Tài liệu tham khảo bài giảng mô hình hóa, Nhận dạng và mô phỏng bộ môn điều khiển tự động Khoa điện - điện tử - Chương 3 Nhận dạng mô hình không tham số
Trang 1
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - ĐHQG TP HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN -~ ĐIỆN TỬ
BO MON DIEU KHIEN TU DONG
Trang 2I MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM
Muốn thiết kế hệ thống điều khiển có chất lượng tốt cần phải biết mô hình
toán học của đối tượng điều khiển Nhận dạng hệ thống là phương pháp rút ra mô hình toán học của hệ thống dựa vào đữ liệu vào — ra quan sát được Lý thuyết nhận
dạng hệ thống được đưa ra từ những năm 1960 trên cơ sở lý thuyết xác suất thống
kê Đến nay các phương pháp nhận dạng mô hình tuyến tính đã phát triển khá hoàn
chỉnh; các phương pháp nhận dạng hệ phi tuyến, đặc biệt là hệ phi tuyến MIMO
đang là vấn đề nghiên cứu được rất nhiều người quan tâm hiện nay
Bài thí nghiệm này trang bị cho học viên kiến thức thực hành về nhận dạng
hệ thống Thông qua các thí nghiệm cụ thể nhận dạng các đối tượng điển hình
trong phòng thí nghiệm là động cơ DC và hệ bồn chứa học viên sẽ áp dụng được các phương pháp nhận dạng mô hình tuyến tính cũng như phi tuyến; phương pháp
nhận dạng hệ thống hở cũng như hệ thống kín; phương pháp nhận dạng hệ SISO cũng như hệ MIMO vào thực tế Bài thí nghiệm sẽ giúp học viên củng cố kiến thức
lý thuyết, phát triển kỹ năng thực hành nhận dạng hệ thống để sau này có thể vận
dụng lý thuyết nhận dạng các hệ thống thực tế trong công nghiệp
Để có thể thực hiện tốt bài thí nghiệm, học viên cần xem lại cơ sở lý thuyết
trong các môn học Mô hình hóa, nhận dạng và mô phong; Mang neuron nhận dạng,
dự báo và điều khiển Phụ lục A ở cuối hướng dẫn thí nghiệm này tóm lượt lý thuyết tối thiểu học viên phải nắm trước khi tiến hành thí nghiệm
II ĐỐI TƯỢNG NHẬN DANG
II.1 Sơ đô khối thu thập đỡ liệu
Bài thí nghiệm này sử dụng bộ công cụ Simulink kết hợp với Realtime Workshop và xPC Target của Matlab để thực hiện các thí nghiệm thu thập dữ liệu,
do đó sơ đồ khối phần cứng của hệ thống được thiết kế như hình 3 Máy tính chủ
(Host) sử dụng để soạn thảo các sơ đồ Simulink thu thập dữ liệu, đồng thời cũng
được sử dụng để thực thi các thuật toán nhận dạng hệ thống Máy tính chủ giao tiếp
với máy tính đích (Target) qua cổng nối tiếp (cổng COM) Máy tính đích giao tiếp trực tiếp với các đối tượng cần nhận dạng qua các card thu thập số liệu Trong bài
thí nghiệm này card thu thập số liệu được sử dụng là card PCL-8I§L (hãng
Advantech) Card PCL-818L c6 16 kênh chuyển đổi AD 12 bít, 1 kênh chuyển đổi
DA 12 bít và 16 ngõ vào/ra song song Đối tượng nhận dạng trong bài thí nghiệm
này là động cơ DC và hệ bồn chứa liên kết
card DAS điểu khiến
Trang 3II.2 Dong co DC
Động cơ DC là phần tử chấp hành được sử dụng rất phổ biến trong các máy
móc, dây chuyền sản xuất công nghiệp Sơ đồ khối hệ thống động cơ DC dùng
trong thí nghiệm được trình bày ở hình 2 Tín hiệu điều khiển xuất ra từ máy tính
PC qua ngõ ra tương tự (Analog Output) của card PCL-818L Mạch khuếch đại công suất là mạch khuếch đại đẩy kéo, trục quay encoder gắn với trục quay động
cơ Một bộ đếm lên/xuống được sử dụng để đếm xung từ encoder Tín hiệu ra của
bộ đếm được đưa vào ngõ vào số (Digital Input) của card thu thập số liệu PCL-
818L Bằng cách đếm xung, chúng ta đo được vị trí của động cơ, lấy sai phân vị trí
giữa hai lần lấy mẫu liên tiếp ta sẽ đo được tốc độ quay của động cơ
bơm vào hai bổn bằng hai máy bơm DC Hệ bồn liên kết là một đối tượng điển hình
thường dùng để kiểm chứng các thuật toán điều khiển quá trình Tùy theo tiết diện
mở các van, cách sử dụng các máy bơm và tầm làm việc mà ta có được các cấu hình
hệ thống khác nhau để kiểm chứng lý thuyết điều khiển như hệ quán tính bậc 1, hệ
quán tính bậc 2, hệ phi tuyến, hệ đa biến, hệ có nhiễu loạn, hệ có thông số biến đổi,
Trang 4Sử dụng cảm biến áp suất Model 68075 (hãng Cole-Parmer) để đo chiều cao
mực chất lỏng trong bôn chứa Khi áp suất cột chất lỏng trong bồn thay đổi từ 0-
5psig thì dòng ra của cảm biến thay đổi trong khoảng 4-20mA, dùng điện trở 560Q
để biến đổi dòng thành áp Máy tính đọc điện áp này qua ngõ vào tương tự của
card PCL-818L Chất lồng bơm vào bồn bằng máy bơm DC 12V với công suất bơm
cực đại định mức 70 lit/phút Lưu lượng bơm thay đổi bằng cách thay đổi điện áp cấp cho máy bơm theo phương pháp điều rộng xung Bộ điều rộng xung sử dụng vi
điều khiển P§9C51RD2 của hang Philip
Máy tính Target
Hình 3: Hệ bồn chứa liên kết: hình dang bên ngoài (trên), sơ đồ khối phần cứng (dưới)
Ill PHAN MEM THI NGHIEM
IIIL.1 Chương trình Simulink thu thập số liệu
Bài thí nghiệm này sử dụng bộ công cu Simulink két hdp véi Realtime
Workshop và xPC Target của Matlab để thực hiện các thí nghiệm thu thập số liệu
Sơ đồ khối chương trình Simulink thu thập đỡ liệu vào ra của động cơ DC và hệ
bồn chứa lần lượt được trình bày ở hình 4 và 5 Sử dụng bộ công cụ Realtime
Worrkshop có thể biên dịch chương trình Simulink thành chương trình có thể thực thi độc lập trên các máy tính không cài Matlab Bộ công cụ xPC Target hỗ trợ các giao tiếp với các card thu thập dữ liệu chuyên dụng, trong đó có card PCL-§18L
Nhờ bộ công cụ này mà chương trình khả thi sau khi biên dịch được tải xuống máy
tính điều khiển thiết bị.
Trang 5Thu thập dữ hiệu vào ra động cơ:
Chương trình Simulink thu thập dữ liệu vào — ra của động cơ được lập trình sẵn và lưu trữ trong file DC_ Motor.mdl (xem hình 4)
Trong hình 4a tín hiệu vào lưu trong file DCMofor_Inpuf.maf được tạo ra bằng cách gọi thực thi chương trình DCMøfor_Inpuf.m Khối DCMöofor cho phép máy
tính giao tiếp với phần cứng qua card PCL-818L Sơ đồ chi tiết khối DCMotor dudc
trình bày ở hình 4b
Trong hình 4b khối Anølog Ouífpuf xuất tín hiệu điều khiển mạch khuếch đại
công suất cấp nguồn cho động cơ qua ngõ ra tương tự của card PCL-818L Khối
Digital Input doc tín hiệu từ bộ đếm qua ngõ vào số của card PCL-818L Khối MeasureVel tinh van tốc động cơ bằng cách so sánh giá trị bộ đếm hiện tại với giá trị
bộ đếm ở lần lấy mẫu trước để biết được dịch chuyển tương đối, sau đó lấy dich chuyển tương đối chia cho chu kỳ lấy mẫu sẽ được vận tốc Khối MeasurePos tinh vi
trí góc quay động cơ bằng cách cộng dịch chuyển tương đối với vị trí góc quay đã xác
định được ở lần lấy mẫu trước Hãy đọc các file mã nguồn m£œsurePos.c và
measureVel.e để hiểu rõ hơn về các thuật toán này
File Edit View Simulation Format Tools Help
Dah & 2 > Normal v| ki B® i Se
measureVel
Velocity Voltage
Analog Output Digital Input measurePos
Position
Hình 4: Sơ đồ Simulink thu thập dữ liệu vào — ra động cơ DC
Trang 6Thu thập dữ liệu vào ra hệ bồn chứa:
Chương trình Simulink thu thập dữ liệu vào — ra của hệ bồn chứa được lập
trình sắn và lưu trữ trong file Cowupled_ Tank.mdl (xem hình 5)
Trong hình 5a tín hiệu vào để thực hiện các thí nghiệm thu thập số liệu đã
được tạo ra và lưu sẵn trong file Tank_Input.mat bằng cách thực thi chương trình Tank_Input.m Khối Coupled_ Tank cho phép máy tính giao tiếp với phần cứng qua
card PCL-81§L Sơ đồ chi tiết khối Coupled_Tank được trình bày ở hình 5b
Trong hình 5b khối PCL818do xuất tín hiệu điều khiển máy bơm (chu kỳ
nhiệm vụ của bộ PWM, xem sơ đồ phần cứng ở hình 3) qua ngõ ra số của card
PCL-818L, khối Offset ding dé loai bỏ đặc tính vùng chết của máy bơm Khối PCL-818L Advatech Analog Input doc gia tri dién 4p DC phan hồi từ các cảm biến
áp suất đo độ cao mực chất lóng, tín hiệu này được lọc nhiễu bằng bộ lọc thông thấp, khối V £o H biến đổi điện áp phản hồi thành độ cao mực chất lỏng bằng cách nhân điện áp với một hệ số tỉ lệ, hệ số này có được khi định chuẩn mạch đo
(=) Coupled_Tank E elk}
File Edit View Simulation Format Tools Help Deh & T§ | External v we
141 Coupled_Tank
Out1
Target Scope Id: 1 ¥
ctank_input HP
Scope (xPC)
% Coupled_ Iank/Coupled_ Iank
File Edit View Simulation Format Tools Help
Dig h & @ | External vị ki @B & i
Sensor 1 (h1)
05st
Trang 7phỏng Học viên có thể tham khảo mã nguồn để phát triển các thuật toán phù hợp
với bài toán nhận dạng cần giải
IV CHUẨN BỊ THÍ NGHIỆM
Học viên cần đọc kỹ hướng dẫn này trước khi tiến hành thí nghiệm và trả lời
ngắn gọn các câu hỏi sau đây:
Trình tự thực hiện thí nghiệm thu thập dữ liệu?
Mô hình không tham số của hệ tuyến tính?
Dạng tín hiệu vào để thực hiện thí nghiệm thu thập dữ liệu nhận dạng mô hình
không tham số hệ tuyến tính?
Các loại mô hình có tham số của hệ tuyến tính?
Dạng tín hiệu vào để thực hiện thí nghiệm thu thập dữ liệu nhận dạng mô hình
có tham số hệ tuyến tính?
Mô hình hộp đen phi tuyến?
Biểu thức toán học của mô hình mờ? Mô hình mờ có thể xây dựng bằng cách nào?
Biểu thức toán học của mô hình mạng thần kinh? Khả năng xấp xỉ của mô hình
mạng thần kinh phụ thuộc vào những yếu tố nào?
Dạng tín hiệu vào để thực hiện thí nghiệm thu thập dữ liệu nhận dạng mô hình
phi tuyến?
Thuật toán ước lượng thông số mô hình phi tuyến?
Làm thế nào để biết được mô hình nhận dạng được có tốt hay không?
Tại sao phải nhận dạng hệ thống kín?
Các phương pháp nhận dạng hệ thống kín? Ưu khuyết điểm của mỗi phương
pháp?
V NOI DUNG THI NGHIEM
Trước khi thực hiện các thí nghiệm dưới đây, phải chắc rang:
- Hệ thống đã được kết nối như sơ đồ khối ở hình 1
- Đã kích hoạt Matlab, cửa số lệnh đã sẵn sàng
- Máy tính đích đã được khởi động dùng đĩa Boot Loader (đĩa này đã được tạo sắn dùng bộ công cụ xPC Target, cách tạo đĩa khởi động này học viên có thể tham
khảo tài liệu hướng dẫn của Matlab).
Trang 8Thí nghiệm 1: Thí nghiệm thu thập dữ liệu vào — ra của động cơ DC
Dưới đây là hướng dẫn chi tiết cách thu thập dữ liệu vào ra của động cơ DC,
cách thu thập dữ liệu vào ra hệ bồn liên kết được thực hiện tương tự
Bước 1.1: Tại cửa số lệnh, gõ vào dòng lệnh: >> Motor [ENTER]
Cửa số chương trình Simulink thu thập dữ liệu động cơ DC xuất hiện như hình 3
Bước I.2: Nếu Matlab báo lỗi, kiểm tra xem trong thư mục hiện hành có file dữ
liệu ÄMfofor_Inpuf.maf hay không? Nếu chưa có hãy gọi hàm Møfor_Inpuf.m dé tao
file chứa tín hiệu vào
Bước 1.3: Đặt thông số cho chương trình Simulink
- Nhap chudt vao ctfa sé [Motor], sau d6 chon menu [Simulation] >
[Simulation Parameters .| (c6 thé bam phim tat 1a [Ctrl-E], ctfa s6 [Simulation
Parameters: Motor| hién lên
Simulation Parameters: Motor E] 5 Solver workspace |/0 | Diagnostics | Advanced| Real-Time Workshop | Simulation time
Start time: | 0.0 Stop time: | 30 Solver options
Type: |Fixed-step vị |ode5 (Dormand-Prince] vị Fixed step size: | 0.01 Mode: | Auto v
Thời gian thu thập
Solver C\wWorkspace 1/0 Diagnostics | Advanced| Real-Time Workshop | Load from workspace Save to workspace
i, Lo [— Input: ÍZ Time: tout
Lưu trữ thời gian vào biến tout - of
| Initial state: | J States:
mien ` ck./ IV Output: yout
Luu trữ dữ liệu vào biển yout >
| Final state:
Save options Lưu trữ tối đa 5000 mẫu dữ liệu —— # Limitdsapoints to last: | 5000
Decimation: l1 Format: | Array |
ñK | Cancel | Help | |
Trang 9
Simulation Parameters: Motor la 5 Solver | Workspace I/0 | Diagnostics | Advanceg] Real-Time Workshop |5
Category: | Target configuration vị Build
a ` ` Configuration
Bién dich chuong trinh thanh dc,
System target file: | xpctarget.tle Browse
ma chay trén may tinh Target
` Template makefile: xpe_default_tmf
Make command: | make rtw
[— Generate code only Stateflow options
OK | Cancel | Help | |
- Lần lượt chọn cdc trang [Solver], [Workspace IO], [Real-Time Workshop|
trong ctfa s6 [Simulation Parameters: Motor] và kiểm tra xem nội dung các trang
có giống các hình trên đây hay không, nếu không thì đặt lại cho đúng
- Sau khi kiểm tra nội dung các trang trong ctfa s6 [Simulation Parameters:
Motor], nhấp chuột vào nút nhấn [OKI
Bước 1.4: Biên dịch chương trình và tải xuống máy tính đích
Trong cửa số |[ÄMfofor| chọn [Tool] —> [Realtine Workshop| —> [Build Model]
(có thể bấm phím tắt là [Czrl-B})
Máy tính chủ bắt đầu biên dịch chương trình thu thập dữ liệu và sau đó tải chương trình xuống máy tính đích Nếu không có lỗi trên màn hình máy tính chủ và
máy tính đích có xuất hiện thông báo cho biết quá trình biên dịch và tải chương
trình xuống thành công Ở bước này nếu có Matlab báo lỗi thì tùy theo thông báo lỗi hãy kiểm tra lại xem:
- Chương trình Simulink có lỗi hay không (chú ý rằng các lỗi này có thể bao
gồm lỗi sử dụng các khối con không tương thích với xPC Target)
- Kết nối cổng COM giữa máy tính chủ và máy tính đích có lỗi không?
- Nếu không xác định được lỗi hãy liên hệ với người hướng dẫn thí nghiệm để
được giúp đỡ
Bước 1.5: Thutc thi chương trình thu thập dữ liệu
Tại dấu nhắc lệnh của Matlab, gõ vào dòng lệnh:
>> tg.start [ENTER]
Nếu động cơ không quay hãy kiểm tra xem mô hình động cơ đã được cấp nguồn chưa?
Bước 1.6: Lưu trữ dữ liệu để sử dụng trong nhận dạng
Tại dấu nhắc lệnh của Matlab, gõ vào dòng lệnh:
>> Save_Motor_Data [ENTER]
Trang 10Chương trình sẽ tải dữ liệu từ máy tính đích về máy tính chủ, sau đó lưu trữ tín hiệu điều khiển điện áp phần ứng vào biến , tốc độ động cơ vào biến yÏ, vị trí
động cơ vào biến y2, sau đó vẽ đồ thị dữ liệu vào ra vừa thu thập được (mở file
Save_Motor_Data.m để xem chỉ tiết các lệnh) Dữ liệu thu thập được sẽ được sử
dụng để nhận dạng hệ thống có các thí nghiệm tiếp theo
Thí nghiệm 2: Thí nghiệm thu thập dữ liệu vào — ra của hệ bồn chứa
Thực hiện thí nghiệm thu thập dữ liệu vào — ra của hệ bồn chứa tương tự như
cách đã làm ở thí nghiệm 1, chú ý rằng:
- Chương trình Simulink thu thập dữ liệu hệ bồn chtta: Coupled_Tank.mdl
- File chứa tín hiệu vào hệ bồn chứa: Tønk_Input.mai
- Chương trình tạo ra tín hiệu vào: Tønk_Input.m
- Thời gian thu thập dữ liệu 1a 10 phiit,
- Chu kỳ lấy mẫu là 0.5 giây
- File thực thi chương trình lưu trữ dữ liệu: Sưye_Tank_Dafa.m
- Tín hiệu vào (điện áp điều khiển máy bơm) được lưu vào các biến #1, 2
- Tín hiệu ra (độ cao mực chất lồng trong bồn) được lưu vào các biến yÏ, y2
Các thí nghiệm nhận dạng mô hình tuyến tính
Thí nghiệm 3: Nhận dạng đáp ứng xung của động cơ DC bằng PP phân tích quá độ
Bước 3.I: Thực hiện thí nghiệm thu thập dữ liệu (xem thí nghiệm T) với tín hiệu
vào (điện áp phần ứng) có dạng hàm nấc, tín hiệu ra là tốc độ động cơ DC
Bước 3.2: Tính đáp ứng xung Gọi hàm:
g = Transient_Response_Analysis(u,y)
để tính đáp ứng xung ø()
Bước 3.3: Đánh giá mô hình
- Thực hiện thí nghiệm thu thập số liệu với tín hiệu vào bất kỳ Lưu tín hiệu
vào vào biến zw, tín hiệu ra vào bién yy
- Đánh giá mô hình bằng cách gọi hàm:
e = Transient_Response_Validate(g,uv,yv) với ø là đáp ứng xung ước lượng được ở bước 2.2, e là sai sd
Hãy cho biết mô hình nhận dạng được có “chính xác” hay không?
Thí nghiệm 4: Nhận dạng đáp ứng tần số của động cơ DC bằng phương pháp
kiém tra séng sin (Sine-wave testing)
Bước 4.1: Thực hiện thí nghiệm thu thập dữ liệu với tín hiệu vào là hàm sin, tần số
@ = 0.27 rad/sec, tín hiệu ra là tốc độ đông cơ.
Trang 11Bước 4.2: Quan sát đồ thị đáp ứng, hãy tính A⁄(ø) là tỉ lệ về biên độ giữa tín hiệu
ra và tín hiệu vào, Øø(2) là độ lệch pha giữa tín hiệu ra và tín hiệu vào
Bước 4.3: Lặp lại bước 4.1 và 4.2 với tần số tín hiệu hình sin tăng dần
Bước 4.4: Vẽ đồ thị đáp ứng tần số (biểu đồ Bode) của động cơ DC dựa vào kết quả các thí nghiệm
Hãy cho biết tần số cắt biên, tần số cắt pha, độ dự trữ biên, độ dự trữ pha của
động cơ DC có đáp ứng tần số vừa ước lượng được
Thí nghiệm 5: Nhận dạng đáp ứng tân số của động cơ bằng PP kiểm tra sóng sin Lặp lại thí nghiệm 4 với tín hiệu vào là tín hiệu điều khiển điện áp phần ứng, tín hiệu ra vị trí góc quay của động cơ
Vẽ biểu đồ Bode Xác định tần số cắt biên, tần số cắt pha, độ dự trữ biên, độ
dự trữ pha Hãy cho nhận xét so sánh biểu đồ Bode biên độ và pha ước lượng được trong hai thí nghiệm 4 và 5
Thí nghiệm 6: Nhận dạng mô hình có tham số của động cơ DC sử dụng bộ công
cu Ident Toolbox ctta Matlab
Bước 6.I: Thực hiện thí nghiệm thu thập dữ liệu với tín hiệu vào là tín hiệu nhị
phân ngẫu nhiên (w), tín hiệu ra là tốc độ động cơ (y])
nhận dạng hệ thống của Matlab | fie ontions window Help
bằng đòng lệnh: Dats 1 =] ¬ Models ' BỊ
>> Ident [ENTER] " =
công cu Ident hiển thị trên màn => | |
hình Giao diện này cho phép | | —~ | | | | |
nhận dạng hệ thống như xử lý Data Views Model Views
Workspace || LTI ‘ewer | | Ƒ
dụng giao diện c6 thé tham | — = | Trash ValdalonDala
khảo trong tài liệu hướng dẫn The character is not 4 valid hotkey
Bước 6.3: Lấy dữ liệu để nhận dạng
- Chọn |[Daía]| —> [Inport |, cửa số [Import Daía] hiện lên
- Hãy điền thông tin vào cửa số [Import Data] nhu hinh 6 trang sau
- Nhấp chuột vào nút nhan [Import] dé nhap đữ liệu vào ra của hệ thống cần
nhận dạng vao ctfa s6 [Ident]
- Nhấp chuột vào nút nhaén [Close] dé déng cia sé [Import Data]
10
Trang 12
Import Data Data Format for Signals
biến lưu dữ liệu vào ra của động “——*®> " :
cơ đã thu thập được ở bước 6 :
Data Information Data name: [Motor — Starting time: jo ~ Samp interv.: joo -
tên dữ liệu có thể đặt tùy chọn
thời gian lấy mẫu dữ liệu
Import | Reset | Close | Help |
Bước 6.4: Tiên xử lý dữ liệu
Trong ctfa s6 [Ident] chon [Preprocess] —> [Quick Start], b6 c6ng cu Ident lan lượt thực hiện các tác vụ sau:
- Loại mức DC ra khỏi đữ liệu (Remove mean), dat tên cho tap đữ liệu sau khi
loại mức DC là Motord (thêm đuôi d vào tên ban đầu)
- Chia dữ liệu sau khi loai mtfc DC 1am 2 doan (Select range), doan dau ding
để ước lượng thông số (Motorde), đoạn sau dùng để đánh giá mô hình (Motordy)
- Hiển thị dữ liệu lên cửa số [Time plor]
ident: Untitled Seles File Options Window Help
me tn „ Data xv Models xv
dữ liệu sau khi loại mức DC ———— mm Operations 1
dữ liệu ban đầu > pane |‹- _ = | |
Time Plot: u1->y1 IV Time plot Ƒ Ƒ
File Options Style Channel Help I~ Data spectra -
Input and output signals 1N >
: II] | — | Motordv
eit | Trash Validetion Data
The character is not 4 valid hotkey
Trang 13Chú ý: [Preprocess] —> [Quick start] cho phép người mới bắt đầu |<-Preprocess vị làm quen với bộ công cụ Ident có thể nhanh chóng tiền xử lý dữ |XzssáŠ
Do đó nếu đã sử dụng thuần thục bộ công cụ đem, đề nghị học |Bemovetends
viên tự thực hiện các bước tiền xử lý dữ liệu thích hợp với hệ | _
thống cần nhận dạng Cách sử dụng bộ công cụ Ident được trình [Quick start
bày chi tiết trong các tài liệu hướng dẫn của Matlab
Bước 6.5: Chọn cấu trúc mô hình, ước lượng thông số, đánh giá mô hình
e Chọn cấu trúc mô hình có tham số:
- Chon [Estimate] > |[Parametric Models], cửa số [Parametric Model| xuất
Method: @ ARX cw tên mô hình người dùng có thể tự
Name: | am441 gán hoặc Matlab gán tự động dựa
vào cấu trúc và bậc mô hình
Focus: | Prediction vị Initial State: | Auto vị Covariance: | Estimate xị Order selection | Order editor | Estimate | Close Help |
e Ước lượng thông số: nhấp chuột vào nút nhấn [Esfimøfe] trong cửa số
[Parametric Models|, Matlab sẽ ước lượng thông số mô hình vừa chọn ở trên
e Đánh giá mô hình: trở về cửa sé [Ident], cé thể đánh giá mô hình bằng cách
quan sát:
- Ngõ ra mô hình (Model ouípuf)
- Thang du cua m6 hinh (Model residuals)
- Đáp tng qua do (Transient response)
- Đáp ting tan so (Frequency response)
- Giản đồ cuc zero (Zeros and poles)
- Phé nhiéu (Noise spectrum)
Bước 6.6: Lặp lại bước 6.5 với các cấu trúc mô hình khác nhau và bậc mô hình
khác nhau, đánh giá so sánh các mô hình và rút ra kết luận về mô hình “tốt nhất”
đã nhận dạng được
12
Trang 14Chú ý: Thông thường mô hình “tốt” phải thỏa mãn các điều kiện sau đây:
- Mô tả được đặc tính động của đối tượng cần nhận dạng với sai số nhỏ
- Bậc càng thấp càng tốt
- Cực và zero của mô hình nằm trong đường tròn đơn vị
- Thặng dư còn lại sau khi nhận dạng là nhiễu trắng
| tượng mô hình để xem
Il¥ Time plot Workspace || LTIMewer | [¥ Model output
[ Data spectra Model resids
Exit Trash Validation Data
The character is not 4 valid hotkey
Model Views
| | viên cần thử nhận dạng
Transient resp
thêm các mô hình nữa
trước khi kết luận về mô hình tốt nhất
Iv Frequency resp [ Zeros and poles I¥ Noise spectrum
Model Output: y1 Ele
File Options Style Channel Help
Measured and simulated model output
Best Fits
7 fbj22221: 93.130 J} jamx2221: 93.06 ae221: 32.4042
Thí nghiệm 7: Nhận dạng hệ thống ở biên giới ổn định
Để ý rằng mô hình động cơ với tín hiệu ra là vị trí có một khâu tích phân lý tưởng, hệ thống ở biên giới ổn định Hãy thực hiện các bước tương tự như thí
nghiệm 6 để nhận dạng mô hình của động cơ DC với tín hiệu vào là điện áp, tín
hiệu ra là vị trí góc quay Hãy cho biết là có thể nhận dạng được hay không? Giải thích tại sao?
Thí nghiệm 8§: Nhận dạng hệ thống kín
Hãy dựa vào chương trình Møor.mdl để tạo một chương trình Simulink (tương
thích với xPC Target) thực hiện thí nghiệm thu thập dữ liệu hệ thống kín theo sơ đồ
dưới đây với hàm truyền của khối H() do học viên tùy chọn
13
Trang 15Thí nghiệm 9: Nhận dạng mô hình tuyến tính của hệ bồn đơn xung quanh điểm tinh
Hệ bồn chứa là có đặc tính động học phi tuyến Nếu trong một ứng dụng nào
đó hệ thống hoạt động xung quanh điểm tĩnh, chẳng hạn như trong các hệ thống điều khiển ổn định hóa, thì có thể nhận dạng hệ thống xung quanh điểm tĩnh dùng
mô hình tuyến tính
- Thay đối vị trí các van xả để được bệ bồn đơn
- Hãy chọn tín hiệu vào thích hợp để thực hiện thí nghiệm thu thập dữ liệu và
sử dụng bộ công cụ ldemf nhận dạng mô hình tuyến tính của hệ bồn đơn xung
quanh diém tinh yl = 20cm
(Chương trình Simulink thu thập dữ liệu hệ bổn chứa là Coupled_ Tank.mdl)
Thí nghiệm 10: Nhận dạng mô hình tuyến tính hệ bồn nối tiếp xung quanh điểm fĩnh
- Thay đối vị trí các van xả để được bệ bồn nối tiếp
- Hãy chọn tín hiệu vào thích hợp để thực hiện thí nghiệm thu thập dữ liệu và
sử dụng bộ công cụ ldemf nhận dạng mô hình tuyến tính của hệ bồn đơn xung
mô hình (hồi qui tuyến tính, mô hình mờ, mô hình mạng thần kinh) đã được lập
trình sắn, học viên có thể tham khảo mã nguồn để tiếp tục phát triển các chương trình
14
