Tóm tắt Luận án tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu điều khiển tối ưu cho hệ với tham số phân bố, có trễ, phi tuyến

Mục tiêu của luận án: Xây dựng mô hình toán của đối tượng với tham số phân bố, có trễ, phi tuyến; xét cả trường hợp có hệ số trễ lớn. Tìm ra lời giải cho bài toán điều khiển tối ưu cho hệ với tham số phân bố, có trễ, phi tuyến bằng phương pháp số. Hệ này được đặc trưng bằng quá trình gia nhiệt một phía trong lò điện trở đối với vật dầy. Trong đó quan tâm nhất tới tính phi tuyến (thay đổi) của hệ số truyền tĩnh k của lò điện trở. Ngoài ra còn quan tâm tới trường hợp thời gian trễ là lớn đáng kể so với hằng số thời gian (T) của lò. Mô phỏng và thực nghiệm để chứng minh tính chính xác và tính ổn định của nghiệm tối ưu.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tóm tắt Luận án tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu điều khiển tối ưu cho hệ với tham số phân bố, có trễ, phi tuyến BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN ­­­­­­­­­­­­­­­­­***­­­­­­­­­­­­­­­­­ Mai Trung Thái NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN TỐI ƯU CHO HỆ VỚI  THAM SỐ PHÂN BỐ, CÓ TRỄ, PHI TUYẾN           Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa           Mã số: 9 52 02 16 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT                                    Công trình được hoàn thành tại: Trường Đại học Kỹ thuật Công Nghiệp Thái Nguyên Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Hữu Công Phản biện 1: ……………………………… Phản biện 2: ……………………………… Phản biện 2: ……………………………… Luận  án sẽ  được bảo vệ  trước Hội  đồng đánh giá luận án tiến sĩ  cấp   Trường họp tại Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái nguyên  Vào hồi……., giờ…….ngày…….tháng…….năm…………      Có thể tìm hiểu luận án tại: 1. Thư viện Quốc gia Việt Nam 2. Trung tâm học liệu Đại học Thái Nguyên     DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CÓ  LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 1.  Mai Trung Thái, Nguyễn Thị Mai Hương (2013), Điều khiển tối ưu cho một   hệ với tham số phân bố sử dụng phương pháp Gradient , Tạp chí Khoa học   Công nghệ ­ Đại học Thái Nguyên, Số 10, tập 110,  tr. 45 ­ 52. 2.   Mai   Trung   Thai,   Nguyen   Huu   Cong,   Nguyen   Van   Chi,   Vu   Van   Dam,  (2017), “Applying Pade approximation model in optimal control problem for a   distributed   parameter   system   with   time   delay”,   International   Journal   of   Computing and Optimization, HIKARI Ltd, Vol.4, no.1, 2017, pp. 19­30 3. Mai Trung Thái, Nguyễn Th ị  Mai H ươ ng  (2017), “Hai ph ươ ng pháp thay  thế  đối tượ ng có trễ  trong bài toán điều khiển tối h ệ  với tham s ố  phân   bố”,   ISSN   1859­1531,   Tạp   chí   Khoa   học   và   Công   nghệ   Đại   học   Đà   nẵng,  số 5 (114). 2017 – quy ển 1. 4. Cong Huu Nguyen, Mai Trung Thai  (2018), “Optimal control for a distributed  parameter   system   with   time­delay,   non­linear   using   the   numerical   method.  Application   to   one­sided   heat   conduction   system”,   ISSN   2395­0250,  International Journal of Thermal Engineering (IJTE), Vol 4, Issue 1, Jan­Feb   2018 1 MỞ ĐẦU 1. Đặt vấn đề   Lý thuyết điều khiển tối  ưu đã được nghiên cứu từ lâu song cho tới nay các tác giả  chủ yếu nghiên cứu bài toán điều khiển tối  ưu cho hệ có tham số  tập trung mà chưa quan  tâm nhiều tới bài toán điều khiển tối ưu cho hệ với tham số phân bố. Điều khiển tối ưu cho  hệ với tham số phân bố được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như: tôi, ram, nhiệt   luyện,  ủ  vật liệu từ, nung gạch men, cán thép,….Trong một số  công nghệ, quá trình gia  nhiệt được thực hiện trong lò nung thường bằng dầu nặng FO, ví dụ  như  quá trình nung  trong cán thép hay nung phôi khi sản xuất nhôm kính. Trong trường hợp này, hàm truyền  của lò nung là khâu quán tính có trễ, còn mối quan hệ giữa nhiệt độ  lò là các phương trình   đạo hàm riêng dạng parabolic với  điều kiện biên loại 3. Nếu ta xét bài toán điều khiển tối   ưu cho quá trình “nung chính xác nhất”, lúc này đối tượng điều khiển là hệ  với tham số  phân bố, có trễ.  Với bài toán này, đã được một số  tác giả  quan tâm và tìm được lời giải   bằng phương pháp biến phân, phương pháp dùng nguyên lý cực đại của Pontryagin hay   phương pháp số  như  trong [8,10,72]. Trong đó phương pháp số  tỏ  ra  ưu việt hơn cả. Tuy   nhiên trong một số công nghệ khác, lò nung là lò điện, tức là đốt bằng dây điện trở như quá  trình tôi, ram, nhiệt luyện các chi tiết cơ khí, ủ vật liệu từ, v.v…Lúc này hàm truyền của lò   điện trở cũng là khâu quán tính bậc nhất có trễ dạng:         Y( s ) k .e −τ s W( s ) = = (0.1) X( s ) (Τs +1) Nhưng, lúc này k là hệ  số  phụ  thuộc vào nhiệt độ  trong lò. Thực tế  qua việc nhận   dạng lò điện trở thì k thay đổi khá nhiều, ví dụ như trong lò điện trở với dải nhiệt độ  thay   đổi từ       0­5000C. (Việc này sẽ được chứng minh ở  phần sau). Vậy nếu vẫn xét bài toán  điều khiển tối  ưu cho quá trình “nung chính xác nhất” thì đây là bài toán điều khiển tối ưu   cho đối tượng với tham số phân bố, có trễ, phi tuyến. Chính sự phi tuyến của k làm cho lời  giải của bài toán trở nên rất phức tạp. Do vậy để bài toán có thể được ứng dụng trong thực   tế, luận án này tìm cách đưa ra lời giải cho bài toán với điểm khác biệt lớn nhất là tính phi   tuyến của  k . Bài toán điều khiển tối  ưu vẫn được thực hiện bằng phương pháp số. Lời  giải cho trường hợp xét tới tính phi tuyến của k chưa được các tác giả trong và ngoài nước  nghiên cứu. Ngoài ra, để mở rộng bài toán điều khiển tối ưu, luận án cũng xét thêm trường   hợp hệ số trễ ( ) của lò điện trở là lớn đáng kể so với hằng số thời gian (T) của nó. 2. Tính cấp thiết của luận án  Điều khiển tối  ưu theo tiêu chuẩn nung chính xác nhất cho hệ với tham số phân bố  được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau trong các lĩnh vực công nghiệp. Các n ghiên  cứu trước đây  [10,79] cũng đã giải quyết bài toán điều khiển tối  ưu cho hệ  với tham số  phân bố, có trễ. Nếu trong lĩnh vực lò nung thì bài toán này đã được áp dụng cho các công   nghệ lò đốt bằng dầu nặng FO. Tuy nhiên, với một số công nghệ như ủ vật liệu từ, tôi ram   nhiệt luyện chi tiết máy thì lò nung được thực hiện bằng lò đ ...