
1
HỆ PHI TUYẾN
HỆ PHI TUYẾN
Nonlinear system

2
HỆ PHI TUYẾN
Mục tiêu môn học
• Trình bày phương pháp phân tích một số hệ phi tuyến, khảo
sát tính ổn định;
• Giới thiệu các phương pháp thiết kế bộ điều khiển cho hệ
phi tuyến;
• Trang bị kỹ năng phân tích và lựa chọn phương pháp khảo
sát, thiết kế bộ điều khiển cho hệ thống phi tuyến sử dụng
Matlab
Tài liệu học tập
[1] Nguyễn Doãn Phước, Phan Xuân Minh, Lý thuyết điều khiển phi
tuyến, NXB Khoa học và Kỹ thuật 2006
[2] Jean-Jacques E.Slotine, Weiping Li, Applied nonlinear control,
Prentice-Hall, 1991
Phần mềm
• Matlab Simulimk

3
HỆ PHI TUYẾN
NỘI DUNG MÔN HỌC
1. Giới thiệu hệ phi tuyến
2. Phương pháp phân tích mặt phẳng pha
3. Hệ có khâu phi tuyến tĩnh và tuyến tính động
4. Lý thuyết Lyapunov
5. Tuyến tính hóa điều hòa trong lân cận điểm làm việc
6. Điều khiển hệ phi tuyến
7. Phân tích và thiết kế bộ điều khiển hệ phi tuyến
qua Matlab

4
HỆ PHI TUYẾN
Chương 1
GIỚI THIỆU HỆ PHI TUYẾN

5
HỆ PHI TUYẾN
1. Khái niệm chung
2. Mô hình hệ phi tuyến
2.1. Mô hình tĩnh và các khâu phi tuyến điển hình
2.2. Phương trình vi phân phi tuyến
2.3. Mô hình trạng thái phi tuyến
3. Những trạng thái đặc biệt hệ phi tuyến
3.1. Điểm cân bằng
3.2. Điểm dừng
3.3. Quỹ đạo trạng thái
3.4. Quỹ đạo trạng thái khép kín
Nội dung chương 1

1. Khái niệm chung
6
HỆ PHI TUYẾN
Định nghĩa
• Hệ phi tuyến là hệ thống trong đó phương trình vi phân biểu diễn
mối quan hệ giữa tín hiệu vào/ra là phương trình vi phân phi tuyến
tính.
• Hệ phi tuyến có ít nhất một phần tử trong hệ phi tuyến có đặc tính
tĩnh là một khâu phi tuyến
Tính chất
• Hệ phi tuyến không có tính xếp chồng.
Nguyên nhân tạo ra hệ phi tuyến:
• Do bản chất vật lý của đối tượng điều khiển
• Do đặc điểm, yêu cầu của các bộ điều khiển

r
e
u
G(s)
y
_
1. Khái niệm chung
7
HỆ PHI TUYẾN
Một số ví dụ
Phương trình vi phân mô tả chuyển động con lắc đơn:
Đường cong từ trễ của sắt từ: Bộ điều khiển có tính phi tuyến

1. Khái niệm chung
8
HỆ PHI TUYẾN
Tính chất xếp chồng và không xếp chồng
XẾP CHỒNG
KHÔNG XẾP CHỒNG
y
y1 + y2
y2
y1
u
u1
u2u1+u2
y
y2
y1
u
u1
u2u1+u2

2. Mô hình hệ phi tuyến
9
HỆ PHI TUYẾN
Các mô hình hệ phi tuyến:
- Hệ có khâu phi tuyến tĩnh và tuyến tính động
- Phương trình vi phân phi tuyến
- Phương trình trạng thái phi tuyến

r
e
_
G1(s)
z
u=f(z)
u
G2(s)
y
H(s)
r
e
u=f(e)
u
y
_
G(s)
2. Mô hình hệ phi tuyến
10
HỆ PHI TUYẾN
2.1. Mô hình khâu phi tuyến tĩnh và tuyến tính động
HỆ HAMMERSTEIN

2. Mô hình hệ phi tuyến
11
HỆ PHI TUYẾN
Một số khâu phi tuyến tĩnh điển hình

2. Mô hình hệ phi tuyến
12
HỆ PHI TUYẾN

2. Mô hình hệ phi tuyến
13
HỆ PHI TUYẾN
Khâu relay 2 vị trí có trễ Khâu relay 3 vị trí có trễ

2. Mô hình hệ phi tuyến
14
HỆ PHI TUYẾN
Khâu khuếch đại bão hòa có trễ

2. Mô hình hệ phi tuyến
15
HỆ PHI TUYẾN
2.2. Phương trình vi phân phi tuyến

2. Mô hình hệ phi tuyến
16
HỆ PHI TUYẾN
Ví dụ 1
Phương trình vi phân mô tả chuyển động con lắc đơn
(u là momen tác động lên con lắc):

2. Mô hình hệ phi tuyến
17
HỆ PHI TUYẾN
Ví dụ 2

2. Mô hình hệ phi tuyến
18
HỆ PHI TUYẾN
Ví dụ 3

2. Mô hình hệ phi tuyến
19
HỆ PHI TUYẾN
Ví dụ 4

Mô hình không tường
minh
(implicit)
2. Mô hình hệ phi tuyến
20
HỆ PHI TUYẾN
Downloaded by giang le (legiangnamban@gmail.com)
y
=
2.3. Mô hình trạng thái phi tuyến
x
=
f (x,u)
x
=
f
(x,u,t)
f
(x
, x,u,t) = 0
h(x,u,t)
h(x
, x,u,t)
= 0
Mô hình
không tự trị
(non autonom)
- f, h là hàm phi tuyến
- x là vector các biến trạng thái
- u là tín hiệu vào
- y là tín hiệu ra
y =
h(x,u)
Mô hình
tự trị
(autonom)
Bấm Tải xuống để xem toàn bộ.