tóm tắt luận văn thạc sĩ kỹ thuật NGHIÊN cứu ỨNG DỤNG điều KHIỂN THÍCH NGHI điều KHIỂN hệ PHI TUYẾN

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG ĐIỀU KHIỂN THÍCH NGHI ĐIỀU KHIỂN HỆ PHI TUYẾN Đặt vấn đề: Đối với hệ tuyến tính các bộ điều khiển ứng dụng các lý thuyếtđiều khiển tự động truyền thống nói chung đáp

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG ĐIỀU KHIỂN THÍCH NGHI

ĐIỀU KHIỂN HỆ PHI TUYẾN

Ngành : TỰ ĐỘNG HOÁ

Mã số: 23.04.3898 Học viên: TRẦN THỊ TUYẾT Người HD Khoa học : TS NGUYỄN VĂN VỴ

THÁI NGUYÊN - 2010

Người hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Văn Vỵ

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG ĐIỀU KHIỂN THÍCH NGHI

ĐIỀU KHIỂN HỆ PHI TUYẾN

Đặt vấn đề:

Đối với hệ tuyến tính các bộ điều khiển ứng dụng các lý thuyếtđiều khiển tự động truyền thống nói chung đáp ứng được các chỉ tiêuchất lượng đề ra như mong muốn Nhưng các hệ cần điều khiển trongthực tế đều là các hệ phi tuyến Vì vậy, khi thiết kế bộ điều khiển cho

hệ thực thường phải chấp nhận các giả thiết sau:

Đối tượng không có phần tử phi tuyến

Các tham số chưa biết không biến thiên theo thời gian.Trong quá trình làm việc hệ không chịu tác động của nhiễu.Trong thực tế các giả thiết trên là không thể thoả mãn được vì vậykhi xét đến biến thiên của tham số, đến nhiễu tác động thì chất lượng

ra không còn thoả mãn yêu cầu nữa Nghĩa là các hệ điều khiển thôngthường là không đáp ứng được Vì lý do trên, việc nghiên cứu ứngdụng điều khiển thích nghi vào điều khiển các hệ thực là rất cần thiết

và cần tập trung nghiên cứu

Mục đích nghiên cứu

Mục đích nghiên cứu của đề tài là ứng dụng lý thuyết Điềukhiển thích nghi xây dựng bộ điều khiển cho đối tượng phi tuyến đảmbảo được chất lượng ra của hệ theo mong muốn khi tham số của hệ thayđổi và trong quá trình làm việc chịu nhiễu tác động

Ý nghĩa khoa học

 Ứng dụng điều khiển thích nghi điều khiển hệ phi tuyến sẽkhắc phục được nhược điểm của hệ điều khiển tự động truyềnthống khi điều khiển hệ phi tuyến

 Làm sáng tỏ khả năng ứng dụng vào thực tiễn của điều khiểnthích nghi

 Nâng cao chất lượng của hệ điều khiển tự động

Ý nghĩa thực tiễn

Khi đề tài được hoàn thành sẽ đáp ứng được yêu cầu của thực

tiễn: các hệ cần điều khiển đều là các hệ phi tuyến và khi làm việc hệchịu tác động của nhiễu Đáp ứng được yêu cầu cần điều khiển các hệthực và điều khiển thích nghi được ứng dụng rộng rãi và có hiệu quảhơn nữa.

Luận văn gồm:

Chương 1: Tổng quan về hệ điều khiển thích nghi Chương 2: Hệ điều khiển thích nghi theo mô hình mẫu MRAC Chương 3: Tổng hợp hệ điều khiển thích nghi theo mô hình mẫu

hệ truyền động điện một chiều

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN THÍCH NGHI 1.1 - Lịch sử phát triển của hệ điều khiển thích nghi

Điều khiển thích nghi (ĐKTN) ra đời năm 1958 để đáp ứng yêucầu của thực tế mà các hệ điều khiển tự động truyền thống không thoảmãn được Trong các hệ điều khiển tự động truyền thống, các xử lý điềukhiển thường dùng các mạch phản hồi là chính Vì vậy chất lượng ra của

hệ bị thay đổi khi có nhiễu tác động hoặc tham số của hệ bị thay đổi.Trong hệ ĐKTN cấu trúc và tham số của bộ điều khiển có thể thay đổi,

vì vậy chất lượng ra của hệ được đảm bảo theo các chỉ tiêu đã định ĐKTN khởi đầu là do nhu cầu về hoàn thiện các hệ thống điềukhiển máy bay Do đặc điểm của quá trình điều khiển máy bay là cónhiều thông số thay đổi và có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ổnđịnh quỹ đạo bay, tốc độ bay Ngay từ năm 1958 trên cơ sở lý thuyết vềtruyển động của Boocman, lý thuyết điều khiển tối ưu…Hệ thống điềukhiển hiện đại này đã ra đời Ngay sau khi ra đời lý thuyết này đã đượchoàn thiện nhưng chưa được thực thi vì số lượng phép tính quá lớn màchưa có khả năng giải quyết được Ngày nay nhờ sự phát triển mạnh mẽcủa công nghệ thông tin, điện tử, máy tính…cho phép giải được nhữngbài toán đó một cách thuận lợi nên hệ thống ĐKTN được ứng dụng rấtrộng rãi vào thực tế

Hệ ĐKTN có mô hình mẫu (MRAC) đã được Whitaker đề xuấtkhi giải quyết vấn đề điều khiển lái tự động máy bay năm 1958 Phươngpháp độ nhạy và luật MIT đã được dùng để thiết kế luật thich nghi vớimục đích đánh giá các thông số không biết trước trong sơ đồ MRAC.Thời gian đó việc điều khiển các chuyến bay do còn tồn tại nhiều hạnchế như thiếu phương tiện tính toán, xử lý tín hiệu và lý thuyết cũngchưa thật hoàn thiện Đồng thời những chuyến bay thí nghiệm bị tai nạnlàm cho việc nghiên cứu về lý thuyết điều khiển thích nghi bị lắngxuống vào cuối thập kỉ 50 và đầu năm 1960 Thập kỉ 60 là thời gianquan trọng nhất trong việc phát triển các lý thuyết tự động, đặc biệt là lýthuyết ĐKTN Kỹ thuật không gian trạng thái và lý thuyết ổn định dựatheo luật Lyapunov đã được phát triển Một loạt các lý thuyết như điềukhiển đối ngẫu, điều khiển ngẫu nhiên, nhận dạng hệ thống, đánh giáthông số…ra đời cho phép tiếp tục phát triển và hoàn thiện lý thuyếtĐKTN Vào năm 1966 Park và các đồng nghiệp đã tìm phương phápmới để tính toán lại luật thích nghi sử dụng luật MIT ứng dụng vào các

sơ đồ MRAC của những năm 50 bằng cách ứng dụng lý thuyếtLyapunov Tiến bộ của lý thuyết điều khiển những năm 50 cho phépnâng cao hiểu biết về ĐKTN và đóng góp nhiều vào đổi mới lĩnh vựcnày

Những năm 70 sự phát triển của kỹ thuật điện tử và máy tính đãtạo ra khả năng ứng dụng lý thuyết này vào thực tế Các hệ ĐKTN đãđược ứng dụng vào điều khiển của các hệ thống phức tạp Tuy nhiênthành công của thập kỉ 70 còn gây nhiều tranh cãi trong ứng dụng điềukhiển thích nghi Đầu năm 1979 người ta chỉ ra rằng những sơ đồMRAC của thập kỉ 70 dễ mất ổn định do nhiễu tác động Tính bền vữngtrong ĐKTN trở thành mục tiêu tập trung nghiên cứu của các nhà khoahọc vào năm 1980 Khi đó người ta xuất bản nhiều tài liệu về độ không

ổn định do các khâu động học không mô hình hoá được hoặc do nhiễutác động vào hệ thống

Trong những năm 80 nhiều thiết kế đã được cải tiến, dẫn đến rađời lý thuyết ĐKTN bề vững Một hệ thống ĐKTN được gọi là bền

3

vững nếu như nó đảm bảo chất lượng ra cho một số đối tượng trong đó

có đối tượng đang cần xét và trong quá trình làm việc hệ chịu nhiễu tácđộng

Nội dung của bài toán trong ĐKTN là điều khiển những đốitượng có thông số biết trước và biến đổi theo thời gian Cuối thập kỷ 80các công trình nghiên cứu về hệ ĐKTN bền vững, đặc biệt là MRACcho các đối tượng có thông số biến thiên theo thời gian tuyến tính Cácnghiên cứu của những năm 90 tập chung vào đánh giá kết quả của cácnghiên cứu năm 80 và nghiên cứu các lớp đối tượng phi tuyến có tham

số bất định Những cố gắng này đã được đưa ra một số lớp sơ đồ MRACxuất phát từ hệ thống phi tuyến

1.2 - Đặc điểm chung của hệ thống Điều khiển thích nghi

1.2.1 Định nghĩa

Hệ Điều khiển thích nghi là hệ điều khiển tự động mà cấu trúccủa bộ điều khiển có thế thay đổi theo sự biến thiên thông số của hệ saocho chất lượng ra của hệ đảm bảo các chỉ tiêu đã định trước

1.2.2 Cấu trúc hệ Điều khiển thích nghi

Cấu trúc tổng quát của hệ ĐKTN đựoc mô tả trên hình 1.1

Hệ gồm hai khối sau:

* Khối 1: Phần cơ bản của hệ điều khiển bao gồm:

Hình 1.1 Cấu trúc chung của hệ thống Điều khiển thích nghi

Khâu nhận dạng có nhiệm vụ đánh giá các biến đổi của hệ thống dotác dụng của nhiễu và các yếu tố khác Kết quả nhận dạng được đưa vàothiết bị tính toán Kết quả tính toán được đưa vào cơ cấu thích nghi đểđiều chỉnh các thông số bộ điều khiển nhằm đảm bảo chất lượng của hệnhư mong muốn

1.2.3 Phân loại

Các hệ ĐKTN được chia thành hai nhóm chính :

+ Hệ ĐKTN trực tiếp (có mô hình mẫu)

+ Hệ ĐKTN gián tiếp (có mô hình ẩn)

Hệ ĐKTN có ba sơ đồ chính sau đây:

a Điều khiển thích nghi điều chỉnh hệ số khuếch đại

b Hệ Điều khiển thích nghi theo mô hình mẫu

c Hệ Điều khiển thích nghi tự chỉnh (Self-Tuning-Regulator-STR)

Hệ Điều khiển thích nghi tự chỉnh được phát biểu chủ yếu cho hệgián đoạn STR là hệ rất mềm dẻo Tuỳ theo việc lựa chọn luật đánh giá

và luật điều khiển mà ta có nhiều STR khác nhau Dựa vào thuật toáncập nhật tham số người ta chia STR thành 2 loại chính: STR trực tiếp(DSTR) và STR gián tiếp (ISTR)

Kết hợp cả hai phương pháp trên ta có hệ tự chỉnh thích nghi lai,tức là cùng lúc ta đánh giá cả tham số bộ điều khiển và tham số đốitượng nhằm tránh giải phương trình đại số Đây là hệ thích nghi tự chỉnhnhằm kết hợp ưu điểm của cả hai hệ trên

1.3 Hệ Điều khiển thích nghi theo mô hình mẫu (MRAC)

MRAC (model reference adaptive control) xuất phát từ phươngtrình điều khiển theo mô hình mẫu (MRC) Trong phương pháp điềukhiển theo mô hình mẫu nếu ta không biết vectơ tham số của đối tượng

 * thì ta không thể tính được vectơ tham số của bộ điều khiển C * Do

đó phương pháp điều khiển theo mô hình mẫu chỉ áp dụng được với đốitượng có thông số và cấu trúc biết trước

Để giải quyết được bài toán điều khiển theo mô hình mẫu với đốitượng có thông số thay đổi và cấu trúc không biết trước thì phương phápđiều khiển trên cần kết hợp với phương pháp ĐKTN để thay thế C *

trong luật điều khiển bằng vec tơ thông số đánh giá C Từ đó xuất hiệnphương pháp điều khiển thích nghi theo mô hình mẫu (MRAC)

Theo cách thu được vectơ  (t), MRAC có hai phương pháp:

1.3.1 Phương pháp MRAC trực tiếp

1.3.2 Phương pháp MRAC gián tiếp

1.4 Hệ Điều khiển thích nghi áp đặt cực – APPC

1.5 Ưu nhược điểm và ứng dụng của hệ Điều khiển thích nghi

Hiện nay kỹ thuật ĐKTN đã được sử dụng có kết quả trong nhiềulĩnh vực khác nhau Đặc biệt được ứng dụng ở lĩnh vực mà thông số củađối tượng biến thiên theo thời gian như:

+ Xử lý các vật liệu thô trong các máy nghiền, máy trộn

+ Điều khiển các hệ thống sản xuất hoá chất, rượu, bia

+ Điều khiển tầu thuỷ, máy bay

+ Điều khiển các hệ thống năng lượng, vũ khí

+ Điều khiển các rôbốt công nghiệp (tay máy, người máy…)

Hệ thống ĐKTN có ưu điểm sau về hiệu quả kinh tế kỹ thuật làcải thiện chất lượng sản phẩm, gia tăng sản lượng, tiết kiệm năng lượng,giảm thời gian bảo dưỡng, phát hiện sớm hỏng hóc, luận chứng kinh tếvững chắc

Bên cạnh những ưu điểm trên thì ĐKTN còn có nhược điểm là sốlượng tính toán lớn Ngày nay nhờ sự phát triển mạnh mẽ của công nghệthông tin, điện tử, máy tính…cho phép giải được những bài toán đó

thuận lợi nên các hệ thống ĐKTN ngày càng được sử dụng rộng rãi và

có hiệu quả vào thực tế

Trong những năm gần đây các hệ thống ĐKTN theo mô hình mẫu

và các hệ tự chỉnh đã đạt được nhiều kết quả Từ các luật điều khiểnhiện đại đã tạo ra nhiều bộ điều khiển theo chương trình cho các hệtruyền động điện tự động

1.6 Hệ thống Điều khiển thích nghi có ứng dụng máy tính

Phương pháp này có thuận lợi cho việc điều khiển máy tính vì nócho phép tổng hợp trực tiếp dưới dạng đảo các thuật toán về điều khiểntrên máy tính Điều này rất quan trọng khi các phần tử của hệ thống điềukhiển thích nghi là phi tuyến

1.7 Kết luận chương I

Điều khiển thích nghi là phương pháp điều khiển hiện đại cónhiều ưu điểm nên được áp dụng vào điều khiển các hệ thống phức tạptrong thực tế

Điều khiển thích nghi có nhiều phương pháp Trong thời gian gầnđây các phương pháp Điều khiển thích nghi phát triển và hoàn thiện vớitốc độ nhanh đặc biệt các hệ thống Điều khiển thích nghi theo mô hìnhmẫu và các hệ tự chỉnh đã đạt được nhiều kết quả

Chương II

HỆ ĐIỀU KHIỂN THÍCH NGHI THEO MÔ HÌNH MẪU

Điều khiển thích nghi theo mô hình mẫu là một phương phápquan trọng trong điều khiển thích nghi Điều này được nghiên cứu trong

hệ truyền động điện tự động mà ở đó thể hiện rõ được các yếu tố củađiều khiển theo mô hình (MRC) và mô hình mẫu đưa ra các tín hiệuthực hiện được yêu cầu của hệ thống truyền động điện tự động Đây làcách thuận tiện để đưa ra các thông số kĩ thuật cho các vấn đề về truyềnđộng điện có điều khiển thích nghi Các tham số thay đổi dựa vào sựphản hồi cơ bản từ sai số giữa đầu ra của hệ thống và đầu ra của mô hìnhđiều khiển

Phương pháp hiệu chỉnh các tham số trong một MRAC có thểđạt được theo hai cách sau:

- Sử dụng phương pháp độ dốc

- Áp dụng thuyết ổn định

Trong MRAC mong muốn đạt được của hệ thống thể hiện rõbằng một mô hình mẫu và bộ điều khiển các tham số được hiệu chỉnhtrên cơ sở các sai lệch là sự khác biệt giữa đầu ra của hệ thống kín và

mô hình mẫu MRAC thường được vận hành theo hệ thống chuỗi thờigian

2.1 Đặc điểm của hệ điều khiển thích nghi theo mô hình mẫu MRAC

2.1.1 Sơ đồ cấu trúc MRAC

Cấu trúc cơ bản của hệ điều khiển thích nghi theo mô hình mẫuMRAC được chỉ ra ở hình 2.1 Bộ điều chỉnh gồm 2 mạch vòng: Mạchvòng trong là mạch vòng cơ bản, mạch vòng ngoài là mạch vòng hiệuchỉnh Tín hiệu vào của mạch vòng này là sai lệch tín hiệu ra của môhình mẫu và đối tượng

Mô hình mẫu đặc trưng cho tiêu chuẩn đặt trước Trong trườnghợp này việc so sánh giữa tín hiệu đặt trước với tín hiệu ra của hệ chính

là so sánh giữa tín hiệu ra của mô hình mẫu với tín hiệu ra của đốitượng

Hình 2.1: Sơ đồ cấu trúc hệ ĐKTN theo mô hình mẫu MRAC

Mô hình mẫu được mô tả bởi các phương trình:

; U B X

e(t) +

-Y s

CƠ CẤU THÍCH NGHI

MÔ HÌNH MẪU

ĐỐI TƯỢNG

BỘ ĐIỀU KHIỂN

Hệ thống được mô tả bởi các phương trình:

; U ) t ( B X

e C Y

đó sao cho hệ thống và mô hình có sai lệch nhỏ nhất, tức là đạt được:

0 ) ( 



 e t

Lim

2.1.2 Phân loại MRAC

Có thể phân loại các hệ thống ĐKTN theo mô hình mẫu vớinhiều quan điểm khác nhau như theo quan điểm cấu trúc, theo quanđiểm ứng dụng, theo tiêu chuẩn tối ưu, thông số nhiễu…

2.1.2.1 Quan điểm cấu trúc

Theo quan điểm này ta có thể chia thành:

+ Hệ thống ĐKTN có mô hình mẫu nối tiếp

+ Hệ thống ĐKTN có mô hình mẫu song song

+ Hệ thống ĐKTN có mô hình mẫu song song, nối tiếp

2.1.2.2 Theo quan điểm ứng dụng

Một hệ điều khiển thích nghi được tạo nên nhờ sự kết hợp giữamột khâu đánh giá tham số làm việc, làm nhiệm vụ đánh giá tức thời cáctham số chưa biết và một luật điều khiển đựơc thiết kế trên cơ sở cáctham số đã biết rõ ràng Cách kết hợp giữa khâu đánh giá tham số (còngọi là “Luật thích nghi”) với luật điều khiển sẽ tạo ra hai phương phápthích nghi khác nhau

a Hệ Điều khiển thích nghi theo mô hình mẫu trực tiếp (DirectMRAC)

b Hệ điều khiển thích nghi theo mô hình mẫu gián tiếp (IndirectMRAC)

2.1.3 Nguyên lí làm việc của hệ MRAC

MRAC xuất phát từ phương pháp điều khiển theo mô hình mẫu (MRC Model Referance Control) Mục tiêu của MRC là tìm luật điều khiểnphản hồi (Feedback Control Laws) để thay đổi cấu trúc của đối tượngsao cho đặc tính vào/ra giống như của mô hình mẫu Hàm Wm(s) của môhình mẫu được thiết kế sao cho khi cho tín hiệu vào r(t) thì tín hiệu ra

-ym(t) của mô hình mẫu sẽ bám sát tín hiệu ra của đối tượng yp(t) Bộđiều khiển phản hồi C (*c) được thiết kế sao cho tất cả tín hiệu là giớihạn (Bound) và hàm truyền của mạch vòng kín từ r(t) đến yp(t) là trùngvới Wm(s) Hàm truyền này đảm bảo rằng đối với bất kì tín hiệu vào r(t)nào thì sai số e1(t) giữa ym(t) và yp(t) cũng sẽ tiến tới 0, khi thời gian tiếntới vô cùng: (ym(t), yp(t)0; t) Hàm truyền này nhận được bằngcách khử bỏ Zero của hàm truyền của đối tượng Gp(s) và thay thế nóbằng Wm(s) thông qua việc sử dụng bộ điều khiển phản hồi C (*c).Việc khử bộ Zero của đối tượng sẽ phải hạn chế đối tượng pha nhỏ nhất,

có nghĩa là có Zero ổn định Nếu có Zero của đối tượng không ổn địnhviệc khử nó chỉ dễ dàng khi tín hiệu là 0 ở giới hạn (Unbounded signal)

Thiết kế C (*c) đòi hỏi phải biết về hệ số của hàm truyền

Gp(s) Nếu * là véc tơ chứa hệ số của hàm truyền đối tượng Gp(s) =

Gp(s,*), thì véc tơ thông số của bộ điều khiển C (*c) có thể tính đượcbằng cách giải phương trình đại số dạng: *c= F *

Theo nghĩa đó có thể nghiên cứu tương đương bằng cách thaythế * không biết trong luật điều khiển bằng cách đánh giá của nó c(t)nhận được bằng nghiên cứu trực tiếp hoặc gián tiếp

Cấu trúc của sơ đồ MRC của đối tượng SISO tuyến tính dừngđược mô tả ở hình 2.7 Trong phương pháp điều khiển theo mô hìnhmẫu, nếu ta không biết véctơ tham số của đối tượng * thì ta không thểtính được véc tơ tham số của bộ điều khiển *c Do đó, phương phápđiều khiển theo mô hình mẫu chỉ áp dụng được đối với đối tượng cóthông số và cấu trúc biết trước

Hình 2.7: Sơ đồ ĐKTN theo mô hình mẫu

Để giải quyết được bài toán điều khiển theo mô hình mẫu vớiđối tượng có thông số và cấu trúc không biết trước hoặc thay đổi thìphương pháp điều khiển trên cần kết hợp với phương pháp điều khiểnthích nghi để thay thế *c trong luật điều khiển bằng véc tơ thông sốđánh giá *c Từ đó ta có phương pháp điều khiển thích nghi theo môhình mẫu (MRAC)

Véc tơ (t) có thể thu được bằng phương pháp đánh giá trựctiếp hoặc phương pháp đánh giá gián tiếp, từ đó ta có thể chia phươngpháp điều khiển thích nghi theo mô hình mẫu thành hai phương pháp:

+ Phương pháp điều khiển thích nghi theo mô hình mẫu trựctiếp

+ Phương pháp điều khiển thích nghi theo mô hình mẫu giántiếp

Trong hệ ĐKTN do chưa biết các thông số của đối tượng điềukhiển nên các thông số của bộ điều khiển phải được các luật thích nghicập nhật Do đó, việc thiết kế luật thích nghi sẽ bao gồm cả việc chọnluật thích nghi và chứng minh sự ổn định của hệ thống

Việc thiết kế luật thích nghi thường gồm các bước sau:

+ Chọn luật thích nghi có chứa các biến thông số

+ Chọn luật thích nghi để điều chỉnh những thông số này

+ Phân tích đặc tính hội tụ của hệ thống

2.2 Phương pháp tổng hợp MRAC theo thuyết tối ưu cục bộ

2.3 Phương pháp tổng hợp MRAC theo hàm Lyapunov

BỘ ĐIỀU KHIỂN

C ()

ĐỐI TƯỢNG G(s).

2.4 Tổng hợp luật thích nghi trên cơ sở về lí thuyết ổn định tuyệt đối và nguyên lí dương của hệ thống động

2.5 Kết luận chương II

Điều khiển thích nghi theo mô hình mẫu là một phương phápquan trọng trong điều khiển thích nghi Đây là phương pháp được ápdụng nhiều trong thực tế

Đây là cách thuận tiện để đưa ra các thông số kĩ thuật cho các vấn

đề về truyền động điện có điều khiển thích nghi Các tham số thay đổidựa vào sự phản hồi cơ bản từ sai số giữa đầu ra của hệ thống và đầu racủa mô hình điều khiển

Trong chương này tôi đã phân tích, nghiên cứu hệ ĐKTN theo

mô hình mẫu, hệ ĐKTN trực tiếp theo mô hình mẫu, hệ ĐKTN gián tiếptheo mô hình mẫu, phương pháp tổng hợp MRAC theo hàm Lyapunov,tổng hợp luật thích nghi trên cơ sở lí thuyết ổn định tuyệt đối Các bướcnghiên cứu cụ thể từ cấu trúc chung của hệ và nguyên lí làm việc, cácphương pháp tổng hợp luật ĐKTN Từ đó làm cơ sở tổng hợp MRACcho hệ truyền động điện một chiều

Chương III TỔNG HỢP HỆ ĐIỀU KHIỂN THÍCH NGHI

THEO MÔ HÌNH MẪU CHO HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN MỘT

CHIỀU 3.1 Đặt bài toán

Hiện nay, động cơ điện một chiều đang được sử dụng rộng rãitrong các hệ thống truyền động điện, do đó nó có các ưu điểm như: Đặctính khởi động và hãm tốt, khả năng chịu quá tải lớn, có khả năng tổnghợp các hệ thống truyền động điện có chất lượng cao về phạm vi ổnđịnh, điều chỉnh tốc độ, khả năng đảo chiều nhanh và chính xác…

Mặt khác, động cơ điện một chiều cũng chính là đối tượng phituyến nên nó phù hợp với đối tượng nghiên cứu của đề tài Trongphương trình mô tả toán học cho động cơ điện một chiều thì các đại

lượng đầu vào thường là điện áp phần ứng Uư, điện áp kích từ Uk Tínhiệu ra thường là tốc độ góc của động cơ , mô men quay M, dòng điệnphần ứng Iư, hoặc trong một số trường hợp là vị trí của Rôto  Mômentải Mc là mômen do cơ cấu công nghệ truyền về trục động cơ, mômen tải

là nhiễu loạn quan trọng nhất của hệ thống truyền động điện

Sơ đồ thay thế động cơ điện một chiều kích từ độc lập trên hình3.1

Hình 3.1: Sơ đồ thay thế động cơ điện một chiều kích từ độc lập

3.2 Tổng hợp MRAC cho hệ truyền động điện một chiều

3.2.1 Xây dựng mô hình toán học động điện một chiều

Để xây dựng mô hình toán học cho động điện một chiều cần mô

tả toán học cho động cơ điện một chiều ở hai chế độ xác lập và chế độquá độ

3.2.1.1 Chế độ xác lập

Phương trình cân bằng điện áp mạch điện phần ứng của động cơ:

Uư = E + Rư.Iư (3.1)Trong đó: