Luận Văn Thiết kế bộ điều khiển mờ trượt điều khiển tốc độ động cơ

Lời nói đầu
Hiện nay đất nớc
ta đang trong thời kỳ đổi mới, thời kỳ công nghiệp
hoá hiện đại hoá cùng với sự phát triển của công nghệ thông tin, ngành kỹ
thuật điện tử là sự phát triển của kỹ thuật điều khiển và tự động hoá. Hệ
truyền động động cơ là một bộ phận quan trọng không thể thiếu đợc
trong
mọi quá trình tự động hoá. Hệ thống nào có chuyển động cơ học (dây chuyền
sản xuất, ngời
máy ) thì hệ thống đó động cơ điện làm khâu trung gian để
chuyển hoá điện năng thành cơ năng với những đặc tính cần thiết. Việc điều
khiển chính xác dòng cơ năng tạo nên các chuyển động phức tạp của dây
chuyền công nghệ là nhiệm vụ của hệ thống truyền động động cơ. Một trong
những vấn đề quan trọng trong dây truyền tự động hoá là việc điều chỉnh tốc
độ của động cơ truyền động đợc
sử dụng rất rộng rãi do nó có rất nhiều u
điểm nổi bật với kỹ thuật vi xử lý và công nghệ thông tin phát triển.
Việc thiết kế bộ điều khiển theo ph
ơng pháp kinh điển phụ thuộc vào
mô hình toán học của hệ, việc mô tả hệ thống càng chính xác thì kết quả điều
khiển càng có chất lợng
cao. Tuy nhiên việc xây dựng mô hình toán học
chính xác của hệ thống rất khó khi không biết trớc
sự thay đổi của tải, thay
đổi của thông số, nhiễu hệ thống .
Trong những năm gần đây một ngành khoa học mới đã đợc
hình thành
và phát triển mạnh mẽ đó là điều khiển lôgic mờ mà công cụ toán học của nó
chính là lý thuyết tập mờ của Jadeh. Khác hẳn với kỹ thuật điều khiển kinh
điển là hoàn toàn dựa vào độ chính xác tuyệt đối của thông tin mà trong nhiều
ứng dụng không cần thiết hoặc không thể có đợc,
điều khiển mờ cóa thể xử lý
những thông tin “không rõ ràng hay không đầy đủ” những thông tin mà sự
chính xác của nó chỉ nhận thấy đợc
giữa các quan hệ của chúng với nhau và
cũng chỉ có thể mô tả đợc
bằng ngôn ngữ, đã cho ra những quyết định chính
Luận văn tốt nghiệp — 2 –
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
xác. Chính khả năng này đã làm cho điều khiển mờ sao chụp đợc
ph
ơng thứ
sử lý thông tin và điều khiển con ngời,
đã giải quyết thành công các bài toán
điều khiển phức tạp.
Trong khuôn khổ đồ án tốt nghiệp tôi đã đi vào nghiên cứu thuật toán
điều khiển mờ và ứng dụng điều khiển mờ trợt
điều khiển tốc độ động cơ. Tuỳ
theo từng đối tợng
mà áp dụng các luật điều kiện khác nhau, tuy nhiên các
bộ điều khiển này đều có đầy đủ u
điểm của bộ điều khiển mờ cơ bản, nhng
chúng đợc
tích hợp đơn giản, dễ hiểu, làm việc ổn định, có đặc tính động học
tốt, tính bền vững cao và làm việc tốt ngay cả khi thông tin của đối tợng
không đầy đủ hoặc không chính xác. Một số còn không chịu ảnh hởng
của
nhiễu cũng nhsự
thay đổi theo thời gian của đối tợng
điều khiển.
Sau thời gian tìm hiểu và nghiên cứu đến nay bản đồ án của em đã
hoàn thành với kết quả tốt. Thành công này phải kể đến sự giúp đỡ tận tình
của các thày cô giáo trong bộ môn ĐKTĐ trờng
Đại học Bách khoa Hà Nội,
các thày cô giáo trờng
Đại học Kỹ thuật Công Nghiệp Thái nguyên. Đặc biệt
là Thầy PGS – TS Nguyễn Doãn Phớc
ngời
đã trực tiếp hớng
dẫn tôi, đã
hết lòng ủng hộ và cung cấp cho tôi những kiến thức hết sức quý báu. Tôi xin
dành cho thầy lời cảm ơn sâu sắc.
Do thời gian, kiến thức và kinh nghiệm thực tế có hạn nên đồ án này
không tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận đợc
các ý kiến chỉ bảo
của các thày cô giáo và của bạn bè đồng nghiệp để bản đồ án của em đợc
hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!


Mục lục
Nội dung Trang
Lời nói đầu
Mục lục
Ch
ơng I Giới thiệu chung về điều khiển mờ vỡ vai trò
ứng dụng trong thực tế
6
I.1 Cấu trúc cơ bản 7
I.2 Không gian Input – Output 8
I.3 Khâu mờ hoá 8
I.4 Cơ sở các luật mờ 9
I.5 Mô tơ suy diễn 9
I.6 Khâu giải mờ 10
I.7 ứng dụng 10
Ch
ơng II Lôgic mờ vỡ các tập mờ cơ bản 14
II.1 Kiến thức cơ bản về lôgic mờ 14
II.1.1 Ôn nhanh về lôgic mệnh đề cổ điển 14
II.1.2 Lôgic mờ 15
II.1.2.1 Phép phủ định 15
II.1.2.2 Một cách định nghĩa phần bù của một tập mờ 16
II.1.2.3 Phép hội 17
II.1.2.4 Định nghĩa tổng quát phép giao của hai tập mờ 18
II.1.2.5 Phép tuyển 18
II.1.2.6 Định nghĩa tổng quát phép hợp của hai tập mờ 19
II.1.2.7 Một số quy tắc với phép hội vỡ phép tuyển 20
II.1.2.8 Luật De Morgan 21
II.1.2.9 Phép kéo theo 22
II.1.2.10 Một số dạng hỡm kéo theo cụ thể 24
II.1.3 Quan hệ mờ 24
II.1.3.1 Quan hệ mờ vỡ phép hợp thỡnh 24
II.1.3.2 Phép hợp thỡnh 25
II.1.3.3 Tính chuyển tiếp 26
II.1.3.4 Ph
ơng trình quan hệ mờ 26
II.1.4 Suy luận xấp xỉ vỡ suy diễn mờ 27
Ch
ơng III điều khiển mờ 33
III.1 Nguyên lý lỡm việc 35
III.2 Lý thuyết tập mờ trong điều khiển 39
III.2.1 Định nghĩa tập mờ 39
III.2.2 Phép suy diễn mờ 42
III.2.2.1 Xác định các giá trị của mệnh đề hợp thỡnh 42
III.2.2.2 Phép tính suy diễn mờ 46
III.2.3 Phép hợp mờ 47
III.2.3.1 Xác định các giá trị của luật hợp thỡnh 47
III.2.3.2 Phép tính hợp các tập mờ 49
III.2.4 Giải mờ 50
III.2.4.1 Ph
ơng pháp điểm cực đại 51
III.2.4.2 Ph
ơng pháp điểm trọng tâm 52
III.3 Bộ điều khiển mờ 56
III.3.1 Cấu trúc của một bộ điều khiển mờ 56
III.3.1.1 Mờ hoá 57
III.3.1.2 Thiết bị hợp thỡnh 58
III.3.1.3 Khâu giải mờ 60
III.3.2 Thiết kế bộ điều khiển mờ 61
III.3.2.1 Các bớc
thực hiện chung 61
III.3.2.2 Quan hệ truyền đạt 62
III.3.2.3 Tổng hợp bộ điều khiển có quan hệ truyền đạt cho
trớc
64
III.3.3 Cấu trúc bộ điều khiển mờ thông minh 66
III.3.3.1 Thích nghi trực tiếp vỡ gián tiếp 67
III.3.3.2 Bộ điều khiển mờ tự chỉnh cấu trúc 68
III.3.3.3 Bộ điều khiển mờ tự chỉnh có mô hình theo dõi 69
III.3.3.4 Bộ điều khiển mờ lai 71
Ch
ơng IV điều khiển trợt
vỡ ý nghĩa ứng dụng trong
điều khiển thích nghi bền vững
73
IV.1 Xuất phát điểm của ph
ơng pháp điều khiển trợt
73
IV.2 Thiết kế bộ điều khiển trợt
ổn định bền vững 76
IV.3 Thiết kế bộ điều khiển trợt
bám bền vững 82
Ch
ơng V Xây dung bộ điều khiển mờ trợt
84
V.1 Thiết kế luật điều khiển trợt
cho động cơ điện 84
V.2 Cơ sở hệ điều khiển trợt
mờ từ điều khiển trợt
kinh điển
85
V.3 Các bớc
thực hiện thiết kế bộ điều khiển mờ 87
V.4 Thiết kế bộ điều khiển mờ trợt
cho động cơ 88
Ch
ơng VI Mô phỏng vỡ nhận xét kết quả 92