Tải miễn phí
LỜI NÓI ĐẦU
Điều khiển vị trí thường là mạch vòng điều khiển ngoài cùng trong các hệ điều khiển tự động nên nó ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng điều khiển của hệ thống, đó là một cầu nối quan trọng và là nền tảng để xây dựng các hệ truyền động điện trong công nghiệp. Vì vậy việc nghiên cứu và áp dụng các tiến bộ khoa học mới trong quá trình tổng hợp hệ điều khiển vị trí nhằm đạt được các chỉ tiêu chất lượng cao đang là những vấn đề đang được đặt ra.
Trước đây ta thường dùng các bộ điều khiển tự động với các bộ điều chỉnh P, PI, PD, PID... Các bộ điều khiển này làm việc rất tốt trong các hệ thống có quán tính lớn như điều khiển nhiệt độ, điều khiển mức... Các hệ điều khiển tuyến tính hay có mức độ phi tuyến thấp ... Tuy nhiên trên thực tế hệ điều khiển vị trí sử dụng các bộ điều khiển RI, R, R với các luật điều khiển PID phổ dụng không đáp ứng được các yêu cầu cao về chỉ tiêu chất lượng của hệ thống điều khiển ( như thời gian qua độ ngắn, độ chính xác cao và rất cao, đặc biệt trong kỹ thuật điều robot).
Ngày nay, do ứng dụng các tiến bộ khoa học kỹ thuật trong điện tử và tin học mà các hệ thống điều khiển tự động được phát triển và có sự thay đổi rất lớn. Công nghệ vi mạch phát triển khiến cho việc sản suất các thiết bị điện tử ngày càng hoàn thiện và các bộ biến đổi điện tử công suất trong các hệ thống điều khiển không những đáp ứng được khả năng tác động nhanh, độ chính xác cao mà còn góp phần giảm kích thước và hạ giá thành của hệ thống. Đặc biệt trong những thập kỷ gần đây sự phát triển mạnh mẽ và càng hoàn thiện của lý thuyết tập mờ, hàng loạt các ứng dụng của lý thuyết tập mờ, logic mờ và điều khiển mờ đã và đang mở ra một kỷ nguyên mới trong điều khiển học kỹ thuật. Tuy là ngành kỹ thuật điều khiển non trẻ nhưng những ứng dụng trong công nghiệp của điều khiển mờ thật là rộng rãi như điều khiển nhiệt độ, điều khiển giao thông vận tải, điều khiển trong các lĩnh vực dân dụng và ngay cả trong ngành y học đã có sự tham gia của điều khiển mờ.Tới nay đã có nhiều sản phẩm công nghiệp được tạo ra nhờ áp dụng kỹ thuật điều khiển mờ, đặc biệt ở Nhật Bản hệ điều khiển logic mờ được áp dụng rất thành công.
Chính vì thế mà việc đi sâu nghiên cứu và áp dụng lý thuyết mờ, logic mờ và điều khiển mờ trong quá trình tổng hợp hệ điều khiển vị trí đã trở nên hết sức cần thiết và hấp dẫn.
Tuỳ theo các yêu cầu cụ thể mà hệ điều khiển vị trí thường đòi hỏi các chỉ tiêu chất lượng cao như thời gian tác động nhanh đặc biệt là thời gian hãm, độ chính xác cao, độ bền vững tốt... với các hạn chế về momen và tốc độ cho phép. Trong quá trình tính toán, tổng hợp theo phương pháp kinh điển ta áp dụng các chỉ tiêu tối ưu modul và tối ưu đối xứng, để thiết kế hệ điều chỉnh vị trí thoả mãn các chỉ tiêu chất lượng trên ở mức cao nhất, cùng với việc áp dụng lý thuyết tập mờ ta có thể dễ dàng giải quyết được vấn đề nêu trên. Do cách giải quyết vấn đề của hệ mờ rất giống với các hành vi của con người mà ta vẫn thường gặp, các luật điều khiển được viết dưới dạng các biểu thức ngôn ngữ nên điều khiển mờ rất thích hợp cho các hệ thống điều khiển phi tuyến, hệ thống khó xác định thông số đối tượng hay các thông số đo đạc được phải chấp nhận sai số lớn, hệ thống cần có khả năng thích nghi cao... Dựa vào các cơ sở lý thuyết toán học trên các tập mờ cùng với các kiến thức, kinh nghiệm và sự hiểu biết của các chuyên gia – những người đã từng điều khiển hệ thống bằng tay– ta có thể lập ra các thuật toán điều khiển mờ, trên cơ sở đó thiết kế hệ điều khiển logic mờ để cải thiện chất lượng điều khiển của hệ thống.
Xuất phát từ những vấn đề mà thực tiễn đặt ra trên đây, được sự đồng ý của Bộ môn Điện Tự Động Trường Đại Học Hàng Hải và Thầy giáo hướng dẫn Ths Trần Anh Dũng và Ks Phạm Tâm Thành tác giả đã chọn đề tài thiết kế tốt nghiệp:
Nghiên cứu ứng dụng logic mờ trong hệ điều khiển vị trí
Nội dung của bản đồ án được tác giả chia làm bốn chương.
Chương thứ nhất trình bày tổng quan về hệ điều khiển vị trí hiện được sử dụng phổ biến và rộng rãi trong công nghiệp. Phân tích và mô hình hoá các khâu chủ yếu trong hệ thống và tổng hợp các bộ điều khiển dòng điện, bộ điều khiển tốc độ và bộ điều khiển vị trí. Trong chương này cũng chứng minh đặc tuyến điều chỉnh của bộ điều khiển vị trí là phi tuyến và vấn đề áp dụng điều khiển mờ để thực hiện đặc tuyến điều khiển phi tuyến này.
Chương hai sẽ hệ thống lại một số kiến thức cơ sở về lý thuyến tập mờ. Các cơ sở toán học của hệ mờ được trình bày theo phương pháp mở rộng các kiến thức đã có trên các hệ logic kinh điển. Đồng thời đưa vào một hệ thống các khái niệm, định nghĩa trên các tập mờ, thông qua các biến ngôn ngữ và các giá trị ngôn ngữ, nghiên cứu các luật mờ IF-THEN đó là trái tim của hệ thống điều khiển mờ.
Chương thứ ba nói về việc thiết kế hệ điều khiển mờ qua việc phân tích chi tiết trên sơ đồ khối của một bộ điều khiển cơ bản.
Chương bốn dành để trình bày ứng công cụ thể của điều khiển mờ trong hệ điều khiển vị trí. Trong chương này sẽ phân tích tỉ mỉ từng bước của quá trình thiết kế bộ bù mờ. Để thấy được hiệu quả của bộ điều khiển mờ tác giả sẽ mô phỏng, khảo sát hệ thống điều khiển vị trí trong cả hai trường hợp có và không có bộ bù mờ ứng với mỗi giá trị tham số đầu vào.
Việc áp dụng kỹ thuật điều khiển mờ trong điều khiển tự động truyền động điện nói chung và điều khiển vị trí nói riêng là những vấn đề lớn và có nhiều hứa hẹn khả quan. Đây chỉ là những bước vận dụng ban đầu của đề tài, dựa vào những kết quả đã đạt được ta có thể thiết kế được bộ điều khiển mờ thông minh hơn, giải quyết được nhiều vấn đề hơn trên cơ sở bộ điều khiển mờ nhiều đầu vào, nhiều đầu ra (MIMO) cung cấp thêm cho bộ điều khiển mờ các giá trị đạo hàm hay tích phân của tín hiệu ta đạt được hệ điều khiển mờ động, bộ điều khiển mờ lai (Fuzzy Hybrid Controler), bộ điều khiển mờ trượt (Fuzzy Sliding Controler). . .
Trong quá trình thực hiện đề tài đã phát sinh nhiều vấn đề khó khăn như về mặt lý thuyết tập mờ chưa hoàn thiện, nguồn tài liệu còn hạn chế. Song để đạt được kết quả này Tác giả đã nhận được sự giúp đỡ nhiệt tình của các Thầy, Cô cùng các bạn đã và đang nghiên cứu về điều khiển mờ. Tác giả vô cùng biết ơn sự giúp đỡ tận tình của Thầy giáo hướng dẫn Ths Trần Anh Dũng, Ks Phạm Tâm Thành và các Thầy cô trong Khoa Điện Bộ môn Điện Tự Động Công nghiệp đã hết lòng giúp đỡ động viên và tạo mọi điều kiện thuận lợi để Tác giả hoàn thành bản đồ án này đúng thời hạn.
Do thời gian thiết kế đồ án và trình độ bản thân còn nhiều hạn chế nên bản đồ án này không thể tránh khỏi những thiếu sót. Tác giả cũng biết ơn và trân trọng mọi ý kiến góp ý, xây dựng của các Thầy, các Cô và các bạn để bản đồ án này được hoàn thiện hơn.
Link download cho anh em:
LỜI NÓI ĐẦU
Điều khiển vị trí thường là mạch vòng điều khiển ngoài cùng trong các hệ điều khiển tự động nên nó ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng điều khiển của hệ thống, đó là một cầu nối quan trọng và là nền tảng để xây dựng các hệ truyền động điện trong công nghiệp. Vì vậy việc nghiên cứu và áp dụng các tiến bộ khoa học mới trong quá trình tổng hợp hệ điều khiển vị trí nhằm đạt được các chỉ tiêu chất lượng cao đang là những vấn đề đang được đặt ra.
Trước đây ta thường dùng các bộ điều khiển tự động với các bộ điều chỉnh P, PI, PD, PID... Các bộ điều khiển này làm việc rất tốt trong các hệ thống có quán tính lớn như điều khiển nhiệt độ, điều khiển mức... Các hệ điều khiển tuyến tính hay có mức độ phi tuyến thấp ... Tuy nhiên trên thực tế hệ điều khiển vị trí sử dụng các bộ điều khiển RI, R, R với các luật điều khiển PID phổ dụng không đáp ứng được các yêu cầu cao về chỉ tiêu chất lượng của hệ thống điều khiển ( như thời gian qua độ ngắn, độ chính xác cao và rất cao, đặc biệt trong kỹ thuật điều robot).
Ngày nay, do ứng dụng các tiến bộ khoa học kỹ thuật trong điện tử và tin học mà các hệ thống điều khiển tự động được phát triển và có sự thay đổi rất lớn. Công nghệ vi mạch phát triển khiến cho việc sản suất các thiết bị điện tử ngày càng hoàn thiện và các bộ biến đổi điện tử công suất trong các hệ thống điều khiển không những đáp ứng được khả năng tác động nhanh, độ chính xác cao mà còn góp phần giảm kích thước và hạ giá thành của hệ thống. Đặc biệt trong những thập kỷ gần đây sự phát triển mạnh mẽ và càng hoàn thiện của lý thuyết tập mờ, hàng loạt các ứng dụng của lý thuyết tập mờ, logic mờ và điều khiển mờ đã và đang mở ra một kỷ nguyên mới trong điều khiển học kỹ thuật. Tuy là ngành kỹ thuật điều khiển non trẻ nhưng những ứng dụng trong công nghiệp của điều khiển mờ thật là rộng rãi như điều khiển nhiệt độ, điều khiển giao thông vận tải, điều khiển trong các lĩnh vực dân dụng và ngay cả trong ngành y học đã có sự tham gia của điều khiển mờ.Tới nay đã có nhiều sản phẩm công nghiệp được tạo ra nhờ áp dụng kỹ thuật điều khiển mờ, đặc biệt ở Nhật Bản hệ điều khiển logic mờ được áp dụng rất thành công.
Chính vì thế mà việc đi sâu nghiên cứu và áp dụng lý thuyết mờ, logic mờ và điều khiển mờ trong quá trình tổng hợp hệ điều khiển vị trí đã trở nên hết sức cần thiết và hấp dẫn.
Tuỳ theo các yêu cầu cụ thể mà hệ điều khiển vị trí thường đòi hỏi các chỉ tiêu chất lượng cao như thời gian tác động nhanh đặc biệt là thời gian hãm, độ chính xác cao, độ bền vững tốt... với các hạn chế về momen và tốc độ cho phép. Trong quá trình tính toán, tổng hợp theo phương pháp kinh điển ta áp dụng các chỉ tiêu tối ưu modul và tối ưu đối xứng, để thiết kế hệ điều chỉnh vị trí thoả mãn các chỉ tiêu chất lượng trên ở mức cao nhất, cùng với việc áp dụng lý thuyết tập mờ ta có thể dễ dàng giải quyết được vấn đề nêu trên. Do cách giải quyết vấn đề của hệ mờ rất giống với các hành vi của con người mà ta vẫn thường gặp, các luật điều khiển được viết dưới dạng các biểu thức ngôn ngữ nên điều khiển mờ rất thích hợp cho các hệ thống điều khiển phi tuyến, hệ thống khó xác định thông số đối tượng hay các thông số đo đạc được phải chấp nhận sai số lớn, hệ thống cần có khả năng thích nghi cao... Dựa vào các cơ sở lý thuyết toán học trên các tập mờ cùng với các kiến thức, kinh nghiệm và sự hiểu biết của các chuyên gia – những người đã từng điều khiển hệ thống bằng tay– ta có thể lập ra các thuật toán điều khiển mờ, trên cơ sở đó thiết kế hệ điều khiển logic mờ để cải thiện chất lượng điều khiển của hệ thống.
Xuất phát từ những vấn đề mà thực tiễn đặt ra trên đây, được sự đồng ý của Bộ môn Điện Tự Động Trường Đại Học Hàng Hải và Thầy giáo hướng dẫn Ths Trần Anh Dũng và Ks Phạm Tâm Thành tác giả đã chọn đề tài thiết kế tốt nghiệp:
Nghiên cứu ứng dụng logic mờ trong hệ điều khiển vị trí
Nội dung của bản đồ án được tác giả chia làm bốn chương.
Chương thứ nhất trình bày tổng quan về hệ điều khiển vị trí hiện được sử dụng phổ biến và rộng rãi trong công nghiệp. Phân tích và mô hình hoá các khâu chủ yếu trong hệ thống và tổng hợp các bộ điều khiển dòng điện, bộ điều khiển tốc độ và bộ điều khiển vị trí. Trong chương này cũng chứng minh đặc tuyến điều chỉnh của bộ điều khiển vị trí là phi tuyến và vấn đề áp dụng điều khiển mờ để thực hiện đặc tuyến điều khiển phi tuyến này.
Chương hai sẽ hệ thống lại một số kiến thức cơ sở về lý thuyến tập mờ. Các cơ sở toán học của hệ mờ được trình bày theo phương pháp mở rộng các kiến thức đã có trên các hệ logic kinh điển. Đồng thời đưa vào một hệ thống các khái niệm, định nghĩa trên các tập mờ, thông qua các biến ngôn ngữ và các giá trị ngôn ngữ, nghiên cứu các luật mờ IF-THEN đó là trái tim của hệ thống điều khiển mờ.
Chương thứ ba nói về việc thiết kế hệ điều khiển mờ qua việc phân tích chi tiết trên sơ đồ khối của một bộ điều khiển cơ bản.
Chương bốn dành để trình bày ứng công cụ thể của điều khiển mờ trong hệ điều khiển vị trí. Trong chương này sẽ phân tích tỉ mỉ từng bước của quá trình thiết kế bộ bù mờ. Để thấy được hiệu quả của bộ điều khiển mờ tác giả sẽ mô phỏng, khảo sát hệ thống điều khiển vị trí trong cả hai trường hợp có và không có bộ bù mờ ứng với mỗi giá trị tham số đầu vào.
Việc áp dụng kỹ thuật điều khiển mờ trong điều khiển tự động truyền động điện nói chung và điều khiển vị trí nói riêng là những vấn đề lớn và có nhiều hứa hẹn khả quan. Đây chỉ là những bước vận dụng ban đầu của đề tài, dựa vào những kết quả đã đạt được ta có thể thiết kế được bộ điều khiển mờ thông minh hơn, giải quyết được nhiều vấn đề hơn trên cơ sở bộ điều khiển mờ nhiều đầu vào, nhiều đầu ra (MIMO) cung cấp thêm cho bộ điều khiển mờ các giá trị đạo hàm hay tích phân của tín hiệu ta đạt được hệ điều khiển mờ động, bộ điều khiển mờ lai (Fuzzy Hybrid Controler), bộ điều khiển mờ trượt (Fuzzy Sliding Controler). . .
Trong quá trình thực hiện đề tài đã phát sinh nhiều vấn đề khó khăn như về mặt lý thuyết tập mờ chưa hoàn thiện, nguồn tài liệu còn hạn chế. Song để đạt được kết quả này Tác giả đã nhận được sự giúp đỡ nhiệt tình của các Thầy, Cô cùng các bạn đã và đang nghiên cứu về điều khiển mờ. Tác giả vô cùng biết ơn sự giúp đỡ tận tình của Thầy giáo hướng dẫn Ths Trần Anh Dũng, Ks Phạm Tâm Thành và các Thầy cô trong Khoa Điện Bộ môn Điện Tự Động Công nghiệp đã hết lòng giúp đỡ động viên và tạo mọi điều kiện thuận lợi để Tác giả hoàn thành bản đồ án này đúng thời hạn.
Do thời gian thiết kế đồ án và trình độ bản thân còn nhiều hạn chế nên bản đồ án này không thể tránh khỏi những thiếu sót. Tác giả cũng biết ơn và trân trọng mọi ý kiến góp ý, xây dựng của các Thầy, các Cô và các bạn để bản đồ án này được hoàn thiện hơn.
Link download cho anh em:
You must be registered for see links