# Giao trinh bai tap chuong 13

Môn h c

LÝ THUY T

I U KHI N NÂNG CAO

Gi ng viên:
iê PGS.
PGS TS.
TS Hu
H nh
h Thái Hoàng
H à
B môn i u Khi n T
ng
Khoa i n – i n T
i h c Bách Khoa TP.HCM
Email: hthoang@hcmut.edu.vn
Homepage: http://www4
http://www4.hcmut.edu.vn/~hthoang/
hcmut edu vn/~hthoang/

15 January 2014

© H. T. Hoàng - HCMUT

1

N i dung môn h c

Ch

ng 1: Gi i thi u

Ch

ng 2: i u khi n phi tuy n

Ch

ng 3: i u khi n t i u

Ch

ng 4: i u khi n thích nghi

Ch

ng 5: i u khi n b n v ng

Ch

ng 6: M t s ví d thi t k h th ng

15 January 2014

© H. T. Hoàng - HCMUT

K

2

Tài li u tham kh o

Giáo trình: Lý thuy t đi u khi n hi n đ i – Nguy n Th
Ph ng Hà, NXB
i h c Qu c Gia TPHCM

Bài gii ng: Lý thuy
th
t đi u khi n nâng
â cao – Hu
H nh
h Thái
Hoàng, http://www4.hcmut.edu.vn/~hthoang/ltdknc/

Bài t p: BKel

15 January 2014

© H. T. Hoàng - HCMUT

3

Tài li u tham kh o

Tham kh o:
[1] Applied nonliear control, Jean-Jacques E. Slotine
& Weiping Li
Li, Prentice
Prentice-Hall
Hall International Editions
Editions, Inc
Inc.
1991.
[2] Optimal Control,
Control Frank L
L. Lewis
Lewis, Vassilis L
L.
Symos, A Wiley-Interscience Publication , 1995
[3] Adaptive control , Karl Johan Astrom & Bjom
second edition 2000.
[4] Robust and optimal cotrol, Kemin Zhou with John
C. Doyle and Keith Glover , Prentic Hall, Upper Saddle
River , 1996.

15 January 2014

© H. T. Hoàng - HCMUT

4

ánh giá môn h c
Ki m tra (50%)
(50%), trong đó:
 Bài t p: 30% (bài t p trên l p + bài t p v nhà)
 Ki m tra gi a k : 20% (thi vi t)
 Thi cu i k : 50% (thi vi t)

Chú ý: Sinh viên không đ c s d ng tài li u in và
photocopy trong phòng thi
thi.

15 January 2014

© H. T. Hoàng - HCMUT

5

Ch

ng 1

GI I THI U

15 January 2014

© H. T. Hoàng - HCMUT

6

i u khi n s khai

T gi a th k 19 tr v tr c: HT K đ c thi t k
d a vào tr c giác, không có c s toán h c.

15 January 2014

© H. T. Hoàng - HCMUT

7

i u khi n kinh đi n (tr

c 1960)

T gi a th k 19 đ n nh ng n m 1930: n n móng
toán h c lý thuy t đi u khi n ra đ i
 Lyapunov (1892)
 Routh-Hurwitz (1895)
 T th p niên
iê 1930 đ n 1940:
1940 lý thuy
th
t đi u khi n
kinh đi n phát tri n m nh:

c tính
í t n s , bi u đ Bode
 Bi u đ Nyquist, Nichols,
 Qu đ o nghi m s

15 January 2014

© H. T. Hoàng - HCMUT

8

c đi m c a đi u khi n kinh đi n
H th ng SISO

i t ng tuy n tính (ho c đ i t ng phi tuy n làm
vi c quanh đi m t nh)
 Thi t k trong mi n t n s
 S d ng bi u đ
 Thi t k nh m đ t đ
c s cân b ng:
 Ch
C t l ng và
à đ b n v ng
 nh h
ng c a các y u t không ch c ch n
 B đi u khi n PID

15 January 2014

© H. T. Hoàng - HCMUT

9

H n ch c a lý thuy t đi u khi n tuy n tính kinh đi n
Ch t l ng đi u khi n có m t s h n ch :
 Không t i u
 Ch t l
ng đi u khi n gi m n u đ i t ng phi tuy n
làm vi c trong ph m vi r ng
 Ch t l
ng đi u khi n không đ m b o khi tham s
c a đ i t ng thay đ i
 Không đ m b o đ t đ
c ch t l ng thi t k n u mô
hình c a đ i t ng có y u t không ch c ch n.
 Lý thuy t đi u khi n kinh đi n r t khó áp d ng trong
tr ng h p:
 H MIMO
 H phi tuy n
 Ch t l
ng trong mi n th i gian

15 January 2014

© H. T. Hoàng - HCMUT

10

M ts đ it

ng ph c t p khó áp d ng LT K kinh đi n

C n tr c,
c tay máy

15 January 2014

© H. T. Hoàng - HCMUT

11

M ts đ it

ng ph c t p khó áp d ng LT K kinh đi n

Lái tàu

15 January 2014

© H. T. Hoàng - HCMUT

12

M ts đ it

ng ph c t p khó áp d ng LT K kinh đi n

i u khi n máy bay

15 January 2014

© H. T. Hoàng - HCMUT

13

M ts đ it

ng ph c t p khó áp d ng LT K kinh đi n

i u khi n quá trình

15 January 2014

© H. T. Hoàng - HCMUT

14

i u khi n hi n đ i (1960 – nay)

i
i
i
i

u khi
u khi
u khi
u khi

15 January 2014

n phi tuy n
nt i u
n thích nghi
n b n v ng

© H. T. Hoàng - HCMUT

15

i u khi n phi tuy n
C s toán h c c a LT K phi tuy n đã ra đ i t th k
19, t sau 1960 đi u khi n phi tuy n phát tri n m nh.
 Các ph
ng pháp phân tích h th ng đi u khi n phi
tuy n
 Ph
ng pháp hàm mô t
 Ph
ng pháp m t ph ng pha
 Phân tích n đ nh Lyapunov
 Tiêu chu n Popov
 nh lý đ l i bé
 Phân tích th đ ng
 Các ph
ng pháp thi t k h th ng đi u khi n phi tuy n
 H i ti p tuy n tính hóa
 i u khi n tr
t
 Ph
ng pháp cu n chi u,…

15 January 2014

© H. T. Hoàng - HCMUT

16

i u khi n t i

u

Là ph ng pháp đi u khi n trong đó b đi u khi n đ c
thi t k sao cho t i thi u m t hàm ch tiêu ch t l ng
 Nh ng n m đ u tiên:
 Wiener (1930’s – 1950’s): l c, d báo
 Kolmogorov (1940’s): quá trình ng u nhiên
 Qui ho ch tuy n tính và phi tuy n (1940
(1940’s)
s)
 i u khi n t i u:
 Qui ho ch đ ng Bellman (1950’s)
 Nguyên lý c c đ i Pontryagin (1950’s)
 i u khi n t i u tuy n tính (cu i 1950’s – 1960’s)
 L c Kalman
 Bài toán đi u ch nh toàn ph ng tuy n tính (LQR)
 i u khi n t i u ng u nhiên (LQG)

15 January 2014

© H. T. Hoàng - HCMUT

17

i u khi n thích nghi

Là ph ng pháp đi u khi n trong đó các thông s c a
b đi u khi n đ c đi u ch nh t đ ng khi đi u ki n làm
vi c thay đ i nh m đ t đ c ch t l ng t i u.
Nh ng n m 1950: HT K theo mô hình tham chi u
Cu i th p niên 1960: ti n b c a lý thuy t đi u khi n
đóng góp vào s phát tri n c a lý thuy t đi u khi n thích
nghi (mô t không gian tr ng thái, lý thuy t n đ nh
Lyapunov, qui ho ch đ ng,…)
Th p niên 1970 và nh ng n m đ u 1980: ch ng minh
tính n đ nh c a h th ng thích nghi.
Cu i th p niên 1980 đ n đ u nh ng n m 1990: tính b n
v ng c a b đi u khi n thích nghi
G n đây: phát tri n các gi i thu t đi u khi n h c

15 January 2014

© H. T. Hoàng - HCMUT

18

S đ kh i t ng quát h th ng

K thích nghi

Nh n d ng/
c l ng
i u ki n
làm vi c

r(t)

15 January 2014

Ch nh đ nh

B đi u khi n

u(t)

© H. T. Hoàng - HCMUT

it

ng

y(t)

19

i u khi n b n v ng
Là ph ng pháp đi u khi n trong đó b đi u khi n
đ c thi t k sao cho tính n đ nh và ch t l ng c a
h th ng
g v n đ m b o khi các y u t không
g ch c
ch n và/ho c nhi u lo n n m trong gi i h n đ nh
tr c.
 1950’s: i u khi n t i u H2 (hay
(
LQG)
QG)
 1981(Zames): bài toán đi u khi n H, ph
ng pháp
ch nh đ l i vòng
 1984 (Doyle), 1987 (Francis): đi u khi n t i u H
trong không gian tr ng thái

15 January 2014

© H. T. Hoàng - HCMUT

20

S đ kh i thi t k h th ng đi u khi n b n v ng

r(t)

K

Wm
++

G

y(t)

i u khi n b n v ng mô hình sai s nhân

r(t)

K

Wm
G

++

y(t))
y(

i u khi n b n v ng mô hình sai s c ng
15 January 2014

© H. T. Hoàng - HCMUT

21

S d ng ph

ng pháp đi u khi n nào?

dv ((tt )
M
 Bv (t )  f (t )
dt

Nên ch n ph ng pháp đi u khi n nào?
 Khi mô hình chính xác, thông s c a xe không đ i?
 Khi mu n t i thi u n ng l
ng tiêu t n?
 Khi thông s c a xe thay đ i?
 Khi có sai s mô hình (mô hình không ch c ch n)?

15 January 2014

© H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM

22

S d ng ph

ng pháp đi u khi n nào?

qin
u(t)
y(t)
(t)

qout

a: tiế
i át diệ
di än van xảû
A: tiết diện ngang của bồn
g: gia toc
tốc trọ
trong
ng trương
trường
k: hệ số công suất bơm
CD: hệ số xả

1
y (t )  ku (t )  aC D 2 gy (t )
A
 Nên ch n ph
ng pháp đi u khi n nào?
 Khi đi u khi n n đ nh hóa?
 Khi K bám theo tín hi u đ t trong
g mi n làm vi c r ng?
g
 Khi mu n t i thi u n ng l
ng tiêu t n?
 Khi thơng s c a b n thay đ i?
 Khi có sai s mơ hình (mơ hình khơng ch c ch n)?
15 January 2014

© H. T. Hồng - ÐHBK TPHCM

23

S d ng ph

l
u

m

(t )  

ng pháp đi u khi n nào?
J: moment quán tính của cánh tay máy
M: khối lượng của cánh tay máy
m: khối lượng vật nặng
l: chiều dài cánh tay máy
lC : khoảng cách từ trọng tâm tay máy đến trục quay
B: hệ số ma sát nhớt
g: g
g
gia tốc trọng trường
u(t): moment tác động lên trục quay của cánh tay máy
(t): góc quay (vò trí) của cánh tay máy

B
(ml  MlC )
1

 (t ) 
g cos 
u (t )
2
2
2
( J  ml )
( J  ml )
( J  ml )

Nên ch n p
ph ng
gp
pháp
p đi u khi n nào?
 Khi đi u khi n tay máy trong ph m vi r ng?
 Khi kh i l
ng v t n ng thay đ i?
 Khi mơ hình khơng ch c ch n?
 Khi mu n t i u n ng l
ng tiêu t n và đáp ng nhanh?
15 January 2014

© H. T. Hồng - ÐHBK TPHCM

24

ng d ng th c ti n đi u khi n hi n đ i
a s các hãng s n xu t thi t b đi u khi n
(Siemens, Omron, Autonics, Schneider, Precision
Digital ) đ u có dòng s n ph m b đi u khi n t
Digital,...)
ch nh (Auto-tuning controller), ng d ng đi u khi n
nhi
hi t đ , t c đ đ ng c , đi u khi n quá
á ttrình,…
ì h
 Các ph n m m DCS (Distributed Control System)
cao c p có
ó ch c n ng đi u khi n thích
í nghi.
 PCS7 (Siemens)
 Delta V (Emerson)
 i u khi n t i u: tàu v tr , quá trình ch ng c t
 i u khi n b n v ng: đi u khi n quá trình

15 January 2014

© H. T. Hoàng - HCMUT

25

### Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×