Bài giảng Lý thuyết điều khiển tự động: Bài 17 - ThS. Đỗ Tú Anh

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:13

Thêm vào BST

Báo xấu

39
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Lý thuyết điều khiển tự động: Bài 17 trang bị cho người học những kiến thức cơ bản về thiết kế bộ quan sát trạng thái. Những nội dung chính trong chương này gồm có: Bộ quan sát trạng thái Luenberger, bài toán đối ngẫu, thiết kế bộ quan sát trạng thái, kết hợp bộ điều khiển phản hồi trạng thái và bộ quan sát trạng thái,... Mời các bạn cùng tham khảo bài giảng để biết thêm nội dung chi tiết.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Lý thuyết điều khiển tự động: Bài 17 - ThS. Đỗ Tú Anh

Lý thuyết Điều khiển tự động 1 om .c ng Thiết kế bộ co quan sát an th trạng thái o ng du u cu ThS. Đỗ Tú Anh Bộ môn Điều khiển tự động Khoa Điện, Trường ĐHBK HN CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
17-1 Bộ quan sát trạng thái Mục đích om • Để thiết kế bộ điều khiển phản hồi trạng thái u = -Kx, vector biến trạng .c thái x được giả thiết là có sẵn (đo được) ng • Trên thực tế, không phải mọi biến trạng thái đều có thể đo được, nhưng có co thể ước lượng được thông qua các tín hiệu vào/ra an Bộ quan sát trạng thái được sử dụng để ước lượng (khôi phục) các biến th trạng thái thông qua các tín hiệu vào/ra o ng du Điều kiện cần và đủ u cu Hệ (1) là quan sát được hoàn toàn Lý thuyết ĐKTĐ 1 Bộ môn ĐKTĐ-Khoa Điện CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
17-2 Bộ quan sát trạng thái Luenberger Xét hệ thống liên tục tuyến tính một vào-một ra được mô tả bởi om (1) (2) .c ng Giả sử là ước lượng của vector trạng thái x co Sử dụng bộ quan sát trạng thái với hai tín hiệu vào là u và y, và các tín an hiệu ra là th (3) o ng du Thành phần hiệu chỉnh u cu Bài toán thiết kế bộ quan sát Tìm ma trận Ke của bộ quan sát trạng thái để có được sự xấp xỉ x ≈ x sau một khoảng thời gian T đủ ngắn Lý thuyết ĐKTĐ 1 Bộ môn ĐKTĐ-Khoa Điện CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
17-3 Bộ quan sát trạng thái Luenberger (tiếp) om .c ng co an th o ng du u cu Lý thuyết ĐKTĐ 1 Bộ môn ĐKTĐ-Khoa Điện CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
17-4 Bộ quan sát trạng thái Luenberger (tiếp) Lấy phương trình (1) trừ (3) om (4) .c ng Định nghĩa sai lệch giữa và là vector sai lệch e co an Khi đó (4) được viết lại thành th o ng Để vector sai lệch e → 0 thì ma trận phải có các giá trị du riêng nằm ở bên trái trục ảo u cu Nếu các giá trị riêng của A – KeC được chọn sao cho động học của vector e là ổn định và đủ nhanh thì e sẽ tiến tới 0 với tốc độ đủ lớn Lý thuyết ĐKTĐ 1 Bộ môn ĐKTĐ-Khoa Điện CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
17-5 Bài toán đối ngẫu Bài toán thiết kế bộ quan sát trạng thái được chuyển thành bài toán xác định ma trận Ke của bộ quan sát sao cho A – KeC có được các giá trị riêng om mong muốn .c Giống như bài toán đặt điểm cực (xem bài giảng 16) ng Để ý thêm là các giá trị riêng của A – KeC cũng chính là các giá trị riêng co của A* – Ke* C* an Xét hệ th o ng du Để thiết kế bộ QSTT, chúng ta sẽ giải bài toán đối ngẫu, đó là bài toán thiết kế bộ điều khiển trạng thái theo nguyên lý đặt điểm cực cho hệ đối ngẫu u cu giả sử tín hiệu điều khiển v là Lý thuyết ĐKTĐ 1 Bộ môn ĐKTĐ-Khoa Điện CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
17-6 Bài toán đối ngẫu (tiếp) Chú ý om • Như đã đề cập (xem bài giảng 16), điều kiện cần và đủ để tồn tại ma trận điều khiển trạng thái K cho hệ đối ngẫu .c ng co là hệ phải điều khiển được hoàn toàn, tức là an Rank =n th Đây chính là điều kiện để hệ (1) là quan sát được hoàn toàn o ng du • Có ba cách để xác định Ke cho bộ QSTT u Cách 1: trực tiếp cu Cách 2: sử dụng mô hình dạng chuẩn quan sát Cách 3: Ackermann Lý thuyết ĐKTĐ 1 Bộ môn ĐKTĐ-Khoa Điện CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
17-7 Thiết kế bộ QSTT Phương pháp Ackermann om Ma trận Ke của bộ quan sát được xác định như sau .c ng co an th o ng du trong đó Ma trận quan sát được u φ ( A) = A n + α n −1A n −1 + " + α1A + α 0 cu với α i là các hệ số của đa thức đặc tính mong muốn của bộ QSTT được xác định từ các điểm cực mong muốn của hệ Lý thuyết ĐKTĐ 1 Bộ môn ĐKTĐ-Khoa Điện CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
17-8 Thiết kế bộ QSTT (tiếp) om .c ng co an Hãy thiết kế bộ QSTT với các điểm cực mong muốn là th o ng du u cu Lý thuyết ĐKTĐ 1 Bộ môn ĐKTĐ-Khoa Điện CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
17-9 Kết hợp bộ ĐKPHTT và bộ QSTT Sau khi thiết kế bộ quan sát trạng thái, vector trạng thái ước lượng có thể được sử dụng để thiết bộ đk phản hồi trạng thái om .c Điều kiện cần và đủ ng Hệ là điều khiển được hoàn toàn và quan sát được hoàn toàn co an Xét hệ thống liên tục tuyến tính một vào-một ra được mô tả bởi th o ng Đã định nghĩa du Ta có u cu Đã biết Lý thuyết ĐKTĐ 1 Bộ môn ĐKTĐ-Khoa Điện CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
17-10 Kết hợp bộ ĐKPHTT và bộ QSTT (tiếp) om .c ng co an th o ng du u cu Lý thuyết ĐKTĐ 1 Bộ môn ĐKTĐ-Khoa Điện CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
17-11 Kết hợp bộ ĐKPHTT và bộ QSTT (tiếp) Phương trình đặc tính om .c ng hay co an Điểm cực được Điểm cực được th tạo ra khi thiết kế tạo ra khi thiết kế bộ đk PHTT o ng bộ đk QSTT du u Nguyên lý tách cu Bài toán thiết kế hệ thống Bài toán thiết kế Bài toán thiết đk phản hồi kết hợp quan = + bộ đk PHTT kế bộ QSTT sát trạng thái Lý thuyết ĐKTĐ 1 Bộ môn ĐKTĐ-Khoa Điện CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
17-12 Bộ quan sát trạng thái Luenberger (tiếp) om .c ng co 1. Thiết kế bộ đk PHTT với các điểm cực mong muốn là an và th 2. Thiết kế bộ QSTT với các điểm cực mong muốn là o ng du 3. Vẽ sơ đồ cấu trúc của cả hệ thống u cu Lý thuyết ĐKTĐ 1 Bộ môn ĐKTĐ-Khoa Điện CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt