Bài tập Thiết kế hệ thống điều khiển

THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ThS. Huỳnh Minh Vũ Khoa Kỹ thuật cơ khí
Trường Đại học Kỹ thuật – Công nghệ Cần Thơ Email: hmvu@ctuet.edu.vn
Thông tin học phần
1. Mã học phần: DI312 2. Số tín chỉ: 2  Lý thuyết: 15  Thực hành: 30
3. Học phần học trước:  Giải tích  Đại số tuyến tính  Toán kỹ thuật
 Cơ sở điều khiển tự động
Thiết kế hệ thống điều khiển Huỳnh Minh Vũ
Chuẩn đầu ra môn học
Sau khi hoàn thành học phần, sinh viên có thể:
 Phân tích tính điều khiển được và quan sát được của hệ thống.
 Thiết kế các bộ điều khiển hồi tiếp trạng thái bằng các phương pháp: phân bố cực, LQR.
 Hiểu về bộ lọc Kalman và ứng dụng.
 Thiết kế bộ điều khiển LQG.
 Ước lượng thông số mô hình.
 Thiết kế bộ điều khiển tự chỉnh STR.
 Thiết kế bộ điều khiển trượt.
 Xây dựng các bộ điều khiển trên phần mềm MATLAB.
Thiết kế hệ thống điều khiển Huỳnh Minh Vũ
Hình thức đánh giá
1. Chuyên cần + Bài tập: 10% 2. Thực hành: 30%
3. Thi cuối kì: 60% (Tự luận, được phép sử dụng tài liệu viết tay)
Thiết kế hệ thống điều khiển 4 Huỳnh Minh Vũ
Tài liệu tham khảo
[1] Huỳnh Thái Hoàng, Bài giảng Lý thuyết điều khiển nâng cao,
Trường Đại học Bách Khoa TP.HCM, 2014.
[2] Nguyễn Thị Phương Hà, Lý thuyết điều khiển hiện đại, NXB Đại
học Quốc Gia TP.HCM, 2014.
[3] Nguyễn Thị Phương Hà, Lý thuyết điều khiển động, NXB Đại học Quốc Gia TP.HCM, 2005.
[4] Nguyễn Doãn Phước, Tối ưu hóa trong điều khiển và điều khiển
tối ưu, NXB Bách Khoa Hà Nội, 2016.
[5] Katsuhiko Ogata, Modern Control Engineering, Prentice Hal, 2010.
[6] Norman S. Nise, Control Systems Engineering, 6th edition, Wiley, 2011.
https://epdf.pub/control-systems engineering830c5b0ee7eeeb7cefe19d01869f29e648658.html
[7] University of Michigan, Control Tutorials for Matlab.
http://ctms.engin.umich.edu/CTMS/index.php Huỳnh Minh Vũ
Thiết kế hệ thống điều khiển 5 Nội dung môn học
Chương 1: Giới thiệu
Chương 2: Thiết kế trong không gian trạng thái
Chương 3: Phương pháp thiết kế Linear Quadratic Gaussian
Chương 4: Thiết kế bộ điều khiển tự chỉnh STR
Chương 5: Phương pháp điều khiển trượt
Thiết kế hệ thống điều khiển 6 Vũ
Chương 1: Giới thiệu
Khái niệm điều khiển
Điều khiển là quá trình thu thập thông tin, xử lý thông tin và tác động
lên hệ thống để đáp ứng của hệ thống gần với mục tiêu định trước.
Điều khiển tự động là quá trình điều khiển không có tác động của con người.
Ví dụ: Khi lái xe, mục tiêu là người lái muốn giữ tốc độ v=40km/h.
 Mắt quan sát đồng hồ hiển thị tốc độ.  thu thập thông tin.
 Bộ não điều khiển cho xe tăng tốc nếu tốc độ nhỏ hơn 40km/h và
giảm tốc nếu tốc độ lớn hơn 40km/h.  xử lý thông tin.
 Tay giảm hoặc tăng ga.
 tác động lên hệ thống.
Kết quả của quá trình điều khiển trên: xe chạy với tốc độ gần 40km/h.
Thiết kế hệ thống điều khiển Huỳnh Minh Vũ
Chương 1: Giới thiệu
Ví dụ: Điều khiển ổn định mực chất lỏng trong bồn
Thiết kế hệ thống điều khiển Huỳnh Minh Vũ
Chương 1: Giới thiệu
Mục tiêu điều khiển
Thiết kế hệ thống điều khiển 9 Huỳnh Minh Vũ
Chương 1: Giới thiệu
Các thành phần cơ bản của hệ thống điều khiển Trong đó:
 r(t): tín hiệu đặt, tín hiệu chuẩn, tín hiệu tham khảo, tín hiệu tham
chiếu, tín hiệu mong muốn.
 y(t): tín hiệu ngõ ra, đáp ứng
 yht(t): tín hiệu hồi tiếp  e(t): sai số
 u(t): tín hiệu điều khiển
Thiết kế hệ thống điều khiển Huỳnh Minh Vũ
Chương 1: Giới thiệu
Phân loại hệ thống điều khiển Mô tả bởi Hệ thống liên tục phương trình vi phân Mô tả bởi Hệ thống rời rạc phương trình sai phân Hệ
Mô tả bởi phương trình vi phân hoặc thống tuyến tính Dựa trên sai phân tuyến tính mô tả toán học Hệ
Mô tả bởi phương trình vi phân hoặc thống phi tuyến sai phân vi tuyến
Hệ số của phương trình toán học không Hệ thống bất biến thay đổi theo thời gian
Hệ số của phương trình toán học thay Hệ thống biến đổi đổi theo thời gian
Thiết kế hệ thống điều khiển 11 Huỳnh Minh Vũ
Chương 1: Giới thiệu
Phân loại hệ thống điều khiển
Hệ thống một ngõ vào – một ngõ ra Dựa trên Hệ thống SISO
Single Input – Single Output số ngõ vào/ra
Hệ thống nhiều ngõ vào – nhiều ngõ ra Hệ thống MIMO Multi Input –Multi Output Điều khiển
Khi tín hiệu tham khảo là hằng số ổn định hóa Dựa trên Điều khiển
Khi tín hiệu tham khảo thay đổi
chiến lực điều khiển theo chương trình
theo thời gian nhưng đã biết trước Điều khiển
Khi tín hiệu tham khảo là hàm theo dõi không biết trước
Thiết kế hệ thống điều khiển 12 Huỳnh Minh Vũ )
Chương 1: Giới thiệu
Lịch sử phát triển lý thuyết điều khển
Điều khiển kinh điển
Điều khiển hiện đại
Điều khiển thông minh Có trước năm 1960
Phát triển từ khoảng 1960 Điều khiển mờ
Mô tả hệ thống trong miền đến nay Mạng thần kinh nhân
tần số và mặt phẳng s
Thiết kế hệ thống dựa tạo Áp dụng cho hệ thống trên miền thời gian Giải thuật di truyền
tuyến tính bất biến theo
Mô tả toán học hệ thống thời gian
bằng phương trình trạng
Thích hợp điều khiển hệ thái SISO Áp dụng được cho hệ
Phương pháp phân tích và thống MIMO, thay đổi thiết kế: Nyquist, Bode,
theo thời gian, hệ thống quỹ đạo nghiệm số phi tuyến
Các bộ điều khiển: sớm
Các bộ điều khiển: hồi pha, trễ pha, PID tiếp trạng thái, LQG, STR, trượt…
Thiết kế hệ thống điều khiển 13 Huỳnh Minh Vũ
Chương 1: Giới thiệu
Một số ví dụ về hệ thống điều khiển
Thiết kế hệ thống điều khiển 14 Huỳnh Minh Vũ
Chương 1: Giới thiệu
Một số ví dụ về hệ thống điều khiển Thiết
kế hệ thống điều khiển Huỳnh Minh Vũ
Chương 1: Giới thiệu
Một số ví dụ về hệ thống điều khiển
Thiết kế hệ thống điều khiển Huỳnh Minh Vũ
Chương 1: Giới thiệu
Một số ví dụ về hệ thống điều khiển Thiết
kế hệ thống điều khiển Huỳnh 17 Minh Vũ
Chương 1: Giới thiệu
Một số ví dụ về hệ thống điều khiển Demo
Thiết kế hệ thống điều khiển Huỳnh Minh Vũ
Chương 1: Giới thiệu
Một số ví dụ về hệ thống điều khiển Demo 19
Thiết kế hệ thống điều khiển Huỳnh Minh Vũ
Chương 1: Giới thiệu
Một số ví dụ về hệ thống điều khiển Demo Demo
Thiết kế hệ thống điều khiển 20 Huỳnh Minh Vũ
Chương 1: Giới thiệu
Một số ví dụ về hệ thống điều khiển Demo
Thiết kế hệ thống điều khiển Huỳnh 21 Minh Vũ Thank you !!! 22
Document Outline

• ThS. Huỳnh Minh Vũ Khoa Kỹ thuật cơ khí
• Thông tin học phần
  • 2. Số tín chỉ: 2
  • 3. Học phần học trước:
• Chuẩn đầu ra môn học
  • Sau khi hoàn thành học phần, sinh viên có thể:
• Hình thức đánh giá
  • 1. Chuyên cần + Bài tập: 10%
• Tài liệu tham khảo
• Nội dung môn học
  • Khái niệm điều khiển
  • Mục tiêu điều khiển
  • Các thành phần cơ bản của hệ thống điều khiển
  • Phân loại hệ thống điều khiển
  • Dựa trên
  • Phân loại hệ thống điều khiển (1)
  • Dựa trên chiến lực điều khiển
  • Lịch sử phát triển lý thuyết điều khển
  • Một số ví dụ về hệ thống điều khiển
  • Một số ví dụ về hệ thống điều khiển (1)
  • Một số ví dụ về hệ thống điều khiển (2)
  • Một số ví dụ về hệ thống điều khiển (3)
  • Một số ví dụ về hệ thống điều khiển (4)
  • Một số ví dụ về hệ thống điều khiển (5)
  • Một số
  • Một số ví dụ về hệ thống điều khiển (6)