Bài giảng Mô hình hóa, nhận dạng và mô phỏng - Chương I: Giới thiệu

Bài giảng Mô hình hóa, nhận dạng và mô phỏng - Chương I: Giới thiệu cung cấp các thông tin về hệ thống động và mô hình, cách xây dựng mô hình toán học, ứng dụng của mô hình, mô hình hóa, các định luật vật lý, nhận dạng hệ thống, các bước nhận dạng hệ thống, vòng lặp nhận dạng hệ thống, kiến thức liên quan đến nhận dạng hệ thống. Đây là tài liệu tham khảo dành cho sinh viên ngành Điều khiển tự động hóa.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Mô hình hóa, nhận dạng và mô phỏng - Chương I: Giới thiệu Moân hoïc MOÂ HÌNH HOÙA, NHAÄN DAÏNG VAØ MOÂ PHOÛNG Giaûng vieân: Huyønh Thaùi Hoaøng Boä moân Ñieàu Khieån Töï Ñoäng Khoa Ñieän – Ñieän Töû Ñaïi hoïc Baùch Khoa TP.HCM Email: hthoang@dee.hcmut.edu.vn 11 September 2005 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 1 Noäi dung moân hoïc Chöông 1: Giôùi thieäu Chöông 2: Moâ hình hoùa Chöông 3: Nhaän daïng moâ hình khoâng tham soá Chöông 4: Nhaän daïng moâ hình coù tham soá Chöông 5: Ñaùnh giaù chaát löôïng moâ hình Chöông 6:Thöïc hieän nhaän daïng heä thoáng Chöông 7: Nhaän daïng heä thoáng kín Chöông 8: Moâ phoûng 11 September 2005 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 2 Taøi lieäu tham khaûo [1] L. Ljung , System Identification – Theory for the users, 2nd Edition, Prentice-Hall, Englewood Cliffs, New Jersey, 1999. [2] R. Johansson, System Modeling and Identification, Prentice-Hall, Englewood Cliffs, New Jersey, 1993. [3] D. L. Smith, Introduction to Dynamic Systems Modeling for Design, Prentice-Hall, Englewood Cliffs, New Jersey, 1994. [4] B.S. Bennett, Simulation Fundamental, Prentice-Hall, Englewood Cliffs, New Jersey, 1995. 11 September 2005 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 3 Chöông 1 GIÔÙI THIEÄU 11 September 2005 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 4 Noäi dung chöông 1 Heä thoáng ñoäng vaø moâ hình Moâ hình hoùa Nhaän daïng heä thoáng 11 September 2005 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 5 Heä thoáng ñoäng vaø moâ hình 11 September 2005 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 6 Heä thoáng Hệ thống là đối tượng trong đó các biến tương tác với nhau tạo ra tín hiệu quan sát được (Ljung, 1999) v(t) w(t) y(t) Heä thoáng u(t) u: tín hiệu vào y: tín hiệu ra w: nhiễu đo được v: nhiễu không đo được 11 September 2005 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 7 Heä thoáng ñoäng Hệ thống động là hệ thống trong đó tín hiệu ra không chỉ phụ thuộc vào tín hiệu vào ở hiện tại mà còn phụ thuộc vào tín hiệu ra và tín hiệu vào trong quá khứ. Quan heä vaøo ra cuûa heä thoáng ñoäng coù theå moâ taû baèng phöông trình vi phaân (heä lieân tuïc) hoaëc phöông trình sai phaân (heä rôøi raïc). 11 September 2005 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 8 Moâ hình Moâ hình cuûa moät heä thoáng laø quan heä giaû thieát (assumed relationship) giöõa caùc tín hieäu quan saùt ñöôïc cuûa heä thoáng ñoù. Moâ hình toaùn hoïc laø (caùc) bieåu thöùc toaùn hoïc moâ taû quan heä vaøo ra cuûa heä thoáng MH trong miền thời gian – MH trong miền tần số MH liên tục – MH rời rạc MH tuyến tính – MH phi tuyến MH tham số – MH không tham số,… 11 September 2005 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 9 Caùch xaây döïng moâ hình toaùn hoïc Mô hình toán học xây dựng bằng cách Mô hình hóa (System Modeling) Nhận dạng hệ thống (System Identification) Kết hợp mô hình hóa và nhận dạng hệ thống 11 September 2005 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 10 ÖÙng duïng cuûa moâ hình Thieát keá heä thoáng Moâ phoûng Döï baùo Phaùt hieän, chuaån ñoaùn loãi Toái öu hoùa 11 September 2005 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 11 Moâ hình hoùa 11 September 2005 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 12 Moâ hình hoùa Moâ hình hoùa laø phöông phaùp xaây döïng moâ hình toaùn cuûa heä thoáng baèng caùch döïa vaøo caùc qui luaät vaät lyù chi phoái hoaït ñoäng cuûa heä thoáng Ba bước mô hình hóa: Phân tích chức năng: phân tích hệ thống thành các khối chức năng, trong đó mô hình toán của các khối chức năng đã biết hoặc có thể rút ra được dựa vào các qui luật vật lý. Phân tích vật lý: rút ra mô hình toán của các khối chức năng dựa vào các qui luật vật lý. Phân tích toán học: các khối chức năng được kết nối toán học để được mô hình của hệ thống. 11 September 2005 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 13 Moâ hình hoùa Phöông phaùp moâ hình hoùa chæ coù theå aùp duïng khi ta ñaõ bieát roõ caáu truùc cuûa heä thoáng vaø caùc qui luaät vaät lyù chi phoái hoaït ñoäng cuûa heä thoáng. Caùc ñònh luaät vaät lyù Ñieän Cô hoïc Nhieät Löu chaát loûng Löu chaát khí 11 September 2005 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 14 Thí duï moâ hình hoùa Ñoäng cô DC lieân keát vôùi taûi qua khôùp noái meàm Sô ñoà khoái 11 September 2005 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 15 Thí duï moâ hình hoùa Sô ñoà töông ñöông Caùc phöông trình vi phaân ruùt ra töø caùc ñònh luaät vaät lyù 11 September 2005 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 16 Nhaän daïng heä thoáng 11 September 2005 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 17 Nhaän daïng heä thoáng Nhận dạng hệ thống là phương pháp xây dựng mô hình toán của hệ thống dựa vào dữ liệu vào ra quan sát được. ν (t) u(t) y(t) Heä thoáng Moâ hình ŷ(t,θ) 11 September 2005 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 18 Caùc böôùc nhaän daïng heä thoáng Bốn bước nhận dạng hệ thống: Thí nghiệm thu thập số liệu Chọn cấu trúc mô hình Ước lượng thông số Đánh giá mô hình 11 September 2005 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 19 Voøng laëp nh ...