BÁO cáo THỰC HÀNH lý THUYẾT điều KHIỂN HIỆN đại

MỤC LỤC BÀI 1 KHẢO SÁT ĐẶC TÍNH CỦA CÁC KHÂU PHI TUYẾN CƠ BẢN VÀ PHƯƠNG PHÁP MẶT PHẲNG PHA 1 Cơ sở lý thuyết Hệ điều khiển tự động phi tuyến là hệ điều khiển tự động được mô tả bởi các phương trình to.

MỤC LỤC

BÀI 1: KHẢO SÁT ĐẶC TÍNH CỦA CÁC KHÂU PHI TUYẾN CƠ BẢN VÀ

PHƯƠNG PHÁP MẶT PHẲNG PHA.

1 Cơ sở lý thuyết

Hệ điều khiển tự động phi tuyến là hệ điều khiển tự động được mô

tả bởi các

phương trình toán học phi tuyến.

Hệ điều khiển tự động phi tuyến tồn tại dưới 2 hình thức:

- Các khâu phi tuyến có sẵn trong hệ thống điều khiển tự động;

- Các khâu phi tuyến được người thiết kế đưa vào nhằm mục đích đạt được một

chế độ hay chất lượng mong muốn (fuzzy, mạng nơron);

Các khâu phi tuyến trong thực tế thường xuất hiện dưới dạng khâu phi tuyến

không quán tính, được mô tả bởi phương trình sau:

y(t) = F[x(t)]

Các khâu điển hình: -Khâu rơle hai vị trí

-Khâu rơle hai vị trí có trễ -Khâu rơle ba vị trí

-Khâu rơle ba vị trí có trễ -Khâu khuếch đại bão hòa -Khâu có khe hở

2 Sử dụng công cụ matlab và simulink để khảo sát quỹ đạo pha của một hệ thống tuyến tinh bậc 2 có sơ đồ sau:

3 Khảo sát quỹ đạo pha của một hệ thống phi tuyến bậc 2 có sơ đồ sau:

BÀI 2: KHẢO SÁT CHẾ ĐỘ DAO ĐỘNG TRONG HỆ PHI TUYẾN

1 Cơ sỡ lý thuyết:

Xét hệ phi tuyến được mô tả bằng phương trình trạng thái:

Một điểm trạng thái x e được gọi là điểm cân bằng nếu như hệ đang ở trạng thái

e

x và không có tác động nào từ bên ngoài thị hệ sẽ năm nguyên tại đó.

Điểm cân bằng phải là nghiệm của phương trình:

2 Sử dụng matlab Simulink để xây dựng mô hình hệ con lắc:

Cho hệ con lắc (hình 2.1) được mô tả bằng phương trình vi phân:

trong đó: m - khối lượng con lắc; l - chiều dài con lắc; B - hệ số ma sát;

g - gia tốc

trọng trường

3 Mô phỏng trạng thái của hệ phi tuyến tại các điểm cân bằng:Cho giá trị ban đầu là x=0

Thiết lập thông số

BÀI 3: KHẢO SÁT CHẾ ĐỘ DAO ĐỘNG TRONG HỆ PHI TUYẾN

1 Xây dựng mô hình phi tuyến:

Các khối phi tuyến:

2 Mô phỏng tráng thái của hệ phi tuyến tại các điểm cân bằng:+) Trạng thái của hệ ở vị trí ban đầu x=0

+) Trạng thái của hệ ở vị trí ban đầu x=pi

+) Trạng thái của hệ ở vị trí ban đầu x=pi/2

3.Mô phỏng hệ cách tay:

Cho hệ cách tay máy được mô tả bởi phương trình vi phân:

4 Mô phỏng hệ nâng bi trong từ trường:

BÀI 4: THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN HỒI TIẾP TUYẾN TÍNH HÓA

1 Thiết kế bộ điều khiển hồi tiếp tuyến tính hóa cho hệ con lắc đơn:

- Bước 1: tính đạo hàm của tín hiệu ra:

- Bước 3: viết biểu thức bộ điều khiển bám.

v=´y d+[k1´e +k´ 2e]

với e= y d−y

- Bước 4: tính thông số bộ điều khiển bám

Thay (4) vào (3), ta được đặng tính động học sai số:

- Bước 5: thiết kế bộ lọc tín hiệu vào,

Chọn bộ lọc thông thấp bậc 2 để tín hiệu Yd(t) khả vi bị chặn đến đạo hàm bậc 2 Hàm truyền của bộ lọc là:

Mô phỏng khối hồi tiếp tuyến tính hóa:

- Mô phỏng khối điều khiển bám:

- Mô phỏng hệ điều khiển tuyến tính hóa:

2 Thiết kế bộ điều khiển hồi tiếp tuyến tính hóa cho hệ nâng bi trong từ trường:

BÀI 5: THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN CUỐN CHIẾU (BACKSTEPPING)

1 Thiết kế bộ điều khiển backtepping cho đối tượng tuyến tính:

Xét đội tượng tuyến tính được mô tả bằng phương trình vi phân:

Yêu cầu: hãy thiết kế bộ điều khiển backtepping để điều khiển ổn định đối tượng

- Bước 1:coi biến trạng thái x2 như là 1 bộ điều khiển ảo cho biến x1.tìm bộđiều khiển 𝑣 = 𝑥2 = -2𝑥1; 𝑧 = 𝑥2 - 𝑣 = 𝑥2 + 2𝑥1

𝑥1 = -̇𝑥1 + 𝑧

𝑧̇ = 𝑢 + 2𝑧 - 2𝑥1

-Bước 2: viết hàm điều khiển lyapunov của hệ thống ban đầu:

- Bước 3: chọn hệ điều khiển cho hệ ban đầu:

2 Thiết kế bộ điều khiển backstepping cho đối tượng phi tuyến tính:Xét hệ phi tuyến được mô tả bằng hệ phương trình vi phân:

Yêu cầu: hãy thiết kế bộ điều khiển backtepping để điều khiển ổn định đối tượng.

Bước 1: coi biến trạng thái x2 như là 1 bộ điều khiển ảo điều khiển biến x1

Bước 2: coi biến trạng x2 như là 1 bộ điều khiển ảo cho đến biến Z2

Viết hàm điều khiển lyapunov của hệ thống con thứ 2

Bước 3: mục tiêu điều khiển là biến X3 hoạt động với bộ điều khiển V2

Viết hàm điều khiển lyapunov ban đầu

Chọn bộ điều khiển làm hệ thống ban đầu ổn định

KẾT LUẬN

Qua học phần thực hành lý thuyết điều khiển hiện đại này, giúp em biết đặc tính của các khâu phi tuyến cơ bản và phương pháp mặt phẳng pha, biết thiết kế bộđiều khiển hồi tiếp tuyến tính hóa, thiết kế bộ điều khiển cuốn chiếu

(BACKSTEPPING)…Từ đó biết thêm về kiến thức của nghành tự động hóa, qua

đó biết áp dụng hơn vào thực tiễn