giáo trình điều khiển thích nghi - nguyễn thế tranh
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (3.46 MB, 124 trang )
1
ĐIỀU KHIỂN THÍCH NGHI
ADAPTIVE CONTROL
Giảng viên chính: NGUYỄN THẾ TRANH
DANANG COLLEGE OF TECHNOLOGY – UNIVERSITY OF DA NANG
9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 1
2
Nội dung
9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 3
•
Giới thiệu
•
Ước lượng thông số thích nghi
•
Điều khiển theo mô hình chuẩn
•
Hệ thích nghi theo mô hình chuẩn
•
Điều khiển tự chỉnh định
•
Điều khiển hoạch định độ lợi
3
GIỚI THIỆU
9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 4
4
Định nghĩa điều khiển thích nghi
9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 5
Hệ thống điều khiển thích nghi là hệ thống điều khiển
trong đó thông số của bộ điều khiển thay đổi trong quá
trình vận hành nhằm giữ vững chất lượng điều khiển của
hệ thống có sự hiện diện của các yếu tố bất định hoặc biến
đổi không biết trước.
Hệ thống điều khiển thích nghi có hai vòng hồi tiếp:
Vòng điều khiển hồi tiếp thông thường
Vòng hồi tiếp chỉnh định thông số
5
Sơ đồ khối tổng quát hệ thống điều khiển thích nghi
9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 6
6
Phân loại các sơ đồ điều khiển thích nghi
Điều khiển thích nghi trực tiếp:
thông số của bộ điều khiển được
chỉnh định trực tiếp mà không cần phải nhận dạng đặc tính động học
của đối tượng
Điều khiển thích nghi gián tiếp:
trước tiên phải ước lượng thông số
của đối tượng, sau đó dựa vào thông tin này để tính toán thông số
của bộ điều khiển.
9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 7
Các sơ đồ điều khiển thích nghi thông dụng:
Hệ thích nghi theo mô hình chuẩn (Model Reference Adaptive System – MRAS)
Hệ điều khiển tự chỉnh định (Self Tuning Regulator – STR)
Điều khiển hoạch định độ lợi (Gain Scheduling Control)
7
Một số ký hiệu
u(t): là tín hiệu điều khiển (tín hiệu vào của đối tượng)
y(t): là tín hiệu ra của đối tượng
uc(t): là tín hiệu vào của hệ thống kín (closed-loop input)
ym(t): là tín hiệu ra của mô hình chuẩn
9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 8
8
Hệ thích nghi theo mô hình chuẩn (tham chiếu)
Mô hình chuẩn
ym(t)
Cơ cấu
chỉnh định
u(t)
y(t)
Bộ điều khiển
uc(t)
Đối tượng
9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 9
9
Hệ điều khiển tự chỉnh
9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 10
10
Điều khiển hoạch định độ lợi
9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 11
11
Qui ước biểu diễn hệ liên tục
9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 12
12
Qui ước biểu diễn hệ rời rạc
9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 13
13
Qui ước biểu diễn chung hệ liên tục và rời rạc
9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 14
Ay = Bu
14
ƯỚC LƯỢNG THÔNG SỐ
9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 15
15
Bài toán nhận dạng mô hình toán của đối tượng
9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 16
Cho đối tượng có đầu vào
u
(
k
), đầu ra
y
(
k
). Giả sử quan hệ giữa tín
hiệu vào và tín hiệu ra có thể mô tả bằng phương trình sai phân:
Giả sử ta thu thập được
N
mẫu dữ liệu:
Bài toán đặt ra là ước lượng thông số của đối tượng dựa vào dữ liệu
vào ra thu thập được.
16
9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 17
Mô hình hồi qui tuyến tính
17
Bài toán ước lượng bình phương tối thiểu
Chỉ tiêu ước lượng bình phương tối thiểu:
9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 18
18
Lời giải bài toán ước lượng bình phương tối thiểu
9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 19
19
Ước lượng thông số - Thí dụ 1
Cho hệ rời rạc có hàm truyền là:
Trong đó
K
và
a
là các thông số chưa biết.
Giả sử ta thực hiện thí nghiệm thu thập được các mẫu dữ liệu:
u(k ) = {0.3565 2.3867 − 0.8574 1.2853 0.1962 }
y(k ) = {0 1.0696 7.5878 0.4628 4.0411}
Hãy ước lượng thông số của đối tượng dựa vào dữ liệu đã thu thập
9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 20
20
Ước lượng thông số - Thí dụ 1
9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 21
21
Ước lượng thông số - Thí dụ 2
9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 22
22
Ước lượng thông số - Thí dụ 2
9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 23
23
Ước lượng bình phương tối thiểu có trọng số
9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 24
24
Uớc lượng bình phương tối thiểu thời gian thực
9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 25
25
Uớc lượng bình phương tối thiểu thời gian thực
9-2011 NGUYỄN THẾ TRANH - UNIVERSITY OF DA NANG 26
Công thức trên không thể áp dụng thời gian thực vì khi thời gian
hệ thống hoạt động càng dài, số mẫu dữ liệu sẽ tăng lên, dẫn đến
tăng thời gian tính toán và tràn bộ nhớ.
⇒ Cần công thức đệ qui không cần lưu trữ toàn bộ các mẫu dữ liệu
và khối lượng tính toán không tăng lên theo thời gian.
