B GIÁO DỘ ỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI H C BÁCH KHOA HÀ N I Ọ Ộ
---------------------------------------
NGÔ TRƢỜNG MINH
ĐIỀ Ể Ậ ỐI ƢU CHO U KHI N C N T
H PHI TUY N KHÔNG D NG CÓ RÀNG BU C Ệ Ế Ừ Ộ
Chuyên ngành: ĐIỀ ỂU KHI N VÀ T NG HÓA Ự ĐỘ
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ Ậ THU T
ĐIỀ ỂU KHI N VÀ T NG HÓA Ự ĐỘ
HÀ NỘI - 2015
Luận văn tố ệ Chuyên ngành: Điề ểt nghi p u khi n&Tự Độ ng Hóa
Ngô Trƣờ – 13BĐKTĐHng Minh
M C ỤC LỤ
M C .......................................................................................................................... ỤC LỤ
L .............................................................................................................. ỜI CAM ĐOAN
CHƢƠNG 1: TỔ Ệ ỪNG QUAN H KHÔNG D NG ......................................................... 1
1.1 u v h phi tuy n không d ng. ............................................................. 1 Giới thiệ ề ệ ế ừ
1.2 ng tính ch ng h n hình .................................................................. 2 Nhữ ấ ột đ ọ ểc đi
CHƢƠNG 2: CÁC PHƢƠNG PHÁP ĐIỀ Ể Ậ ỐI ƢU CHO HỆU KHI N C N T
KHÔNG D ............................................................................................................. 16 ỪNG
2.1 m c ............................................................................ 16 Đặ ểc đi ủa bài toán tối ƣu
2.2 Xây d ng bài toán t .................................................................................. 21 ự ối ƣu
2.3 i bài toán phi tuy n không d ng ............................................ 22 Phƣơng pháp giả ế ừ
2.4 Hàm Hamilton và tính ch n phân .............................................................. 24 ất biế
2.5 Lagrange và hàm Hamilton. ............................................................... 32 Thừa số
2.6 i bài toán ràng bu c Arthur E. Bryson &Yu-Chi Ho ............ 41 Phƣơng pháp giả ộ
2.6.1 B ng th c ràng bu u khi n. ấ ẳt đ ứ ộc vềcác biến điề ể ...................................... 41
2.6.2 B u khi n và bi n tr ng thái ất phương trình ràng buộc của điề ể ế ạ ................ 44
2.6.3 B ng th c ràng bu a các bi n tr ng thái ấ ẳt đ ứ ộc vềchức năng củ ế ạ ............... 45
CHƢƠNG 3 BÀI TOÁN HỆ Ế Ừ PHI TUY N KHÔNG D NG ....................................... 50
3.1 L i thi u .................................................................................................... 50 ời giớ ệ
3.2 i quy t v .............................................................................................. 51 Giả ế ấn đề
3.3 K c a bài toán ......................................................................................... 56 ết quả ủ
3.4 d ................................................................................................................. 62 Ví ụ
3.5 K n ............................................................................................................. 63 ết luậ
K VÀ BÀN LU N .......................................................................................... 64 ẾT QUẢ Ậ
TÀI LIỆ ẢU THAM KH O .............................................................................................. 65
Luận văn tố ệ Chuyên ngành: Điề ểt nghi p u khi n&Tự Độ ng Hóa
Ngô Trƣờ – 13BĐKTĐHng Minh
Danh m c hình v ụ ẽ
Hình 1.1 Cấ ủ ệ ếu trúc mô hình c a h phi tuy n Hamerstein ............................................... 3
Hình 1.2 Tìm nghi m hệ ệ phương trình (1.3) bằng phương pháp đồ ị th .......................... 4
Hình 1.3 Điề ện để ểu ki ki m tra tính ổn định .................................................................... 8
Hình 2.1: Sơ đồ ệ ống điề ể h th u khi n .............................................................................. 16
Hình 2.2 Nghiệ ối ưu địa phương/ toàn cụm t c ............................................................... 17
Hình 2.3 Mô hình động cơ điệ ộ ề ừ độ ận m t chi u kích t c l p ............................................ 19
Hình 2.4 Minh h a công th n phânọ ức biế........................................................................ 25
Hình 2.5 Các đường đồ ứng m c và vector gradient ........................................................ 39
Hình 2.6 Cho m t bài toán tìm th i gian ng n nh t (barchistochorone) v i m t b ộ ờ ắ ấ ớ ộ ất
đẳ ứ ế ạ ị ộng th c có bi n tr ng thái b ràng bu c ..................................................................... 47
Hình 2.7 Tìm th i gian ng n nh t (barchistochorone) v ờ ắ ấ ới
1
tan 2
฀
฀
v i m t vài giá tr ớ ộ ị
/h l
, bi n tr ng thái b ràng bu cế ạ ị ộ .................................................................................. 49
Luận văn tố ệ Chuyên ngành: Điề ểt nghi p u khi n&Tự Độ ng Hóa
Ngô Trƣờ – 13BĐKTĐHng Minh
L ỜI CAM ĐOAN
Tên tôi là: Ngô Trƣờng Minh
H c viên l p cao h u khi n và t ng hóa 2013B i họ ớ ọc điề ể ự độ – trƣờng đạ ọc
Bách khoa Hà N ội.
Xin cam đoan: đề “ tài Điề ể ậ ối ưu cho hệ ế ừu khi n c n t phi tuy n không d ng
có ràng bu cộ ” do thầ TS. Đào Phƣơng Nam hƣớ ẫ ủy giáo ng d n là c a riêng tôi.
“Tôi cam đoan rằ ạ ừ ế ả ả ừng, ngo i tr các k t qu tham kh o t các công trình khác
nhƣ đã ghi rõ trong luận văn, các công việ ận văn này là do chính c trình bày trong lu
tôi th c hi n n i dung nào c a lu c n l y mự ện và chƣa có phầ ộ ủ ận văn này đƣợ ộp để ấ ột
b ng c p ng này ho ằ ấ ở trƣờ ặ ờng khác”.c trƣ
Luận văn tố ệ Chuyên ngành: Điề ểt nghi p u khi n&Tự Độ ng Hóa
Ngô Trường Minh – 13BĐKTĐH 1
C 1: T NG QUAN H KHÔNG D HƢƠNG Ổ Ệ ỪNG
1.1 u v h phi tuy . Giới thiệ ề ệ ến không dừng
Thƣờng xu hƣớng đơn giả ấn đề ỉ ứ ệ ừn hóa v là ch nghiên c u h d ng, tuy nhiên
có nh u khi n không th c h không d ng. Ví dững bài toán điề ể ể tránh đƣợ ệ ừ ụ: điều
khi i (không ph ng th ng). ển xe bám đƣờng đi khi đƣờng đi thay đổ ả ời đƣ ẳ
L ch s nghiên c u: u khi n h phi tuy n luôn là v ị ử ứ Phân tích và điề ể ệ ế ấn đề thời
s s quan tâm c a nh c k t h ự, thu hút đƣợc ự ủ ững ngƣời làm trong lĩnh vự ỹ thuậ ệ
thong. Nh ng h p h lý thuyững phƣơng pháp phân tích và tổ ợ ệ thống trên cơ sở ết
các h u khi n phi tuy n g n a trong các ệthống điề ể ến đã đƣa con ngƣời đế ần hơn ữ
ứ ụ ự ế cũng nhƣ khả năng nâng cao đƣợ ất lƣợ ệ ống d ng th c t c ch ng cho các h th ng
điề ể ệ ạ ế ầ ố ữ ế ự ễu khi n hi n t i. Nó chính là chi c c u n i gi a lý thuy t và th c ti n. Chính
vì th , ngay t khi lý thuy u khi c khai sinh, m ng lý thuy t các h ế ừ ết điề ển đƣợ ả ế ệ
thống điề ể ến đã khẳng định đƣợ ị ủ ều phƣơng u khi n phi tuy c v trí c a mình. Nhi
pháp phân tích và điề ể ệ ến đã ra đờ ểu khi n h phi tuy i và phát tri n song song cùng
lý thuy u khi n tuyết điề ể ến tính cơ bản. Đó là các phƣơng pháp phân tích mặt
ph u khi n h Wiener, ẳng pha, phƣơng pháp phân tích và điề ể ệ Hammerstein, hệ
phƣơng pháp cân bằng điề ết Lyapunov hay phƣơng ph p điều hòa, lý thuy á u
khi (Tài li u [1] trang 3) ển trƣợt. ệ
Đặ ệ ững năm gần đây ớ ự ợ ủ ề ọc bi t trong nh , v i s tr giúp c a nhi u ngành khoa h c
khác nhau, chuyên ngành ph u khi n h phi tuy ng ân tích và điề ể ệ ến đã có nhữ
bƣớ ả ọ ề ặ ất lƣợ ả ế ẫ ứ ụ ềc nh y v t v m t ch ng, c trong lý thuy t l n ng d ng. N n móng
cho s c tự ể ề ặ ết trƣớ ể ể đến là phép đổ ụ phát tri n v m t lý thuy c tiên có th k i tr ọa độ
vi phôi xây d ng trên n n hình h o ra kh u, phân ự ề ọc vi phân, đã tạ ả năng nghiên cứ
tích h phi tuy ng t n d ng các k t qu u khi n tuyệ ến theo hƣớ ậ ụ ế ả đã có của điề ể ến
tính…Bên cạ ự ể ề ất lƣợng trên, trƣờng phái phân tích và điềnh s phát tri n v ch u
khi n h phi tuy c b sung thêm nhi u k thu h u ích ể ệ ến kinh điển cũng đã đƣợ ổ ề ỹ ật ữ
khác r t g n v ng d t gain scheduling, k u khiấ ầ ới ứ ụng, nhƣ kỹ thuậ – ỹ thuật điề ển