Đồ Án Nghiên cứu, thiết kế hệ thống điều khiển tự động lò điển trở

Mục lục


Lời nói đầu 3

Mục lục 5

Danh mục các hình vẽ 9

Phần mở đầu 12

Chương I:Tổng quan về lý thuyết điều khiển mờ 15

1.1. Lịch sử phát triển lý thuyết mờ 15

1.2. Bộ điều khiển mờ và ưu điểm của nó 15

1.3. Những khái niệm cơ bản 16

1.3.1 Khái niệm về tập mờ 16

1.3.1.1. Định nghĩa tập mờ 16

1.3.1.2. Độ cao, miền xác định và miền tin cậy của tập mờ 18

1.3.1.3 Các phép toán trên tập mờ 19

1.3.1.4 . Biến ngôn ngữ và giá trị của nó 19

1.4. Luật hợp thành 20

1.4.1. Mệnh đề hợp thành 20

1.4.2 Mô tả mệnh đề hợp thành 20

1.4.3 Luật hợp thành 21

1.4.4. Thuật toán thực hiện luật hợp thành 23

1.4.4.1. Luật hợp thành MAX - MIN 23

1.4.4.2. Luật hợp thành MAX-PROD. 23

1.4.4.3. Thuật toán xây dựng R 23

1.4.4.4 Thuật toán xác định luật hợp thành đơn có cấu trúc MISO (Multi inputs- Single output) 24

1.4.4.5 Thuật toán xác định luật hợp thành kép max- Min, max- PROD 24

1.4.4.6 Thuật toán xác định luật hợp thành sum - MIN và sum-PROD. 26

1.4.5.các phương pháp giải mờ (rõ hoá) 27

1.4.5.1. Phương pháp cực đại 27

1.4.5.2. Phương pháp điểm trọng tâm 29

1.5. Các khâu điều khiển mờ 31

1.5.1 . Bộ điều khiển mờ cơ bản 31

1.6. nguyên lý điều khiển và phương pháp tổng hợp bộ điều khiển mờ 32

1.6.1 Nguyên lý và cấu trúc của một hệ thống điều khiển mờ 32

1.6.2. Những nguyên tắc tổng hợp bộ điều khiển mờ 33

1.6.2.1. Định nghĩa các biến vào/ra 34

1.6.2.2. Xác định tập mờ 34

1.6.2.3. Xây dựng các luật điều khiển 35

1.6.2.4. Chọn thiết bị hợp thành. 35

1.6.2.5. Chọn nguyên lý giải mờ 35

1.7.Các bộ điều khiển mờ . 36

1.7.1. Bộ điều khiển mờ tĩnh 36

1.7.1.1 .Thuật toán tổng hợp một bộ điều khiển mờ tĩnh 36

1.7.1.2. Tổng hợp bộ điều khiển mờ tuyến tính từng đoạn 37

1.7.2 .Bộ điều khiển mờ động 39

1.7.2.1.Bộ điều khiển mờ theo luật PID 39

1.7.2.2. Bộ điều khiển mờ theo luật I 40

1.7.2.3. Bộ điều khiển mờ theo luật PD 40

1.7.2.4 Bộ điều khiển mờ theo luật PI 41

Chương 2: Đặc điểm công nghệ của lò điện trở 43

2.1 Mô tả mô hình lò điện trở 43

2.1.1. Cấu tạo của lò điện trở 43

2.1.2. Phân loại lò điện trở 45

2.1.3.Cấu tạo lò điện trở 46

2.1.3.1Vỏ lò 46

2.3.1.2 Lớp lót 46

2.1.3.3 Dây nung 47

2.1.4 Các phương pháp điều chỉnh lò điện trở 48

2.1.4.1 Phương pháp dùng máy biến áp. 48

2.1.4.2 Phương pháp dùng rơle 48

2.1.4.3 Phương pháp dùng rơle kết hợp với Thysistor. 48

2.1.4.4 Phương pháp dùng hai Thysistor mắc đối xứng. 49

2.1.4.5 Phương pháp dùng Triac. 49

2.1.5 Ưu điểm của lò điện trở 50

2.1.6 Một ứng dụng điển hình của lò điện trở 50

2.2. Nhận dạng đối tượng 50

Chương 3 : Thiết kế bộ điều khiển mờ điều khiển tự động lò điện trở 54

3.1 Dùng bộ mờ điều khiển trực tiếp đối tượng lò điện trở 54

3.1.1 Định nghĩa các biến vào/ ra 54

3.1.2 Xác định tập mờ 54

3.1.2.1 Miền giá trị vật lý của các biến ngôn ngữ vào/ ra 54

3.1.2.2 Số lượng tập mờ 55

3.1.2.3 Xác định hàm thuộc 55

3.1.2.4 Xây dựng các luật điều khiển 56

3.1.2.5 Chọn thiết bị hợp thành và giải mờ 57

3.2 Dùng bộ mờ chỉnh định thông số của bộ PI điều khiển cho đối tượng lò điện trở. 58

3.2.1 Chỉnh định tham số bộ điều khiển PID 58

3.2.2 Chỉnh định mờ cho bộ tham số PI 59

Chương 4: Mô phỏng hệ thống điều khiển mờ cho lò điện trở trên phần mềm MatLab và WinFact 63

4.1. Khai thác và ứng dụng phần mềm Winfact để mô phỏng hệ thống điều khiển mờ cho lò điện trở. 63

4.1.1 Giới thiệu chung về phần mềm winfact 63

4.1.1.1 Modul fuzzy- Shell, có tên là FLOP, sử dụng để thiết kế và phân tích một bộ điều khiển mờ. 63

4.1.1.2 Modul mô phỏng BORIS 69

4.1.2 Các bước thực hiện mô phỏng hệ điều khiển mờ. 71

4.2. Mô phỏng trên MatLab 78

4.2.1 Giới thiệu chung về phần mềm MATLAB 78

4.2.2 Xác định thông số của bộ điều khiển bằng phương pháp tối ưu độ lớn 80

4.2.3 Chỉnh định mờ bộ PI với Kr 80

4.2.4.Thiết kế bộ điều khiển mờ dùng bộ điều khiển PI giữ nguyên Ti=500 thay đổi Kr 88

4.3. Đánh giá chất lượng của hệ thống điều khiển tự động 96

4.3.1 Lý thuyết chung đánh giá chất lượng quá trình điều khiển. 96

4.3.1.1. Đánh giá chất lượng hệ thống ở trạng thái xác lập. 96

4.3.1.2. Chỉ tiêu chất lượng của hệ thống ở trạng thái quá độ 97

4.3.2. Đánh giá chất lượng hệ thống điều khiển lò điện trở. 98

4.3.2.1. Đánh giá chất lượng hệ thống điều khiển lò điện trở trực tiếp bằng bộ điều khiển mờ. 98

4.3.2.2. Đánh giá chất lượng hệ thống điều khiển lò điện trở gián tiếp dùng bộ điều khiển mờ để chỉnh định các thông số của bộ PI. 99

Chương 5: Kết luận và kiến nghị 103

5.1 Kết luận 103

5.2 Kiến nghị 105

Tài liệu tham khảo 106