(8)<div class='page_container' data-page=8>

TÓM TẮT

Ngày nay việc điều khiển một đối tượng phi tuyến trong lĩnh vực điều khiển tự
động sẽ được giải quyết dễ dàng hơn nhiều nhờ các thuật toán điều khiển như điều
khiển PID, điều khiển mờ, điều khiển trượt, điều khiển Backstepping…

Đề tài “ điều khiển hệ thống bóng trên đĩa” mà học viên thực hiện ở luận văn này
là thiết kế bộ điều khiển LQR (Linear Quadratic Regulator) & bộ điều khiển
backstepping (Backstepping Control) cho hệ thống dựa theo tiêu chuẩn ổn định
Lyapunov và mô phỏng trên simulink để kiểm tra kết quả. Với ý tưởng như vậy
học viên đã làm được những việc sau đây:

 Xây dựng mơ hình tốn của hệ thống bóng trên đĩa.

 Xây dựng luật điều khiển LQR, Backstepping ứng dụng vào mơ hình giúp
hệ thống ổn định tại điểm cân bằng và chuyển động theo quỹ đạo xác
định trước.

 Đánh giá kết quả thông qua mô phỏng, từ đó rút ra nhận xét về thuật tốn
và xác định thuật tốn tối ưu cho mơ hình.

</div>
(9)<div class='page_container' data-page=9>

ABSTRACT

Nowadays, an nonlinear object control in the automatic control field will be
solved easier because it uses simple control algorithms such as PID, fuzzy, sliding,
Backstepping.

In this thesis “the ball on disk control system” is present. The Linear Quadratic
control and Backstepping control are used to control the system. The stability of the
system is guarauled by the Lyapunov.The effectiveness of the system is shown by
the simulation. With that ideas, the author made contents follow:

 To build mathematical model of ball on dish system.

 To build laws LQR control and backstepping control. After that, it will
be applied on the model to system stabilize at balance point and move in a
predetermined trajectory.

 To evaluate results by simulating. from that, to comment on the algorithms
and to determine optimal algorithms for the model.

</div>
(10)<div class='page_container' data-page=10>

MỤC LỤC

trang

Lời cam đoan………...i

Lời cảm ơn………...ii

Tóm tắt luận văn………...iii

Abstract………...iv

Mục lục ... v

Danh mục các bảng biểu ... viii

CHƢƠNG 1 : GIỚI THIỆU TỔNG QUAN 
1.1. Giới thiệu đề tài ... 1

1.2. Mục đích nghiên cứu ... 2

1.3. Tổng quan giải thuật ... 2

1.4. Xác định mục tiêu ... 2

1.5. Quy hoạch quỹ đạo ... 2

1.6. Các vấn đề liên quan đến đề tài ... 3

1.7. Các bài báo liên quan đến đề tài ... 3

1.8. Nhiệm vụ của luận văn ... 4

1.9. Nội dung luận văn ... 4

</div>
(11)<div class='page_container' data-page=11>

2.2. Mơ hình tốn học cho hệ thống bóng trên đĩa ... 6

CHƢƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ THỰC HIỆN THUẬT TỐN ĐIỀU KHIỂN 
BĨNG TRÊN ĐĨA. 
3.1 Giới thiệu ... 21

3.2 Thiết kế bộ điều khiển LQR cho hệ thống bóng trên đĩa ... 21

3.2.1. Cơ sở lý thuyết ... 21

3.2.2. Thiết kế bộ điều khiển LQR cho hệ thống bóng trên đĩa ... 23

3.2.3. Kết quả mô phỏng LQR cho hệ thống bóng trên đĩa... 27

3.3 Thiết kế bộ điều khiển BACKSTEPPING cho hệ thống bóng trên đĩa ... 37

3.3.1. Cơ sở lý thuyết ... 37

3.3.2. Thiết kế bộ điều khiển BACKSEPPING cho hệ thống bóng trên đĩa ... 45

3.3.3. Kết quả mô phỏng BACKSTEPPING cho hệ thống bóng trên đĩa ... 57

CHƢƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TIỂN ĐỀ TÀI. 
4.1.Kết quả đạt được………...65

4.2. Những hạn chế………..65

</div>
(12)<div class='page_container' data-page=12>

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

trang

Bảng 2-1: Các ký tự trong phương trình trạng thái của hệ thống bóng trên đĩa…..8

Bảng 3-1: Tham số LQR của hệ thống bóng trên đĩa………...24

Bảng 3-2: Tham số Backstepping của hệ thống bóng trên đĩa………...43

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1-1: Tổng quan về giải thuật của hệ thống bóng trên đĩa ... 02

Hình 2-1: Sơ đồ động học của hệ thống bóng trên đĩa ... 08

Hình 2-2: Quay hệ thống bóng trên đĩa theo trục
'

ˆ

x

... 09

Hình 2-3: Quay hệ thống bóng trên đĩa theo trục yˆ' ... 10

Hình 2-4: Hệ thống bóng và thanh ... 15

Hình 2-5: Liên kết các khớp nối với đĩa ... 16

Hình 2-6: Sơ đồ hợp giảm tốc động cơ ... 17

Hình 3-1: Sơ đồ tối ưu hóa hệ thống điều khiển ... 21

Hình 3-2: Sơ đồ khối mơ phỏng tuyến tính hóa dùng bộ điều khiển LQR ... 27

Hình 3-3: Đáp ứng vị trí và vận tốc bóng trên trục X dùng LQR với



x y, , x, y



 



0.07, 0.09, 0, 0



của phương trình tuyến tính hóa ... 28

Hình 3-4: Đáp ứng vị trí và vận tốc bóng trên trục Y dùng LQR ... 29

Hình 3-5: Sơ đồ khối mơ phỏng phương trình trạng thái dùng bộ điều khiển
LQR ... 30

Hình 3-6: Đáp ứng vị trí và vận tốc bóng trên trục X dùng LQR ... 31

Hình 3-7: Đáp ứng vị trí và vận tốc bóng trên trục Y dùng LQR ... 32

Hình 3-8: Đáp ứng vị trí và vận tốc bóng trên trục X dùng LQR với



x y, , x, y







0.07sin 4t, 0.09, 0, 0



của phương trình trạng thái. ... 33

</div>
(13)<div class='page_container' data-page=13>

Hình 3-10: Đáp ứng vị trí và vận tốc bóng trên trục X dùng LQR với



x y, , x, y



 



0.07, 0.09sin 4t, 0, 0



của phương trình trạng thái ... 35
Hình 3-11: Đáp ứng vị trí và vận tốc bóng trên trục Y dùng LQR ... 36
Hình 3-12: Sơ đồ thuật tốn điều khiển Backstepping ... 38
Hình 3-13: Sơ đồ khối mơ phỏng hệ thống bóng trên đĩa dùng bộ điều khiển

Backstepping ... 57
Hình 3-14: Đáp ứng vị trí và vận tốc bóng trên trục X dùng Backstepping với



x y, , x, y



 



0.07, 0.09, 0, 0



của phương trình trạng thái ... 58
Hình 3-15: Đáp ứng vị trí và vận tốc bóng trên trục Y dùng Backstepping ... 59
Hình 3-16: Đáp ứng vị trí và vận tốc bóng trên trục X dùng Backstepping với



x y, , x, y







0.07sin , 0.01sin , 0, 0t t



</div>
(14)<div class='page_container' data-page=14>

CHƢƠNG 1 :

GIỚI THIỆU TỔNG QUAN

1.1.

GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI

:

Ngày nay, do công nghệ tiên tiến và các ngành công nghiệp rất phát triển trên thế
giới nên các thiết bị cơ khí hiện diện tương đối trong các ngành công nghiệp và yêu
cầu độ chính xác cao hơn, hoạt động tốt hơn, bền hơn. Các máy có độ chính xác cao
truyền thống thì được kết hợp với các thành phần cơ khí để đạt được chất lượng
hoạt động tương đối chính xác. Tuy nhiên, độ chính xác khơng thể được cải thiện
chỉ bằng sự kết hợp giữa các thiết bị cơ khí và máy móc bởi vì kích thước cơ khí thì
được giới hạn và không thể đạt được trên thực tế. Vì lý do này, nhiều vấn đề thực tế
phải đối mặt trong máy móc như ma sát, độ rung, tiếng ồn, nhiệt độ,... Để khắc phục
những vấn đề được đề cập ở trên, hệ thống có thể cải thiện bằng cách tăng độ chính
xác cơ khí, thêm chất bôi trơn để giảm ma sát và đưa vào lực điều khiển phù hợp để
giảm độ rung. Nhưng làm thế nào để giải quyết hoàn toàn là quan trọng nhất hơn
chỉ để cải thiện nó, mặc dù hệ thống đang hoạt động tiếp xúc trực tiếp với các thành
phần cơ khí. Vì vậy cách hiệu quả nhất để cải thiện vấn đề hệ thống cơ khí này có
thể áp dụng bộ điều khiển số với các thuật toán tối ưu. Các thuật tốn này có thể là
PID, LQR, Backstepping, Sliding Mode,…

</div>
(15)<div class='page_container' data-page=15>

1.2.

MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU:

Hệ thống cân bằng bóng trên đĩa có khả năng điều khiển vị trí của bóng trên đĩa
cho cả vị trí cố định và những đường thẳng khép kín được xác định trên đĩa (chẳng
hạn quỹ đạo như một vòng trịn hoặc một hình con số tám sẽ là quỹ đạo chuyển
động của bóng trên đĩa).

Dự kiến vị trí ban đầu của đĩa là nằm ngang được gắn cố định với 2 trục để điều
khiển vị trí của quả bóng. Mỗi trục cố định hoạt động thông qua motor điện. Mỗi
motor được điều khiển bởi bộ điều khiển thông qua Driver DC, với phản hồi vị trí
của động cơ thơng qua bộ mã hóa Encoder. Cuối cùng vị trí của bóng trên đĩa được

nhận biết thơng qua màn hình cảm ứng điện trở.

Đây là hệ thống phi tuyến, mơ hình điều khiển có sai số, ma sát và nhiễu từ bên
ngoài tác động vào, đồng thời có nhiễu từ cảm biến nên cần phải có luật điều khiển
phù hợp và từ đó chất lượng điều khiển của hệ thống chấp nhận được.

1.3.

TỔNG QUAN GIẢI THUẬT:

Đề tài hệ thống cân bằng bóng trên đĩa với tác động từ bên ngồi và độ chính xác
cơ khí thì sai số của mơ hình vẫn có thể chấp nhận được.

Hình 1-1: Tổng quan về giải thuật của hệ thống bóng trên đĩa.

1.4.

XÁC ĐỊNH MỤC TIÊU:

Mục tiêu của đề tài là thiết kế hệ thống cân bằng bóng trên đĩa, để làm được điều
này cần phải giải quyết các vấn đề sau :

 Mơ hình hóa được hệ thống với sai số càng nhỏ.

 Chọn luật điều khiển phù hợp với mơ hình để có kết quả tốt nhất.
Touchsreen

Encoder

Bộ xử lý số 
Nhúng giải thuật điều

khiển

</div>
(16)<div class='page_container' data-page=16>

 Đưa các luật điều khiển vào mô hình mơ phỏng trước khi ứng dụng vào mơ
hình thực.

1.5. QUY HOẠCH QUỸ ĐẠO :

Trên cơ sở xác định mục tiêu, học viên thiết kế mơ hình áp dụng luật điều khiển
giúp hệ thống bóng trên đĩa ổn định tại điểm cân bằng. Khi hệ thống đã ổn định tốt,

hệ thống sẽ được phát triển ổn định theo quỹ đạo được xác định trước.

1.6. CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI:

- Cảm biến nhận biết vị trí bóng ví dụ: touchsreen, webcam, camera tốc độ cao.

- Cấu trúc mơ hình với hai góc Pan và Tilt.

- Nghiên cứu các luật điều khiển : LQG, Backstepping, điều khiển trượt, điều
khiển mờ,…

1.7. CÁC BÀI BÁO LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI:

- Mechatronic Design Of A Ball On Plate Balancing System của tác giả Shorya 
Awtar, Kevin C. Craig [6]: Bài viết đã trình bày khái niệm về hệ thống cân bằng 
bóng trên đĩa, thiết kế phần cứng, bộ cảm biến và lựa chọn thiết bị truyền động, hệ
thống mơ hình hóa, xác định tham số, thiết kế điều khiển và kiểm tra thực nghiệm.
- Trajectory planning and tracking of ball and plate system using hierarchical 
fuzzy control scheme của tác giả Xingzhe Fan, Naiyao Zhang, Shujie Teng [7]:

Bài viết đã trình bày phương trình trạng thái của hệ thống, phương pháp điều khiển

Fuzzy qua 3 cấp độ khác nhau.

</div>
(17)<div class='page_container' data-page=17>

- Tracking And Balance Control Of Ball And Plate System của tác giả Cheng 
Chang Ker*, Chin E. Lin, and Rong Tyai Wang [9]:bài viết này trình bày hệ 
thống cân bằng bóng trên đĩa sử dụng xylanh truyền động cho 2 bậc tự do của motor
điều khiển. Tác giả đã sử dụng phương pháp BackStepping cho bộ điều khiển.
- Mechatronic Design And Position Control Of A Novel Ball And Plate System 
của tác giả Miad Moarref, Mohsen Saadat, and Gholamreza Vossoughi [10]: 
Bài viết này giới thiệu hệ thống cân bằng bóng trên đĩa sử dụng webcam để biết vị
trí của bóng, mơ tả động lực học, bộ điều khiển mờ và điều khiển trượt được sử
dụng trong mơ hình.

- Ball on Plate Balancing System của tác giả Greg Andrews, Chris Colasuonno 
and Aaron Herrmann [11]: Bài viết đã trình bày mơ hình hóa động lực học,
phương trình trạng thái, mơ hình hóa, mơ phỏng hệ thống cân bằng bóng trên đĩa.
Tác giả đã mơ phỏng hệ thống với bộ điều khiển LQG.

- Tracking and Balance Control of Ball and Plate Systems via Backstepping 
Design của tác giả Liao Xianqing [12]: Bài viết đã trình bày mơ hình hóa động lực 
học của hệ thống bóng trên đĩa và phương pháp điều khiển BackStepping cho hệ
thống.

- Visual Servoing TrackingControl of a Ball and Plate System của tác giả 
Ming-Tzu Ho, Yusie Rizal and Li-Ming Chu[13]:Bài viết đã trình bày mơ hình hóa 
động học của hệ thống bóng trên đĩa.

1.8. NHIỆM VỤ LUẬN VĂN

:

- Xây dựng mơ hình tốn của hệ thống bóng trên đĩa.

</div>
(18)<div class='page_container' data-page=18>

1.9. NỘI DUNG LUẬN VĂN:

Với nhiệm vụ luận văn ở trên, bố cục của luận văn gồm 4 chương.

Chƣơng 1: Giới thiệu tổng quan

Chương này nhằm giới thiệu về mục tiêu nghiên cứu đề tài, xác định giải thuật
điều khiển, xác định bộ điều khiển và xây dựng mơ hình thực.

Chƣơng 2: Xây dựng phương trình trạng thái cho hệ thống bóng trên đĩa. 
Chương này nhằm xây dựng phương trình trạng thái cho hệ thống trên cơ sở
động lực học và phương trình Euler_Lagrange.

Chƣơng 3: Thiết kế và xây dựng thuật toán điều khiển cho hệ thống bóng 
trên đĩa.

Chương này giới thiệu cơ sơ lý thuyết và các bước xây dựng giải thuật điều
khiển LQR, Backstepping cho hệ thống bóng trên đĩa. Từ thông số của mơ hình
thành lập phương trình điều khiển cho hệ thống. Bên cạnh đó, chương này xây dựng
được sơ đồ mơ phỏng cho hệ thống, trình bày kết quả mô phỏng của hệ thống với
bộ điều khiển LQR và Backstepping từ đó so sánh kết quả và chọn bộ điều khiển tối
ưu cho hệ thống.

Chƣơng 4: Kết luận và hướng phát triển đề tài.

</div>
(19)<div class='page_container' data-page=19>

CHƢƠNG 2:

XÂY DỰNG PHƢƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI

CHO HỆ THỐNG BÓNG TRÊN ĐĨA.

2.1.

GIỚI THIỆU:

Giải thuật điều khiển cho hệ thống đòi hỏi học viên phải xây dựng phương trình
trạng thái cho hệ thống. Xuất phát từ yêu cầu đó và trên ý tưởng xây dựng phương
trình trạng thái cho hệ thống Ball and Beam, học viên xây dựng phương trình động
lực học cho hệ thống bóng trên đĩa dựa trên phương pháp động lực học và phương
trình Euler_Lagrange.

2.2.

MƠ HÌNH TỐN HỌC CHO HỆ THỐNG BĨNG TRÊN ĐĨA:

Bảng 2-1: Các ký tự trong phương trình trạng thái của hệ thống bóng trên đĩa.

Ký tự Đơn vị Mô tả

g 2

/ sec

m Gia tốc trọng trường

R m Bán kính của bóng

r m Khoảng cách tương đối của bóng đến gốc tọa độ a
x m Tọa độ của bóng trên trục X

y m Tọa độ của bóng trên trục Y

x

 rad Góc nghiêng của đĩa theo trục X

y

 rad Góc nghiêng của đĩa theo trục Y
m kg Khối lượng của bóng

p

m kg Khối lượng của đĩa

b

J 2

</div>
(20)<div class='page_container' data-page=20>

y

J 2

kg m Moment quán tính của đĩa theo trục Y

x



N.m Moment xoắn của đĩa theo trục X

y



N.m Moment xoắn của đĩa theo trục Y

x



N.m Moment xoắn của động cơ theo trục X
'

y



N.m Moment xoắn của động cơ theo trục Y

x

plate m Chiều dài của tấm cảm ứng theo trục X

y

plate m Chiều dài của tấm cảm ứng theo trục Y

 rad Góc nghiêng của đĩa

Kg Tỷ số truyền của động cơ

Vx V Điện áp đầu vào cấp cho động cơ trên trục X
Vy V Điện áp đầu vào cấp cho động cơ trên trục Y

bx

K V/(rad/sec) Hằng số sức điện động trên trục X

by

K V/(rad/sec) Hằng số sức điện động trên trục Y

ax

R  Điện trở động cơ trên trục X

ay

R  Điện trở động cơ trên trục Y
x m/ sec Vận tốc của bóng theo trục X
y m/ sec Vận tốc của bóng theo trục Y

x

 rad Góc của đĩa theo trục X

y

 rad Góc của đĩa theo trục Y

x

</div>

Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật Cơ điện tử: Điều khiển phi tuyến hệ thống ball plate - Trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm Tp. Hồ Chí Minh

---

<b>PHẠM NGỌC SƠN </b>

<b>ĐIỀU KHIỂN PHI TUYẾN HỆ THỐNG </b>

<b>BALL PLATE </b>

<b>LUẬN VĂN THẠC SĨ</b>

<b> </b>

<b>Chuyên ngành : KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ </b>

<b>Mã số ngành: 60 52 01 14 </b>

<b> </b>

---

<b>PHẠM NGỌC SƠN </b>

<b>ĐIỀU KHIỂN PHI TUYẾN HỆ THỐNG </b>

<b>BALL PLATE </b>

<b>LUẬN VĂN THẠC SĨ</b>

<b> </b>

<b>Chuyên ngành : KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ </b>

<b>Mã số ngành: 60 52 01 14 </b>

<b> </b>

<b>HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: </b>

<b>TS. NGUYỄN VIỄN QUỐC </b>

<b>TS. NGUYỄN VIỄN QUỐC </b>

<b>TS. NGUYỄN VIỄN QUỐC</b>

<b>NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ </b>

<b>ĐIỀU KHIỂN PHI TUYẾN HỆ THỐNG BALL PLATE</b>

<b>LỜI CAM ĐOAN </b>

<b>LỜI CẢM ƠN </b>

<b>TÓM TẮT </b>

<b>ABSTRACT</b>

<b>MỤC LỤC </b>

<b>DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU </b>

<b>DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ </b>

ˆ

<i>x</i>









































<b>CHƢƠNG 1 : </b>

<b>GIỚI THIỆU TỔNG QUAN </b>

<b>1.1.</b>

<b>GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI</b>

<b>: </b>

<b>1.2.</b>

<b>MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU: </b>

<b>1.3.</b>

<b>TỔNG QUAN GIẢI THUẬT: </b>

<b>1.4.</b>

<b>XÁC ĐỊNH MỤC TIÊU: </b>

<b>1.5. QUY HOẠCH QUỸ ĐẠO : </b>

<b>1.6. CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI: </b>

<b>1.7. CÁC BÀI BÁO LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI: </b>

<b>1.8. NHIỆM VỤ LUẬN VĂN</b>

<b>:</b>

<b>1.9. NỘI DUNG LUẬN VĂN: </b>

<b>CHƢƠNG 2: </b>

<b>XÂY DỰNG PHƢƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI </b>

<b>CHO HỆ THỐNG BÓNG TRÊN ĐĨA.</b>

<b>2.1.</b>

<b>GIỚI THIỆU: </b>

<b>2.2.</b>

<b>MƠ HÌNH TỐN HỌC CHO HỆ THỐNG BĨNG TRÊN ĐĨA: </b>



