3
Chương 1
TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KHIỂN PHI MÔ HÌNH HƯỚNG DỮ LIỆU
1.1. Điều khiển tựa mô hình
1.1.1. Vấn đề mô hình hóa và nhận dạng trong điều khiển tựa mô hình
Lý thuyết và phương pháp điều khiển MBC hiện nay đối mặt với nhiều
thách thức khi áp dụng vào thực tế bởi 4 đặc điểm như sau:
- Thứ nhất, mô hình hóa một hệ thống thực tế, cho dù theo các nguyên lý cơ
bản hay bằng cách xác định từ dữ liệu, thực chất chỉ là sự xấp xỉ gần đúng hệ
thống ban đầu, do đó việc tồn tại động lực học chưa được mô hình hóa là không
thể tránh khỏi. Bởi một thực tế là luôn tồn tại động lực học của đối tượng chưa
được mô tả toán học trong quá trình mô hình hóa, ví dụ đơn giản như thiếu các
mô tả đầy đủ về những thành phần bất định trong thực tế. Vì thế, hệ thống điều
khiển vòng kín với cách tiếp cận thiết kế bộ điều khiển tựa mô hình sẽ không
giải quyết triệt để yêu cầu chất lượng điều khiển về độ an toàn và tính bền vững
do chính những thành phần động học không được mô hình hóa này.
- Thứ hai, rất khó sử dụng toán học giải tích để xác định mô hình hệ thống,
cũng như thiết kế và phân tích hệ thống điều khiển nếu động học hệ thống có cấu
trúc thay đổi theo thời gian hoặc có tham số biến thiên nhanh. Với phương pháp
thiết kế MBC thì bước xây dựng mô hình và nhận dạng là khâu quyết định tới
chất lượng bộ điều khiển hệ thống, trong thực tế khi mô hình không chính xác
thì hầu hết các kết quả lý thuyết dựa trên mô hình hệ thống điều khiển vòng kín,
chẳng hạn như tính ổn định và sự hội tụ hoàn toàn có thể không được đảm bảo.
- Thứ ba, ngay cả khi có sẵn một mô hình chính xác của hệ thống, song có
thể đó là một mô hình rất phức tạp bao gồm tính phi tuyến mạnh, các tham số
biến đổi theo thời gian và có bậc cao. Nếu động lực học của hệ thống có bậc quá
cao sẽ dẫn đến một bộ điều khiển cũng có bậc cao, trong thực tế, các bộ điều
khiển bậc cao sẽ không phù hợp và đôi khi là bất khả thi và do đó ta thường phải
tìm kiếm giải pháp để giảm bậc mô hình (loại bỏ thành phần để có được mô hình
đơn giản hơn) hay giảm bậc bộ điều khiển. Điều mâu thuẫn ở đây là trong khi
cố gắng thực hiện mô hình hóa tạo ra một mô hình bậc cao chính xác để hướng
tới mục tiêu thiết kế hệ thống điều khiển hiệu suất cao trên cơ sở tổng hợp được
các luật điều khiển có chất lượng cao, nhưng nếu bộ điều khiển có bậc cao thì
lại phải thực hiện giảm bậc bộ điều khiển hoặc đơn giản hóa mô hình để được
bộ điều khiển có bậc thấp hơn dẫn tới giảm chất lượng hệ thống điều khiển.
1.1.2. Vấn đề tồn tại trong thiết kế bộ điều khiển tựa mô hình
Kiến trúc của thiết kế bộ điều khiển MBC được thể hiện trong hình 1.1, với
phương pháp điều khiển MBC điểm bắt đầu và kết thúc với mô hình. Sơ đồ trên
hình 1.1 cho thấy mô hình hệ thống là điểm khởi đầu cho thiết kế bộ điều khiển
và cũng là điểm đến của phân tích hệ thống điều khiển MBC. Ở đây luôn tồn tại
