Luận văn:Điều khiển nhiệt độ trong lò điện trở sử dụng thuật toán mờ nơ ron

Chia sẻ: Nhung Thi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:21

Thêm vào BST

Báo xấu

90
lượt xem 20
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Lý do chọn đề tài: Gần đây suy diễn mờ được ứng dụng trong rất nhiều các vấn đề khác nhau như: điều khiển máy móc hay trong các hệ thống sản xuất. Một trong những suy diễn mờ đó là mạng nơron mờ. Có lẽ mạng noron không chỉ hấp dẫn đối với những người yêu thích công nghệ thông tin bởi khả năng do con người huấn luyện, mà còn bởi những ứng dụng thực tiễn trong cuộc sống của nó. ...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn:Điều khiển nhiệt độ trong lò điện trở sử dụng thuật toán mờ nơ ron

B GIÁO D C VÀ ĐÀO T O Đ I H C ĐÀ N NG HUỲNH GIA SƠN ĐI U KHI N NHI T Đ TRONG LÒ ĐI N TR S D NG THU T TOÁN M NƠ RON Chuyên ngành: T ñ ng hóa Mã s : 60.52.60 TÓM T T LU N VĂN TH C SĨ K THU T Đà N ng – Năm 2011
Công trình ñư c hoàn thành t i Đ I H C ĐÀ N NG Ngư i hư ng d n khoa h c: TS. NGUY N QU C Đ NH Ph n bi n 1: PGS. TS. Đoàn Quang Vinh Ph n bi n 2: TS. Võ Bình Lu n văn ñư c b o v t i H i ñ ng ch m Lu n văn t t nghi p th c sĩ k thu t h p t i Đ i h c Đà N ng vào ngày 10 tháng 9 năm 2011 Có th tìm hi u lu n văn t i: - Trung tâm Thông tin – H c li u, Đ i h c Đà N ng - Trung tâm H c li u, Đ i h c Đà N ng
M Đ U 1. Lý do ch n ñ tài: - Ngày nay khoa h c k thu t không ng ng phát tri n, ñ t bi t ñ i v i nư c ta ñang trong th i kỳ công nghi p hóa-hi n ñ i hóa, cũng chính vì m c tiêu ñó mà vi c ng d ng các phương pháp ñi u khi n m i, linh ho t hơn vào quá trình ñi u khi n t ñ ng là r t c n thi t. - Nh ng phương pháp ñi u khi n c ñi n h u như d a trên n n toán h c chính xác. Tuy nhiên ñã có k thu t ñi u khi n m mà b t ngu n t nh ng sách lư t và kinh nghi m c a chuyên gia ñã có th thoát ñư c nh ng ràng bu c t nh ng phương pháp toán h c chính xác. Cũng chính vì v y mà ñi u khi n m ñư c ng d ng r ng rãi trong ñi u khi n quá công nghi p. Bên c nh ñi u khi n m ta còn có phương pháp ñi u khi n s d ng m ng nơron tái t o l i ch c năng gi ng con ngư i ñã m ra m t hư ng m i trong vi c gi i quy t các bài toán k thu t và kinh t . - Đi u khi n nhi t ñ lò ñi n tr thư ng khá ph c t p do ñ i tư ng có tính tr và phi tuy n. Ngày nay v i s ra ñ i c a nhi u phương pháp ñi u khi n khác nhau, m i phương pháp ch c h n s có nh ng ñi m m nh riêng. N u có th k t h p t t các phương pháp v i nhau có th mang ñ n m t hi u qu cao trong ñi u khi n. Cũng chính vì nh ng y u t trên mà vi c k t h p h m và nơron ñư c nghiên c u là m c ñích c a ñ tài “Đi u khi n nhi t ñ trong lò ñi n tr s d ng thu t toán m - nơron” 2. M c ñích nghiên c u: - Xây d ng lý thuy t s d ng thu t toán m - nơron ñi u khi n nhi t ñ lò ñi n tr . - Cơ s cho các nghiên c u sâu hơn v lò ñi n tr và n n t ng ñ ch t o mô hình ñi u khi n nhi t ñ lò ñi n tr . 3. Đ i tư ng và ph m vi nghiên c u: Đ i tư ng nghiên c u: - Quá trình thay ñ i nhi t ñ lò ñi n tr . - Lý thuy t ñi u khi n m , nơron. - Ph n m m Matlab & Simulink mô ph ng quá trình ñi u khi n nhi t ñ lò ñi n tr . 4. Ph m vi nhiên c u: - Đi u khi n nhi t ñ lò ñi n tr s d ng thu t toán m - nơron - Mô ph ng quá trình ñi u khi n nhi t ñ lò ñi n tr . 5. Phương pháp nghiên c u Đ tài th c hi n trong ph m vi mô ph ng mô hình trên công c Matlab – Simulink, s là cơ s ñ ti p t c nghiên c u trong th c t . 6. Ý nghĩa c a ñ tài Ý nghĩa khoa h c Đ tài s mang l i m t hư ng ñi trong vi c thi t k b ñi u khi n nhi t ñ trong lò ñiên tr , ngoài vi c dùng b ñi u khi n PID ho c b ñi u khi n m . B ñi u khi n m - nơron có th cho kh năng ñi u khi n t t hơn ñ i v i ñ i tư ng ñi u khi n là nhi t ñ . Ý nghĩa th c ti n Đ tài th c hi n làm cơ s ñ th c hi n các b ñi u khi n s d ng thu t toán m - nơron v i ch t lư ng ñ t yêu c u.
CHƯƠNG 1: T NG QUAN 1.1. Lò ñi n tr 1.1.1. Gi i thi u v lò ñi n tr : Lò ñi n là thi t b bi n ñ i ñi n năng thành nhi t năng, dùng trong công ngh nung nóng, n u ch y v t li u. Lò ñi n ñư c s d ng r t ph bi n trong nhi u nghành công nghi p. 1.1.2. Đ c ñi m c a lò ñi n: Có kh năng t o ñư c nhi t ñ cao do nhi t năng ñư c t p trung trong m t th tích nh . Do nhi t năng t p trung, nhi t ñ cao nên lò có t c ñ nung l n và năng su t cao. Đ m b o nung ñ u, nung chính xác, d ñi u ch nh và kh ng ch ch ñ nhi t và ch ñ nhi t ñ . Lò ñ m b o ñư c ñ kín, có kh năng nung trong chân không ho c trong môi trư ng có khí b o v , vì v y ñ cháy hao kim lo i nh . Có kh năng cơ khí hoá t ñ ng hoá. Đ m b o ñi u ki n v sinh: không b i, không khói, ít ti ng n. Tuy lò ñi n có nhi u ưu ñi m so v i các lò nhiên li u, nhưng c n lưu ý r ng: ñi n năng là d ng năng lư ng quý, ñ t . 1.1.3. Nguyên lý làm vi c c a lò ñi n tr : Khi dòng ñi n ch y qua v t d n có ñi n tr là R( v t r n ho c ch t l ng), nó s to ra nhi t lư ng trong v t th theo ñ nh lu t Joule-Lence. Năng lư ng nhi t này s ñ t nóng b n thân v t d n ho c gián ti p ñ t nóng các v t nung x p g n ñó. Nh ng thi t b nung làm vi c theo nguyên t c này ñư c g i là lò ñi n tr . Dây d n ho c v t nung có dòng ñi n ch y qua ñư c g i là dây ñi n tr ho c dây nung. 1.1.4. Phân lo i lò ñi n tr và v t li u s d ng: 1.1.5. V t li u làm dây ñi n tr : 1.1.6. Các lo i lò ñi n tr thông d ng: 1.2. Kh ng ch và n ñ nh nhi t ñ lò ñi n tr : 1.3. Các lo i c m bi n nhi t ñ : 1.4 Các thông s lò ñi n tr : B ng 1.1: Thông s lò ñi n tr Thông s S li u Đơn v Mô t P 90 KW Công su t lò o T 1500 C Nhi t ñ nung d 1,4 mm Đư ng kính dây ñi n tr l 6,6 m Chi u dài dây ñi n tr ρ 0,4 (Ω.mm / m) 2 Đi n tr su t c a v t li u
CHƯƠNG 2: THI T K B ĐI U ÁP XOAY CHI U BA PHA 2.1. L a ch n sơ ñ ñ ng l c 2.2. Tính ch n van ban d n: 2.2.1. Tính ch n van theo dòng ñi n. 2.2.2. Tính ch n van theo ñi n áp: 2.2.3.Tính ch n Thyristor: Ta ch n sơ ñ m ch ñ ng l c như sau: ua ub uc 2 T4 T6 4 T2 6 T1 T3 T5 Hình 2.4: Sơ ñ m ch ñ ng l c. 2.3. Thi t k m ch ñi u khi n. 2.3.1. Hàm truy n c a b ñi u khi n ñi u áp: T ñây ta nh n th y b ñi u khi n có tính tr , do ñó hàm truy n c a b ñi u khi n s là: Wdk ( p ) = K dk e−Tdk p Trong ñó: Tdk = 1 = 1 = 0, 0017 2 pf 2.6.50 V i p: s xung ñ p m ch c a sơ ñ f: t n s ñi n áp lư i Ta có bi n ñ i sau ñây: Tdk p (Tdk p )2 T p e = 1+ Tdk p + + ... ≈ 1 + dk = 1 + Tdk p 1! 2! 1! K dk Vì v y ta vi t l i: Wdk ( p ) = K dk e −Tdk p ≈ 1 + Tdk p Đi n áp c p cho lò có giá tr ñ nh m c là 230 V và uñk ta ch n 10V ñ Ud ñ t ñ nh m c, suy ra Kdk = 23. V y hàm truy n c a b ñi u khi n ñi u áp : K dk 23 Wdk ( p) = K dkl e−Tdk p ≈ = 1 + Tdk p 1 + 0.0017 p
2.3.2 Đi u khi n b ñi u áp ba pha v i xung ñơn. . Hình 2.15: Sơ ñ m ch ñi u khi n b ñi u áp ba pha hình Hình 2.15. Sơ ñ m ch ñi u khi n b ñi u áp ba pha Hình 2.16: Nguyên lý t o xung ñi u khi n m t Thyristor
CHƯƠNG 3 : ĐI U KHI N PID, M VÀ M NG NƠRON 3.1. T ng h p các tham s ñi u khi n PID 3.1.1. S d ng mô hình x p x b c nh t có tr c a ñ i tư ng B ng 3.1 : Tham s c a b ñi u ch nh theo phương pháp th nh t c a Ziegler-Nichols: B ñi u khi n Hàm truy n KP TI TD P KP T/τ PI KP(1+1/TIs) 0,9T/Kτ 3/10τ PID KP(1+1/TIs +TDs) 1,2T/Kτ 2τ 0,5τ 3.1.2. Xác ñ nh thông s b ng th c nghi m B ng 3.2 : Tham s c a b ñi u ch nh xác ñ nh b ng phương pháp th c nghi m: B ñi u khi n Hàm truy n KP TI TD P KP 0,5 Kth PI KP(1+1/TIs) 0,45Kth 0,85Tth PID KP(1+1/TIs +TDs) 0,6Kth 0,5Tth 0,12Tth 3.1.3. Phương pháp Chien – Hrones – Reswich Yêu c u t i ưu theo nhi u (gi m nh hư ng c a nhi u) và h kín không có quá ñi u ch nh B ng 3.3 : Tham s c a b ñi u ch nh theo phương pháp Chien – Hrones – Reswich theo nhi u không có quá ñi u ch nh: B ñi u khi n Hàm truy n KP TI TD P KP 3b 10aK PI KP(1+1/TIp) 6b 2,3a 10aK PID KP(1+1/TIp +TDp) 19b 2,4a 0,42a 20aK Yêu c u t i ưu theo nhi u (gi m nh hư ng c a nhi u) và h kín có quá ñi u ch nh σ max = 20% B ng 3.4 : Tham s c a b ñi u ch nh theo phương pháp Chien – Hrones – Reswich theo nhi u có quá ñi u ch nh: B ñi u khi n Hàm truy n KP TI TD P KP 7b 10aK PI KP(1+1/TIp) 7b 2,3a 10aK PID KP(1+1/TIp +TDp) 6b 2a 0,42a 5aK
Yêu c u t i ưu theo tín hi u ñ t trư c (gi m sai l ch tĩnh) và h kín không có ñ quá ñi u ch nh. B ng 3.5 : Tham s c a b ñi u ch nh theo phương pháp Chien – Hrones – Reswich theo tín hi u, không có quá ñi u ch nh B ñi u khi n Hàm truy n KP TI TD P KP 3b 10aK PI KP(1+1/TIp) 7b 1.2a 20aK PID KP(1+1/TIp +TDp) 3b b 0,5a 5aK Yêu c u t i ưu theo tín hi u ñ t trư c (gi m sai l ch tĩnh) và h kín có ñ quá ñi u ch nh σ max = 20% B ng 3.6 : Tham s c a b ñi u ch nh theo phương pháp Chien – Hrones – Reswich theo tín hi u, có quá ñi u ch nh. B ñi u khi n Hàm truy n KP TI TD P KP 7b 10aK PI KP(1+1/TIp) 6b b 5aK PID KP(1+1/TIp +TDp) 19b 27b 0,47a 20aK 20 3.2. Đi u khi n m 3.2.1. C u trúc c a b ñi u khi n m Ho t ñ ng c a m t b ñi u khi n m ph thu c vào kinh nghi m và phương pháp rút ra k t lu n theo tư duy c a con ngư i sau ñó ñư c cài ñ t vào máy tính trên cơ s logic m . M t b ñi u khi n m bao g m 3 kh i cơ b n: Kh i m hoá, thi t b h p thành và kh i gi i m . Ngoài ra còn có kh i giao di n vào và giao di n ra. Giao di n M hóa Thi t b h p Gi i m Giao di n vào thành ra Hình 3.4. Các kh i ch c năng c a b Đi u khi n m - Kh i m hoá có ch c năng chuy n m i giá tri rõ c a bi n ngôn ng ñ u vào thành véctơ µ có s ph n t b ng s t p m ñ u vào. -Thi t b h p thành mà b n ch t c a nó s tri n khai lu t h p thành R ñư c xây d ng trên cơ s lu t ñi u khi n. - Kh i gi i m có nhi m v chuy n t p m ñ u ra thành giá tr rõ y0 ( ng v i m i giá tri rõ x0 ñ ñi u khi n ñ i tư ng.
- Giao di n ñ u vào th c hi n vi c tông h p và chuy n ñ i tin hi u vào (t tương t sang s ), ngoài ra còn có th có th m các khâu ph tr ñê th c hi n bài toán ñ ng như tích phân, vi phân... - Giao di n ñ u ra th c hi n chuy n ñ i tín hi u ra (t s sang tương t ) ñ ñi u khi n ñ i tư ng. 3.2.2. Phân lo i b ñi u khi n m 3.2.3. Các bư c t ng h p b ñi u khi n m Hình 3.6. C u trúc t ng quát m t h m Đ t ng h p ñư c các b ñi u khi n m và cho nó ho t ñ ng m t cách hoàn thi n ta c n th c hi n qua các bư c sau: Bư c 1 : Kh o sát ñ i tư ng, t ñó ñ nh nghĩa t t c các bi n ngôn ng vào, ra và mi n xác ñ nh c a chúng. Trong bư c này chúng ta c n chú ý m t s ñ c ñi m cơ b n c a ñ i tư ng ñi u khi n như: Đ i tư ng bi n ñ i nhanh hay ch m? có tr hay không? tính phi tuy n nhi u hay ít?,... Đây là nh ng thông tin r t quan tr ng ñ quy t ñ nh mi n xác ñ nh c a các bi n ngôn ng ñ u vào, nh t là các bi n ñ ng h c (v n t c, gia t c,...). Bư c 2 : M hoá các bi n ngôn ng vào/ra: Trong bư c này chúng ta c n xác ñ nh s lư ng t p m và hình d ng các hàm liên thu c cho m i bi n ngôn ng . S lư ng các t p m cho m i bi n ngôn ng ñư c ch n tuỳ ý. Tuy nhiên n u ch n ít quá thì vi c ñi u ch nh s không m n, ch n nhi u quá s khó khăn Bư c 3 : Xây d ng các lu t ñi u khi n (m nh ñ h p thành): Đây là bư c quan tr ng nh t và khó khăn nh t trong quá trình thi t k b ñi u khi n m . Vi c xây d ng lu t ñi u khi n ph thu c r t nhi u vào tri th c và kinh nghi m v n hành h th ng c a các chuyên gia. Hi n nay ta thư ng s d ng m t vài nguyên t c xây d ng lu t h p thành ñ ñ h th ng làm vi c, sau ñó mô ph ng v ch nh ñ nh d n các lu t ho c áp d ng m t s thu t toán t i ưu. Bư c 4 : Ch n thi t b h p thành (MAX-MIN ho c MAX-PROD ho c SUMMIN ho c SUM-PRROD) và ch n nguyên t c gi i m (Trung bình, c n trái, c n ph i, ñi m tr ng tâm, ñ cao). Bư c 5 : T i ưu h th ng: Sau khi thi t k xong b ñi u khi n m , ta c n mô hình hoá và mô ph ng h th ng ñ ki m tra k t qu , ñ ng th i ch nh ñ nh l i m t s tham s ñ có ch ñ làm vi c t i ưu. Các tham s có th ñi u ch nh trong bư c này là. Thêm, b t lu t ñi u khi n; Thay ñ i tr ng s các lu t; Thay ñ i hình d ng và mi n xác ñ nh c a các hàm liên thu c. 3.3. M ng nơron 3.3.1. Đ c trưng c a m ng nơron Do c u trúc m t m ng nơron là vô cùng ña d ng, nên ñ có th bi u di n tri th c m t cách có hi u qu , ngư i ta ñưa ra b n quy t c chung sau: - Quy t c 1: Các ñ u vào tương t t các l p tương t c n ph i luôn t o ra nh ng bi u di n tương t trong m ng, và như v y nên ñư c phân l p thu c v cùng m t lo i. Trong tiêu chu n này, ngư i ta s d ng m t s thư c ño ñ xác ñ nh ñ “tương t ” gi a các ñ u vào.
- Quy t c 2: Các ph n t mà có th phân ra thành các l p riêng bi t thì nên có nh ng bi u di n khác nhau ñáng k trong m ng. - Quy t c 3: N u m t ñ c trưng nào ñó ñ c bi t quan tr ng thì nên có m t s lư ng l n nơron liên quan ñ n vi c bi u di n ñ c trưng này trong m ng. S lư ng l n các nơron b o ñ m m c ñ chính xác cao trong vi c th c hi n các quy t ñ nh và nâng cao kh năng ch u ñ ng các nơron h ng. - Quy t c 4: Thông tin ban ñ u và các tính ch t b t bi n nên ñư c ñưa vào trong thi t k ban ñ u c a m t m ng nơron, và như v y s gi m b t gánh n ng cho quá trình h c. Quy t c 4 ñ c bi t quan tr ng vì n u chúng ta áp d ng nó m t cách thích h p s d n ñ n kh năng t o ra các m ng nơron v i m t ki n trúc chuyên bi t. Đi u này th c s ñư c quan tâm do m t s nguyên nhân sau: 1. Các m ng nơron th giác và thính giác sinh h c ñư c bi t là r t chuyên bi t. 2. M t m ng nơron v i c u trúc chuyên bi t thư ng có m t s lư ng nh các tham s t do phù h p cho vi c ch nh lý hơn là m t m ng k t n i ñ y ñ . Như v y m ng nơron chuyên bi t c n m t t p h p d li u nh hơn cho vi c tích lu ; nó h c s nhanh hơn, và thư ng có kh năng t ng quát hoá t t hơn. 3. T c ñ chuy n thông tin qua m t m ng chuyên bi t là nhanh hơn. 4. Giá c a vi c xây d ng m t m ng chuyên bi t s nh hơn do kích thư c nh c a nó so v i m ng k tn iñ yñ . 3.3.2. Hu n luy n m ng nơron 3.3.3. Lu t h c lan truy n ngư c 3.4. K t h p ñi u khi n m và m ng nơron B ng 3.7. Nh ng ưu như c ñi m c a m ng nơron và ñi u khi n m Tính ch t M ng nơron B ñi u khi n m Th hi n tri th c Thông qua tr ng s ñư c th Đư c th hi n ngay t i lu t h p hi n n trong m ng thành Ngu n c a tri th c T các m u h c T kinh nghi m c a chuyên gia X lý thông tin không ch c Đ nh lư ng Đ nh lư ng và ñ nh tính ch n Lưu gi tri th c Trong nơron và tr ng s c a Trong lu t h p thành và hàm thu c t ng ñư ng ghép n i nơron Kh năng c p nh t và nâng cao Thông qua quá trình h c Không có ki n th c Tính nh y c m v i nh ng thay Th p Cao ñ i c a mô hình T ñó ngư i ta ñã ñi ñ n vi c k t h p m ng nơron và ñi u khi n m ñ hình thành b ñi u khi n m - nơron có ưu ñi m vư t tr i. M ng nơron B ñi u khi n m Vào - X lý tín hi u nơron vào - Đi u khi n Ra - Ư c lư ng tr ng thái - Ra quy t ñ nh - D báo tr ng thái - Nh n d ng h th ng
Hình 3.13: Ki n trúc ki n m u c a m t h m - nơron Hai tiêu chí cơ b n tr giúp cho ngư i thi t k logic m và m ng nơron th hi n trái ngư c nhau. B ng 3.8. Hai tiêu chí cơ b n thi t k logic m và m ng nơron Tiêu chí M ng nơron Logic m Không tư ng minh, khó gi i thích Tư ng minh, d ki m ch ng ho t ñ ng và Th hi n tri th c và khó s a ñ i. d s a ñ i. Có kh năng h c thông qua các d Không có kh năng h c: b n ph i t ki m Kh năng h c li u tra t t c T nh ng phân tích trên, ta th y n u k t h p logic m và m ng nơron, ta s có m t h lai v i ưu ñi m c a c hai: logic m cho phép thi t k h d dàng, tư ng minh trong khi m ng nơron cho phép h c nh ng gì mà ta yêu c u v b ñi u khi n. Nó s a ñ i các hàm ph thu c v hình d ng, v trí và s k t h p,... hoàn toàn t ñ ng. Đi u này làm gi m b t th i gian cũng như gi m b t chi phí khi phát tri n h . Hình 3.14: Mô hình h m -nơron 3.4.1. Hu n luy n m ng nơron-m 3.5. S d ng công c ANFIS trong matlab ñ thi t k h m - nơron. 3.5.1. Mô hình h c và suy di n m thông qua ANFIS 3.5.2. Xác nh n d li u hu n luy n 3.6. S d ng b so n th o ANFIS GUI
CHƯƠNG 4: ĐI U KHI N NHI T Đ LÒ ĐI N TR 4.1. Đi u khi n nhi t ñ trong lò ñi n tr s d ng b ñi u khi n PID Trong k thu t ñi u khi n, ngư i ta mô t lò ñi n tr b ng m t khâu quán tính b c nh t có tr có hàm s truy n: k.e- t s W (s)= 1 + Ts Ta l y: k = 6.52, T = 150( s ),τ = 25( s ) k 6.52 −25 S W ( s) = e −τ S = e [5] Ts + 1 150 s + 1 C m bi n nhi t ñ ñư c coi là m t khâu t l v i h s : 10V kcb = = 0.0067( v 0 ) 15000 C c τ 25 Mà ta có : = = 0.167 th a mãn ñi u khi n trên nên ta s d ng phương pháp th nh t c a T 150 Ziegler – Nichols, s d ng b ñi u khi n PI, ta có: T 0.9*150 kp = = = 0.83 kτ 6.52 * 25 10 Kp TI = τ = 83.3 ⇒ k I = = 0.01 3 TI Mô ph ng trên matlab – Simulink ta ñư c: Hình 4.2: Mô ph ng b ñi u khi n PID cho lò ñi n tr K t qu mô ph ng: Hình 4.3: K t qu mô ph ng b ñi u khi n PID cho lò ñi n tr
B ng 4.1: Thông s ñ t ñư c c a b ñi u khi n PID Quá trình ñi u khi n S li u T l (%) 0 V tl 850( C) 57 Th i gian quá ñ (tqñ) 50(s) Th i gian lên (tr) 20(s) 4.2. Đi u khi n nhi t ñ trong lò ñi n tr s d ng b ñi u khi n m T T(t) e Đi u khi n Lò ñi n tr - m ∫ edt C m bi n nhi t ñ Hình 4.4: Đi u khi n m cho lò ñi n tr Bư c 1: Tìm hi u h th ng - Lò ñi n tr dùng ñ gia nhi t chi ti t b ng kim lo i cho các công ño n như tôi, ram. Lò ñi n tr ñư c nung nóng b ng dây ñi n tr , ngu n ñi n cung c p cho lò là ngu n áp có th ñi u ch nh ñư c. Vi c ñi u khi n nhi t ñ lò ñư c th c hi n thông qua ñi u khi n ñi n áp cung c p cho lò. - Khâu so sánh làm nhi m v so sánh ñi n áp ñ t và ñi n áp ph n h i l y t ñ u ra c a kh i c m bi n, ñ u ra c a khâu so sánh là sao l ch e = U – ucb. Lò ñi n tr nói riêng, cũng như ñ i tư ng nhi t nói chung thư ng không cho phép có ñ quá ñi u ch nh, do ñó e bi n thiên trong kho ng t 10 ñ n 0. Bư c 2: Ch n các bi n ngôn ng vào, ra Gi thi t ta ñi u khi n lò ñi n tr theo quy lu t PI, khi ñó bi n ngôn ng ñ u vào b ñi u khi n m là sai l ch (ký hi u là E) và tích phân sai l ch (ký hi u là TE). Đ u ra b Đi u khi n m là ñi n áp (ký hi u là U). Mi n giá tr c a các bi n ngôn ng ñư c ch n như sau: E = [0÷10] TE = [0÷1500] U = [0÷20] Hàm liên thu c c a các bi n ngôn ng ñư c ch n như sau: µE = [µE0(x) µEDI(x) µEDV(x) µEDL(x) µEDR(x)] µTE = [µTE0(x) µTEDI(x) µTEDV(x) µTEDL(x) µTEDR(x)] µU = [µU0(x) µUDI(x) µUDV(x) µUDL(x) µUDR(x)] Bư c 3: Xây d ng lu t h p thành: V i 5 t p m c a m i ñ u vào, ta xây d ng ñư c 5 x 5 = 25 lu t ñi u khi n. Các lu t ñi u khi n này ñư c xây d ng theo 2 nguyên t c sau: - Sai l ch càng l n thì tác ñ ng ñi u khi n càng l n. - Tích phân sai l ch càng l n thì tác ñ ng ñi u khi n càng l n.
B ng 4.2 : B ng lu t ñi u khi n. TE 0 DI DV DL DR E DR DR DR DR DR DR DL DL DR DR DR DR DV DV DL DR DR DR DI DI DV DL DR DR 0 0 DI DV DL DR Bư c 4: Ch n lu t h p thành Max-Min, gi i m b ng phương pháp tr ng tâm, ta quan sát ñư c s tác ñ ng c a các lu t và quan h vào - ra c a b ñi u khi n. Bư c 5: Mô ph ng h th ng: Sơ ñ mô ph ng h th ng ñư c ch ra trên hình 4.11. K t qu mô ph ng ñư c ch ra trên hình 4.12. T i c a s l nh trên Matlab ta nh p l nh fuzzy, xu t hi n c a s FIS EDITOR. Ta ti n hành chon s ñ u vào ra cho b ñi u khi n, chon phương pháp ñi u khi n , xây d ng lu t h p thành, thi t l p các hàm liên thu c như hình sau : Hình 4.5 : Giao di n FIS Ch n vùng giá tr c a sai l ch E trong ño n t 0 ñên 10 như hình bên dư i, sau ñó ta ti n hành thay ñ i các hàm liên thu c ñ n các giá tr thích h p. ñây ta s d ng hàm hình tam giác cho các bi n ngôn ng là 0, DI, DV, DL và hàm hình thang cho bi n ngôn ng DR. Hình 4.6 : M hóa sai l ch
Ti p theo ta kích vào TE, ch n vùng giá tr c a tích phân sai l ch TE trong ño n t 0 ñên 1500 như hình 4.7, sau ñó ta ti n hành thay ñ i các hàm liên thu c ñ n các giá tr thích h p. ñây ta s d ng hàm hình tam giác cho t t c các bi n ngôn ng . Hình 4.7 : M hóa tích phân sai l ch Đ u ra U c a b ñi u khi n ta ch n vùng giá tr c a sai l ch E trong ño n t 0 ñên 20 như hình 4.8, sau ñó ta ti n hành thay ñ i các hàm liên thu c ñ n các giá tr thích h p. ñây ta s d ng hàm hình tam giác cho các bi n ngôn ng là 0, DI, DV, DL và hàm hình thang cho bi n ngôn ng DR. Hình 4.8 : M hóa ñi n áp ñi u khi n
Th c hi n vi c mô ph ng trên Matlab – Simulink như hình 4.11 Hình 4.11: Mô ph ng b ñi u khi n m cho lò ñi n tr Ta nh n ñư c k t qu mô ph ng như hình 4.12 Hình 4.12: K t qu mô ph ng b ñi u khi n PID cho lò ñi n tr B ng 4.3. Thông s ñ t ñư c c a b ñi u khi n m Quá trình ñi u khi n S li u T l (%) 0 V tl 20( C) 1.34 Th i gian quá ñ (tqñ) 270(s) Th i gian lên (tr) 186(s) 4.3. Đi u khi n nhi t ñ trong lò ñi n tr s d ng thu t toán m - nơron Đ u tiên ta ño l y thông s ñ u vào ñ u ra trong quá trình ñi u khi n nhi t ñ lò ñi n tr , t các thông s ño ñư c ta xây d ng hai t p d li u là h c và ki m tra. Sau ñó ta ti n hành quá trình luy n d li u. Gõ vào c a s l nh anfisedit r i thi hành l nh, trên Matlab xu t hi n c a s anfis. Ti n hành t i d li u h c và d li u ki m tra lên c a s ANFIS, sau ñó ta ch n s lu t h p thành, ch n phương pháp luy n là s d ng thu t toán lan truy n ngư c, ch n kho ng sai s và s l n lan truy n ngư c r i th c hi n quá trình h c d li u.
Hình 4.13 : T i d li u hu n luy n lên ANFIS Trên hình 4.15, chúng ta có th ñ c ñư c s li u v l i sau 10000 l n th c hi n lan truy n ngư c là 0.37903. Ta ti n hành lưu l i file ñ ñi u khi n. Hình 4.15 : Hu n luy n m ng. Qua v c a s l nh trên Matlab s th y nh ng thông s ñ t ñư c trong quá trình hu n luy n v i lu t h c BP
Hình 4.16 : C u trúc ñi u khi n m - nơron Mô ph ng ñi u khi n nhi t ñ lò ñi n tr dùng b ñi u khi n m - nơron : Hình 4.17 : Mô ph ng b ñi u khi n m - nơron cho lò ñi n tr Hình 4.18 : K t qu mô ph ng b ñi u khi n m - nơron cho lò ñi n tr B ng 4.4. Thông s ñ t ñư c c a b ñi u khi n m - nơron Quá trình ñi u khi n S li u T l (%) 0 V tl 0( C) 0 Th i gian quá ñ (tqñ) 460(s) Th i gian lên (tr) 197(s)
4.4. T ng h p, ñánh giá các b ñi u khi n Hình 4.19 : T ng h p mô ph ng ba b ñi u khi n PID, m và m - nơron Đi u khi n Đi u khi n PID m Đi u khi n m - nơron Hình 4.20 : K t qu mô ph ng b ñi u khi n PID, m , m - nơron cho lò ñi n tr B ng 4.5. T ng h p các thông s ñ t ñư c c a các b ñi u khi n Giá tr v t l Th i gian lên Th i gian quá ñ 0 B ñi u khi n ( C) tr(s) tqñ(s) PID 850 20 300 M 20 186 270 M - nơron 0 197 460
Đánh giá k t qu mô ph ng Căn c b ng s li u trên ta nh n th y m i b ñi u khi n ñ u có các ưu như c ñi m riêng. V i b ñi u khi n PID thì th i gian ñ t giá tr ñi u khi n ñ u tiên là s m nh t, tuy nhiên ñ v t l cao làm nh hư ng ñ n h th ng cũng như tu i th c a thi t b . B ñi u khi n m ñ t giá tr n ñ nh s m nh t và tuy có ñ v t l nhưng không ñáng k và n m trong ph m vi cho phép là ±2% . Ta nh n th y v i b ñi u khi n m - nơron thì ñ v t l b ng không là r t t t, tuy nhiên th i gian ñ h th ng ñ t giá tr n ñ nh là tr nh t.