Thạc Sĩ Thiết kế bộ điều khiển mờ trượt điều khiển tốc độ động cơ

Lời nói đầu

Hiện nay đất nãớc 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 đãợc trong mọi quá trình tự động hoá. Hệ thống nào có chuyển động cơ học (dây chuyền sản xuất, ngãời 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 đãợc sử dụng rất rộng rãi do nó có rất nhiều ãu

điểm nổi bật với kỹ thuật vi xử lý và công nghệ thông tin phát triển.

Việc thiết kế bộ điều khiển theo phãơng 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 lãợng cao. Tuy nhiên việc xây dựng mô hình toán học chính xác của hệ thống rất khó khi không biết trãớc sự thay đổi của tải, thay
đổi của thông số, nhiễu hệ thống .

Trong những năm gần đây một ngành khoa học mới đã đãợc 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 đãợc, 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 đãợc giữa các quan hệ của chúng với nhau và cũng chỉ có thể mô tả đãợc bằng ngôn ngữ, đã cho ra những quyết định chính
xác. Chính khả năng này đã làm cho điều khiển mờ sao chụp đãợc phãơng thứ sử lý thông tin và điều khiển con ngãời, 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 trãợt điều khiển tốc độ động cơ. Tuỳ theo từng đối tãợng mà áp dụng các luật điều kiện khác nhau, tuy nhiên các bộ điều khiển này đều có đầy đủ ãu điểm của bộ điều khiển mờ cơ bản, nhãng chúng đãợc 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 tãợng không đầy đủ hoặc không chính xác. Một số còn không chịu ảnh hãởng của nhiễu cũng nhã sự thay đổi theo thời gian của đối tãợng 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 trãờng Đại học Bách khoa Hà Nội, các thày cô giáo trãờng Đại học Kỹ thuật Công Nghiệp Thái nguyên. Đặc biệt là Thầy PGS – TS Nguyễn Doãn Phãớc ngãời đã trực tiếp hãớng 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 đãợc các ý kiến chỉ bảo của các thày cô giáo và của bạn bè đồng nghiệp để bản đồ án của em đãợc hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!



Mục lục





Lời nói đầu

Mục lục

Nội dung Trang


Chương I Giới thiệu chung về điều khiển mờ và 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
Chãơng II
Lôgic mờ và 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 và 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 hàm kéo theo cụ thể 24
II.1.3 Quan hệ mờ 24
II.1.3.1 Quan hệ mờ và phép hợp thành 24
II.1.3.2 Phép hợp thành 25
II.1.3.3 Tính chuyển tiếp 26
II.1.3.4 Phãơng trình quan hệ mờ 26
II.1.4 Suy luận xấp xỉ và suy diễn mờ 27
Chãơng III điều khiển mờ 33
III.1 Nguyên lý làm 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 thành 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 thành 47
III.2.3.2 Phép tính hợp các tập mờ 49
III.2.4 Giải mờ 50
III.2.4.1 Phãơng pháp điểm cực đại 51
III.2.4.2 Phãơng 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 thành 58
III.3.1.3 Khâu giải mờ 60
III.3.2 Thiết kế bộ điều khiển mờ 61

III.3.2.1 Các bãớc 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 64

III.3.3 trãớc

Cấu trúc bộ điều khiển mờ thông minh

III.3.3.1 Thích nghi trực tiếp và 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
Chãơng IV điều khiển trãợt và ý nghĩa ứng dụng trong 73
điều khiển thích nghi bền vững

IV.1 Xuất phát điểm của phãơng pháp điều khiển trãợt 73

IV.2 Thiết kế bộ điều khiển trãợt ổn định bền vững 76

IV.3 Thiết kế bộ điều khiển trãợt bám bền vững 82

Chãơng V Xây dung bộ điều khiển mờ trãợt 84

V.1 Thiết kế luật điều khiển trãợt cho động cơ điện 84

V.2 Cơ sở hệ điều khiển trãợt mờ từ điều khiển trãợt 85

kinh điển

V.3 Các bãớc thực hiện thiết kế bộ điều khiển mờ 87

V.4 Thiết kế bộ điều khiển mờ trãợt cho động cơ 88

Chãơng VI Mô phỏng và nhận xét kết quả 92

Tài liệu tham khảo