Luận Văn Sử dụng MATLAB tạo ra hộp công cụ dùng để giải các bài toán trong tự động điều khiển

LỜI NÓI ĐẦU


Ngày nay đất nước ta đang trên đà phát triển về mọi mặt để hòa nhập vào nền văn minh trong các nước tiên tiến ở khu vực và thế giới. Do đó cần sự có mặt của ngành tự động điều khiển để thực hiện công việc với độ chính xác và an toàn cao, một phần nào đó cũng làm giảm bớt sự lao động chân tay của con người.
Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của ngành kỹ thuật máy tính và công nghệ thông tin, thì việc ứng dụng máy tính vào để giải những bài toán phức tạp trong hệ thống tự động điều khiển - như hệ thống nhiều ngõ vào và nhiều ngõ ra (MIMO)- thì không khó khăn lắm , mà độ chính xác lại cao hơn hẳn từ đó dẫn đến việc thiết kế và tính toán trở nên dễ dàng trong thời gian ngắn.
Để đóng góp một phần nào đó và tuân theo mục tiêu đào tạo của trường ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT, người viết đi vào tìm hiểu một phần mềm được ứng dụng khá phổ biến trong nhiều lĩnh vực, trong đó có lĩnh vực tự động điều khiển, đó là MATLAB.
Matlab là một phần mềm rất được ưa chuộng cho các lập trình tính toán trong kỹ thuật hiện nay. Nó hầu như được phổ biến rộng khắp trong các trường đại học ở nhiều nước.Với Matlab công việc tính toán trở nên đơn giản và nhẹ nhàng hơn so với nhiều ngôn ngữ lập trình khác nhờ đã thiết kế sẵn các toolbox giúp cho người sử dụng:
¨ Control System Tollbox: là nền tảng của họ toolbox thiết kế điều khiển bằng Matlab. Nó chứa các hàn cho việc mô phỏng, phân tích và thiết kế các hệ thống trong tự động điều khiển.
¨ Frequency Domain System Identification Tollbox: Bao gồm các M-file giúp cho việc mô phỏng các hệ thống tuyến tính trên cơ sở phép đo đáp ứng tần số của hệ thống.
¨ Fuzzy Logic Tollbox: Cung cấp một tập hợp đầy đủ các công cụ cho việc thiết kế, mô phỏng và phân tích các hệ thống logic mờ (Fuzzy Inferencs).
¨ Higher Order Spectral Analysis Toolbox: cung cấp các công cụ cho việc xử lý tín hiệu dùng phổ bậc cao. Các phương này đặc biệt hữu dụng cho phân tích các tín hiệu có nguồn gốc từ một quá trình phi tuyến hay bị nhiễu phi Gaussian ( non-Gaussian noise) xâm nhập.
¨ Image Processing Toolbox: chứ các công cụ cho việc sử lý ảnh. Nó bao gồm các công cụ cho việc thiết kế các bộ lọc và lưu trữ ảnh, nâng cấp ảnh, phân tích và thống kê.
¨ Model Predictive Control Tollbox: đặc biệt hữu dụng cho các ứng dụng điều khiển với nhiều biến ngõ vào (input) và ngõ ra (output) mà phần lớn có các giới hạn nhất là trog kỹ thuật hóa chất.
¨ Mu-Analysis And Syntheris Tollbox: chứa các công cụ chuyên môn hóa cho điều khiển tối ưu hóa ; Đặc biệt trong lĩnh vực robot cao cấp và các hệ thống đa biến tuyến tính.
¨ Signal Processing Tollbox: chứa các công cụ xử lý tín hiệu. Các ứng dụng bao gồm: Audio (Đĩa compact, băng digital), video (digital HDTV, xử lý và nén ảnh), viễn thông (fax, telephone), y học, địa lý.
¨ Non-linear Control Design Tollbox: cho phép thiết kế các hệ thống điều khiển tuyến tính và phi tuyến, sử dụng kỹ thuật tối ưu hóa trên cơ sở miền thời gian.
¨ Optimization Tollbox: Các lệnh dùng cho sự tối ưu hóa các hàm tuyến tính và phi tuyến tổng quát.
¨ Symbolic Match Toolbox: Bao gồm các công cụ cho việc tính toán trên các biểu thức.
¨ System Identification Toolbox: Tập hợp các công cụ cho ước lượng và nhận dạng (tìm mô hình toán học cho một hệ thống vật lý).
¨ Robust Control System: Các công cụ cho phép phân tích và tổng hợp các hệ thống điều khiển bằng robot.
Ngoài ra còn có các toolbox khác như NAG Foundation Toolbox, Quantitative Feedback Workshop, Spline Toolbox, Statics Toolbox.
Một khả năng khác cần phải nhắc đến của Matlab là biểu diễn data bằng đồ thị hai chiều, ba chiều bằng các lệnh (hàm) khá đơn giản.