Chương 8 Hệ thống điều khiển mờ và điều khiển dùng mạng Nơron

Chương này trình này việc thiết kế bộ điều khiển phi tuyến dùng các mô hình fuzzy và mạng nơrôn thích hợp dùng cho hệ cần điều khiển. Một số kỹ thuật dùng được cho cả hệ mờ và mạng nơrôn (điều khiển dùng mô hình dự báo, điều khiển dùng phương pháp tuyến tính hóa phản hồi)
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Chương 8 Hệ thống điều khiển mờ và điều khiển dùng mạng Nơron ĐIỀU KHIỂN THÔNG MINH Tröôøng ÑH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn CHƯƠNG 8: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MỜ VÀ ĐIỀU KHIỂN DÙNG MẠNG NƠRÔN Chương này trình này việc thiết kế bộ điều khiển phi tuyến dùng các mô hình fuzzy và mạng nơrôn thích hợp dùng cho hệ cần điều khiển. Một số kỹ thuật dùng được cho cả hệ mờ và mạng nơrôn (điều khiển dùng mô hình dự báo, điều khiển dùng phương pháp tuyến tính hóa phản hồi), một số kỹ thuật thì chỉ thích hợp cho mô hình mờ (gain scheduling, analytic inverse). 1. Điều khiển nghịch Phương pháp đơn giản nhất trong thiết kế dùng mô hình của bộ điều khiển phi tuyến là điều khiển nghịch (inverse control ). Phương pháp này có thể dùng được cho các hệ thống ổn định vòng hở (hay đã được ổn định dùng phản hồi) và có đặc tính nghịch ổn định, tức là các hệ thống không có đáp ứng pha không tối thiểu.CM P. H Để đơn giản, ứng dụng phương pháp đối với mô hình KT T không có khâu trễ từ ngõ PSISO HS vào đến ngõ ra. Từ đó. Có thể viết mô hình ôphi Ñ ö øng tuyến tổng quát cho hệ mờ và mạng r veà T uoäc nơrôn là: àn th uye aûn q B y (k  1)  f x( k ), u (k )  (8.1) Mô hình có các ngõ vào là các trạng thái hiện tại là: x(k )  [ y (k ),..., y (k  n y  1), u ( k  1),...,u (k  n u  1)]T (8.2) Và ngõ vào hiện tại u ( k ) . Mô hình dự báo ngõ ra của hệ thống trong bước thời gian kế tiếp, y( k  1) . Hàm f biểu diễn ánh xạ phi tuyến của hệ mờ hay mạng nơrôn. Mục tiêu của điều khiển nghịch là tính toán với trạng thái hiện tại x( k ) , ngõ vào hiện tại u (k ) , thì ngõ ra của hệ thống tại bước thời gian kế có giá trị bằng ngõ ra tham chiếu r ( k  1) . Điều này có thể thực hiện được nếu từ (8.1) có thể tìm được: u (k )  f 1  x(k ), r (k  1)  (8.3) Trường hợp này thì tín hiệu tham chiếu r ( k  1) đã được ngõ ra y (k  1) thay thế. Mô hình nghịch có thể dùng làm bộ điều khiển tiếp tới vòng hở (open-loop feedforward controller) hay như bộ điều khiển vòng hở dùng phản hồi từ ngõ ra (còn được gọi là bộ điều khiển phản hồi vòng hở). Khác biệt cơ bản giữa hai sơ đồ điều khiển này nằm ở phương thức cập nhật x(k ) . 1.1 Điều khiển tiếp tới vòng hở Thö vieän ÑH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn TRANG – 120 120 ĐIỀU KHIỂN THÔNG MINH Tröôøng ÑH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn Trạng thái x (k) của mô hình nghịch (8.3) được cập nhật dùng ngõ ra của mô hình (8.1), xem hình 8.1. Do không có phản hồi từ ngõ ra hệ, nên bộ điều khiển được ổn định nhờ độ ổn định vòng hở, của hệ có pha tối thiểu. Tuy nhiên, khi mô hình không khớp (mismatch) hay có tồn tại yếu tố nhiễu d tạo sai số xác lập tại ngõ ra của hệ thống. Sai số này có thể được bù (compensated) dùng một số dạng phản hồi, thí dụ như trường hợp sơ đồ điều khiển dùng mô hình nội tại (IMC) sẽ mô tả trong phần 8.1.5. Bên cạnh mô hình và bộ điều khiển, thì sơ đồ còn có thêm bộ lọc sửa dạng tín hiệu tham chiếu (reference-shaping filter). Bộ lọc này thường là mô hình tham chiếu bậc một hay bậc hai, có nhiệm vụ tại các đặc tính động cần có và nhằm tránh yếu tố định (peaks) của tác động điều khiển. M . HC T TP PK ÑH S ...