Lý thuyết điều khiển hiện tại - Chương 2

Chia sẻ: Nguyễn Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:0

Thêm vào BST

Báo xấu

50
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tài liệu tham khảo bài giảng Lý thuyết điều khiển hiện tại - Chương 2 Điều khiển thích nghi

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Lý thuyết điều khiển hiện tại - Chương 2

ng 2: I U KHI N THÍCH NGHI Ch 2.1 Khái ni m 2.1.1 nh ngh a “Thích nghi là quá trình thay i thông s và c u trúc hay tác ng i u khi n trên c s l ng thông tin có c trong quá trình làm vi c v i m c ích t c m t tr ng thái nh t nh, th ng là t i u khi thi u l ng thông tin ban u c ng nh khi i u ki n làm vi c thay i” hay : http://www.khvt.com Trang 1
“ i u khi n thích nghi là t ng h p các k thu t nh m t ng ch nh nh các b i u ch nh trong m ch i u khi n nh m th c hi n hay duy trì m t mc nh t nh ch t l ng c a h khi thông s c a quá trình c i u khi n không bi t tr c hay thay i theo th i gian”. c mô t trong hình d i ây g m 2 H th ng vòng: -Vòng h i ti p thông th ng -Vòng h i ti p i u khi n thích nghi http://www.khvt.com Trang 2
K t lu n 1. i u khi n thích nghi liên quan n: - S khác nhau v các quá trình ng h c - S khác nhau v các nhi u 2.Các h th ng thích nghi là phi tuy n http://www.khvt.com Trang 3
2.1.2 Nh n d ng h th ng Làm th nào có c mô hình? - V t lí (h p tr ng) - Kinh nghi m (h p en) - K t h p ( h p xám) K ho ch hoá th c nghi m Ch n l a c u trúc mô hình - Các hàm chuy n i - áp ng xung - Các mô hình tr ng thái http://www.khvt.com Trang 4
Tham s thích nghi - Th ng kê - Các v n ngh ch o S h p lí 2.1.3 c l ng tham s thích nghi t/gian th c 1. Gi i thi u 2. Bình ph ng c c ti u và h i qui 3. H th ng ng 4. Các i u ki n th c nghi m 5. Các ví d 6. Các k t lu n http://www.khvt.com Trang 5
2.1.4 Phân lo i Có th phân lo i các h thích nghi theo các tiêu chu n sau : 1. H thích nghi mô hình tham chi u (MRAS) 2. B t ch nh nh ( STR ) 3. L ch trình l i 4. H t h c 5. H t t ch c http://www.khvt.com Trang 6
2.1.5 ng d ng T ch nh nh Quá trình ng h c L ch trình li Thích nghi liên t c H ng s Bi n i SS ddngg b i iuu khinn v i i các thông s nb khi v các thông s SS ddngg b bi inn i i v i i các thông s nb b v các thông s bi inn i i hhngg b n S bi n thiên S bi n thiên không bi t tr c bi t tr c S d ng l ch trình S d ng b i u khi n thích li S d ng l ch trình S d ng b i u khi n thích li nghi nghi http://www.khvt.com Trang 7
2.2 H thích nghi mô hình tham chi u - MRAS (Model Reference Adaptive Systems) ym Mô hình Mô hình Tham s i u khi n C cc uu hi uu ch nh hi ch nh C uc y u B i u khi n i i t nng g t B i u khi n Hình 2.2 S kh i c a m t h th ng thích nghi mô hình tham chi u http://www.khvt.com Trang 8
2.2.1 S ch c n ng H th ng thích nghi s d ng mô hình chu n là m t trong nh ng ph ng pháp chính c a i u khi n thích nghi. Nguyên lí c b n c trình bày hình 2.2 Mô hình chu n s cho áp ng ngõ ra mong mu n i v i tín hi u t (yêu c u). H th ng có m t vòng h i ti p thông th ng bao g m i t ng và b i u khi n. Sai s e là sai l ch gi a ngõ ra c a h th ng và c a mô hình chu n e = y - ym. B i u khi n có thông s thay i d a vào sai s này. H th ng có hai vòng h i ti p:h i ti p trong là vòng h i ti p thông th ng và vòng h i ti p bên ngoài hi u ch nh tham s cho vòng h i ti p bên trong. Vòng h i ti p bên trong c gi s là nhanh h n vòng h i ti p bên ngoài. http://www.khvt.com Trang 9
Hình 2.2 là mô hình MRAS u tiên c ngh b i Whitaker vào n m 1958 v i hai ý t ng m i c a ra: Tr c h t s th c hi n c a h th ng c xác nh b i m t mô hình, th hai là sai s c a b i u khi n c ch nh b i sai s gi a mô hình chu n và h th ng. Mô hình chu n s d ng trong h thích nghi b t ngu n t h liên t c c m r ng sang h r i r c có nhi u ng u nhiên. sau ó Ch ng này t p trung vào ý t ng c b n. vn c trình bày m t cách rõ ràng, ta ch t p trung vào c u hình trong hình 2.2 c g i là h MRAS song song . ây là m t trong nhi u cách có th xây d ng mô hình chu n. Ch ng này c p chính n h liên t c theo ph ng pháp tr c ti p có ngh a là tham s c c p nh t m t cách tr c ti p. http://www.khvt.com Trang 10
2.2.2 Lu t MIT (Massachusetts Institude Technology) Hình 2.3 Mô hình sai s http://www.khvt.com Trang 11
H th ng thích nghi mô hình tham chi u u tiên c a ra gi i quy t v n : các c i m c a m t mô hình tham chi u yêu c u ngõ ra là quá trình lí t ng c n có áp ng i v i tín hi u i u khi n nh th nào. th minh h a trong hình 2.2. Trong tr ng h p này, mô hình tham chi u mang tính song song h n là n i ti p, gi ng nh cho SOAS (Self Oscillating Adaptive Systems). B i u khi n có th c xem nh bao g m hai vòng: m t vòng phía trong g i là vòng h i ti p thông th ng có quá trình và b i u khi n. Các thông s c a b i u khi n c ch nh nh b i vòng ngoài sao cho sai s e gi a ngõ ra y và ngõ ra mô hình ym là nh nh t. http://www.khvt.com Trang 12
Vì v y vòng ngoài còn c g i là vòng ch nh nh. Vn là xác nh c c u ch nh nh cho h th ng n nh, ngh a là sai s b ng zero. i u này không th th c hi n c. C c u ch nh nh v i thông s sau c g i là lu t MIT, c s d ng cho h MRAS u tiên: d e e dt http://www.khvt.com Trang 13
Trong ph ng trình này e là sai s c a mô hình e = y – ym. Các thành ph n c a vector e/ là o hàm nh y c a sai s i v i các thông s ch nh nh .Thông s xác nh t c thích nghi. Lu t MIT có th c gi i thích nh sau. Gi s r ng các thông s thay i ch m h n nhi u so v i các bi n khác c a h th ng. bình ph ng sai s là bé nh t, c n thay i các thông s theo h ng gradient âm c a bình ph ng sai s e2. Gi s mu n thay i thông s c a b i u khi n sao cho sai s gi a ngõ ra c a i t ng và c a mô hình chu n ti n t i zero. http://www.khvt.com Trang 14
t e là sai s và là thông s hi u ch nh. Ch tiêu ch t l ng : 12 J( ) e (2.1) 2 làm cho J( ) MIN thì c n ph i thay i các thông s theo h ng âm c a gradient J, có ngh a là : J e e (2.2) t http://www.khvt.com Trang 15
Gi s r ng các thông s c n thay i thay i ch m h n nhi u so v i các bi n khác c a h th ng. e Vì v y o hàm c tính v i gi thi t là h ng e s . Bi u th c o hàm g i là hàm nh y c a h th ng. Lu t i u ch nh theo ph ng trình (2.2) v i e là nh y thì có liên h gi ng nh lu t MIT. Cách ch n hàm t n th t theo ph ng trình (2.1) có th là tu ý. N u ch n J( ) = e (2.3) Khi ó lu t hi u ch nh s là : d e sign(e) (2.4) dt http://www.khvt.com Trang 16
Ho c d e sign sign ( e ) dt ây g i là gi i thu t d u - d u. H r i r c s d ng gi i thu t này c ng d ng trong vi n thông n i òi h i tính toán nhanh và th c hi n n gi n. Ph ng trình (2.2) còn c áp d ng trong tr ng h p có nhi u thông s hi u ch nh, khi ó tr thành m t vector và e/ là gradient c a sai s i v i các thông s t ng ng. ng d ng c a lu t MIT c bi u di n b ng hai ví d sau : http://www.khvt.com Trang 17
Ví d 2.1 - Hi u ch nh l i nuôi ti n Xét v n hi u ch nh l i nuôi ti n v i mô hình và i t ng u có hàm truy n là G(S). Sai s là: e = y – ym = G(p) uc – G(p) uc v i uc là tín hi u t, ym là ngõ ra mô hình, y là ngõ ra i t ng, là thông s hi u ch nh, và p = d/dt là toán t vi phân. nh y khi y b ng : e 0 G( p)uc ym / Lu t MIT c cho : d 0 y ym e / dt http://www.khvt.com Trang 18
c bi t, khi y a ra = ’/ N ud uc a S thay i c a tham s t l v i tích sai s e và ngõ ra c a mô hình ym. Ví d trên không dùng vi c x p x : Khi lu t MIT c áp d ng vào nh ng v n ph c t p h n thì c n ph i có x p x tính c n h y. Ví d 2.2 MRAS cho h b c nh t Xét h th ng c mô t b i ph ng trình: dy ay bu (2.5) dt http://www.khvt.com Trang 19
v i u là bi n i u khi n, y là ngõ ra c o l ng. Gi s mong mu n có c h vòng kín c mô t b i: dy m am ym bm u c dt Mô hình kèm theo hoàn h o có th t cv ib i u khi n : u(t) = uc(t) –s0 y(t) (2.6) v i tham s t0 = bm / b ; s0 = (am – a)/b http://www.khvt.com Trang 20