Ngày nay nhờ sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ thông tin, điện tử, kỹ thuật máy tính cho phép xử lý được số lượng phép tính lớn, các thuật toán phức tạpnên lý thuyết về Điều khiển thích nghi đã được ứng dụng rất rộng rãi và phát triển rất mạnh mẽ, đặc biệt là cho các hệ phi tuyến. (Phần tuyến tính coi như đã được nghiên cứu hoàn chỉnh). Điều khiển thích nghi đang được ứng dụng vào điều khiển các hệ thống lớn, các hệ có thông số biến đổi và đòi hỏi cao về chất lượng điều khiển.
89 trang |
Chia sẻ: vietpd | Lượt xem: 1320 | Lượt tải: 1
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Luận văn Nghiên cứu nâng cao tính bền vững cho hệ điều khiển thích nghi khi điều khiển hệ phi tuyến có tham số biến thiên và chịu nhiễu tác động, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
----------------------------------
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
NGÀNH: TỰ ĐỘNG HOÁ
NGHIÊN CỨU NÂNG CAO TÍNH BỀN VỮNG CHO HỆ ĐIỀU
KHIỂN THÍCH NGHI KHI ĐIỀU KHIỂN HỆ PHI TUYẾN CÓ
THAM SỐ BIẾN THIÊN VÀ CHỊU NHIỄU TÁC ĐỘNG.
HOÀNG VĂN TÁ
THÁI NGUYÊN, NĂM 2009
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
----------------------------------
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
NGHIÊN CỨU NÂNG CAO TÍNH BỀN VỮNG CHO HỆ ĐIỀU
KHIỂN THÍCH NGHI KHI ĐIỀU KHIỂN HỆ PHI TUYẾN CÓ
THAM SỐ BIẾN THIÊN VÀ CHỊU NHIỄU TÁC ĐỘNG.
Ngành: TỰ ĐỘNG HOÁ.
Học viên: HOÀNG VĂN TÁ.
Người hướng dẫn Khoa học: TS. NGUYỄN VĂN VỴ
THÁI NGUYÊN, NĂM 2009
LuËn v¨n Th¹c sü -3-
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Lời cam đoan
Tôi xin cam đoan toàn bộ nội dung trong luận văn hoàn toàn đúng theo nội
dung đề cƣơng cũng nhƣ nội dung mà cán bộ hƣớng dẫn giao cho. Nội dung luận
văn, các phần trích lục các tài liệu hoàn toàn chính xác. Nếu có gì sai tôi hoàn toàn
chịu trách nhiệm.
Tác giả luận văn
Hoàng Văn Tá
LuËn v¨n Th¹c sü -4-
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
MỤC LỤC
Lời cam đoan 3
MỤC LỤC 4
DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT 6
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ 7
LỜI NÓI ĐẦU 9
CHƢƠNG MỞ ĐẦU 11
CHƢƠNG I. TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KHIỂN THÍCH NGHI 14
1.1 Lịch sử phát triển của hệ Điều khiển thích nghi 15
1.2 Các sơ đồ Điều khiển thích nghi 17
1.2.1 ĐKTN điều chỉnh hệ số khuếch đại 19
1.2.2 Hệ ĐKTN theo mô hình mẫu 19
1.2.3 Hệ ĐKTN tự chỉnh 20
1.3. Hệ Điều khiển thích nghi theo mô hình mẫu (MRAC) 23
1.3.1 Phƣơng pháp MRAC trực tiếp 23
1.3.2 Phƣơng pháp MRAC gián tiếp 24
1.4 Những khó khăn của ĐKTN khi đối tƣợng là phi tuyến 27
1.5 Kết luận chƣơng 1 29
CHƢƠNG II. TÍNH BỀN VỮNG CỦA HỆ ĐKTN 31
2.1 Độ bất định của mô hình hệ phi tuyến 32
2.1.1 Sai lệch có cấu trúc 33
2.1.2 Sai lệch không có cấu trúc 34
2.1.3 Mô hình tham số hoá 36
2.2 Điều khiển bền vững hệ phi tuyến 38
2.3 Khả năng mất ổn định của hệ ĐKTN khi đối tƣợng phi tuyến 39
2.3.1 Hiện tƣợng trôi tham số 40
2.3.2 Mất ổn định do hệ số lớn 41
2.3.3 Mất ổn định do tốc độ thích nghi nhanh 42
LuËn v¨n Th¹c sü -5-
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
2.4 Điều khiển thích nghi bền vững 42
2.5. Kết luận chƣơng 2 46
CHƢƠNG III. TỔNG HỢP HỆ ĐKTN BỀN VỮNG 47
3.1. Các luật Điều khiển thích nghi bền vững 49
3.1.1 Phƣơng pháp chiếu 50
3.1.2. Phƣơng pháp hiệu chỉnh “Khe hở” 50
3.1.3 Phƣơng pháp “vùng chết” 51
3.2 Hệ MRAC bền vững với các luật thích nghi chuẩn hoá 52
3.3 Kết luận của chƣơng III. 60
CHƢƠNG IV. BÀI TOÁN ỨNG DỤNG 62
1.1. Chọn đối tƣợng điều khiển 63
4.2 Nhận dạng đối tƣợng điều khiển 67
4.3 Tổng hợp mạch vòng tốc độ 71
4.4 Khảo sát kết quả bằng mô phỏng 75
4.5 Kết luận của chƣơng 4. 87
KẾT LUẬN 88
TÀI LIỆU THAM KHẢO 89
LuËn v¨n Th¹c sü -6-
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
Ký hiệu Ý nghĩa
ĐKTN Điều khiển thích nghi
ĐKTNBV Điều khiển thích nghi bền vững
APPC Adaptive Pole Placement Control - Điều khiển vị trí thích ứng
SISO Single Input – Single Output - Đầu vào đơn - Đầu ra đơn
STR Self Tuning Regualator
MRAC Model Referance Adaptive Control - Điều khiển thích nghi theo
mô hình mẫu
MIT Massachusetts Institute of Technology - Viện Công nghệ
Massachusetts
x(t) Véc tơ trạng thái của hệ
y(t) Tín hiệu
u(t) Tín hiệu điều khiển
Xm, Xs Là các véc tơ trạng thái của mô hình mẫu và quá trình
Am, Bm Là ma trận hằng của mô hình mẫu
AS(t), BS(t) Là các ma trận biến thiên theo thời gian do tác động của nhiễu
bên ngoài hoặc bên trong hệ thống
V(.) Hàm Lyapunov
sm ,
Là tín hiệu ra của mô hình và đối tƣợng
ˆ
Véc tơ tham số xấp xỉ
~ Sai lệch giữa véc tơ tham số xấp xỉ và véc tơ tham số
Ma trận chỉnh định thích nghi
LuËn v¨n Th¹c sü -7-
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Tên các hình vẽ Trang
Hình 1.1 Cấu trúc chung của hệ điều khiển thích nghi 18
Hình 1.2 Hệ ĐKTN điều chỉnh hệ số khuyếch đại 19
Hình 1.3 Sơ đồ cấu trúc hệ ĐKTN theo mô hình mẫu MRac 20
Hình 1.4 Hệ ĐKTN tự điều chỉnh gián tiếp: ISTR 21
Hình 1.5 Hệ ĐKTN tự điều chỉnh trực tiếp: DSTR 22
Hình 1.6 Sơ đồ Điều khiển thích nghi theo mô hình mẫu trực tiếp 24
Hình 1.7 Sơ đồ điều khiển thích nghi theo mô hình mẫu gián tiếp 25
Hình 2.1 Cấu trúc chung của hệ điều khiển 33
Hình 2.2 Mô tả sai lệch cộng 34
Hình 2.3 Biểu diễn sai lệch nhân 35
Hình 2.4 Các biểu diễn sai lệch số 36
Hình 2.5 Hệ thống kín tổng quát 38
Hình 2.6 Hệ ĐKTN bền vững 45
Hình 3.1 MRAC bền vững có động học không cấu trúc và có nhiễu giới
hạn
59
Hình 4.1 Sơ đồ động học của cơ cấu 63
Hình 4.2 Cơ cấu quấn dây 64
Hình 4.3 Quy luật thay đổi tốc độ của động cơ 65
Hình 4.4 Sơ đồ cấu trúc của MRAC có sai lệch mô hình và có nhiễu giới
hạn.
66
Hình 4.5 Sơ đồ thay thế của động cơ một chiều kích từ độc lập 67
Hình 4.6 Sơ đồ cấu trúc của động cơ khi từ thông không đổi 70
Hình 4.7 Sơ đồ khối mô tả mạch vòng dòng điện động cơ 70
Hình 4.8 Sơ đồ khối của mạch vòng tốc độ động cơ. 71
Hình 4.9 Sơ đồ cấu trúc mạch vòng điều chỉnh tốc độ. 71
Hình 4.10 Sơ đồ mô phỏng SIMULINK của hệ thống. 77
Hình 4.11 Mô đun đối tượng điều khiển 77
Hình 4.12 Khối vectơ tín hiệu lọc . 78
Hình 4.13 Véc tơ tham số của bộ điều khiển. 79
LuËn v¨n Th¹c sü -8-
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Hình 4.14 Khối mô đun chuẩn hoá 79
Hình 4.15 Mô đun điều khiển Up 80
Hình 4.16 Luật đánh giá vectơ tham số p của đối tượng 80
Hình 4.17 Đặc tính ra của hệ khi r và Mc nhảy cấp 81
Hình 4.18 Đặc tính ra của hệ khi r và Mc thay đổi 82
Hình 4.19 Đặc tính ra của hệ khi r và Mc thay đổi 83
Hình 4.20 Đặc tính ra của hệ khi r và Mc thay đổi 84
Hình 4.21 Đặc tính ra của hệ khi r và Mc thay đổi 85
Hình 4.22 Đặc tính ra của hệ khi lượng thay đổi và chịu nhiễu 86
LuËn v¨n Th¹c sü -9-
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay nhờ sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ thông tin, điện tử, kỹ
thuật máy tính cho phép xử lý được số lượng phép tính lớn, các thuật toán phức tạp
nên lý thuyết về Điều khiển thích nghi đã được ứng dụng rất rộng rãi và phát triển
rất mạnh mẽ, đặc biệt là cho các hệ phi tuyến. (Phần tuyến tính coi như đã được
nghiên cứu hoàn chỉnh). Điều khiển thích nghi đang được ứng dụng vào điều khiển
các hệ thống lớn, các hệ có thông số biến đổi và đòi hỏi cao về chất lượng điều
khiển. Điều khiển thích nghi đảm bảo khả năng xây dựng các bộ điều khiển đáp ứng
thời gian thực và nâng cao chất lượng điều khiển cho các đối tượng phức tạp.
Trong quá trình mô tả người ta thường đưa ra các giả thiết như bỏ qua khâu
động khó mô hình hoặc coi tham số không biết không đổi theo thời gian. Tuy nhiên
trong thực tế các giả thiết đó không đáp ứng được, vì vậy ĐKTN khi điều khiển hệ
thực là không bền vững. Để ứng dụng ĐKTN điều khiển các hệ thực trong thực tế,
việc nâng cao tính bền vững cho hệ điều khiển thích nghi là một yêu cầu rất cần
thiết.
Với nội dung: “Nghiên cứu nâng cao tính bền vững cho hệ Điều khiển thích
nghi khi điều khiển hệ phi tuyến có tham số biến thiên và chịu nhiễu tác động”.
Nội dung của đề tài bao gồm các phần sau:
Chương 1: Tổng quan về lý thuyết ĐKTN.
Nội dung của chương này là tìm hiểu những đặc điểm chung nhất của lý
thuyết ĐKTN, những ưu điểm, hạn chế của ĐKTN khi điều khiển hệ phi tuyến mạnh.
Chương 2: Tính bền vững của ĐKTN hệ phi tuyến.
Nội dung tập trung nghiên cứu những đặc điểm của hệ phi tuyến, phương
pháp mô tả hệ phi tuyến và áp dụng ĐKTN vào điều khiển hệ phi tuyến.
Chương 3: Tổng hợp hệ ĐKTN bền vững theo mô hình mẫu.
Nội dung đặt ra là sử dụng luật điều khiển theo mô hình mẫu kết hợp với luật
thích nghi bền vững để tạo nên hệ ĐKTN bền vững.
Chương 4: Bài toán ứng dụng.
Ứng dụng ĐKTNBV vào điều khiển hệ quấn băng vật liệu điện.
LuËn v¨n Th¹c sü -10-
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Tiến hành kiểm tra đánh giá chất lượng bộ điều khiển bằng mô phỏng nhờ
phần mềm MATLAB Simulink.
Từ các kết quả thực nghiệm nhận được ta tiến hành đánh giá chất lượng của
phương pháp và rút ra kết luận chung về đề tài.
Trong thời gian làm luận văn mặc dù đã rất cố gắng nhưng do kiến thức của
tôi còn hạn chế, vì vậy, chắc chắn vẫn còn nhiều thiếu sót. Tôi chân thành mong
muốn nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy, cô giáo để bản luận văn của tôi
được hoàn thiện thêm.
Tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn, các thầy cô giáo trong khoa
Sau đại học và các thầy cô giáo trong bộ môn Tự động hóa trường Đại học Kỹ
thuật Công nghiệp đã giúp đỡ và động viên để tôi hoàn thành được bản luận văn tốt
nghiệp này.
Thái Nguyên, ngày 28 tháng 09 năm 2009
Học viên
Hoàng Văn Tá
LuËn v¨n Th¹c sü -11-
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
CHƢƠNG MỞ ĐẦU
I. Mục tiêu của đề tài.
Luận văn tập trung nghiên cứu việc thiết kế các bộ điều khiển cho các hệ phi
tuyến, thoả mãn tính thích nghi đối với các tham số không biết trƣớc thay đổi theo
thời gian và bền vững đối với nhiễu ảnh hƣởng từ môi trƣờng. Trong đó có chứa
phần tử phi tuyến không thể hoặc khó mô hình hoá. Các hệ phi tuyến này có thể mô
tả bằng các hệ phƣơng trình vi phân phi tuyến. Các bộ điều khiển đƣợc thiết kế sao
cho tận dụng đƣợc các ƣu điểm của Điều khiển thích nghi và Điều khiển bền vững
nhƣng tránh đƣợc các nhƣợc điểm và khó khăn của các phƣơng pháp này.Cuối cùng
tìm cách ứng dụng phƣơng pháp điều khiển đã thiết kế vào điều khiển hệ thực tế.
II. Tính cần thiết của đề tài nghiên cứu.
Các hệ thống cần đƣợc điều khiển trong thực tế đều là các hệ phi tuyến có
chứa các tham số không biết trƣớc và chứa các phần tử phi tuyến không thể hoặc rất
khó mô hình hoá trong việc xây dựng hệ thống phƣơng trình vi phân mô tả hệ.
Ngoài ra trong quá trình làm việc hệ còn bị nhiễu tác động từ môi trƣờng. Các tham
số không biết trƣớc có thể là hằng số hoặc biến thiên theo thời gian - Có thể là biến
thiên chậm hoặc nhanh theo thời gian.
Điều khiển các hệ thống nói trên các bộ điều khiển thông thƣờng nói chung
không đáp ứng đƣợc.
Khi cần thiết kế các bộ điều khiển có khả năng điều khiển các hệ phi tuyến
có phần tử không mô hình hoá đƣợc, các tham số không biết trƣớc và chịu ảnh
hƣởng của nhiễu từ môi trƣờng, thƣờng đƣợc thiết kế theo hai hƣớng sau: Điều
khiển bền vững (ĐKBV) và Điều khiển thích nghi (ĐKTN).
Theo hƣớng thứ nhất thì bộ điều khiển là bộ điều khiển tĩnh (Tham số của bộ
điều khiển không biến thiên). Tín hiệu điều khiển là một hàm không chứa vi phân
của trạng thái. Đã có nhiều phƣơng pháp điều khiển bền vững ra đời. Các phƣơng
LuËn v¨n Th¹c sü -12-
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
pháp này nói chung đều dựa vào điều kiện ổn định biên do vậy chúng không thể
tổng quát đƣợc mà chỉ phù hợp cho các hệ cụ thể.
Trong trƣờng hợp mà các tham số là thay đổi trong phạm vi nhỏ thì điều
khiển bền vững có thể áp dụng đƣợc. Ngƣợc lại khi các giới hạn này là không biết
trƣớc thì phƣơng pháp điều khiển bền vững là không mang lại hiệu quả
Hƣớng nghiên cứu thứ hai là Điều khiển thích nghi. Hệ Điều khiển thích
nghi là hệ điều khiển tự động mà cấu trúc và tham số của bộ điều khiển có thể thay
đổi theo sự biến thiên thông số của hệ sao cho chất lƣợng ra của hệ đảm bảo các chỉ
tiêu đã định. ĐKTN là kỹ thuật tự chỉnh theo thời gian thực các bộ điều chỉnh nhằm
duy trì đặc tính của đối tƣợng điều khiển nằm trong phạm vi mong muốn trong khi
thông số của đối tƣợng (Đã biết hoặc chƣa biết) biến thiên theo thời gian.
Đặc điểm chung của phƣơng pháp này là luật điều khiển đƣợc thiết kế dựa
trên giả thiết là các tham số là biết trƣớc. Sau đó tham số này đƣợc thay thế bởi
nhận dạng của chúng. Đây chính là phƣơng pháp Điều khiển thích nghi cho các hệ
tuyến tính và đƣợc cải tiến để dùng cho các hệ phi tuyến.
Nhƣợc điểm cơ bản của phƣơng pháp ĐKTN là hệ không bền vững đối với
nhiễu và các phần tử phi tuyến không thể mô hình hoá đƣợc. Ngoài ra các phƣơng
pháp này đều cần giả thiết là các tham số thay đổi chậm theo thời gian. Hạn chế này
do quá trình xây dựng luật đánh giá các tham số gây ra.
Nếu kết hợp ĐKBV và ĐKTN ta sẽ có phƣơng pháp Điều khiển thích nghi
bền vững (ĐKTNBV). Nội dung là: Thiết kế đƣợc bộ điều khiển tận dụng đƣợc ƣu
điểm của cả Điều khiển thích nghi và Điều khiển bền vững. Hƣớng nghiên cứu này
đã đƣợc khởi điểm từ 1994 trở lại đây
Điều khiển thích nghi bền là phƣơng pháp chiếm ƣu thế để điều khiển các hệ
tổng quát trong thực tế. Điều này phù hợp với yêu cầu của nền sản xuất hiện đại vì
các hệ cần đƣợc điều khiển trong thực tế đều là các hệ phi tuyến có chứa các tham
số không biết trƣớc và các phần tử phi tuyến không thể hoặc rất khó mô hình hoá
trong việc xây dựng hệ thống phƣơng trình vi phân mô tả hệ. Ngoài ra trong quá
trình làm việc hệ còn bị nhiễu tác động từ môi trƣờng. Các tham số không biết trƣớc
LuËn v¨n Th¹c sü -13-
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
có thể là hằng số hoặc biến thiên theo thời gian (Có thể là biến thiên chậm hoặc
nhanh theo thời gian).
Vì vậy việc nghiên cứu để nâng cao tính bền vững của hệ điều khiển thích
nghi là rất cần thiết và cần tập trung nghiên cứu.
III. Nội dung của luận văn.
Với mục tiêu đặt ra trên nội dung của luận án bao gồm các chƣơng sau :
Chương 1 : Tìm hiểu tổng quan về lý thuyết Điều khiển thích nghi.
Chương 2 : Nghiên cứu tính bền vững của hệ ĐKTN
Chương 3 : Tổng hợp hệ ĐKTN bền vững theo mô hình mẫu.
Nội dung đặt ra là sử dụng luật điều khiển theo mô hình mẫu kết hợp với luật
thích nghi bền vững để tạo nên hệ ĐKTN bền vững.
Chương 4 : Bài toán ứng dụng
Nội dung chƣơng 4 là áp dụng phƣơng pháp trên vào điều khiển thiết bị phi
tuyến: hệ truyền động quấn băng vật liệu sử dụng động cơ một chiều.
Sau khi Tổng hợp bộ điều khiển, tiến hành đánh giá chất lƣợng điều khiển
bằng mô phỏng nhờ phần mềm MATLAB SIMULINK
Kết luận chung: Từ các kết quả thực nghiệm nhận đƣợc ta tiến hành đánh giá
nội dung của phƣơng pháp và rút ra kết luận chung về đề tài.
LuËn v¨n Th¹c sü -14-
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
CHƢƠNG I
TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KHIỂN THÍCH NGHI
LuËn v¨n Th¹c sü -15-
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
CHƢƠNG I
TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KHIỂN THÍCH NGHI
1.1. Lịch sử phát triển của ĐKTN
Trong các hệ điều khiển tự động truyền thống, các xử lý điều khiển thƣờng
dùng các mạch phản hồi là chính. Các điều khiển loại này còn tồn tại nhƣợc điểm
khó khắc phục là trong quá trình làm việc các yếu tố ảnh hƣởng tới hệ thống từ môi
trƣờng liên tục bị thay đổi, đồng thời bản thân tham số của hệ cũng bất định dẫn tới
chất lƣợng ra của hệ cũng thay đổi theo.
Ngày nay do yêu cầu của thực tế sản xuất có công nghệ hiện đại đòi hỏi phải
có những bộ điều khiển có thể thay đổi đƣợc cấu trúc và tham số của nó để đảm bảo
chất lƣợng ra của hệ theo các chỉ tiêu đã định.Với các yêu cầu cao về chất lƣợng
điều khiển các hệ thông điều khiển truyền thống nói chung không đáp ứng đƣợc.
Dựa trên cơ sở của nền kỹ thuật điện, điện tử, tin học và máy tính đã phát triển ở
mức độ cao, lý thuyết ĐKTN đã ra đời đáp ứng đƣợc những yêu cầu trên và đƣợc
áp dụng mạnh mẽ vào điều khiển các hệ thống lớn.
ĐKTN khởi đầu là do nhu cầu về hoàn thiện các hệ thống điều khiển máy
bay. Do đặc điểm của quá trình điều khiển máy bay có nhiều thông số biến đổi và
có nhiều yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình ổn định quỹ đạo bay, tốc độ bay. Ngay từ
năm 1958, trên cơ sở lý thuyết về chuyển động của Boócman, lý thuyết điều khiển
tối ƣu.... hệ thống điều khiển hiện đại này đã ra đời. Ngay sau khi ra đời lý thuyết
này đã đƣợc hoàn thiện nhƣng chƣa đƣợc thực thi vì số lƣợng phép tính quá lớn mà
chƣa có khả năng giải quyết đƣợc. Ngày nay nhờ sự phát triển mạnh mẽ của công
nghệ thông tin, kỹ thuật điện, điện tử, máy tính... cho phép giải đƣợc những bài toán
đó một cách thuận lợi nên hệ thống ĐKTN đƣợc ứng dụng rất rộng rãi vào thực tế.
Hệ ĐKTN có mô hình mẫu MRAC đã đựợc Whitaker đề xuất khi giải quyết
vấn đề điều khiển lái tự động máy bay năm 1958. Phƣơng pháp độ nhậy và luật
MIT đã đƣợc dùng để thiết kế luật thích nghi với mục đích đánh giá các thông số
không biết trƣớc trong sơ đồ MRAC
LuËn v¨n Th¹c sü -16-
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Trong công việc điều khiển các chuyến bay do còn tồn tại nhiều hạn chế nhƣ:
thiếu phƣơng tiện tính toán, sử lý tín hiệu và lý thuyết cũng chƣa thật hoàn thiện .
Đồng thời những chuyến bay thí nghiệm bị tai nạn làm cho việc nghiên cứu về lý
thuyết điều khiển thích nghi bị lắng xuống vào cuối thập kỷ 50 và đầu năm1960.
Thập kỷ 60 là thời kỳ quan trọng nhất trong việc phát triển các lý thuyết tự
động, đặc biệt là lý thuyết ĐKTN. Kỹ thuật không gian trạng thái và lý thuyết ổn
định dựa theo luật Liapynốp đã đƣợc phát triển. Một loạt các thuyết nhƣ: Điều kiển
đối ngẫu, điều khiển ngẫu nhiên, nhận dạng hệ thống, đánh giá thông số ... ra đời
cho phép tiếp tục (Nghiên cứu lại) phát triển và hoàn thiện lý thuyết ĐKTN. Vào
năm 1966 Park và các đồng nghiệp đã tìm đƣợc phƣơng pháp mới để tính toán lại
luật thích nghi sử dụng luật MIT ứng dụng vào các sơ đồ MRAC của những năm 50
bằng cách ứng dụng lý thuyết của Liapynop.
Tiến bộ của các lý thuyết điều khiển những năm 50 cho phép nâng cao hiểu biết
về ĐKTN và đóng góp nhiều vào đổi mới lĩnh vực này. Những năm 70 sự phát triển
của kỹ thuật điện tử và máy tính đã tạo ra khả năng ứng dụng lý thuyết này vào thực tế.
Các hệ thống ĐKTN đã đƣợc ứng dụng vào điều khiển các hệ thống phức tạp.
Tuy nhiên những thành công của thập kỷ 70 còn gây nhiều tranh luận trong
ứng dụng ĐKTN. Đầu năm 1979 ngƣời ta chỉ ra rằng những sơ đồ MRAC của thập
kỷ 70 dễ mất ổn định do nhiễu tác động. Tính bền vững trong ĐKTN trở thành mục
tiêu tập trung nghiên cứu của các nhà khoa học vào năm 1980. Khi đó ngƣời ta xuất
bản nhiều tài liệu về độ không ổn định do các khâu động học không mô hình hoá
đƣợc hoặc do nhiễu tác dụng vào hệ thống.
Những năm 80 nhiều thiết kế đã đƣợc cải tiến, dẫn đến ra đời lý thuyết
ĐKTN bền vững. Một hệ ĐKTN đƣợc gọi là bền vững nếu nhƣ nó đảm bảo chất
lƣợng ra theo mong muốn cho một lớp đối tƣợng của các động học không mô hình
hoá đƣợc trong đó có đối tƣợng chuẩn đang xét.
Yêu cầu của bài toán ĐKTN bền vững là đảm bảo tính bền vững của hệ khi
điều khiển những đối tƣợng có thông số không biết trƣớc, biến đổi theo thời gian và
trong quá trình làm việc hệ chịu nhiễu tác động.
LuËn v¨n Th¹c sü -17-
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Cuối thập kỷ 80 có các công trình nghiên cứu về hệ ĐKTN đặc biệt là
MRAC cho các các đối tƣợng có thông số biến thiên theo thời gian tuyến tính.
Các nghiên cứu của những năm 90 tập trung vào đánh giá kết quả của
nghiên cứu những năm 80 và nghiên cứu các lớp đối tƣợng phi tuyến có tham số bất
định. Những cố gắng này đã đƣa ra một lớp sơ đồ ĐKTN bền vững .
1.2. Các sơ đồ Điều khiển thích nghi
Hệ Điều khiển thích nghi là hệ điều khiển tự động mà cấu trúc và tham số
của bộ điều khiển có thể thay đổi theo sự biến thiên thông số của hệ sao cho chất
lƣợng ra của hệ đảm bảo các chỉ tiêu đã định.
ĐKTN là kỹ thuật tự chỉnh theo thời gian thực các bộ điều chỉnh nhằm duy
trì đặc tính của đối tƣợng điều khiển nằm trong phạm vi mong muốn trong khi
thông số của đối tƣợng (Đã biết hoặc chƣa biết) biến thiên theo thời gian.
Cấu trúc tổng quát của hệ ĐKTN đƣợc mô tả trên hình 1.1 Hệ gồm 2 khối
chính:
Hình 1.1 Cấu trúc chung của hệ điều khiển thích nghi.
Khối 1: Phần cơ bản của hệ điều khiển
Khối 2: Phần điều kh