intTypePromotion=3

quá trình hình thành giáo trình mô phỏng tương tác điều khiển mã nguồn bằng hệ thống p4

Chia sẻ: Asfdg AgaG | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:10

0
32
lượt xem
4
download

quá trình hình thành giáo trình mô phỏng tương tác điều khiển mã nguồn bằng hệ thống p4

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tham khảo tài liệu 'quá trình hình thành giáo trình mô phỏng tương tác điều khiển mã nguồn bằng hệ thống p4', kỹ thuật - công nghệ, điện - điện tử phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: quá trình hình thành giáo trình mô phỏng tương tác điều khiển mã nguồn bằng hệ thống p4

  1. Luaän vaên toát nghieäp 41 3. y'  sup y yG cho phöông phaùp cöïc ñaïi theo nguyeân lyù caän phaûi,  y ( y )dy B' S 4. y '   ( y )dy B' S cho phöông phaùp ñieåm troïng taâm,   n n    y ( y )dy  M  B' k 5. y '    k 1 S k 1 n n  A     B ' ( y )dy  k   k 1 k 1  S  cho phöông phaùp ñieåm troïng taâm vaø nguyeân taéc trieån khai SUM-MIN, 6. cho phöông phaùp ñieåm troïng taâm vaø nguyeân taéc trieån khai SUM-MIN vôùi quy öôùc singleton (phöông phaùp ñoä cao), trong ñoù yk laø ñieåm maãu thoaû maõn B’k(yk) = Hk. * Quan heä truyeàn ñaït y(x): Quan heä truyeàn ñaït y(x) cuûa boä ñieàu khieån môø nhaän ñöôïc thoâng qua vieäc gheùp noái hai aùnh xaï x  B’(y) vaø B’(y)  y’ vôùi nhau ñeå coù x  y’. Coâng thöùc bieåu dieãn aùnh xaï tích nhaän ñöôïc phuï thuoäc vaøo thieát bò hôïp thaønh vaø phöông phaùp giaûi môø ñöôïc söû duïng. Tích cuûa hai aùnh xaï x B’(x) y’ n Ngöôøi ta ñaõ chöùng minh ñöôïc raèng vôùi moät mieàn comp act X  R (vôùi n laø soá caùc ñaàu vaøo), caùc giaù trò vaät lyù cuûa bieán ngoân ngöõ ñaàu vaøo vaø moät ñöôøng cong phi tuyeán g(x) tuyø yù nhöng lieân tuïc cuøng caùc ñaïo haøm cuûa noù treân X thì bao giôø cuõng toàn taïi moät boä ñieàu khieån môø cô baûn coù quan heä truyeàn ñaït y(x) thoaû maõn: sub y ( x)  g ( x)   Trong ñoù  laø moät soá thöïc döông baát kyø cho tröôùc. Nhö vaäy ta coù theå toång hôïp ñöôïc moät boä ñieàu khieån môø coù quan heä truyeàn ñaït “gaàn gioáng” vôùi quan heä truyeàn ñaït cho tröôùc. Ñieàu ñoù cho thaáy kyõ thuaät ñieàu khieån môø coù theå giaûi quyeát ñöôïc moät baøi toaùn toång hôïp ñieàu khieån phi tuyeán baát kyø. Nghieân cöùu ñieàu khieån môø – Moâ phoûng heä thoáng ñieàu khieån môø baèng MatLab
  2. Luaän vaên toát nghieäp 42 Nghieân cöùu ñieàu khieån môø – Moâ phoûng heä thoáng ñieàu khieån môø baèng MatLab
  3. Luaän vaên toát nghieäp 43 6. Keát luaän veà ñieàu khieån môø: * Öu ñieåm: - Ñaûm baûo ñöôïc tính oån ñònh cuûa heä thoáng maø khoâng caàn khoái löôïng tính toaùn lôùn vaø phöùc taïp trong khaâu thieát keá nhö caùc loaïi ñieàu khieån coå ñieån nhö PID, ñieàu chænh sôùm treã pha. - Coù theå toång hôïp boä ñieàu khieån vôùi haøm truyeàn ñaït phi tuyeán baát kyø. - Giaûi quyeát ñöôïc caùc baøi toaùn ñieàu khieån phöùc taïp, caùc baøi toaùn maø tröôùc ñaây chöa giaûi quyeát ñöôïc nhö: heä ñieàu khieån thieáu thoâng tin, thoâng tin khoâng chính xaùc hay nhöõng thoâng tin maø söï chính xaùc cuûa noù chæ nhaän thaáy giöõa caùc quan heä cuûa chuùng vôùi nhau vaø cuõng chæ coù theå moâ taû ñöôïc baèng ngoân ngöõ. Nhö vaäy ñieàu khieån môø ñaõ sao chuïp ñöôïc phöông thöùc xöû lyù thoâng tin cuûa con ngöôøi vaø ta coù theå taän duïng ñöôïc caùc tri thöùc, kinh nghieäm cuûa con ngöôøi vaøo trong quaù trình ñieàu khieån. * Khuyeát ñieåm: - Cho ñeán nay, caùc lyù thuyeát nghieân cöùu veà ñieàu khieån môø vaãn coøn chöa ñöôïc hoaøn thieän. Vì vaäy vieäc toång hôïp boä ñieàu khieån môø hoaït ñoäng moät caùch hoaøn thieän thì khoâng ñôn giaûn. - Chính vì tính phi tuyeán cuûa heä môø maø ta khoâng theå aùp duïng nhöõng thaønh töïu cuûa lyù thuyeát heä tuyeán tính cho heä môø. Vaø vì theá nhöõng keát luaän toång quaùt cho heä môø haàu nhö khoù ñaït ñöôïc. Töø nhöõng öu khuyeát ñieåm cuûa boä ñieàu khieån môø ta ruùt ra keát luaän: - Khoâng bao giôø thieát keá boä ñieàu khieån môø ñeå giaûi quyeát moät baøi toaùn toång hôïp maø coù theå deã daøng thöïc hieän baèng caùc boä ñieàu khieån kinh ñieån thoaû maõn yeâu caàu ñaët ra. - Vieäc söû duïng boä ñieàu khieån môø cho caùc heä thoáng caàn ñoä an toaøn cao vaãn coøn bò haïn cheá do yeâu caàu chaát löôïng vaø muïc ñích cuûa heä thoáng chæ coù theå xaùc ñònh vaø ñaït ñöôïc qua thöïc nghieäm. - Boä ñieàu khieån môø phaûi ñöôïc phaùt trieån qua thöïc nghieäm. - Do coù khaû naêng ñieàu chænh ñöôïc tính oån ñònh vaø beàn vöõng khi löôïng thoâng tin thu thaäp khoâng chính xaùc neân caùc boä caûm bieán coù theå choïn loaïi reû tieàn vaø khoâng caàn ñoä chính xaùc cao. Nghieân cöùu ñieàu khieån môø – Moâ phoûng heä thoáng ñieàu khieån môø baèng MatLab
  4. Luaän vaên toát nghieäp 44 Chöông III MOÂ PHOÛNG HEÄ ÑIEÀU KHIEÅN MÔØ BAÈNG MATLAB I. Giôùi thieäu veà MatLab: MatLab vöøa laø moâi tröôøng vöøa laø ngoân ngöõ laäp trình ñöôïc vieát döïa treân cô sôû toaùn hoïc nhö: lyù thuyeát ma traän, ñaïi soá tuyeán tính, phaân tích soá, … nhaèm söû duïng cho caùc muïc ñích tính toaùn khoa hoïc vaø kyõ thuaät. MatLab cho pheùp ngöôøi söû duïng thieát keá caùc hoäp coâng cuï cuûa rieâng mình. Ngaøy caøng nhieàu caùc hoäp coâng cuï ñöôïc taïo ra bôûi caùc nhaø nghieân cöùu treân caùc laõnh vöïc khaùc nhau. Sau ñaây laø moät soá hoäp coâng cuï trong MatLab öùng duïng trong lónh vöïc ñieàu khieån töï doäng: - Control System Toolbox: neàn taûng cuûa moät nhoùm caùc duïng cuï ñeå thieát keá trong laõnh vöïc ñieàu khieån. Bao goàm caùc haøm daønh cho vieäc moâ hình hoaù, phaân tích, thieát keá heä thoáng ñieàu khieån töï ñoäng. - Frequency Domain System Identification Toolbox: bao goàm moät taäp caùc file .m duøng cho vieäc moâ hình hoaù heä tuyeán tính döïa treân söï ño löôøng ñaùp tuyeán taàn soá cuûa moät heä thoáng. - Fuzzy Logic Toolbox: bao goàm moät taäp hoaøn chænh caùc coâng cuï giao dieän vôùi ngöôøi duøng daønh cho vieäc thieát keá, moâ phoûng vaø phaân tích heä thoáng suy luaän môø. - Neutral Network Toolbox: bao goàm moät taäp caùc haøm cuûa MatLab daønh cho vieäc thieát keá vaø moâ phoûng maïng neutral. - Nonlinear Control Design Toolbox: laø moät giao dieän ñoà hoaï ngöôøi duøng cho pheùp thieát keá heä ñieàu khieån tuyeán tính vaø phi tuyeán söû duïng kyõ thuaät toái öu trong mieàn thôøi gian. - Simulink: Simulink laø phaàn môû roäng cuûa MatLab taïo ra theâm moät moâi tröôøng ñoà hoaï duøng cho vieäc moâ hình hoaù, moâ phoûng vaø phaân tích heä tuyeán tính vaø phi tuyeán ñoäng. - System Identification Toolbox: bao goàm caùc coâng cuï ñeå phoûng tính vaø nhaän daïng heä thoáng. Nghieân cöùu ñieàu khieån môø – Moâ phoûng heä thoáng ñieàu khieån môø baèng MatLab
  5. Luaän vaên toát nghieäp 45 II. Xaây döïng moâ hình: 1. Yeâu caàu cuï theå: Ta caàn ñieàu khieån doøng nöôùc ra töø moät boàn nöôùc. Boàn nöôùc goàm moät ñaàu vaøo laø doøng nöôùc laïnh, moät ñaàu vaøo laø doøng nöôùc noùng. Ñaàu ra seõ laø hoãn hôïp cuûa hai doøng nöôùc noùng vaø laïnh. Yeâu caàu ñaët ra laø phaûi giöõ nhieät ñoä vaø toác ñoä cuûa doøng nöôùc ra khoâng ñoåi ôû moät giaù trò xaùc ñònh tröôùc. doøng nöôùc noùng doøng nöôùc laïnh BOÄ boàn nöôùc ÑIEÀU KHIEÅN doøng nöôùc ra 2. Moâ hình vaät lyù: Duøng Vi xöû lyù 8 bit öùng duïng giaûi thuaät logic môø ñeå ñieàu khieån nhieät ñoä cuûa löu chaát ra. Caàn coù caùc khaâu caûm bieán ñeå hoài tieáp veà, caùc khaâu bieán ñoåi A/D, D/A ñeå chuyeån ñoåi tín hieäu töông töï veà daïng soá ñeå VXL xöû lyù döõ lieäu vaø chuyeån ñoåi tín hieäu töø daïng soá sang töông töï ñeå ñieàu khieån khoái coâng suaát. doøng nöôùc noùng doøng nöôùc laïnh BOÄ ÑIEÀU KHIEÅN KÑ D/A caûm bieán nhieät boàn nöôùc c aûm bieán löu KÑ t oác VXL doøng nöôùc KÑ ra A/D KÑ 3. Moâ hình toaùn hoïc: Töø moâ hình vaät lyù ta xaùc ñònh moâ hình toaùn hoïc cuûa caùc phaàn töû rieâng leû: a. Khaâu D/A: laø khaâu giöõ baäc khoâng (ZOH) Nghieân cöùu ñieàu khieån môø – Moâ phoûng heä thoáng ñieàu khieån môø baèng MatLab
  6. Luaän vaên toát nghieäp 46 TS 1 Haøm truyeàn: ) 1 1  e TS  Chuyeån sang heä rôøi raïc: G1 ( Z )  Z  T S b. Khaâu A/D: laø khaâu laáy maãu vôùi thôøi gian laáy maãu laø T. T c. Boä ñieàu khieån soá (VXL): Ñeå caûi thieän chaát löôïng cuûa heä, ta cho theâm khaâu ñieàu khieån I ôû ngoõ ra keát hôïp vôùi khaâu Fuzzy ñeå ñieàu khieån. Khaâu I seõ ñöôïc thöïc hieän nhôø phaàn meàm. Vì vaäy trong VXL seõ bao goàm caùc khaâu sau: T ín hieäu ñieàu khieån FUZZY I + - Khaâu I: khaâu tích phaân  1 Haøm truyeàn: G2 ( S )  S Khaâu KÑCS: khaâu khueách ñaïi coâng suaát  Ui Uo KÑ Giaû söû coâng suaát cöïc ñaïi cuûa maïch ñoùng môû van laø P neáu k.U i  P k .U Uo   i neáu k.U i  P P Khaâu Fuzzy:  Böôùc 1. Ñònh nghóa caùc bieán vaøo ra: Ta goïi nhieät ñoä caàn oån ñònh laø to. Giaû söû nhieät ñoä moâi tröôøng caàn ñieàu khieån thay ñoåi trong khoaûng (to - k, to + k). Sai leäch giöõa nhieät ñoä caàn ñieàu khieån y1 vaø tín hieäu chuû ñaïo x1.(Kyù hieäu laø et):  et  (-k, k) oC. Choïn k=20  et  (-20, 20) oC. Nghieân cöùu ñieàu khieån môø – Moâ phoûng heä thoáng ñieàu khieån môø baèng MatLab
  7. Luaän vaên toát nghieäp 47 Goïi vo laø löu toác doøng nöôùc ra caàn giöõ oån ñònh . Giaû söû löu toác caàn ñieàu khieån thay ñoåi trong khoaûng (vo - V, vo + V). (kg/s) Sai leäch giöõa löu toác caàn ñieàu khieån y2 vaø tín hieäu chuû ñaïo x2.(Kyù hieäu laø ev):  ev  (-V, V) kg/s. Choïn V=1  ev  (-1, 1) kg/s Ñaïi löôïng ngaõ vaøo cuûa boä ñieàu khieån môø laø tín hieäu sai leäch vaän toác ev vaø tín hieäu sai leäch nhieät ñoä et. Ñeå heä thoáng ñaït ñöôïc ñoä chính xaùc cao (sai leäch tónh baèng 0) ta theâm vaøo khaâu tích phaân phía sau khoái môø. Vaø do ñoù tín hieäu ngoõ ra cuûa boä ñieàu khieån môø laø toác ñoä bieán ñoåi coâng suaát dp1 töông öùng vôùi toác ñoä ñoùng môû van nöôùc noùng vaø dp2 töông öùng toác ñoä ñoùng môû van nöôùc laïnh. Giaû söû dp1 (-p, p) kW/s. dp2  (-p, p) kW/s. Choïn p = 1  dp1, dp2  (-1, 1) kw/s. Böôùc 2. Choïn soá löôïng taäp môø: Ta choïn 3 giaù trò cho caùc bieán ngoõ vaøo Ñoái vôùi et: Cold, Good, Hot. Ñoái vôùi ev: Soft, Good, Hard. Choïn 5 giaù trò cho caùc bieán ngoõ ra: CloseFast, CloseSlow, Steady, OpenSlow, OpenFast. Böôùc 3. Xaùc ñònh haøm lieân thuoäc: Ta choïn taäp môø coù hình thang vaø hình tam giaùc caân: Nghieân cöùu ñieàu khieån môø – Moâ phoûng heä thoáng ñieàu khieån môø baèng MatLab
  8. Luaän vaên toát nghieäp 48 Böôùc 4. Xaây döïng caùc luaät ñieàu khieån: 0 1 2 Cold Good Hot flow temp OpenSlow O penSlow OpenFast Soft 0 CloseSlow Steady OpenSlow Good 1 C loseFast CloseSlow C loseSlow Hard 2 Baûng luaät ñieàu khieån cho bieán ra Cold 0 1 2 Cold Good Hot flow temp OpenFast O penSlow OpenSlow Soft 0 OpenSlow Steady C loseSlow Good 1 CloseSlow CloseSlow CloseFast Hard 2 Baûng luaät ñieàu khieån cho bieán ra Hot  Rôøi raïc hoùa haøm lieân thuoäc: Ñoái vôùi bieán vaøo sai leäch nhieät ñoä et (temp): cold=trapmf [–30 –30 –15 0] good=trimf [–10 0 10] hot=trapmf [0 15 30 30] Ñoái vôùi bieán vaøo sai leäch löu toác ev (flow): soft=trapmf [–3 –3 –0.8 0] good=trimf [–0.4 0 0.4] hard=trapmf [0 0.8 3 3] Nghieân cöùu ñieàu khieån môø – Moâ phoûng heä thoáng ñieàu khieån môø baèng MatLab
  9. Luaän vaên toát nghieäp 49 Ñoái vôùi bieán ra toác ñoä ñoùng môû van nöôùc laïnh vaø noùng: CloseFast=trimf [–1 – 0.6 –0.3] CloseSlow=trimf [– 0.6 –0.3 0] Steady=trimf [–0.3 0 0.3] OpenSlow=trimf [0 0.3 0.6] OpenFast=trimf [0.3 0.6 1]  Ñoái vôùi bieán ra thöù nhaát: Ñaët ev=y ; et = x ; dp1 = z Ñoä thoûa maõn cuûa luaät thöù k: Hkij = Min(k(xi), k(yj)) i = -20… 20 ; j= -1… 1 Moâ hình cho luaät ñieàu khie ån: Rk = (rkl,i,j)3 ; l = -1 … 1 rkl,i,j = MIN(Hki,j, k(zl)) z 1 l x i 20 j 1 Rk rlk(i, j) = MIN(k(xi), k(y j), k(z l)) k rl (i ,j) Moâ hình luaät ñieàu khieån thöù k 8 U Rk R= k 0 R = (max (rkl (i, j))3 ;k = 0… 8 Nghieân cöùu ñieàu khieån môø – Moâ phoûng heä thoáng ñieàu khieån môø baèng MatLab
  10. Luaän vaên toát nghieäp 50 z 1 l x i 20 j 1 R rl(i, j) = max rlk(i, j) rl(i, j) 0k8 Moâ hình luaät ñieàu khieån chung  Ñoái vôùi bieán ra thöù hai Töông töï nhö bieán thöù nhaát Böôùc 5. Giaûi môø: Duøng phöông phaùp troïng taâm  y ( z)dz S z'    ( z)dz S Ñoái töôïng caàn ñieàu khieån:  Goïi to laø nhieät ñoä ngaõ ra vo laø vaän toác doøng chaûy ngaõ ra Tn laø nhieät ñoä doøng nöôùc noùng Tl laø nhieät ñoä doøng nöôùc laïnh vn laø vaän toác doøng nöôùc noùng vl laø vaän toác doøng nöôùc laïnh Ta coù moái quan heä sau: vn .Tn  vl .Tl to  v n  vl vo  v n  vl Vaäy moâ hình toaùn hoïc cuûa heä laø: Nghieân cöùu ñieàu khieån môø – Moâ phoûng heä thoáng ñieàu khieån môø baèng MatLab

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản