Luận án Nghiên cứu thiết kế bộ điều khiển bám quỹ đạo cho hệ thống Twin Rotor MIMO.

Tên luận án:

Nghiên cứu thiết kế bộ điều khiển bám quỹ đạo cho hệ thống Twin Rotor MIMO

Ngành:

Không có thông tin trong văn bản được cung cấp.

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án "Nghiên cứu thiết kế bộ điều khiển bám quỹ đạo cho hệ thống Twin Rotor MIMO" tập trung giải quyết thách thức điều khiển đối tượng phi tuyến đa đầu vào đa đầu ra (MIMO) như hệ thống Twin Rotor MIMO (TRMS). TRMS, một bộ thí nghiệm khí động học mô phỏng chuyển động trực thăng, là đối tượng điển hình với tương tác xen kênh, tham số bất định và nhiễu tác động, đặt ra yêu cầu cao về điều khiển bám vị trí chính xác.

Mục tiêu tổng quát của đề tài là nghiên cứu thiết kế bộ điều khiển tuyến tính hóa chính xác phản hồi kết hợp bộ nhận dạng bất định và nhiễu, áp dụng cho lớp hệ cơ điện tử Euler-Lagrange nói chung và TRMS nói riêng. Phạm vi nghiên cứu bao gồm việc xây dựng phương pháp điều khiển hệ Euler-Lagrange dạng song tuyến, có và không có mô hình chính xác, để đầu ra bám tiệm cận quỹ đạo mẫu.

Luận án sử dụng phương pháp nghiên cứu đa dạng, từ phân tích lý thuyết về sai lệch mô hình và các thuật toán điều khiển thích nghi bù sai lệch, đến mô phỏng bằng Matlab-Simulink và kiểm chứng thực nghiệm trên bàn thí nghiệm vật lý TRMS.

Những đóng góp chính bao gồm việc xây dựng bộ điều khiển bám quỹ đạo cho hệ Euler-Lagrange song tuyến có mô hình chính xác, chứng minh tính ổn định, và phát triển bộ điều khiển thích nghi bám quỹ đạo cho hệ Euler-Lagrange song tuyến bất định dựa trên nguyên lý tối ưu hóa từng đoạn sai lệch mô hình. Các đóng góp này không chỉ cải thiện chất lượng bám quỹ đạo so với các phương pháp truyền thống như PID mà còn góp phần vào sự phát triển của lý thuyết điều khiển tự động cho hệ phi tuyến có tham số bất định và nhiễu. Về mặt thực tiễn, kết quả nghiên cứu đa dạng hóa các phương pháp điều khiển cho TRMS, có thể ứng dụng trong đào tạo và nghiên cứu, cũng như cho các phần tử bay phức tạp.

Cấu trúc luận án gồm 4 chương và phần kết luận. Chương 1 trình bày tổng quan về TRMS và các phương pháp điều khiển. Chương 2 tập trung vào bộ điều khiển tuyến tính hóa chính xác cho TRMS với mô hình chính xác. Chương 3 phát triển điều khiển bù bất định hàm và kết hợp với điều khiển tuyến tính hóa chính xác để tạo ra bộ điều khiển thích nghi bền vững. Cuối cùng, Chương 4 kiểm chứng chất lượng bộ điều khiển thông qua thực nghiệm trên hệ TRMS vật lý.

Mục lục chi tiết:

• MỞ ĐẦU

  • 1. Tính cấp thiết của đề tài
  • 2. Mục đích và nhiệm vụ của đề tài
  • 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận án
  • 4. Phương pháp nghiên cứu
  • 5. Những đóng góp mới, ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án
  • 6. Bố cục của luận án

• CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ TRMS-MÔ HÌNH HÓA VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN

  • 1.1 Mô hình hóa hệ TRMS
    • 1.1.1 Cấu trúc vật lý hệ TRMS
    • 1.1.2 Mô hình hóa bằng phương pháp lý thuyết
      • 1.1.2.1 Phương trình Euler-Lagrange
      • 1.1.2.2. Nhận dạng tham số mô hình
  • 1.2 Các phương pháp điều khiển hiện có và tổng quan các công trình liên quan
    • 1.2.1 Điều khiển tuyến tính
      • 1.2.1.1. Điều khiển PID
      • 1.2.1.2 Điều khiển tối ưu LQR và LQG
    • 1.2.2. Điều khiển phi tuyến
      • 1.2.2.1 Điều khiển theo nguyên lý trượt
      • 1.2.2.2 Điều khiển thích nghi
      • 1.2.2.3 Điều khiển mờ
      • 1.2.2.4 Điều khiển bằng mạng neural
      • 1.2.2.6 Điều khiển dự báo và điều khiển trượt dọc trục thời gian
  • 1.3 Kết luận

• CHƯƠNG 2 ĐIỀU KHIỂN TUYẾN TÍNH HÓA CHÍNH XÁC HỆ TRMS KHI CÓ MÔ HÌNH CHÍNH XÁC

  • 2.1 Phương pháp cơ sở: Điều khiển bù trọng trường
    • 2.1.1 Tuyến tính hóa chính xác bằng phản hồi
    • 2.1.2. Điều khiển vòng ngoài để bám quỹ đạo mẫu
    • 2.1.3 Bộ điều khiển chung
  • 2.2 Phương pháp đề xuất cho hệ Euler-Lagrange song tuyến khi có mô hình chính xác
    • 2.2.1 Bộ điều khiển bám quỹ đạo mẫu
    • 2.2.2 Đánh giá chất lượng bền vững của bộ điều khiển đề xuất cho hệ Euler-Lagrange song tuyến bất định
    • 2.2.3 Áp dụng cho hệ TRMS và kiểm chứng chất lượng bộ điều khiển bằng mô phỏng trên MatLab
  • 2.3 Kết luận

• CHƯƠNG 3 ĐIỀU KHIỂN BÙ BẤT ĐỊNH HÀM THEO NGUYÊN LÝ TỐI ƯU HÓA TỪNG ĐOẠN SAI LỆCH MÔ HÌNH TRÊN TRỤC THỜI GIAN

  • 3.1 Thuật toán nhận dạng thành phần bất định hàm
    • 3.1.1 Lớp hệ bất định có mô hình trạng thái song tuyến
    • 3.1.2. Nhận dạng nhiễu theo nguyên tắc cực tiểu hóa từng đoạn bình phương sai lệch mô hình
  • 3.2 Xây dựng bộ điều khiển thích nghi bám quỹ đạo mẫu cho hệ Euler-Lagrange song tuyến bất định
    • 3.2.1 Bộ điều khiển kết hợp điều khiển bám và bù bất định
    • 3.2.2 Kiểm chứng chất lượng bằng mô phỏng trên MatLab với TRMS
  • 3.3. Kết luận

• CHƯƠNG 4 KIỂM CHỨNG CHẤT LƯỢNG BẰNG THỰC NGHIỆM

  • 4.1. Mô tả bàn thí nghiệm
    • 4.1.1 Các thiết bị trên bàn thí nghiệm
      • 4.1.1.1 Máy tính
      • 4.1.1.2 Card dSPACE DS 1103
      • 4.1.1.3 Hệ vật lý TRMS
      • 4.1.1.4 Hệ thống tạo nhiễu ngoài
    • 4.1.2 Cấu trúc tổng thể bàn thí nghiệm TRMS của ĐHKTCN Thái Nguyên
  • 4.3 Kết quả thí nghiệm và đánh giá
    • 4.3.1 Tiến hành thí nghiệm
    • 4.3.2 Kết quả và đánh giá chất lượng
  • 4.4 Kết luận

• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

  • I. KẾT LUẬN
  • II. KIẾN NGHỊ