Mục lục
Chương 1: CÔNG NGHỆ TÍNH TOÁN MỀM 5
1.1 Giới thiệu về công nghệ tính toán mềm 6
1.2 ðiều khiển mờ 6
1.2.1 Khái niệm cơ bản 7
1.2.2 Bộ ñiều khiển mờ 15
1.2.3 Thiết kế PID mờ 29
1.2.4 Hệ mờ lai 35
1.2.5 Ứng dụng ñiều khiển mờ trong thiết kế hệ thống 38
1.3 Mạng nơron nhân tạo 60
1.3.1 Cấu trúc mạng nơron nhân tạo 60
1.3.2 Phân loại mạng nơron nhân tạo 64
1.3.3 Các phương pháp huấn luyện mạng nơ-ron 66
1.3.4 Mạng truyền thẳng một lớp 67
1.3.5 Mạng truyền thẳng nhiều lớp 77
1.3.6 Nhận dạng mô hình và ñiều khiển sử dụng mạng nơron 80
1.3.7 Thuật toán học trực tuyến cấu trúc, thông số mạng nơron mờ ñộng 84
1.3.8 Kết luận 93
1.4 Thuật toán di truyền (GA) 94
1.4.1 Giới thiệu 94
1.4.2 Các phép toán của thuật toán di truyền 94
1.4.3 Cấu trúc của thuật toán di truyền tổng quát 99
1.4.4 Ví dụ minh họa 100
1.4.5 Kết luận 107
1.5 Sự kết hợp các thành phần của tính toán mềm 108
1.5.1 Kết hợp mạng nơ-ron nhân tạo và logic mờ 108
1.5.2 Kết hợp giải thuật di truyền và logic mờ 109
1.5.3 Kết hợp mạng nơ-ron và giải thuật di truyền 110
1.6 Hệ thống ñiều khiển tích hợp 113
1.6.1 Khái niệm 113
1.6.2 Một số hệ thống tích hợp 113
Trang 21.6.3 Ứng dụng thuật toán GA thiết kế bộ ñiều khiển PID
tối ưu H2/H∞ 114
Câu hỏi ôn tập và bài tập 124
Chương 2 ðIỀU KHIỂN TỐI ƯU 125
2.1 Chất lượng tối ưu 125
2.1.1 ðặc ñiểm của bài toán tối ưu 125
2.1.2 Xây dụng bài toán tối ưu 129
2.1.3 Ví dụ 135
2.2 Các phương pháp ñiều khiển tối ưu 154
2.2.1 Phương pháp biến phân cổ ñiển Euler_Lagrange 154
2.2.2 Phương pháp quy hoạch ñộng Belman 173
2.2.3 Nguyên lý cực tiểu Pontryagin _ Hamilton 181
2.2.4 Nhận xét 202
2.3 ðiều khiển tối ưu các hệ tuyến tính với phiếm hàm dạng toàn phương 203
2.3.1 Ổn ñịnh Lyapunov ñối với hệ thống tuyến tính 203
2.3.2 ðiều khiển tối ưu hệ tuyến tính với chỉ tiêu chất lượng dạng toàn phương _ Phương trình Riccati ñối với hệ liên tục 204
2.3.3 Phương trình Riccati ñối với hệ rời rạc 206
2.3.4 Các bước giải bài toán toàn phương tuyến tính 209
2.3.5 Nhận xét 219
2.4 Ứng dụng Matlab giải bài toán tối ưu 219
2.4.1 Tối ưu hoá tĩnh 219
2.4.2 ðiều khiển tối ưu cánh tay máy hồi tiếp góc θ 220
2.4.3 Hệ thống tác ñộng nhanh 225
2.4.4 LQR liên tục và rời rạc 234
Câu hỏi ôn tập và bài tập 252
Chương 3: ðIỀU KHIỂN THÍCH NGHI 257
3.1 Khái niệm 257
3.1.1 ðịnh nghĩa 257
3.1.2 Nhận dạng hệ thống 257
Trang 33.1.3 Ước lượng tham số thích nghi thời gian thực 258
3.1.4 Phân loại 258
3.1.5 Ứng dụng 259
3.2 Hệ thích nghi mô hình tham chiếu – MRAS 260
3.2.1 Sơ ñồ chức năng .260
3.2.2 Luật MIT 261
3.2.3 Nội dung, phương pháp thiết kế MRAS 266
3.2.4 Thiết kế MRAS dùng lý thuyết ổn ñịnh của Lyapunov 308
3.2.5 Kết luận 320
3.3 Bộ tự chỉnh ñịnh 321
3.3.1 ðặt vấn ñề .321
3.3.2 Bộ tự chỉnh ñịnh gián tiếp 323
3.2.3 Bộ tự chỉnh ñịnh trực tiếp 330
3.3.4 Kết nối giữa MRAS và STR 338
3.3.5 ðiều khiển dự báo thích nghi 340
3.3.6 Kết luận 350
3.4 Chỉnh ñịnh tự ñộng và lịch trình ñộ lợi 351
3.4.1 Giới thiệu 351
3.4.2 Kỹ thuật chỉnh ñịnh 352
3.4.3 Lịch trình ñộ lợi 355
3.4.4 Xây dựng lịch trình 356
3.4.5 Ứng dụng .359
3.4.6 Kết luận 361
3.5 ðiều khiển mờ thích nghi 361
3.5.1 ðiều khiển hồi tiếp tuyến tính hóa 362
3.5.2 Thiết kế BðK mờ thích nghi gián tiếp 364
3.5.3 Thết kế BðK mờ thích nghi trực tiếp 371
3.5.4 Một số ứng dụng 375
3.6 ðiều khiển thích nghi hệ ñộng mạng DFNN 394
3.6.1 ðiều khiển thích nghi dựa trên mô hình ngược DFNN 394
3.6.2 Quy trình ñiều khiển thích nghi với mạng DFNN 395
3.6.3 ðiều khiển thích nghi hệ ñộng với khâu PD bù sai số 397
3.6.4 Ví dụ minh họa 398
Câu hỏi ôn tập và bài tập 408
Trang 4Chương 4 ðIỀU KHIỂN BỀN VỮNG 411
4.1 Giới thiệu 411
4.1.1 Khái niệm ñiều khiển bền vững 411
4.1.2 Chuẩn của tín hiệu 412
4.1.3 ðại số ma trận 414
4.1.4 Trị suy biến của ma trận – ñộ lợi chính 420
4.1.5 Ổn ñịnh nội 423
4.1.6 ðịnh lý ñộ lợi nhỏ 424
4.1.7 Ổn ñịnh bền vững 424
4.2 Phương pháp LQG 427
4.2.1 ðặt vấn ñề 427
4.2.2 Bộ quan sát 428
4.2.3 Bộ lọc Kalman 430
4.2.4 Giải thuật thiết kế LQG 441
4.2.5 Ví dụ 443
4.3 ðiều khiển bền vững H∞ 446
4.3.1 Biểu ñồ Bode ña biến 446
4.3.2 Hàm nhạy và hàm bù nhạy 449
4.3.3 Thiết kế bền vững H∞ 454
4.3.4 Nắn dạng vòng H∞ 462
4.4 Thiết kế tối ưu H 2 467
4.4.1 ðặt vấn ñề 467
4.4.2 Tối ưu H2 467
4.4.3 Vấn ñề H2 và lời giải của nó 469
4.5 Ứng dụng trong Matlab 472
4.5.1 LQG hệ lò xo ñệm 472
4.5.2 Thiết kế H∞ cánh tay mềm dẻo 476
4.5.3 ðiều khiển bền vững H∞ với bài toán bồn nước 483
4.5.4 Ứng dụng thuật toán GA thiết kế bộ ñiều khiển PID tối ưu H2/H∞ .492
Câu hỏi ôn tập và bài tập 499
Tài liệu tham khảo 501