Bài giảng Mô hình hóa và điều khiển - Chương 2: Khái niệm cơ bản về mô hình hóa hệ thống

Bài giảng Mô hình hóa và điều khiển - Chương 2: Khái niệm cơ bản về mô hình hóa hệ thống, cung cấp cho người học những kiến thức như: Nguyên lý tiếp cận hệ thống khi mô hình hóa; Đặc điểm của mô hình hóa; Phân loại mô hình hóa; Các tính chất cơ bản của mô hình hóa; Nguyên tắc khi xây dựng mô hình. Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Mô hình hóa và điều khiển - Chương 2: Khái niệm cơ bản về mô hình hóa hệ thống MÔ HÌNH HÓA • Nội dung – C1: Vai trò của mô hình hóa hệ thống – C2: Khái niệm cơ bản về mô hình hóa hệ thống. – C3: Phương pháp mô phỏng. – C4: Mô phỏng hệ thống liên tục. – C5: Mô hình hóa các hệ ngẫu nhiên. – C6: Mô phỏng hệ thống hàng đợi. – Ứng dụng Matlab Simulink trong mô phỏng các hệ thống điều khiển tự động.   1 CHƯƠNG 2: KHÁI NIỆM CƠ BẢN MHH 2.1. Nguyên lý tiếp cận hệ thống khi MHH - Phương pháp tiếp cận hệ thống được dùng để phân tích và tổng hợp hệ thống lớn. Ta đi từ việc phân tích chung toàn hệ thống đến chức năng nhiệm vụ từng phần tử cụ thể cũng như môi trường chứa các phần tử đó. - Hệ thống S là tập hợp một số đối tượng cần nghiên cứu có mối quan hệ với nhau. - Môi trường xung quanh E là tập hợp các thực thể ngoài hệ thống có tác động qua lại với hệ thống. - Tuỳ thuộc vào mục đích nghiên cứu mà ta lựa chọn hệ thống S và môi trường E tương ứng.   2 •Khách hàng •(Đơn đặt hàng ­  •Điều khiển sản  Số lượng, quy  xuất cách…) •Nguyên  •Sản phẩm liệu •Vật tư •Sản  •Bao gói •Vận  xuất chuyển •Hình 1­1: Hệ thống sản xuất   3 •Toàn nhà máy •Xưởng A •Xưởng B •CNC •Robodrill •Washing •Plating •Hình 1­0: Mô hình hoá hệ thống   4 2.1. Nguyên lý tiếp cận hệ thống khi MHH (Cont) VD: Mô hình hoá hệ thống điều khiển trong nhà máy mạ kim loại: -> Xác định mục tiêu mô hình hoá – Mô hình hoá hệ thống để kiểm tra và theo dõi các thông số kỹ thuật của toàn nhà máy. (Do không thể dừng toàn nhà máy trong thời gian dài gây thiệt hại kinh tế… -> Xác định hệ thống S: Các dây truyền sản xuất trong nhà máy -> Xác định môi trường E: Môi trường ảnh hưởng lẫn nhau giữa các dây truyền và với môi trường xung quanh. -> Xác định mô hình M: Mô hình M là mô hình toàn nhà máy được thu nhỏ dưới dạng một mô hình thật nhưng kích thước nhỏ hay nó có thể chỉ là một phần mềm chứa các thông số có quan hệ với nhau -> Xác định cấu trúc của hệ thống: Đi sâu phân tích các thông số kỹ thuật trong từng dây truyền.   5 2.2. Đặc điểm của MHH 1. Tính mục tiêu: Tuỳ thuộc vào yêu cầu nghiên cứu mà một mô hình hoá của một hệ thống thực chỉ có một nhiệm vụ cụ thể nào đó hay nó có thể phục vụ rất nhiều mục đích nghiên cứu về hệ thống thực đó. 2. Độ phức tạp: Thể hiện ở cấu trúc phân cấp của mô hình, các mối quan hệ giữa các phần tử trong hệ thống S hay giữa hệ thống với môi trường. 3. Hành vi của mô hình: Phương pháp để một mô hình đạt được mục tiêu nghiên cứu đã đề ra. 4. Tính thích nghi: Là khả năng mô hình phản ánh đúng các tác động của môi trường tới hệ thống và khả năng giữ ổn định của mô hình khi các tác động đó thay đổi.   6 2.2. Đặc điểm của MHH(Cont) 5. Tính điều khiển được: Người dùng có thể sử dụng các biện pháp lập trình người ta có thể điều khiển mô hình theo mục tiêu định trước. Thực hiện trao đổi thông tin giữa người với mô hình để thu nhận thông tin và đưa ra quyết định điều khiển. 6. Khả năng phát triển của mô hình: Khi tiến hành mô hình hoá hệ thống bao giờ cũng xuất hiện bài toán nghiên cứu sự phát triển trong tương lai vì vậy mô hình phải có khả năng mở rộng và phát triển. 7. Độ chính xác, tin cậy: Mô hình hoá là việc thay thế đối tượng thực bằng một mô hình để thuận tiện cho việc nghiên cứu vì vậy mô hình cần phản ánh chính xác các hiện tượng xảy ra trong đối tượng. Các kết quả thu được từ mô hình cần đảm bảo độ chính xác đề ra khi nghiên cứu. Vì vậy phương pháp xử lý kết quả thực nghiệm, đánh giá sai số rất quan trọng trong việc mô hình hoá nhất là với mô hình ngẫu nhiên và dùng phương pháp mô phỏng. Do đó người nghiên cứu phải nắm chắc đối tượng thực và có kinh nghiệm trong thu thập và xử lý số liệu.   7 2.3. Phân loại MHH Có rất nhiều phương pháp để phân loại mô hình hoá hệ thống: • Mô hình hệ thống có thể phân ra thành từng cặp như sau: - Mô hình tiền định – mô hình ngẫu nhiên - Mô hình tĩnh – mô hình động - Mô hình tuyến tính – mô hình phi tuyến - Mô hình liên tục – mô hình gián đoạn - Mô hình vật lý – mô hình toán học - Mô hình giải tích – mô hình mô phỏng ………….   8 2.3. Phân loại MHH •Mô hình hệ thống •Mô hình tiền định •Mô hình ngẫu nhiên •Mô hình tĩnh •Mô hình động •Mô hình gián đoạn •Mô hình gián đoạn liên  •Mô hình liên tục tục •Mô hình trừu tượng •Mô hình hiện thực •Mô hình toán học •Mô hình tự  •Mô hình vật lý nhiên •Giải  •Tổ  •Mô  tích hợ p phỏng •Hình 1 – 1: Phân loại mô hình   9 - Mô hình tiền định phản ánh quá trình tiền định trong đó không chịu tác động của ...