1- Lý do chọn đề tài
Cho đến nay động cơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong các
hệ thống truyền động chất lượng cao với dải công suất từ vài W đến hàng MW, với
ưu điểm là tốc độ có thể điều chỉnh trơn trong một phạm vi rộng.
Điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều khi điều khiển nhiều mạch vòng
có những tính năng tốt ở trạng thái ổn định và trạng thái động, cấu trúc đơn giản,
làm việc tin cậy, thiết kế cũng rất thuận lợi. Khi kết hợp sử dụng phương pháp điều
khiển hiện đại sẽ nhận được một hệ thống có chỉ tiêu chất lượng cao hơn. Do vậy
tôi đã lựa chọn đề tài: " Nghiên cứu tổng hợp bộ điều chỉnh lai sử dụng trong hệ
thống điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều khi điều khiển nhiều mạch vòng".
2- Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài.
2.1- Ý nghĩa khoa học
Đề tài nghiên cứu phương pháp thiết kế ứng dụng bộ điều chỉnh hệ thống
truyền động và có kết hợp sử dụng phương pháp điều khiển hiện đại để nâng cao
chất lượng hệ thống truyền động.
2.2- Ý nghĩa thực tiễn
Đề tài góp phần xây dựng được một phương pháp thiết kế kỹ thuật hệ thống
điều khiển truyền động điện đơn giản hơn, thực dụng hơn. Khi thiết kế tính toán cụ
thể các tham số chỉ cần dựa theo các công thức có sẵn và số liệu trong các bảng là
có thể xác định được. Do vậy làm cho việc thiết kế được quy chuẩn hoá, giảm nhẹ
được rất nhiều công sức.
Đề tài góp phần trong việc nghiên cứu nâng cao chất lượng hệ thống điều
khiển khi kết hợp sử dụng bộ điều khiển mờ lai. Nó thích hợp cho hệ thống điều
khiển tốc độ thông dụng, hệ thống tuỳ động và cả những hệ thống phản hồi tương
tự.
MỤC LỤC
Trang
Lời cam đoan
Danh mục các chữ viết tắt, các kí hiệu
Danh mục các hình vẽ, đồ thị
Danh mục các bảng
MỞ ĐẦU 1
Chương 1 - GIƠÍ THIỆU TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 2
1.1- Hệ thống điều chỉnh tốc độ với hai mạch vòng kín tốc độ quay và
2
dòng điện cùng với đặc tính của nó.
1.1.1- Đặt vấn đề 2
1.1.2 -Cấu tạo hệ thống điều chỉnh tốc độ hai mạch vòng kín tốc độ 3
quay và dòng điện.
1.1.3- Sơ đồ cấu trúc trạng thái ổn định và đường đặc tính tĩnh. 4
1.1.4- Điểm làm việc ở trạng thái ổn định của các biến số và tính toán 7
các tham số ở trạng thái ổn định.
1.2- Chất lượng động của hệ thống điều chỉnh tốc độ hai mạch vòng kín.
8
1.2.1- Mô hình toán học trạng thái động. 8
1.2.2- Phân tích quá trình khởi động. 9
1.2.3- Tính năng trạng thái động và tác dụng của hai bộ điều chỉnh. 12
Chương 2 - PHưƠNG PHÁP THIẾT KẾ ỨNG DỤNG BỘ ĐIỀU CHỈNH 17
THÔNG THưỜNG
2.1- Những tư duy cơ bản về phương pháp thiết kế ứng dụng. 17
2.2- Hệ thống điển hình 18
2.2.1- Hệ thống điển hình loại I. 18
2.2.2- Hệ thống điển hình loại II. 19
2.3- Chỉ tiêu chất lượng động của hệ thống điều khiển.
21
2.3.1- Chỉ tiêu chất lượng bám. 21
2.3.2- Chỉ tiêu tính năng chống nhiễu. 22
2.4- Quan hệ giữa các tham số và chỉ tiêu chất lượng của hệ thống điển
23
hình loại I.
2.4.1-Quan hệ giữa chỉ tiêu chất lượng bám của hệ thống và tham số K. 24
2.4.2- Quan hệ giữa chỉ tiêu chất lượng chống nhiễu và tham số của hệ 27
thống điển hình loại I.
2.5- Quan hệ giữa các tham số và chỉ tiêu chất lượng của hệ thống điển
30
hình loại II.
2.5.1- Quan hệ giữa chỉ tiêu chất lượng bám và tham số của hệ thống
32
điển hình loại II.
2.5.2- Quan hệ giữa tính năng chống nhiễu và các tham số của hệ
34
thống điển hình loại II.
2.6- Bộ điều chỉnh dòng điện và điều chỉnh tốc độ quay của hai mạch
36
vòng được thiết kế theo phương pháp ứng dụng.
2.6.1- Thiết kế bộ điều chỉnh dòng điện 37
2.6.2- Thiết kế bộ điều chỉnh tốc độ quay 43
2.6.3- Tính toán lượng quá điều khiển tốc độ quay khi bộ điều chỉnh 48
tốc độ quay không bão hoà nữa.
2.6.4 - Ví dụ thiết kế
55
2.7- Hạn chế quá điều khiển tốc độ quay - Phản hồi âm vi phân tốc độ
62
quay.
2.7.1- Đặt vấn đề 62
2.7.2- Nguyên lý cơ bản hệ thống điều khiển tốc độ hai mạch vòng kín 62
cài đặt phản hồi âm vi phân tốc độ quay.
2.7.3- Thời gian thôi bão hoà và tốc độ quay thôi bão hoà. 65
2.7.4- Phương pháp thiết kế ứng dụng các tham số phản hồi âm vi 66
phân tốc độ quay.
2.7.5 - Tính năng chống nhiễu của hệ thống điều khiển tốc độ hai
67
mạch vòng kín có cài đặt phản hồi âm vi phân tốc độ quay.
Chương 3 - TỔNG HỢP BỘ ĐIỀU CHỈNH LAI
3.1 - Ứng dụng bộ điều khiển mờ trong mạch vòng tốc độ.
71
3.1.1 - Sơ đồ khối của bộ điều khiển mờ 72
3.1.2 - Nguyên lý điều khiển mờ. 73
3.1.3 - Những nguyên tắc tổng hợp bộ điều khiển mờ. 74
3.2 - Các bộ điều khiển mờ
80
3.2.1 - Bộ bbiều khiển mờ tĩnh. 80
3.2.2 - Bộ điều khiển mờ động. 80
3.3 - Hệ điều khiển mờ lai 82
3.3.1 - Đặt vấn đề 82
3.3.2 - Cơ sở thiết kế bộ điều khiển mờ lai. 83
3.3.3 - Thiết kế bộ điều khiển mờ lai PI 84
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
90
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC
103 trang |
Chia sẻ: maiphuongtl | Lượt xem: 1723 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đề tài Nghiên cứu tổng hợp bộ điều chỉnh lai sử dụng trong hệ thống điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều khi điều khiển nhiều mạch vòng, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
độ quay. Bởi vì sơ đồ cấu trúc này bao gồm cả tác dụng phản hồi đan xen, khó có
thể đơn giản hoá thành hệ thống điển hình, khi đó phải sử dụng phương pháp mô
phỏng số tìm ra quá trình trạng thái động chịu tác dụng của sức điện động và của
bão hoà bộ điều chỉnh tốc độ quay, từ đó tìm ra chỉ tiêu chất lượng động. Thông
thường khi thiết kế theo phương pháp kỹ thuật thì không thể làm theo cách
này,nhưng xét tới ảnh hưởng của sức điện động trên thực tế đều luôn làm giảm
lượng điều khiển nên coi nó như một lượng dự trữ trong thiết kế.
Từ những phân tích tính toán ở trên ta còn có thể rút ra một kết luận quan
trọng là: độ lớn của lượng quá điều khiển thôi bão hoà là phù hợp với độ lớn lượng
giảm tốc độ trạng thái động. Sau khi xét tới đặc tính phi tuyến của bộ điều chỉnh tốc
Chương 2 – Phương pháp thiết kế ứng dụng bộ điều chỉnh thông thường.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
55
độ quay thôi bão hoà tính năng bám đuổi và tính năng kháng nhiễu của hệ thống
điều khiển tốc độ không mâu thuẫn với nhau mà là phù hợp với nhau
2.6.4 - Ví dụ thiết kế
Hệ thống điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều hai mạch vòng do bán
dẫn Thyristo cấp điện, bộ chỉnh lưu dùng mạch cầu ba pha, số liệu cơ bản như sau:
Động cơ điện một chiều: 220 v, 136 A, 1460 vg/ph, Ce = 0,132 v ph/vg, hệ
số quá tải cho phép = 1,5. Hệ số khuếch đại của bộ bán dẫn Thyristo: KS = 40.
Tổng trở mạch roto: R = 0,5 .
Hằng số thời gian: TI = 0,03 s; Tm = 0,18 s.
Hệ số phản hồi dòng điện: = 0,05 V/A ( 10 v / 1,5 Inom)
Hệ số phản hồi tốc độ quay: = 0,007 V ph / vg ( 10 v / nnom)
Yêu cầu tính toán:
Chỉ tiêu trạng thái ổn định: không có sai số tĩnh.
Chỉ tiêu trạng thái động: lượng quá điều khiển dòng điện i % 5 %; lượng
quá điều khiển tốc độ quay khi khởi động không tải đến tốc độ quay định mức n %
10 %.
I- Thiết kế mạch vòng dòng điện
1- Xác định hằng số thời gian
a- Hằng số thời gian chậm sau TS của bộ chỉnh lƣu
Dựa vào bảng phụ lục 1, thời gian mất điều khiển bình quân ở mỗi bước sóng
của mạch điện cầu ba pha là TS = 0,0017 s.
b- Hằng số thời gian lọc sóng dòng điện T0i
Thời gian của mỗi bước sóng mạch điện cầu ba pha là 3,33 ms, để có thể cơ
bản san bằng đầu nhấp nhô của sóng, cần có (12)T0i = 3,33 ms, vì thế lấy T0i = 2
ms = 0,002 s.
c- Hằng số thời gian thành phần mạch vòng dòng điện Ti
Dựa vào phép xử lý gần đúng hằng số thời gian thành phần, lấy Ti = TS +
T0i = 0,0037 s.
2- Chọn cấu trúc bộ điều chỉnh dòng điện
Chương 2 – Phương pháp thiết kế ứng dụng bộ điều chỉnh thông thường.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
56
Căn cứ vào yêu cầu thiết kế: i% 5 %, mà:
0037,0
03,0
i
I
T
T
= 8,11 < 10. Vì
thế có thể thiết kế theo hệ thống điển hình loại I. Bộ điều chỉnh dòng điện chọn kiểu
PI, hàm số truyền của nó là:
WRI(p) = Ki.
p
p
i
i
1
3- Chọn thông số bộ điều chỉnh dòng điện
Hằng số thời gian vượt trước của bộ điều chỉnh dòng điện: i = TI = 0,03 s.
Hệ số khuếch đại mạch hở của mạch vòng dòng điện: Lúc yêu cầu chọn i %
5 %, cần chọn KITi = 0,5 (xem bảng 2-2). Do đó:
KI =
0037,0
5,05,0
iT
= 135,1 l/s
Do đó hệ số tỉ lệ của bộ điều chỉnh dòng điện là:
Ki = KI.
013,1
40.05,0
5,0.03,0
.1,135
K
R
S
i
4- Điều kiện hiệu chỉnh gần đúng
Tần số ngắt mạch vòng dòng điện ci = KI = 135,1 l/s
a- Điều kiện gần đúng của hàm số truyền bộ bán dẫn Thyristo: ci
ST3
1
Với
1,196
0017,0.3
1
3
1
ST
l/s > ci, thoả mãn điều kiện gần đúng.
b- Điều kiện bỏ qua ảnh hưởng của sức điện động đối với mạch vòng dòng điện:
ci 3.
ImTT
1
với 3.
ImTT
1
= 3.
82,40
03,0.18,0
1
l/s < ci thoả mãn điều kiện gần đúng.
c- Điều kiện xử lý gần đúng hằng số thời gian thành phần: ci
3
1
.
iSTT 0
1
Chương 2 – Phương pháp thiết kế ứng dụng bộ điều chỉnh thông thường.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
57
với
3
1
.
iSTT 0
1
=
8,180
002,0.0017,0
1
3
1
l/s > ci thoả mãn điều kiện gần đúng.
5- Tính toán điện trở và điện dung bộ điều chỉnh
Sơ đồ nguyên lý bộ điều chỉnh dòng điện như trên hình 2-14, dựa vào bộ
khuếch đại thuật toán đang sử dụng, ta lấy R0 = 40 k, giá trị điện trở và điện dung
được tính toán như sau:
Ri = Ki.R0 = 1,013.40 = 40,52 k, lấy 40 k
Ci =
FF
Ri
i 75,010.
10.40
03,0 6
3
, lấy 0,75 F
C0i =
FF
R
T i 2,010.
10.40
002,0.44 6
3
0
0
, lấy 0,2 F.
Dựa vào các tham số nói trên, chỉ tiêu trạng thái động mà mạch vòng dòng
điện có thể đạt tới là:
i% = 4,3 % < 5% thoả mãn yêu cầu thiết kế.
II- Thiết kế mạch vòng tốc độ quay
1- Xác định hằng số thời gian
a- Hằng số thời gian khi mạch vòng dòng điện tƣơng đƣơng là:
2Ti = 0,0074 s.
b- Hằng số thời gian lọc sóng tốc độ quay là T0n
Căn cứ vào tình trạng nhấp nhô của sóng dòng điện máy phát đo tốc đang
dùng, chọn T0n = 0,01 s.
c- Hằng số thời gian thành phần mạch vòng tốc độ quay Tn
Dựa vào sự xử lý gần đúng hằng số thời gian, lấy Tn = 2Ti+T0n = 0,0174 s
2- Chọn cấu trúc bộ điều chỉnh tốc độ quay
Vì yêu cầu thiết kế không có sai số tĩnh, bộ điều chỉnh tốc độ quay buộc
phải có khâu tích phân; sau đó lại dựa vào yêu cầu trạng thái động, cần phải thiết kế
mạch vòng tốc độ theo hệ thống điển hình loại II. Vì thế bộ điều chỉnh tốc độ quay
chọn bộ điều chỉnh PI, hàm số truyền là:
Chương 2 – Phương pháp thiết kế ứng dụng bộ điều chỉnh thông thường.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
58
WR(p) = Kn.
p
p
n
n
1
3- Chọn tham số bộ điều chỉnh tốc độ quay
Dựa vào nguyên tắc chất lượng bám đuổi và chất lượng chống nhiễu đều
tương đối tốt, lấy h = 5, thì hằng số thời gian vượt trước của bộ điều chỉnh tốc độ
quay là:
n = h. Tn = 5. 0,0174 s = 0,087 s.
Hệ số khuếch đại mạch vòng hở tốc độ quay là:
Kn =
4,396
0174,0.25.2
6
2
1
222
nTh
h
l/s
2
Do đó, hệ số tỷ lệ của bộ điều chỉnh tốc độ quay sẽ là:
Kn =
7,11
0174,0.5,0.007,0.5.2
18,0.132,0.05,0.6
....2
)1(
n
me
TRh
TCh
4- Kiểm nghiệm điều kiện gần đúng
Từ công thức (2-24 ), tần số ngắt mạch tốc độ quay là:
cn =
I
nK
= Kn.n = 396,4. 0,087 = 34,5 l/s
a- Điều kiện đơn giản hoá hàm số truyền mạch vòng dòng điện:
iT5
1
Hiện tại
iT5
1
=
0037,0.5
1
= 54,1 l/s > cn thoả mãn điều kiện gần đúng.
b- Điều kiện xử lý gần đúng hằng số thời gian thành phần cn
niTT 02
1
.
3
1
Bây giờ:
niTT 02
1
.
3
1
=
01,0.0037,0.2
1
.
3
1
= 38,75 > cn thoả mãn điều kiện
gần đúng.
5- Tính toán điện trở và điện dung của bộ điều chỉnh
Sơ đồ nguyên lý bộ điều chỉnh tốc độ quay như trên hình 2-18, lấy R0 =
40k, thì:
Chương 2 – Phương pháp thiết kế ứng dụng bộ điều chỉnh thông thường.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
59
Rn = Kn.R0 = 11,7. 40 = 468 k, lấy 470 k
Cn =
FF
R
n 185,010.
10.470
087,0 6
3
0
, lấy 0,2F
C0n =
FF
R
T n 110.
10.40
01,0.44 6
3
0
0
, lấy 1F.
6- Hiệu chỉnh lƣợng quá điều khiển tốc độ
Từ công thức 2-65: n% =
m
nmn
b T
T
n
n
z
C
C
.)(2%.
*
0max
Lúc h = 5 thì
%2,81%max
bC
C
, còn nn0m =
2,515
132,0
5,0.136
e
dnom
C
RI
vg/ph
Vì thế n% = 81,2%. 2. 1,5.
%31,8
18,0
0174,0
.
1460
2,515
< 10%, có thể thoả mãn yêu cầu
thiết kế.
7- Mô phỏng hệ điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều hai mạch vòng kín
tốc độ quay và dòng điện.
Sơ đồ mô phỏng như trên hình 2-21
Kết quả mô phỏng với tín hiệu đặt = 10 v như trên hình 2-22.
Hình 2-21 Sơ đồ mô phỏng hệ thống điều chỉnh tốc độ động cơ điện
một chiều hai mạch vòng kín khi không tải.
Chương 2 – Phương pháp thiết kế ứng dụng bộ điều chỉnh thông thường.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
60
a)
b)
Hình 2-22. Kết quả mô phỏng với tín hiệu đặt 10v khi không tải
a) Dòng điện; b) Tốc độ.
Chương 2 – Phương pháp thiết kế ứng dụng bộ điều chỉnh thông thường.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
61
a)
b)
Hình 2-23. Kết quả mô phỏng với tín hiệu đặt 10v khi tải định mức 136A
a) Dòng điện; b) Tốc độ.
Chương 2 – Phương pháp thiết kế ứng dụng bộ điều chỉnh thông thường.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
62
2.7- Hạn chế quá điều khiển tốc độ quay- Phản hồi âm vi phân tốc độ quay
2.7.1- Đặt vấn đề
Hệ thống điề khiển hai mạch vòng có những tính năng tốt ở trạng thái ổn
định và trạng thái động, cấu trúc đơn giản, làm việc tin cậy, thiết kế cũng rất tiện
lợi, thực tiễn chứng tỏ nó là một loại hệ thống điều khiển được sử dụng rộng rãi
nhất. Nhưng nhược điểm của tính năng trạng thái động của nó là ở chỗ không tránh
khỏi quá điều khiển, còn tính năng kháng nhiễu thì bị hạn chế. Trong một số trường
hợp, nếu có yêu cầu không cho phép quá điều khiển hoặc yêu cầu cao về tính năng
kháng nhiễu thì hệ thống hai mạch vòng kín có cài đặt hai bộ điều chỉnh PI thì rõ
ràng là không thể đáp ứng được.
Một phương pháp đơn giản có hiệu quả để giải quyết vấn đề này là cài đặt bộ
điều chỉnh phản hồi âm vi phân tốc độ
quay vào bộ điều chỉnh tốc độ quay,
thêm bộ phận này vào là có thể hạn
chế thậm chí loại bỏ quá điều khiển
tốc độ quay.Có thể chứng minh, sử
dụng bộ điều chỉnh tốc độ quay kiểu
PI có kèm phản hồi âm vi phân về cấu
trúc là phù hợp "điều khiển tối ưu
phản hồi âm toàn phần" trong lý
thuyết điều khiển hiện đại, vì vậy có
thể nhận được đường đặc tính trạng
thái động tối ưu thường được sử dụng
trong thực tiễn.
2.7.2- Nguyên lý cơ bản hệ thống điều khiển tốc độ hai mạch vòng kín có cài
đặt phản hồi âm vi phân tốc độ quay
Sự khác nhau giữa hệ thống hai mạch vòng kín có cài đặt phản hồi âm vi
phân tốc độ quay và hệ thống hai mạch vòng kín thông dụng chỉ là ở bộ điều chỉnh
A
+
U
*
n
-n
R0/2 R0/2
R0/2 R0/2
U
*
i
C0n
-
+
Cn Rn
C0n
Cdn
Rdn
Rba1.
.......
.......
.......
.......
.......
.......
.......
.......
.......
.......
.......
.......
.......
.......
.......
.......
.......
.......
.......
.......
.......
.......
.......
.......
Hình 2-24 Bộ điều tiết tốc độ quay cài đặt
phản hồi âm vi phân.
Chương 2 – Phương pháp thiết kế ứng dụng bộ điều chỉnh thông thường.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
63
tốc độ quay, lúc này sơ đồ nguyên lý bộ điều chỉnh tốc độ quay được vẽ ra trên hình
2-24.
So sánh với hệ thống hai mạch
vòng kín, nó đã tăng thêm tụ Cdn và
điện trở Rdn, nghĩa là trên cơ sở phản
hồi âm tốc độ quay đã cài thêm một tín
hiệu phản hồi âm vi phân tốc độ quay.
Trong quá trình thay đổi tốc độ quay
(hình 2-25), hai tín hiệu cùng chống lại
tín hiệu cho trước U*n, làm cho hệ
thống này so với hệ thống hai mạch
vòng kín thông dụng càng chóng đạt
được cân bằng hơn, bắt đầu thôi bão
hoà. Từ hình 2-25 có thể thấy, điểm
thôi bão hoà của hệ thống hai mạch
vòng kín thông dụng là O', bây giờ vượt trước đến điểm T, tốc độ quay ứng với
điểm T là nt thấp hơn so với n
*
. Do đó có khả năng làm cho hệ thống sau khi bắt đầu
làm việc, không có quá điều khiển mà nhanh chóng ở vào thế ổn định, như ở đường
2 trên hình 2-25.
Khi phân tích cấu trúc trạng thái động bộ điều chỉnh tốc độ quay có cài đặt
phản hồi âm vi phân, đầu tiên phải xem dòng điện idn của mạch rẽ phản hồi vi phân,
dùng phép biến đổi Laplace để biểu thị:
Idn(p) =
pC
R
pn
dn
dn
1
)(
=
1
)(
pCR
ppnC
dndn
dn
Vì vậy, phương trình cân bằng dòng điện viết cho điểm giả tiếp địa A trên hình 2-24
là:
)1(
)(
)1(
)(
0000
*
pTR
pn
pTR
pU
nn
n -
1
)(
pCR
ppnC
dndn
dn
=
pC
R
pU
n
n
i
1
)(*
n
*
n
1
0
’
T
t t1
0
t2
2
T
n1
Hình 2-25 Ảnh hưởng của phản hồi âm vi
phân tốc độ quay đối với quá trình khởi động.
1- Hệ thống hai mạch vòng kín thông dụng.
2- Hệ thống cài đặt phản hồi âm vi phân.
Chương 2 – Phương pháp thiết kế ứng dụng bộ điều chỉnh thông thường.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
64
Sau khi biến đổi ta được:
p
p
K
pU
pT
ppn
pT
pn
pT
pU
n
n
n
i
odn
dn
nn
n
)(
1
)(
1
)(
1
)( *
00
*
(2-68)
Trong đó: dn = R0Cdn là hằng số thời gian vi phân tốc độ quay.
T0dn = RdnCdn là hằng số thời gian lọc sóng vi phân tốc độ quay.
Dựa vào công thức 2-68 có thể vẽ ra sơ đồ cấu trúc trạng thái động mạch
vòng tốc độ quay có cài đặt phản hồi âm vi phân tốc độ quay như trên hình 2-26a,
có thể nhận ra rằng, tác dụng của Cdn chủ yếu là tiến hành vi phân tín hiệu tốc độ
quay, nên gọi nó là điện dung vi phân, còn tác dụng chủ yếu của Rdn là lọc tạp âm
cao tần sau vi phân truyền tới, nên gọi nó là điện trở lọc sóng.
Để phân tích được tiện lợi, cho T0dn= T0n, sau đó đưa tất cả các khâu lọc sóng
vào phía trong mạch vòng tốc độ quay, đồng thời theo phương pháp quán tính gần
đúng, đặt Tn = T0n + 2 Ti , sẽ được sơ đồ cấu trúc như trên hình 2-26b. So sánh với
U
*
n(p)
-
+
+
IdL(p)
Id(p) n(p) U
*
i(p)
pt
pK
n
nn )1(
)1(2
/1
pT i
pTC
R
me
)1( 0 pT n
)1( 0 pT
p
dn
dn
)1(
1
0 pT n
U
*
n(p)/
-
+
+
IdL(p)
Id(p) n(p) U
*
i(p)
pt
pK
n
nn )1(
)1(
/
pT n
pTC
R
me
)1( pdn
Hình 2-26 Sơ đồ cấu trúc trạng thái động của mạch vòng tốc độ quay
có cài đặt phản hồi âm vi phân tốc độ quay:
a) sơ đồ cấu trúc hệ thống ban đầu; b) sơ đồ cấu trúc sau khi đơn giản hoá.
b)
a)
Chương 2 – Phương pháp thiết kế ứng dụng bộ điều chỉnh thông thường.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
65
hình 2-17 của hệ thống hai mạch vòng kín thông dụng ta thấy chỉ có tăng thêm một
số hạng vi phân dnp trên đường phản hồi.
2.7.3- Thời gian thôi bão hoà và tốc độ quay thôi bão hoà
Như phần trước đã chỉ ra, sau khi đưa phẩn hồi âm vi phân tốc độ quay vào,
có thể hạn chế được quá điều khiển, chủ yếu là do nó đã làm cho bộ điều chỉnh
được sớm bước vào thôi bão hoà. Sau khi thôi bão hoà, tính năng trạng thái động
của hệ thống phụ thộuc vào mạch vòng tốc độ quay sau khi ở vào quá trình quá độ,
mà điều kiện ban đầu của nó chính là dòng điện và tốc độ quay của điểm thôi bão
hoà (điểm T trên hình 2-25). Dòng điện của điểm T đương nhiên vẫn là Idm, còn tốc
độ quay của nó còn phải tính toán thông qua thời gian thôi bão hoà tt.
Lúc t tt, bộ điều chỉnh tốc độ quay vẫn còn bão hoà, Id = Idm, tốc độ quay
tăng theo quy luật tuyến tính. Nếu coi ảnh hưởng của hằng số thời gian Tn như là
tác dụng chậm sau thuần tuý khi tốc độ quay bắt đầu tăng cao, sau đó nó không còn
ảnh hưởng tới độ tăng trưởng của tốc độ quay, như đường gấp khúc O- Tn- T trên
hình 2-25 đã thể hiện, lúc đó quá trình tăng tốc được mô tả theo công thức:
n(t) =
)(1).)(( nndLdm
me
TtTtII
TC
R
(2-69)
trong đó 1(t-Tn) gọi là hàm số nhảy cấp đơn vị bắt đầu từ Tn.
Lúc t = tt, bộ điều chỉnh tốc độ quay bắt đầu thôi bão hoà, tổng các tín hiệu
đầu vào của nó phải bằng 0. Từ hình 2-26b được biết:
ttt
dn
n
dt
dn
n
U
1
* (2-70)
Từ công thức (2-69) và xét tới điều kiện tt > Tn, ta có:
nt =
))(( ndLdm
me
TtII
TC
R
(2-71)
và
ttt
dt
dn
=
)( dLdm
me
II
TC
R
(2-72)
đem các công thức (2-71) và (2-72) thay vào biểu thức (2-70), đồng thời chú ý tới
Chương 2 – Phương pháp thiết kế ứng dụng bộ điều chỉnh thông thường.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
66
nU
* = n
*
, ta được:
n
*
=
))(( dnndLdm
me
TtII
TC
R
do đó thời gian thôi bão hoà là:
tt =
dnn
dLdm
me T
IIR
TnC
)(
* (2-73)
Thay vào công thức (2-70) ta được tốc độ quay thôi bão hoà:
nt = n
*
-
dndLdm
me
II
TC
R )(
(2-74)
Từ công thức (2-73) và (2-74) có thể thấy, so sánh với tình trạng khi chưa cài
đặt phản hồi âm vi phân, thì thời gian sớm thôi bão hoà đúng bằng hằng số thời gian
vi phân dn, lượng sớm thôi bão hoà của tốc độ quay là
dndLdm
me
II
TC
R )(
.
2.7.4- Phƣơng pháp thiết kế ứng dụng các tham số phản hồi âm vi phân tốc độ
quay
Dựa vào sơ đồ cấu trúc trạng thái động (hình 2-26b) và điều kiện ban đầu
cho trước, có thể dùng phương pháp số giải gần đúng để tìm ra quá trình quá độ của
hệ thống sau khi thôi bão hoà, từ đó có thể tìm hiểu tính năng trạng thái động của
nó. Nhưng để cho đơn giản, trong kỹ thuật tốt nhất là tìm được phương pháp tính
gần đúng.
Đối với bộ điều chỉnh tốc độ quay chưa cài đặt phản hồi âm vi phân thiết kế
theo hệ thống điển hình loại II, dã biết h =
n
n
T
, tìm ra công thức dùng trong kỹ
thuật tính toán gần đúng hằng số thời gian phản hồi vi phân dn :
dn =
nom
mn
nz
n
TT
h
h
)(
.2
1
24 *
(2-75)
Trong đó: - là lượng quá điều khiển cho phép biểu thị bằng số thập phân.
Nếu yêu cầu không có quá điều khiển, thì = 0, số hạng đầu trong công thức
(2-75) chính là giá trị dn cần thiết. Nếu dn lớn hơn giá trị này thì quá trình quá độ
Chương 2 – Phương pháp thiết kế ứng dụng bộ điều chỉnh thông thường.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
67
càng chậm, nhưng vẫn không có quá điều khiển, lúc bấy giờ nếu dùng công thức (2-
75) để tính có trị số âm thì đó là sai, bởi vì điều kiện giả định dùng trong quá trình
chứng minh đã không còn thoả mãn nữa. Vì thế, hằng số thời gian vi phân lúc
không có quá điều khiển sẽ là:
dn = 0
nT
h
h
1
24
(2-76)
2.7.5- Tính năng chống nhiễu của hệ thống điều khiển tốc độ hai mạch vòng
kín có cài đặt phản hồi âm vi phân tốc độ quay
Hệ thống điều khiển tốc độ hai mạch vòng kín có cài đặt phản hồi âm vi phân
tốc độ quay lúc chịu nhiễu của phụ tải có sơ đồ cấu trúc được vẽ trên hình 2-27,
trong đó
K1 =
n
nK
K2 =
TC
R
e
Và: K1.K2 = Kn =
222
1
nTh
h
Đặt: nb = 2K2TnIdL
=
n
dn
T
Thì:
)1(
)1)(1(
.
2
1
)(
2
21
2
2
pTp
pphTKK
p
K
ITK
p
I
n
pn
n
dnndLndL
b
=
)1)(1()1(
)1(
2
1
21
2
pphTTKKpTpTI
pTp
dnnnnndL
n
22
2233
2
1
)(
2
1
2
1
1
)1(5,0)(
h
h
pTh
h
h
pT
h
h
pT
pTT
n
pn
nnn
nn
b
(2-77)
Nếu lấy h = 5 thì công thức (2-77) trở thành:
-Id(p)
-IdL(p)
n(p) Id(p)
)1(
)1(1
pTp
phTK
n
n
p
K 2
(dnp+1)
Hình 2-27 Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển tốc
độ hai mạch vòng kín có phản hồi âm vi phân tốc
độ quay chịu nhiễu phụ tải.
Chương 2 – Phương pháp thiết kế ứng dụng bộ điều chỉnh thông thường.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
68
12,0)2,01(6,0)6,01(
)1(5,0)(
2233
pTpTpT
pTT
n
pn
nnn
nn
b
(2-78)
Giải hệ thức (2-78) đối với các giá trị khác nhau của , ta sẽ được chỉ tiêu
chất lượng chống nhiễu của hệ thống mạch vòng đôi có phản hồi âm vi phân tốc độ
quay, số liệu được kê ra trong bảng 2-8.
Bảng 2-8 Chỉ tiêu chất lƣợng chống nhiễu của hệ thống hai mạch
vòng kín có phản hồi âm vi phân tốc độ quay
= dn / Tn 0 0,5 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0
nmax / nb 81,2% 67,7% 58,3% 46,3% 39,1% 34,3% 30,7%
tm / Tn 2,85 2,95 3,00 3,45 4,00 4,25 4,90
tV / Tn 8,80 11,20 12,80 15,25 17,30 19,10 20,70
Thời gian phục hồi tV trong bảng chỉ là thời gian n/nb suy giảm xuống
phạm vi 5%. Từ số liệu trong bảng 2-11 có thể thấy, sau khi cài đặt phản hồi âm vi
phân tốc độ quay, lượng suy giảm tốc độ ở trạng thái động giảm đi rõ rệt, dn càng
lớn thì lượng suy giảm tốc độ ở trạng thái động càng thấp, nhưng thời gian hồi phục
càng bị kéo dài.
* Thực hiện mô phỏng hệ thống ở ví dụ thiết kế (phần 2.6.4) trên khi cài đặt
khâu phản hồi âm vi phân tốc độ quay, hằng số thời gian phản hồi vi phân dn =
nT
h
h
.
1
24 = 0,064s.
Sơ đồ mô phỏng như hình 2-28.
Chương 2 – Phương pháp thiết kế ứng dụng bộ điều chỉnh thông thường.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
69
Kết quả mô phỏng với tín hiệu đặt 10v như trên hình 2-29.
Hình 2-28 Sơ đồ mô phỏng hệ thống điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều
hai mạch vòng kín có cài đặt phản hồi âm vi phân tốc độ quay khi tải định mức.
Hình 2-29. Đồ thị tốc độ của động cơ khi cài đặt phản
hồi âm vi phân tốc độ quay.
Chương 2 – Phương pháp thiết kế ứng dụng bộ điều chỉnh thông thường.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
70
Kết luận:
- Trình tự thiết kế hệ thống điều khiển tốc độ hai mạch vòng kín là thiết kế
mạch vòng trong trước mạch vòng ngoài sau. Cấu trúc và tham số của bộ điều chỉnh
phụ thuộc vào độ chính xác ở trạng thái ổn định và yêu cầu hiệu chỉnh ở trạng thái
động
- Lựa chọn cấu trúc bộ điều chỉnh chỉ dùng một số ít các hệ thống điển hình,
quan hệ giữa tham số và chỉ tiêu chất lượng hệ thống của nó đều có thể xác định
được trước. Nên khi tính toán cụ thể các tham số chỉ cần dựa theo các công thức có
sẵn và số liệu trong các bảng là có thể xác định được. Do vậy đã làm cho việc thiết
kế được quy chuẩn hóa, giảm nhẹ được rất nhiều công sức.
- Hệ thống điều khiển tốc độ hai mạch vòng kín một chiều sau khi cài đặt
phản hồi âm vi phân tốc độ quay, làm cho bộ điều chỉnh tốc độ quay sau khi cho
khởi động đột ngột có thể sớm thôi bão hòa, từ đó có thể hạn chế thậm chí có thể
khử bỏ lượng quá điều khiển, đồng thời làm tăng khả năng chống nhiễu của hệ
thống.
- Phản hồi âm vi phân nhất thiết phải cài đặt điện trở lọc sóng, nếu không sẽ
gây ra nhiễu mới.
Chương 3 - Tổng hợp bộ điều khiển lai
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
71
CHƢƠNG 3 - TỔNG HỢP BỘ ĐIỀU KHIỂN LAI
3.1 - Ứng dụng bộ điều khiển mờ trong mạch vòng tốc độ
Điểm mạnh cơ bản của điều khiển mờ so với kỹ thuật điều khiển kinh điển là
nó áp dụng rất hiệu quả trong các quá trình chưa được xác định rõ hay không thể đo
đạc chính xác, các quá trình được điều khiển ở điều kiện thiếu thông tin. Điều kiện
mờ đã tích hợp kinh nghiệm của các chuyên gia để điều khiển mà không cần hiiêủ
biết về các thông số của hệ thống.
Điều khiển mờ chiếm một vị trí quan trọng trong điều khiển học kỹ thuật
hiện đại, đến nay điều khiển mờ đã là một phương pháp điều khiển nổi bật bởi tính
linh hoạt và đã thu được những kết quả khả quan trong nghiên cứu, ứng dụng lý
thuyết tập mờ, logic mờ và suy luận mờ. Những ý tưởng cơ bản trong hệ điều khiển
logic mờ là tích hợp kiến thức của các chuyên gia trong các thao tác vào các bộ điều
khiển trong quá trình điều khiển, quan hệ giữa các đầu vào và đầu ra của hệ điều
khiển logic mờ được thiết lập thông qua việc lựa chọn các luật điều khiển mờ (như
luật IF - THEN) trên các biến ngôn ngữ. Luật điều khiển if - then là một cấu trúc
diều khiển dạng nếu - thì, trong đó có một từ được đặc trưng bởi các hàm liên thuộc
liên tục. Các luật mờ và các thiết bị suy luận mờ là những công cụ gắn liền với việc
sử dụng kinh nghiệm chuyên gia trong việc thiết kế các bộ điều khiển.
So với các giải pháp kỹ thuật từ trước đến nay được áp dụng để tổng hợp các
hệ thống điều khiển bằng điều khiển mờ có các ưu điểm rõ rệt sau:
- Khối lượng công việc thiết kế giảm đi nhiều do không cần sử dụng mô hình đối
tượng trong việc tổng hợp hệ thống.
- Bộ điều khiển mờ dễ hiểu hơn so với các bộ điều khiển khác (cả về kỹ thuật) và
dễ dàng thay đổi. Đối với các bài toán thiết kế có độ phức tạp cao, giải pháp dùng
bộ điều khiển mờ cho phép giảm khối lượng tính toán và giá thành sản phẩm.
- Trong nhiều trường hợp bộ điều khiển mờ làm việc ổn định hơn, bền vững hơn
khả năng chống nhiễu cao hơn và chất lượng điều khiển cao hơn.
Ngày nay, với tốc độ phát triển vượt bậc của tin học và sự tương đối hoàn
thiện của lý thuyết điều khiển đã chắp cánh cho sự phát triển đa dạng và phong phú
Chương 3 - Tổng hợp bộ điều khiển lai
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
72
của các hệ điều khiển mờ. Tuy nhiên vấn đề tổng hợp được một bộ điều khiển mờ
một cách chặt chẽ và ứng dụng cho một đối tượng cụ thể nhằm nâng cao chất lượng
điều khiển đang là sự quan tâm của nhiều nhà nghiên cứu.
3.1.1 Sơ đồ khối của bộ điều khiển mờ.
Cấu trúc chung của bộ điều khiển mờ gồm 4 khối : Khối mờ hoá, khối hợp
thành, khối luật mờ và khối giải mờ. (Hình 3.1)
Khối luật mờ và khối hợp thành là phần cốt lõi của bộ điều khiển mờ vì nó
có khả năng mô phỏng những suy nghĩ, suy đoán của con người để đạt được những
mục tiêu điều khiển mong muốn.
Trong điều khiển logic mờ, kinh nghiệm chuyên gia cùng các kỹ năng, kỹ
xảo đóng vai trò quan trọng trong việc lựa chọn các biến trạng thái và biến điều
khiển. Các biến vào của bộ điều khiển logic mờ thường là trạng thái, sai lệch trạng
thái, đạo hàm sai lệch trạng thái, tích phân sai lệch vv….
Số lượng các tập mờ là trọng tâm cần lưu ý khi thiết kế các hệ điều khiển
logic mờ. Trong một miền giá trị ta có thể chọn số tập mờ khác nhau, thông thường
miền giá trị mờ đầu vào được chia thành nhiều tập mờ gối lên nhau. Thường người
ta chia số tập mờ từ 3 đến 9 giá trị, số lượng các tập mờ đầu vào xác định lớn nhất
các luật điều khiển mờ trong hệ điều khiển logic mờ.
Khối hợp thành có nhiệm vụ đưa vào tập mờ đầu vào ( trong tập cơ sở U) và
tập các luật mờ (do người thiết kế đặt ra) để tạo thành tập mờ đầu ra (trong tập cơ sở
V). Hay nói cách khác là nhiệm vụ của khối hợp thành là thực hiện ánh xạ tập mờ
đầu vào (trong U) thành tập mờ đầu ra (trong V) theo các luật mờ đã có. Các
y
Xvào
Khối
mờ hoá
Khối
hợp thành
Khối
luật mờ
Khối
giải mờ
Hình 3-1 Sơ đồ khối của bộ điều khiển mờ
Chương 3 - Tổng hợp bộ điều khiển lai
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
73
nguyên lý logic mờ được áp dụng trong khối hợp thành để tổ hợp từ các luật mờ IF
– THEN trong luật mờ cơ bản thành thao tác gán một tập mờ A’(trong U) tới tập
mờ B’ (trong B). Ta biết rằng các luật mờ IF – THEN được diễn giải thành các quan
hệ mờ trong không gian nền U*V.
Khi dùng quy tắc MAX –MIN thì dấu “*” được thay thế bằng cách lấy cực
tiểu. Khi dùng quy tắc MAX-PROD thì dấu “*” được thực hiện bằng phép nhân
bình thường. Các luật mờ cơ bản là tập hợp các luật mờ IF- THEN được xây dựng
trên các biến ngôn ngữ, các luật mờ này được đặc trưng cho mối quan hệ giữa đầu
vào và đầu ra của hệ, nó là trái tim của hệ điều khiển logic mờ. Sử dụng luật mờ cơ
bản này là công cụ để suy luận và đưa ra các đáp ứng một cách có hiệu quả.
Ta xét hệ mờ có nhiều đầu vào và một đầu ra (hệ MISO) với U=U1*U2…*Un
Rn. Nếu hệ có m đầu ra từ y1,y2,…yn thì có thể phân thành m hệ mỗi hệ có n đầu
vào và một đầu ra.
Luật cơ sở là luật có dạng sau:
Ru
(1)
: Nếu x1 là An
1
Và…và xn là An
1
Thì y là B
1
Trong đó Ai
1 là
B
1
là các tập mờ trong U1 R
n
và V R (Là đầu ra của thiết
bị hợp thành) với một giá trị rõ Y* V. Như vậy phép giải mờ là cụ thể hoá một
điểm trong V mà nó có thể hiện rõ nhất tập mờ B’. Tuy nhiên tập mờ B’ được xây
dựng theo các cách khác nhau.
Để chọn phương pháp giải mờ thích hợp ta có thể dựa vào các tiêu chuẩn sau
đây:
- Tính tin cậy : Điểm y* phải đại diện cho tập mờ B’ một cách trực giác, ví dụ có
thể nằm ở gần giữa miền xác định của tập mờ B hoặc là điểm của hàm liên thuộc
cao nhất trong B.
- Đơn giản trong tính toán: đây là điều kiện quan trọng vì trong điều khiển mờ các
tính toán đều làm việc trong chế độ thời gian thực.
- Tính liên tục: Thể hiện ở việc khi có sự thay đổi nhỏ trong B’ sẽ không gây sự
biến đổi lớn trong y*.
3.1.2 Nguyên lý điều khiển mờ.
Chương 3 - Tổng hợp bộ điều khiển lai
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
74
Về nguyên lý, hệ thống điều khiển mờ cũng gồm các khối chức năng tương
tự như hệ điều khiển truyền thống, điểm sai khác ở đây là sử dụng bộ điều khiển mờ
làm việc có tư duy như “bộ não” dưới dạng trí tuệ nhân tạo. Nếu khẳng định làm
việc với bộ điều khiển mờ có thể giải quyết được theo phương pháp kinh điển thì
không hoàn toàn chính xác, vì hoạt động của bộ điều khiển phụ thuộc vào kinh
nghiệm và phương pháp rút ra kết luận theo tư duy của con người, sau đó được cài
đặt vào máy tính trên cơ sở của logic mờ.
Hệ thống điều khiển mờ được thiết kế trên:
- Giao diện ban đầu bao gồm khâu mờ hoá và các khâu phụ trợ thêm để thực hiện
các bài toán động như tích phân, vi phân…
- Thiết bị hợp thành mà bản chất của nó là sự triển khai luật hợp thành R được xây
dựng trên cơ sở luật điều khiển (luật mờ).
- Khâu giao diện đầu ra (chấp hành) gồm khâu giải mờ và các khâu giao diện trực
tiếp với đối tượng.
Nguyên tắc tổng hợp một bộ điều khiển mờ hoàn toàn dựa vào những
phương pháp toán học trên cơ sở định nghĩa các biến ngôn ngữ vào/ra và sự lựa
chọn luật điều khiển. Do các bộ điều khiển mờ có khả năng xử lý các giá trị vào/ra
biểu diễn dưới dạng dấu phảy động với độ chính xác cao nên chúng hoàn toàn đáp
ứng được các yêu cầu của một bài toán điều khiển “rõ ràng” và “chính xác”.
3.1.3 Những nguyên tắc tổng hợp bộ điều khiển mờ.
Như ta đã biết hệ thống điều khiển mờ có mục đích mô phỏng suy nghĩ điều
khiển của con người để điều khiển một đối tượng nào đó. Nhìn chung, hiểu biết của
con người để điều khiển một đối tượng kỹ thuật nào đó có thể phân tích thành hai
loại:
+ Loại hiểu biết rõ : Conscious knowledge.
+ Loại hiểu biết chưa rõ Subconscious knowledge.
Khi xây dựng bộ điều khiển mờ, với các hiểu biết rõ thì ta dùng luật
“Nếu…thì” và diễn đạt điều đó vào hệ thống mờ. Với các hiểu biết chưa rõ lúc điều
khiển ta phải đo lường trực tiếp trên đối tượng, các số liệu vào ra lúc đó, sau đó tập
Chương 3 - Tổng hợp bộ điều khiển lai
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
75
hợp thành các dữ liệu đầu vào – ra và ta sử dụng để xây dựng bằng cách chuyển đổi
hiểu biết của con người thành bộ điều khiển mờ với bộ số liệu vào ra như hình vẽ 3-
2.
Giả thiết rằng, người thiết kế đã có đủ các kinh nghiệm và muốn chuyển nó
thành thiết bị hợp thành trong một bộ điều khiển mờ thì ta phải tiến hành các bước
sau đây:
Bƣớc 1 : Định nghĩa tất cả các biến ngôn ngữ vào và ra:
Ở bước này tuỳ theo yêu cầu điều khiển và kinh nghiệm chuyên gia mà việc
chọn các biến vào - ra vừa có tính khách quan vừa có tính chủ quan của người thiết
kế. Giả sử rằng nếu bộ điều khiển mờ làm chức năng của bộ điều chỉnh (nghĩa là bộ
điều khiển nằm trong mạch kín với điều khiển thời gian thực và mục đích chính là
đảm bảo sai lệch cho phép giữa các tín hiệu đặt và tín hiệu cần điều khiển) thì biến
đầu vào có thể chọn là sai lệch và đạo hàm của sai lệch, biến ra là đại lượng phản
ánh tín hiệu cần điều khiển. Nếu bộ điều khiển làm chức năng tạo ra tín hiệu đặt cho
hệ thống (có thể là hệ kín hoặc hệ hở, có thể bộ điều khiển làm việc ở thời gian thực
hoặc không ở thời gian thực) thì số biến vào – ra hoàn toàn phụ thuộc việc phân tích
tình hình cụ thể với yêu cầu chung là tập biến ngôn ngữ vào – ra này phải phủ hết
không gian biến vào ra.
Hiểu biết về đối tƣợng
Hiểu biết rõ
Các luật Nếu...Thì
Hiểu biết chưa rõ
Sử dụng chuyên gia mô phỏng
hoạt động của đối tượng
Đo lường cặp số liệu vào-ra
Hệ mờ
Hình 3-2 Mô hình chuyển đổi hiểu biết của con người và hệ mờ
Chương 3 - Tổng hợp bộ điều khiển lai
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
76
Bƣớc2 : Định nghĩa tập mờ (giá trị ngôn ngữ) cho các biến vào ra
Các việc cần làm trong bước này bao gồm:
a) Xác định miền giá trị vật lý cho các biến vào – ra.
Đây là miền giá trị rõ tới hạn cho các biến vào – ra, do vậy việc xác định căn
cứ hoàn toàn vào đối tượng cụ thể.
b) Số lƣợng tập mờ (giá trị ngôn ngữ) cho các biến.
Nguyên lý chung là số lượng các giá trị ngôn ngữ cho mỗi biến nên nằm
trong khoảng từ 3 ÷9 giá trị. Nếu số lượng các giá trị này nhỏ hơn 3 thì việc chọn là
quá thô, nếu số lượng này lớn hơn 9 thì quá mịn ( con người khó có khả năng cảm
nhận quá chi li), ảnh hưởng đến bộ nhớ và tốc độ tính toán. Lưu ý là cần chọn các
giá trị của biến có phần chồng lên nhau và phủ hết miền giá trị vật lý để trong quá
trình điều khiển không xuất hiện “lỗ hổng”.
Ví dụ: Một hệ điều khiển có hai biến vào (n=2) với số lượng tập mờ cho
biến 1 là N1 = 5, số lượng cho biến 2 là N2 = 7 và một biến ra y với N = 5, chọn hàm
liên thuộc dạng hình tam giác ta có tập mờ vào - ra như hình vẽ 3-3.
2S CES 1 B1 B2
0 1 1x 01
1
01
2x
X 1
1
1(X )
2
02
0 2 x02
1x 2
1X
(X ) 2
S
1
2 CES 1 BB1 2 B3S 3
0
0 y 2yy 10
BCESS
(y)
1
12 1
y
y
B2
Trong đó: ký hiệu S3 , S2, S1 : rất nhỏ, nhỏ vừa, nhỏ.
B3, B2, B1 : rất lớn, lớn vừa, lớn.
Hình 3-3 Ví dụ chọn tập dữ liệu vào - ra.
Chương 3 - Tổng hợp bộ điều khiển lai
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
77
CE: Trung bình, α1 B1, α2 B2 ,α3 B3: là khoảng giá trị tới
hạn của các tập X1, X2 và Y.
a) Xác định dạng hàm liên thuộc.
Đây là một điểm cực kỳ quan trọng vì quá trình làm việc của bộ điều khiển
mờ rất phụ thuộc vào kiểu hàm liên thuộc. Cần chọn cách hàm liên thuộc có phần
chồng lên nhau và phủ kín miền giá trị vật lý để trong quá trình điều khiển không
xuất hiện “lỗ hổng”. Trong kỹ thuật thường ưu tiên chọn hàm liên thuộc kiểu hình
tam giác hoặc hình thang, khi cần thiết và có lý do rõ ràng mới chọn hàm liên thuộc
khác.
Bƣớc3: Xây dựng các luật điều khiển.
Đây là tập các luật: “Nếu - thì “ với một hoặc nhiều điều kiện khi xây dựng
các luật phải dựa vào bản chất vật lý, dựa vào các số liệu đo đạc và kinh nghiệm
chuyên gia, đồng thời phải lưu ý rằng hầu hết các bộ điều khiển sẽ có tín hiệu ra
bằng 0 khi tất cả các tín hiệu vào bằng 0. Trong bước này cần thực hiện các công
việc sau:
- Đầu tiên dựa vào từng cặp dữ liệu vào - ra đã biết để tạo ra từng luật riêng
biệt. Cần chú ý là với mỗi giá trị vào - ra ta sẽ chọn tập mờ nào có giá trị hàm liên
thuộc lớn nhất.
V í dụ: Theo hình 3-3 v ới hai cặp giá trị (x01
1
; x02
1
; y0
1
) và (x01
2
; x02
2
; y0
2
) ta
có hai luật :
R4 : Nếu x1 là B1 và x2 là S1 thì y là CE;
R5 : Nếu x1 là B1 và x2 là CE thì y là S1;
- Xác định cấp độ mỗi luật : Nếu có các luật gây xung đột thì cần xác định
trọng số của các luật này. Ví dụ: Xác định trọng số các luật ở hình 3-3. Giá trị rõ đo
được cho ra R4 là x01
1
; x02
1
; y0
1
tương ứng với µB1(x01
1
) = 0,8, µS1(x02
1
)=0.6,
µCE(x01
1
) = 0.8; như vậy trọng số cho R4 là 0,8 x 0,6 x 0,8 = 0,384 .
Giá trị rõ đo được cho ra R5 là x01
2
; x02
2
; y0
2
thì µB1(x01
2
)=0,6, µCE(x02
2
)=1,
µB1(y0
2)=0.7; như vậy trọng số cho R5 là 0,6 x 1 x 0,7 = 0,42 .
Chương 3 - Tổng hợp bộ điều khiển lai
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
78
- Xác định tập đầy đủ các luật “Nếu - thì “ và lập bảng luật theo tập vào. Dựa
vào từng luật riêng, trọng số của luật (Nếu có xung đột) và kinh nghiệm chuyên gia
ta thành lập bảng luật đó là bảng luật theo tập dữ liệu vào.
Bảng 3-1 Các luật điều khiển
X2
X1
S3 S2 S1 CE B1 B2 B3
S2 B2
S1 CE
CE S2 S1 B1 CE B1 B2 B3
B1 CE
B2 B1
Ví dụ : Ta có các luật điều khiển sau (các ký hiệu theo bảng 3-1)
R1 : Nếu X1 =S2 và X2 = CE thì Y = B2 hoặc
R2 : Nếu X1 =S1 và X2 = CE thì Y = CE hoặc
R3 : Nếu X1 =CE và X2 = S2 thì Y = S1 hoặc
R4 : Nếu X1 =B1 và X2 = S1 thì Y = CE hoặc
R5 : Nếu X1 =B1 và X2 = CE thì Y = B1 hoặc
R6 : Nếu X1 =CE và X2 = S3 thì Y = S2 hoặc
R7 : Nếu X1 =B2 và X2 = CE thì Y = B1 hoặc
R8 : Nếu X1 =CE và X2 = B1 thì Y = B1 hoặc
R9 : Nếu X1 =CE và X2 = B1 thì Y = B1 hoặc
R10 : Nếu X1 =CE và X2 = B2 thì Y = B2 hoặc
R11 : Nếu X1 =CE và X2 = B3 thì Y = B3 hoặc
Để dễ dàng minh hoạ cách lập bảng dữ liệu vào, ta mô tả trường hợp có hai
tín hiệu vào x1, x2 ở hình 3-3 vì x1 có 5 tập và x2 có 7 tập giá trị mờ nên ta có bảng
với 5 x 7 = 35 ô. Mỗi ô của bảng sẽ biểu thị một giá trị của tập kết quả, chẳng hạn
với các luật từ R1 đến R11 như trên sẽ được ghi ở bảng dữ liệu vào (bảng 3-1) ta có
Chương 3 - Tổng hợp bộ điều khiển lai
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
79
thể tổ hợp quan hệ đầy đủ giữa x1 , x2 để tạo thành 35 luật và điền kín bảng, tuy vậy
thực tế không cần sử dụng hết cả 35 luật nói trên. Khi biểu diễn thành bảng dữ liệu
vào, ta dễ dàng quan sát và hiệu chỉnh để được kết quả ra mong muốn.
Khi gặp các luật xung đột, nghĩa là có phần “Nếu” như nhau nhưng phần
”Thì” lại khác nhau (thực tế có thể xảy ra như vậy) thì ta tính trọng số để chọn luật
có trọng số lớn nhất.
Bƣớc 4 : Chọn thiết bị hợp thành (MAX–MIN hay SUM–MIN …);
Ta có thể chọn thiết bị hợp thành theo các nguyên tắc :
Sử dụng công thức:
µA B(x) = MAX { µA (x), µB (x) }
Để có luật MAX – MIN ; MAX – PROD;
Sử dụng công thức: Lukasiewicscos luật SUM – MIN ; SUM – PROD;
Sử dụng tổng Einstein.
Sử dụng tổng trực tiếp …
Bƣớc5 : Chọn nguyên lý giải mờ
Từ hàm liên thuộc hợp thành để xác định của tập mờ đầu ra, ta có thể chọn
phương pháp giải mờ thích hợp để xác định giá trị rõ đầu ra của bộ giải mờ. Thường
thì chọn phương pháp giải mờ trọng tâm hay trung bình tâm, vì lúc đó kết quả đầu
ra có sự tham gia đầy đủ của tất cả các luật từ R1 đến R11.
Bƣớc 6 : Tối ƣu hoá:
Sau khi bộ điều khiển mờ đã được tổng hợp ta ghép nó với đối tượng mô
phỏng để thử nghiệm. Quá trình thử nghiệm trên mô hình sẽ cho ta trước tiên kiểm
tra các “lỗ hổng", nếu có “lỗ hổng” xuất hiện thì có thể phải điều chỉnh lại độ phủ
lên nhau của các giá trị ngôn ngữ, điều chỉnh lại luật điều khiển. Ngoài ra nếu bộ
điều khiển làm việc không ổn định thì phải kiểm tra lại luật “ Nếu - thì “ cơ sở.
Sau khi biết chắc bộ điều khiển sẽ làm việc ổn định và không có “lỗ hổng”,
ta có thể tối ưu hoá các trạng thái làm việc của nó theo các chỉ tiêu khác nhau.
Chỉnh định bộ điều khiển theo các chỉ tiêu này thường là phải hiệu chỉnh
Chương 3 - Tổng hợp bộ điều khiển lai
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
80
hàm liên thuộc, thiết kế các nguyên tắc điều khiển phụ hay thay đổi một số nguyên
tắc điều khiển.
3.2 - Các bộ điều khiển mờ
3.2.1 - Bộ điều khiển mờ tĩnh
Là bộ điều khiển mờ có quan hệ vào-ra y(x) liên hệ nhau theo một phương
trình đại số (phi tuyến). Các bộ điều khiển mờ tĩnh điển hình là bộ khuyếch đại P,
bộ điều khiển Relay hai vị trí, ba vị trí…
Một trong các dạng hay dùng của bộ điều khiển mờ tĩnh là bộ điều khiển mờ
tuyến tính từng đoạn, nó cho phép ta thay đổi mức độ điều khiển trong các phạm vi
khác nhau của quá trình, do đó nâng cao được chất lượng điều khiển.
Bộ điều khiển mờ tĩnh có ưu điểm là đơn giản, dễ thiết kế, song nó có nhược
điểm là chất lượng điều khiển không cao vì chưa đề cập đến các trạng thái động
(vận tốc, gia tốc…) của quá trình, do đó nó chỉ được sử dụng trong các trường hợp
đơn giản.
3.2.2 - Bộ điều khiển mờ động
Là bộ điều khiển mờ mà đầu vào có xét tới các trạng thái động của đối
tượng. Ví dụ với hệ điều khiển theo sai lệch thì đầu vào của bộ điều khiển mờ ngoài
tín hiệu sai lệch e theo thời gian còn có các đạo hàm của sai lệch giúp cho bộ điều
khiển phản ứng kịp thời với các biến động đột xuất của đối tượng.
Các bộ điều khiển mờ động hay được dùng hiện nay là bộ điều khiển mờ
theo luật tỉ lệ tích phân, tỉ lệ vi phân và tỉ lệ vi tích phân (PI, PD, PID).
Một bộ điều khiển mờ theo luật I có thể thiết kế từ một bộ mờ theo luật P (bộ
điều khiển mờ tuyến tính) bằng cách mắc nối tiếp một khâu tích phân kinh điển vào
trước hoặc sau khối mờ đó. Do tính phi tuyến của hệ mờ, nên việc mắc khâu tích
phân trước hay sau hệ mờ hoàn toàn khác nhau.
Khi mắc nối tiếp ở đầu vào của một bộ điều khiển mờ theo luật tỉ lệ một
khâu vi phân sẽ được một bộ điều khiển mờ theo luật tỉ lệ vi phân PD
Chương 3 - Tổng hợp bộ điều khiển lai
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
81
Thành phần của bộ điều khiển này cũng giống như bộ điều khiển theo luật
PD thông thường bao gồm sai lệch giữa tín hiệu chủ đạo và tín hiệu ra của hệ thống
e và đạo hàm của sai lệch e’. Thành phần vi phân giúp cho hệ thống phản ứng chính
xác hơn với những biến đổi lớn của sai lệch theo thời gian. Phát triển tiếp từ ví dụ
về bộ điều khiển mờ theo luật P thành bộ điều khiển mờ theo luật PD hoàn toàn đơn
giản.
Trong kĩ thuật điều khiển kinh điển, bộ điều khiển PID được biết đến như là
một giải pháp đa năng và có miền ứng dụng rộng lớn. Định nghĩa về bộ điều khiển
theo luật PID kinh điển trước đây vẫn có thể sử dụng cho một bộ điều khiển mờ
theo luật PID được thiết kế theo hai thuật toán:
- Thuật toán chỉnh định PID
- Thuật toán PID tốc độ
Bộ điều khiển mờ được thiết kế theo thuật toán chỉnh định PID có ba đầu vào
gồm sai lệch e giữa tín hiệu chủ đạo và tín hiệu ra, đạo hàm và tích phân của sai
lệch. Đầu ra của bộ điều khiển mờ chính là tín hiệu điều khiển u(t).
0
1
( )
t
D
I
d
u t K e edt T e
T dt
Với thuật toán PID tốc độ, bộ điều khiển PID có 3 đầu vào: sai lệch e giữa tín
hiệu đầu vào và tín hiệu chủ đạo, đạo hàm bậc nhất e’, và đạo hàm bậc hai e’’ của
sai lệch. Đầu ra của hệ mờ là đạo hàm du/dt của tín hiệu điều khiển u(t).
2
2
1
( )
I
du d d
K e e e
dt dt T dt
Do trong thực tế thường có một trong hai thành phần được bỏ qua nên thay
vì thiết kế bộ điều khiển PID hoàn chỉnh người ta thường tổng hợp các bộ điều
khiển PI hoặc PD.
Chương 3 - Tổng hợp bộ điều khiển lai
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
82
Bộ điều khiển PID mờ được thiết kế trên cơ sở của bộ điều khiển PD mờ,
bằng cách mắc nối tiếp ở đầu ra của bộ điều khiển PD mờ một khâu tích phân.
Cho đến nay, nhiều dạng cấu trúc của PID mờ còn được gọi là bộ điều chỉnh
mờ ba thành phần đã được nghiên cứu. Các dạng cấu trúc này thường được thiết kế
trên cơ sở tách bộ điều khiển PID thành hai bộ điều chỉnh PD và PI. Việc phân chia
này chỉ nhằm mục đích thiết lập các hệ luật cho PI và PD gồm hai biến vào, một
biến ra, thay vì phải thiết lập ba biến vào.
3.2 - Hệ điều khiển mờ lai
3.3.1 - Đặt vấn đề
Hệ mờ lai là một hệ thống điều khiển tự động trong đó thiết bị điều khiển
bao gồm hai thành phần:
- Phần thiết bị điều khiển kinh điển.
- Phần hệ mờ.
Trong thực tế để phát huy hết ưu điểm của mỗi loại bộ điều khiển mờ và bộ
điều khiển rõ, người ta thường dùng các hệ kết hợp giữa hai loại bộ điều khiển
truyền thống và điều khiển mờ với nhau, do vậy ta có các hệ điều khiển mờ lai. Ta
xét hệ điều khiển có cấu trúc 2 vòng, một trong 2 vòng đó dùng bộ điều khiển mờ.
Ta thấy có hai khả năng nối: bộ điều khiển mờ dùng ở vòng thứ nhất, còn ở
vòng thứ hai là bộ điều khiển không mờ như hình 3-4a, hoặc là vòng thứ nhất là bộ
điều khiển truyền thống ( chẳng hạn bộ điều khiển PID) và vòng thứ hai là bộ điều
khiển mờ như hình 3-4b.
.
a)
b)
Bộ điều khiển
không mờ
Bộ điều
khiển mờ
Quá trình
Bộ điều
khiển mờ
Bộ điều khiển
truyền thống
Quá trình
Hình 3-4 Hệ điều khiển mờ lai cấu trúc 2 vòng.
Chương 3 - Tổng hợp bộ điều khiển lai
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
83
Ưu điểm chính của hệ điều khiển nối nhiều vòng là có thể thiết kế bộ điều
khiển cho mỗi vòng theo yêu cầu chất lượng riêng của vòng đó, vì vậy bộ điều
khiển sẽ đơn giản hơn và có chất lượng cao hơn. Đặc biệt với hệ điều khiển có cấu
trúc như ở hình 3-4a, ta có thể thiết kế bộ điều khiển mờ mà chưa quan tâm đến điều
kiện ổn định, sau đó khi thiết kế bộ điều khiển cho mạch vòng ngoài mới xét đến
vấn đề ổn định của hệ. Với hệ có cấu trúc như ở hình 3-4b, ta xét trường hợp mạch
vòng trong dùng bộ điều khiển PID (tỷ lệ, tích phân, đạo hàm) truyền thống và
mạch vòng ngoài dùng bộ điều khiển mờ.
Do cấu trúc đơn giản và bền vững nên các bộ điều khiển PID được dùng phổ
biến trong công nghiệp. Chất lượng của hệ thống phụ thuộc vào các tham số Kp, TI,
TD của bộ điều khiển PID. Nhưng vì các hệ số của bộ điều khiển PID chỉ được tính
toán cho một chế độ làm việc cụ thể của hệ thống, do vậy trong quá trình vận hành
luôn phải chỉnh định các hệ số này cho phù hợp với thực tế để phát huy tốt hiệu quả
của bộ điều khiển. Dựa theo nguyên lý chỉnh định đó, ta thiết kế bộ điều khiển mờ ở
vòng ngoài để chỉnh định tham số bộ PID ở vòng trong.
3.3.2 - Cơ sở thiết kế bộ điều khiển mờ lai
Bộ điều khiển ở vòng trong cho mạch vòng điều chỉnh tốc độ hệ truyền động
T - Đ dùng khâu điều chỉnh tốc độ PI kinh điển, bộ điều khiển mờ ở vòng ngoài có
nhiệm vụ là phải tự động chỉnh định được hai tham số KP, KI của bộ PI.
Cơ sở để thiết kế bộ điều
khiển mờ là dựa vào việc phân
tích sai lệch e(t), các tham số KP,
KI của bộ điều khiển PI sẽ được
tự động chỉnh định theo phương
pháp chỉnh định mờ. Như vậy bộ
chỉnh định mờ sẽ có hai đầu vào
là sai lệch e(t) và tốc độ biến thiên
của sai lệch de/dt và một đầu ra là hệ số khuếch đại K.
x n
-
u
Bộ điều
khiển mờ
Bộ điều khiển
Kinh điển PI
Đối tượng
Hình 3-5 Sơ đồ khối hệ điều khiển mờ lai.
e, de/dt
Chương 3 - Tổng hợp bộ điều khiển lai
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
84
3.3.3 - Thiết kế bộ điều khiển mờ lai.
Để thấy rõ hơn tác dụng của bộ điều khiển mờ trong mạch vòng điều khiển
tốc độ, ta trở lại xét hệ T-Đ có tham số như đã mô phỏng ở chương 2.
Áp dụng mô hình mờ Mamdani. Bộ điều khiển mờ ta sẽ thiết kế bao gồm:
đầu vào thứ 1 là sai lệch giữa tốc độ đặt và tốc độ thực, kí hiệu là E. Đầu vào thứ 2
là tốc độ biến thiên của sai lệch, kí hiệu là DE. Đầu ra của bộ điều khiển mờ là hệ số
khuếch đại K của bộ điều chỉnh tốc độ.
- Xác định số lượng tập mờ cần thiết cho các biến:
Với yêu cầu của điều khiển ổn định tốc độ hệ truyền động T-Đ, ta chọn số
lượng tập mờ cho mỗi biến đầu vào bằng 7 và biến đầu ra bằng 2.
+ Sai lệch E được chọn trong miền giá trị từ -1 đến +1.
E NB, NM, NS, ZE, PS, PM, PB
+ Tốc độ biến thiên của sai lệch DE được chọn trong miền giá trị từ -1 đến +1.
DE NB, NM, NS, ZE, PS, PM, PB
+ Hệ số K được chọn trong miền giá trị từ 0 đến +1.
K B, S
Trong đó: NB (Negative Big), NM (Negative Medium), NS (Negative Small), ZE
(Zero), PS (Positive Small), PM (Positive Medium), PB (Positive Big), B (Big), S
(Small).
- Xác định hàm liên thuộc:
Đây là vấn đề cực kỳ quan trọng và rất khó nói chính xác. Nhưng căn cứ vào
kinh nghiệm và kỹ thuật điều khiển hệ truyền động T-Đ ta chọn hàm liên thuộc kiểu
hình tam giác.
Ta có bộ điều khiển mờ, các hàm liên thuộc đầu vào, hàm liên thuộc đầu ra
biểu diễn trên hình 3-6.
Chương 3 - Tổng hợp bộ điều khiển lai
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
85
Chương 3 - Tổng hợp bộ điều khiển lai
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
86
Hình 3-6 Bộ điều khiển mờ và các hàm liên thuộc vào, ra.
Tập các luật của bộ điều khiển mờ và thể hiện luật dạng mặt được biểu diễn
trên hình 3-7.
Chương 3 - Tổng hợp bộ điều khiển lai
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
87
Hình 3-7 Luật điều khiển của bộ điều khiển mờ.
Sơ đồ mô phỏng Simulink – Matlab được biểu diễn trên hình 3-8.
Chương 3 - Tổng hợp bộ điều khiển lai
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
88
Hình 3-8 Sơ đồ mô phỏng trong Simulink – Matlab.
Kết quả mô phỏng như hình 3-9.
Hình 3-9 Kết quả mô phỏng đặc tính đầu ra của bộ điều khiển PID - Mờ.
Để thấy được sự khác nhau của đặc tính đầu ra của bộ điều khiển PID và bộ
điều khiển PID - Mờ ta xây dựng các đặc tính này trên cùng một hệ trục toạ độ, kết
quả mô phỏng như hình 3-10.
Chương 3 - Tổng hợp bộ điều khiển lai
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
89
Hình 3-10 Đặc tính đầu ra của hai bộ điều khiển PID và PID-Mờ.
Kết luận:
- Bộ điều khiển mờ lai PID có ưu điểm hơn so với các bộ điều khiển khác là
nó vừa phát huy hết các ưu điểm của bộ điều khiển rõ vừa sử dụng các ưu
điểm hệ thống mờ giúp tránh khỏi những bài toán nhận dạng, mô hình hoá
hay thiết kế phức tạp. Ngoài ra, những kinh nghiệm về đặc tính của đối
tượng, kinh nghiệm điều khiển đối tượng dễ dàng được kết hợp vào luật điều
khiển.
- Bằng một bộ điều khiển mờ lai PI với cấu trúc và thông số thích hợp, tốc độ
động cơ được điều khiển bám theo tốc độ đặt rất tốt. Kết quả mô phỏng
chứng tỏ rằng thuật toán cách thức xây dựng bộ điều khiển mờ lai cho hệ
truyền động T-Đ là đúng đắn, bộ điều khiển mờ lai không phải giải bài toán
nhận dạng hay sử dụng các bộ ước lượng thông số mà vẫn cho được kết quả
điều khiển có chất lượng cao, tốt hơn nhiều so với việc dùng bộ điều khiển
PID truyền thống.
Chương 3 - Tổng hợp bộ điều khiển lai
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
90
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Kết luận:
- Trong bản luận văn này dã hoàn thành những yêu cầu đặt ra là phân tích và
tổng hợp được hệ thống truyền động T – Đ hai mạch vòng dòng điện và tốc
độ.
- Để nâng cao chất lượng của hệ thống đã đưa vào khâu phản hồi âm vi phân
tốc độ quay. Kết quả mô phỏng cho thấy phù hợp với yêu cầu đặt ra.
- Với quan niệm khi động cơ làm việc các thông số của động cơ thay đổi có
thể do điều kiện môi trường, nên đã đưa bộ điều khiển mờ vào kết hợp với bộ
điều khiển PID tạo thành bộ điều khiển mờ lai. Kết quả mô phỏng cho thấy
chất lượng của hệ thống đã được nâng cao.
Kiến nghị:
- Trong khuôn khổ của luận văn này mới chỉ nghiên cứu tác dụng của bộ điều
khiển PID - Mờ. Để phát triển hơn nữa có thể thay bộ điều khiển PID bằng
bộ điều khiển mờ hoặc dùng các bộ điều khiển thông minh như mờ trượt, mờ
- nơron để điều khiển hệ thống truyền động T-Đ.
- Phân tích và tổng hợp hệ thống cho một chuyển động cụ thể nào đó.
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- LV_07_CN_DK_LNM.pdf