Mô hình toán bộ điều khiển phân tích ứng dụng cho điều khiển tàu hành trình ngược chiều

Bài báo trình bày mô hình toán bộ điều khiển phân tích ứng dụng cho điều khiển tàu hành trình ngược chiều. Tác giả trình bày phương pháp phân tích và phương pháp số đã biết của phép đồng nhất hoá tham biến, phân tích và tổng hợp các hệ thống tuyến tính và phi tuyến tính có sử dụng mô hình động lực học mờ Takadzi và Sudzeno (hay còn gọi là mô hình TS). Biện pháp rất gần gũi để phân tích tính ổn định dựa trên các phương pháp Lyapunov, đã được phát triển thêm trong công trình nghiên cứu đối với hệ thống mờ trong không gian trạng thái.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Mô hình toán bộ điều khiển phân tích ứng dụng cho điều khiển tàu hành trình ngược chiều 3 TẠP CHÍ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ GIAO THÔNG VẬN TẢI, SỐ 18-02/2016 MÔ HÌNH TOÁN BỘ ĐIỀU KHIỂN PHÂN TÍCH ỨNG DỤNG CHO ĐIỀU KHIỂN TÀU HÀNH TRÌNH NGƯỢC CHIỀU APPLICATION OF THE MATHEMATICAL MODEL OF THE ANALYTICAL REGULATORS FOR SHIP CONTROL IN MEETING MOTION TS. Nguyễn Xuân Phương Trường Đại học Giao thông vận tải TP. Hồ Chí Minh Tóm tắt: Bài báo trình bày mô hình toán bộ điều khiển phân tích ứng dụng cho điều khiển tàu hành trình ngược chiều. Tác giả trình bày phương pháp phân tích và phương pháp số đã biết của phép đồng nhất hoá tham biến, phân tích và tổng hợp các hệ thống tuyến tính và phi tuyến tính có sử dụng mô hình động lực học mờ Takadzi và Sudzeno (hay còn gọi là mô hình TS). Biện pháp rất gần gũi để phân tích tính ổn định dựa trên các phương pháp Lyapunov, đã được phát triển thêm trong công trình nghiên cứu đối với hệ thống mờ trong không gian trạng thái. Từ khóa: Điều khiển phân tích, Phương pháp Lyapunov, Mô hình TS. Abstract: This paper devotes the application of the mathematical model of the analytical regula- tors for ship control in meeting motion. The author presents the known analytical and numerical method of homogenized parameters operation, analytic and synthetic of lineared and nonlineared sys- tems based on the fuzzy dynamic model Takadzi and Sudzeno (TS model). The method that is analysed the stability based on the Lyapunov methods developed in the further researches of the fuzzy system in the state space. Keywords: Analytical Regulator, Lyapunov method, TS Model. 1. Giới thiệu Nếu y (t  1) là Y1 ,..., y(t  r ) là Yr , Tính chất chủ động lựa chọn các khoảng x(t ) là X 0 ,..., x(t  s) X s , thì và tham biến ngôn ngữ, cùng với điều đó, là làm giảm chất lượng điều khiển có thể được r s (1) loại trừ đáng kể trong các bộ điều chỉnh và y0 (t )  a0   ak y (t  k )   bl x(t  l ), k 1 l 1 hệ thống điều khiển mờ. Khả năng hoạt động của chúng được đảm bảo bằng các phương   1, n pháp phân tích và phương pháp số đã biết Ở đây: của phép đồng nhất hoá tham biến, phân tích và tổng hợp các hệ thống tuyến tính và phi a  (a0 , a1 ,..., ar ), b  (b0 , b1 ,..., bs ) : tuyến tính có sử dụng mô hình động lực học các véctơ của các tham biến được điều chỉnh; mờ. y(t  r )  (1, y(t  1),..., y(t  r )) : véctơ 2. Các bộ điều khiển phân tích trạng thái; Mô hình mang tên Takadzi và Sudzeno x(t  s)  ( x(t ), x(t  1),..., x(t  s)) : véctơ hay còn gọi là mô hình TS, có vị trí rất đặc đầu vào; biệt. Ban đầu, bằng phương pháp phân tích, còn sau đó, trong những bài toán điều khiển Y1 ,...,Yr ; X 0 ,..., X r : các tập hợp mờ. và thiết lập mô hình cụ thể (với vai trò là một Biểu thức (1) có thể được đơn giản hoá bộ điều khiển), những khả năng xấp xỉ hoá đi rất nhiều, nếu ta kí hiệu lại đối với: cao của nó đã được thể hiện khá rõ. Mô hình - Các tham biến đầu vào: mờ TS bao gồm một tập hợp những quy tắc (u0 (t ), (u1 (t ),..., um (t ))  (1, y(t  1),..., tích số, có chứa trong vế phải các phương y (t  r ), x(t ),..., x(t  s)) trình tuyến tính phân sai [1, 2, 3]: - Các hệ số của phương trình phân sai: (c0 , c1 ,..., cm )  (a0 , a1 ,..., ar , b1 ,..., bs ) - Các hàm thuộc tính: 4 Journal of Transportation Science and Technology, Vol 18, Feb 2016 (U1 (u1 (t )),..., U m (um (t )))  (Y1 ( y(t  1)),..., Trên tinh thần giới thiệu kinh điển về các hệ Yr ( y (t  r )), X 0 ( x(t )),..., X s ( x(t  s))) thống tuyến tính Tanaka và Sudzenko, người ta đã đề xuất ra khối mờ (hình 1) [7]. ở đây: m  r  s 1 Dạng phân tích của mô hình mờ (1) dùng để tính tham số đầu ra yˆ (t ) được viết như sau: Hình 1. Khối mờ yˆ (t )  c u (t ) T Đó là một mục tiêu động lực học, được Trong đó: mô tả bằng mô hình phân sai mờ (1) dưới dạng véctơ: c  (c01 ,..., c0n ,..., c1m ,..., cmn )T : véctơ của Ri : Nếu y (t ) là Y i và x là X i , thì các tham biến được làm chính xác hoá; r uT (t )  (u0 (t )  1 (t ),..., u0 (t )   (t ),..., : y i (t  1)  a0i   aki y (t  k  1)  (4) um (t )  1 (t ),..., um (t )  n (t ))) ...