intTypePromotion=1

Bài giảng Lý thuyết điều khiển nâng cao: Chương 2 - PGS.TS. Huỳnh Thái Hoàng

Chia sẻ: Minh Nhật | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:0

0
76
lượt xem
7
download

Bài giảng Lý thuyết điều khiển nâng cao: Chương 2 - PGS.TS. Huỳnh Thái Hoàng

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Lý thuyết điều khiển nâng cao - Chương 2: Điều khiển phi tuyến" trình bày các nội dung: Giới thiệu, phương pháp hàm mô tả, lý thuyết ổn định Lyapunov, tuyến tính hóa hồi tiếp, điều khiển trượt, ứng dụng. Mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Lý thuyết điều khiển nâng cao: Chương 2 - PGS.TS. Huỳnh Thái Hoàng

  1. Môn học LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN NÂNG CAO Giảng viên: PGS. TS. Huỳnh Thái Hoàng Bộ môn Điều Khiển Tự Động Khoa Điện – Điện Tử Đại học Bách Khoa TP TP.HCM HCM Email: hthoang@hcmut.edu.vn Homepage: http://www4.hcmut.edu.vn/~hthoang/ 15 January 2014 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 1
  2. Chương 2 ĐIỀU KHIỂN PHI TUYẾN 15 January 2014 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 2
  3. Nội dung chương 2  Giới thiệu  Phương pháp hàm mô tả  Lý thuyết ế ổổn định Lyapunov  Tuyến tính hóa hồi tiếp  Điều khiển trượt  Ứng dụng 15 January 2014 © H. T. Hoàng - HCMUT 3
  4. Tài liệu tham khảo  Applied A li d N Nonlinear li C Control, t l EE.Slotine Sl ti and dWW.Li Li  Nonlinear Control System, Isidori  Nonlinear N li S Systems, t Kh Khalil lil 15 January 2014 © H. T. Hoàng - HCMUT 4
  5. Khái niệm 15 January 2014 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 5
  6. Khái niệm về hệ phi tuyến  Hệ phi tuyến là HT trong đó quan hệ vào vào–ra ra không thể mô tả bằng phương trình vi phân/sai phân tuyến tính.  Phần lớn các đối tượng ợ g thực ự tế mangg tính p phi tuyến. y  Hệ thống thủy khí (TD: bồn chứa chất lỏng,…),  Hệ thống nhiệt động học (TD: lò nhiệt,…),  Hệ thống cơ khí (TD: cánh tay máy,….),  Hệ thống điện – từ (TD: động cơ, mạch khuếch đại,…)  Hệ thống thố vật ật lý có ó cấu ấ ttrúc ú hỗn hỗ h hợp,…  Tùy theo dạng tín hiệu trong hệ thống mà hệ phi tuyến có thể chia làm hai loại:  Hệ phi tuyến liên tục  Hệ p phi tuyến y rời rạc.  Nội dung môn học chỉ đề cập đến hệ phi tuyến liên tục. 15 January 2014 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 6
  7. Tính chất của hệ phi tuyến  Hệ phi tuyến không thỏa mãn nguyên lý xếp chồng.  Tính ổn định ị của hệ ệpphi tuyến y không g chỉ phụ p ụ thuộc ộ vào cấu trúc, thông số của hệ thống mà còn phụ thuộc vào tín hiệu vào.  Nếu tín hiệu vào hệ phi tuyến là tín hiệu hình sin thì tín hiệu ra ngoài thành phần tần số cơ bản (bằng tần sốố tín hiệu vào) còn có các thành phần ầ hài bậc cao (là bội số của tần số tín hiệu vào).  Hệ phi tuyến ế có thể ể xảy ra hiện tượng dao động tự kích. 15 January 2014 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 7
  8. Các khâu phi tuyến cơ bản Khâu relay 2 vị trí Khâu relay 3 vị trí y y Ym Ym u D D u  Ym  Ym y  Ym sgn(u ) Ym sgn(u ) (neáu | u | D) y 0 (neá neuu | u | D) 15 January 2014 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 8
  9. Caùc khaâu phi tuyeán cô baûn Kh âu khueá Khaâ kh ách ñ ñaïi bao b õ hoø h øa Kh âu khueá Khaâ kh ách ñaï ñ i coùù mieà i àn cheá h át y y Ym K D u D u D D Ym Ym sgn(u ) (neááu | u | D)  K (u  D sgn(u )) (neáu | u | D) y y  Ku (neáu | u | D)  0 (neáu | u | D) ( K  Ym / D) 15 January 2014 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 9
  10. Các khâu phi tuyến cơ bản Khâu relay 2 vị trí có trể Khâu relay 3 vị trí có trể y y Ym Ym u D u -D D D  Ym  Ym Ym sgn(u ) (neáu | u | D) y  Ym sgn((u ) (neu á | u | D) 15 January 2014 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 10
  11. Các khâu phi tuyến cơ bản Khâu khuếch đại bão hòa có trể y Ym D u D  Ym 15 January 2014 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 11
  12. Mô tả toán học hệ phi tuyến dùng PTVP  Quan Q an hệ vào ào ra của hệ phi ttuyến ến liên ttục c có thể biểu biể diễn dưới dạng phương trình vi phân vi tuyến bậc n: d n y (t )  d n1 y (t ) dy (t ) d mu (t ) du (t )  n  g  n 1 , , , y (t ), m , , , u (t )  dt  dt dt dt dt  trong đó: u(t) là tín hiệu vào, y(t) là tín hiệu ra, g(.) là hàm phi tuyến 15 January 2014 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 12
  13. Moâ taû heä phi tuyeán duøng PTVP – Thí duï 1 a: tieá ti át dieä di än van xaûû qin A: tieát dieän ngang cuûa boàn u(t) g: gia toác troïng tröôøng () y(t) qout k: heä soá tæ leä vôùi coâng suaát bôm CD: heä soá xaû  Phöông trình caân baèng: Ay (t )  qin (t )  qout (t ) trong ñoù: qin (t )  ku (t ) qout (t )  aCD 2 gy (t ) 1   y (t )  ku (t )  aC D 2 gy (t ) A  (heä phi tuyen tuyeán baäc 1) 15 January 2014 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 13
  14. Moâ taû heä phi tuyeán duøng phöông trình vi phaân – Thí duï 2 J moment q J: quaùn tính cuûa caùnh tay y maùy M: khoái löôïng cuûa caùnh tay maùy l m: khoái löôïng vaät naëng; l: chieàu daøi caùnh tay maùy m lC : khoaûng caùch töø troïng taâm tay maùy ñeáán truïc quay u  B: heä soá ma saùt nhôùt; g: gia toác troïng tröôøng u(t): moment taù tacc ñoäng leâ lenn truï trucc quay cuû cuaa caù canhnh tay maù may y (t): goùc quay (vò trí) cuûa caùnh tay maùy  Theo ñònh luaät Newton ( J  ml 2 )(t )  B(t )  (ml  MlC ) g cos  u (t ) B (ml  MlC ) 1  (t )   2   (t )  2 g cos  2 u (t ) ( J  ml ) ( J  ml ) ( J  ml ) 15 January 2014 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 14
  15. Moâ taû heä phi tuyeán duøng PTVP – Thí duï 3 : goùc baùnh laùi : höôùng chuyeån Höôùng chuyeån ñoäng cuû cuaa tau taøu (t) k: heä soá ñoäng ((t)) i: heä so soá  PTVP moâ taû ñaëc tính ñoäng hoïc heä thoááng laùi taøu 1 1  1  3 (t )    (t )     k     (t )   (t )    3 (t )   (t )   1  2    1 2    1 2  (heä phi tuyeán baäc 3) 15 January 2014 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 15
  16. Moâ taû toaùn hoïc heä phi tuyeán duøng PTTT  H ä phi Heä hi tuyeáán lieâ li ân tuïc coùù theå h å moââ taûû baè b èng PTTT: PTTT  x (t )  f ( x (t ), u (t ))   y (t )  h( x (t ), u (t )) trong ñoù: u(t) laø tín hieäu vaøo, y(t) la laø tín hieäu ra, x(t) laø vector traïng thaùi, x(t) = [x1(t), (t) x2(t),…,x (t) xn(t)]T f(.), h(.) laø caùc haøm phi tuyeán 15 January 2014 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 16
  17. Moâ taû heä phi tuyeán duøng PTTT– PTTT– Thí duï 1  PTVP PTVP: qin u(t) 1  y (t )  ku (t )  aC D 2 gy (t ) A  () y(t) qout  Ñaët bieán traïng thaùi: x1 (t )  y (t )  x (t )  f ( x (t ), u (t ))  PTTT:   y (t )  h( x (t ), u (t )) trong ñoù: aC D 2 gx1 (t ) k f ( x, u )    u (t ) A A h( x (t ), u (t ))  x1 (t ) 15 January 2014 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 17
  18. Moâ taû heä phi tuyeán duøng phöông trình traïng thaùi – Thí duï 2  PTVP: l (t )   B (t )  (ml  MlC ) g cos  1 u (t ) m 2 ( J  ml ) 2 ( J  ml ) 2 ( J  ml ) u   x1 (t )   (t )  Ñaët bieán traïng thaùi:    x2 (t )   (t )  x (t )  f ( x (t ), u (t ))  PTTT:   y (t )  h( x (t ), ) u (t )) trong ñoù:  x2 (t )  f ( x , u )   ( ml  MlC ) g B 1   2 cos x1 (t )  2 x2 (t )  2 u (t )   ( J  ml ) ( J  ml ) ( J  ml )  h( x (t ), u (t ))  x1 (t ) 15 January 2014 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 18
  19. Các phương pháp khảo sát hệ phi tuyến  Không có Khô ó phương h pháp há nàoà có ó thể á áp d dụng hiệu hiệ quả ả cho mọi hệ phi tuyến.  Một số ố phương h pháp há th thường ờ dùng dù để phân hâ tí tích h và à thiết kế hệ phi tuyến:  Phương pháp tuyến tính hóa (đã học ở môn Cơ sở tự động)  Phương pháp hàm mô tả  Phương pháp Lyapunov  Điều khiển hồi tiếp tuyến tính hóa  Điều khiển trượt 15 January 2014 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 19
  20. Phương pháp hàm mô tả (Phương pháp tuyến tính hóa điều hòa) 15 January 2014 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 20
ADSENSE
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2