Bài giảng môn học Mô hình hóa và nhận dạng hệ thống - TS. Huỳnh Thái Hoàng

Chia sẻ: Codon_09 Codon_09 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:0

Thêm vào BST

Báo xấu

334
lượt xem 37
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng môn học Mô hình hóa và nhận dạng hệ thống - TS. Huỳnh Thái Hoàng với mục tiêu trang bị cho học viên kiến thức để giải quyết bài toán xây dựng mô hình toán học của hệ thống độn bằng phương pháp mô hình hóa và nhận dạng hệ thống.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng môn học Mô hình hóa và nhận dạng hệ thống - TS. Huỳnh Thái Hoàng

Môn học MÔ HÌNH HÓA VÀ NHẬN DẠNG HỆ THỐNG Giảng viên: TS. Huỳnh Thái Hoàng Bộ môn Điều Khiển Tự Động, Động Khoa Điện – Điện Tử Đại học Bách Khoa TP.HCM Email: hthoang@hcmut.edu.vn, hthoang hcmut@yahoo com hthoang.hcmut@yahoo.com Homepage: http://www4.hcmut.edu.vn/~hthoang/ 31 August 2012 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 1
Giới thiệu môn học Mục tiêu: Môn học trang bị cho học viên kiến thức để giải quyết bài toán xây dựng mô hình toán học của hệ thống động bằng phương pháp mô hình hóa và nhận dạng hệ thống. Số tiết: 30 LT + 15 TL  Chương 1: Giới thiệu  Chương Ch 2 2: Mô hì hìnhh hó hóa  Chương 3: Nhận dạng mô hình không tham số  Chương 4: Cấu trúc mô hình có tham số  Chương 5: Các thuật toán ước lượng tham số  Chương 6: Đánh giá mô hình  Chương 7: Thực hiện nhận dạng hệ thống  Chương 8: Nhận dạng hệ thống kín Tiểu luận: Tìm hiểu lý thuyết và ứng dụng mô hình hóa và nhận dạng hệ thống 31 August 2012 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 2
Đánh giá môn học  Bài tập: 40%  Tiểu luận: 20%  Thi cuối khóa: 40% 31 August 2012 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 3
Tài liệu tham khảo [1] L L. Lj Ljung , System S t Identification Id tifi ti – Theory Th ffor the th users, 2nd Edition, Prentice-Hall, Englewood Cliffs, New Jersey, 1999. [2] R. Johansson, System Modeling and Identification, Prentice-Hall, Englewood Cliffs, New Jersey, 1993. [3] D. L. Smith, Introduction to Dynamic Systems Modeling for Design Prentice-Hall, Design, Prentice Hall Englewood Cliffs Cliffs, New Jersey Jersey, 1994 1994. [4] Huỳnh Thái Hoàng, Bài giảng Mô hình hóa và nhận dạng hệ thống, http://www4.hcmut.edu.vn/~hthoang/ 31 August 2012 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 4
Chương 1 GIỚI THIỆU 31 August 2012 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 5
Nội dung chương 1  Hệ thố thống độ động vàà mô ô hì hình h  Mô hình hóa  Nhận Nhậ dạng d hệ thống thố 31 August 2012 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 6
Hệ thống ố động và mô hình 31 August 2012 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 7
Hệ thống Hệ thống hố là đối tượng trong đó các á biến biế tương tácá với nhau tạo ra tín hiệu quan sát được (Ljung, 1999) v(t) w(t) y(t) Hệ thống u(t) u: tín hiệu vào y: tín tí hiệu hiệ ra w: nhiễu đo được v: nhiễu ễ không đo được 31 August 2012 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 8
Hệ thống động Hệ thống động (Dynamic System) là hệ thống trong đó tín hiệu ra không chỉ phụ thuộc vào tín hiệu vào ở hiện hiệ tại t i mà à còn ò phụ h thuộc th ộ vào à tín tí hiệu hiệ ra và à tín tí hiệu vào trong quá khứ. Quan hệ vào ra của hệ thống động có thể mô tả bằng phương trình vi phân (hệ liên tục) hoặc phương trình sai phân (hệ rời rạc). Đối tượng khảo sát của môn học này là hệ thống động. g 31 August 2012 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 9
Mô hình  Mô hình hì h ((model) d l) của ủ một ộ hệ thống hố là quan hệ giả iả thiết (assumed relationship) giữa các tín hiệu quan sát được của hệ thống đó đó.  Mô hình toán học là (các) biểu thức toán học mô tả quan hệ vào ra của hệ thống  MH trong miền thời gian – MH trong miền tần số  MH liên tục – MH rời rạc  MH tuyến tính – MH phi tuyến  MH tham số – MH khơng tham số số,… 31 August 2012 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 10
Cách xây dựng mô hình toán học Mô hình hì h toán á học h xây â dựng d bằ bằng cách: á h  Mô hình hóa (System Modeling)  Mô hình hộp trắng (white-box model)  Nhận dạng hệ thống (System Identification)  Mô hình hộp đen (black-box model)  Kết hợp mô hình hóa và nhận dạng hệ thống  Mô hình hộp ộp xám (g (gray-box y model)) 31 August 2012 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 11
Ứng dụng của mô hình  Thiết kế hệ thống Thiế hố  Mô phỏng  Dự báo  Đo lường  Phát hiện, chuẩn đoán lỗi  Tối ưu hóa 31 August 2012 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 12
Mô hình hóa 31 August 2012 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 13
Mô hình hóa  Mô hì hìnhh hó hóa là phương h pháp há xây â d dựng mô ô hì hình h ttoán á của hệ thống bằng cách dựa vào các qui luật vật lý chi phối hoạt động của hệ thống  Ba bước mô hình hóa:  Phân tích chức năng: phân tích hệ thống thành các khối chức năng, trong đó mô hình toán của các khối chức năng đã biết hoặc có thể rút ra được dựa vào các á quii lluật ật vật ật lý. lý  Phân tích vật lý: rút ra mô hình toán của các khối chức năng dựa vào các qui luật vật lý. lý  Phân tích toán học: các khối chức năng được kết nối toán học để được mô hình của hệ thống. 31 August 2012 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 14
Mô hình hóa  Phương pháp Ph há mô ô hì hình h hó hóa chỉ hỉ có ó thể hể á áp d dụng khi ta đã biết rõ cấu trúc của hệ thống và các qui luật vật lý chi phối hoạt động của hệ thống thống.  Các định luật vật lý:  Điện  Cơ học  Nhiệt  Lưu chất lỏng  Lưu chấtấ khí 31 August 2012 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 15
Thí dụ mô hình hóa  Động cơ DC liên kết ế với tải ả qua khớp nối ố mềm ề  Sơ đồ khối Motor Coupling Load 31 August 2012 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 16
Thí dụ mô hình hóa  Thí dụ mô hình hóa  Các phương trình vi phân rút ra từ các định luật vật lý 31 August 2012 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 17
Nhận dạng hệ thống ố 31 August 2012 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 18
Nhận dạng hệ thống  Nhận dạng hệ thống là phương pháp xây dựng mô hình toán của hệ thống dựa vào dữ liệu vào ra quan sát được.  (t) () u(t) () y(t) H ä thoá Heä h áng u(k) (k) y(k)  (k,) Moâ hình ŷ(k,) 31 August 2012 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 19
Các bước nhận dạng hệ thống  Bốn bước Bố b ớ nhận hậ dạng d hệ thống: hố  Thí nghiệm thu thập số liệu  Chọn cấu ấ trúc mô hình  Ước lượng thông số  Đánh giá mô hình 31 August 2012 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 20