Luận văn Kỹ thuật diện tử - hệ mờ và nơron điều khiển trong công nghiệp

VỀ MỘT PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP HỆ ĐIỀU KHIỂN MỜ DÙNG MẠNG NƠRON ỨNG DỤNG TRONG CÔNG NGHIỆP
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ....................................................................................... 1
1.1. Đặt vấn đề ....................................................................................................... 1
1.2. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu ................................................................ 9
CHƢƠNG 2: ĐIỀU KHIỂN ỔN ĐỊNH CÁC HỆ THỐNG KHẢ TUYẾN
TÍNH HÓA PHẢN HỒI BẰNG PHƢƠNG PHÁP THAY
THẾ ƢỚC LƢỢNG HÀM TRẠNG THÁI ...................................... 11
2.1. Giới thiệu chung ........................................................................................... 11
2.1.1. Đặt vấn đề ........................................................................................... 11
2.1.2. Biểu diễn các hệ thống khả tuyến tính hóa phản hồi .......................... 12
2.1.3. Vấn đề trong điều khiển ổn định các hệ khả tuyến tính hóa
phản hồi trạng thái ............................................................................. 15
2.2. Điều khiển ổn định các hệ thống khả tuyến tính hóa phản hồi
trạng thái bằng phƣơng pháp thay thế ƣớc lƣợng hàm trạng thái ......... 21
2.2.1. Cơ sở toán học của phương pháp ....................................................... 21
2.2.2. Tính bền vững của hệ vòng kín trong phương pháp ........................... 31
2.3. Điều khiển ổn định các hệ thống khả tuyến tính hóa phản hồi vàora
bằng phƣơng pháp thay thế ƣớc lƣợng hàm trạng thái ...................... 44
2.3.1. Bài toán điều khiển và cơ sở toán học ................................................ 44
2.3.2. Điều khiển ổn định bằng phương pháp thay thế ước lượng hàm
trạng thái ............................................................................................. 47
2.3.3. Tính bền vững của hệ vòng kín đối với thành phần không rõ
trong phương trình động học .............................................................. 51
2.4. Tổng hợp thiết kế bộ điều khiển tĩnh ổn định ........................................... 55
2.5. Kết luận ......................................................................................................... 56
CHƢƠNG 3: PHƢƠNG PHÁP THAY THẾ ƢỚC LƢỢNG HÀM
TRẠNG THÁI DÙNG BỘ XẤP XỈ MỜ NƠRON .......................... 58
3.1. Đặt vấn đề và cơ sở lý thuyết xây dựng phƣơng pháp ............................. 58
3.1.1. Giới thiệu chung.................................................................................. 58
3.1.2. Bộ xấp xỉ vạn năng .............................................................................. 59
3.1.3. Cơ sở toán học xây dựng các bộ xấp xỉ dùng hệ mờ và mạng
nơron ................................................................................................... 60
3.2. Thay thế ƣớc lƣợng hàm trạng thái ........................................................... 69
3.2.1. Cơ sở toán học của phương pháp ....................................................... 69
3.2.2. Xác định tham số bộ điều khiển .......................................................... 74
3.2.3. Mô phỏng điều khiển tay rôbốt ........................................................... 79
3.3. Thay thế ƣớc lƣợng hàm trạng thái mở rộng trong điều khiển ổn
định các hệ khả tuyến tính hóa phản hồi chặt ........................................... 84
3.3.1. Phương pháp cuốn chiếu .................................................................... 84
3.3.2. Phương pháp thay thế ước lượng hàm trạng thái khi hệ chứa
các thành phần không rõ .................................................................... 85
3.4. Tổng hợp và kết luận ................................................................................... 93
CHƢƠNG 4: ĐIỀU KHIỂN THÍCH NGHI TRỰC TIẾP DÙNG HỆ MỜ
NƠRON TRONG PHƢƠNG PHÁP THAY THẾ ƢỚC
LƢỢNG HÀM TRẠNG THÁI ......................................................... 96
4.1. Giới thiệu chung ........................................................................................... 96
4.1.1. Sự cần thiết phát triển bộ điều khiển thích nghi ................................. 96
4.1.2. Vấn đề và cơ sở toán học xây dựng bộ điều khiển thích nghi
trực tiếp ............................................................................................... 98
4.2. Điều khiển mờ nơron thích nghi trực tiếp các hệ thống khả tuyến
tính hóa phản hồi ....................................................................................... 101
4.2.1. Hệ khả tuyến tính hóa phản hồi trạng thái ....................................... 101
4.2.2. Hệ khả tuyến tính hóa phản hồi vào-ra ............................................ 108
4.3. Tổng hợp thiết kế bộ điều khiển thích nghi trực tiếp ổn định ............... 110
4.4. Mô hình điều khiển thích nghi trên hệ thống điều khiển công
nghiệp .......................................................................................................... 111
4.4.1. Giới thiệu chung................................................................................ 111
4.4.2. Mô hình phần mềm ứng dụng và khả năng áp dụng trên hệ
thống điều khiển công nghiệp ........................................................... 113
4.5. Kết luận ....................................................................................................... 121
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................. 122
CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ LIÊN QUAN CỦA TÁC GIẢ......................... 124
TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 125
PHỤ LỤC ............................................................................................................ 134
5.1. Một số thuật ngữ tiếng Anh ...................................................................... 134
5.2. Bổ đề 1 trang 23 .......................................................................................... 136
5.3. Bổ đề 3 trang 40 và kết quả (2-64) ........................................................... 139
5.4. Tuyến tính hóa phƣơng trình động lực học (3-23) ................................. 143
5.5. Chƣơng trình mô phỏng ví dụ điều khiển tay rôbốt trang 79 ............... 145
5.6. Bổ đề 6 trang 100 ........................................................................................ 152
5.7. Một số môđun phần mềm trong mô hình phần mềm ứng dụng ............ 155