LÝ THUYẾT MÔ HÌNH VÀ TỐI ƢU
Transcript of LÝ THUYẾT MÔ HÌNH VÀ TỐI ƢU
![Page 2: LÝ THUYẾT MÔ HÌNH VÀ TỐI ƢU](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051405/588dc9ed1a28abee208bf49e/html5/thumbnails/2.jpg)
MÔ HÌNH HÓA
![Page 3: LÝ THUYẾT MÔ HÌNH VÀ TỐI ƢU](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051405/588dc9ed1a28abee208bf49e/html5/thumbnails/3.jpg)
HỆ THỐNG ĐIỆN
![Page 4: LÝ THUYẾT MÔ HÌNH VÀ TỐI ƢU](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051405/588dc9ed1a28abee208bf49e/html5/thumbnails/4.jpg)
HỆ THỐNG CƠ
![Page 5: LÝ THUYẾT MÔ HÌNH VÀ TỐI ƢU](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051405/588dc9ed1a28abee208bf49e/html5/thumbnails/5.jpg)
![Page 6: LÝ THUYẾT MÔ HÌNH VÀ TỐI ƢU](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051405/588dc9ed1a28abee208bf49e/html5/thumbnails/6.jpg)
Phƣơng trình cân bằng
![Page 7: LÝ THUYẾT MÔ HÌNH VÀ TỐI ƢU](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051405/588dc9ed1a28abee208bf49e/html5/thumbnails/7.jpg)
HỆ THỐNG NHIỆT
![Page 8: LÝ THUYẾT MÔ HÌNH VÀ TỐI ƢU](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051405/588dc9ed1a28abee208bf49e/html5/thumbnails/8.jpg)
![Page 9: LÝ THUYẾT MÔ HÌNH VÀ TỐI ƢU](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051405/588dc9ed1a28abee208bf49e/html5/thumbnails/9.jpg)
![Page 10: LÝ THUYẾT MÔ HÌNH VÀ TỐI ƢU](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051405/588dc9ed1a28abee208bf49e/html5/thumbnails/10.jpg)
![Page 11: LÝ THUYẾT MÔ HÌNH VÀ TỐI ƢU](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051405/588dc9ed1a28abee208bf49e/html5/thumbnails/11.jpg)
VÍ DỤ
![Page 12: LÝ THUYẾT MÔ HÌNH VÀ TỐI ƢU](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051405/588dc9ed1a28abee208bf49e/html5/thumbnails/12.jpg)
Mô hình hóa hệ thống nhúng
![Page 13: LÝ THUYẾT MÔ HÌNH VÀ TỐI ƢU](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051405/588dc9ed1a28abee208bf49e/html5/thumbnails/13.jpg)
![Page 14: LÝ THUYẾT MÔ HÌNH VÀ TỐI ƢU](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051405/588dc9ed1a28abee208bf49e/html5/thumbnails/14.jpg)
![Page 15: LÝ THUYẾT MÔ HÌNH VÀ TỐI ƢU](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051405/588dc9ed1a28abee208bf49e/html5/thumbnails/15.jpg)
![Page 16: LÝ THUYẾT MÔ HÌNH VÀ TỐI ƢU](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051405/588dc9ed1a28abee208bf49e/html5/thumbnails/16.jpg)
![Page 17: LÝ THUYẾT MÔ HÌNH VÀ TỐI ƢU](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051405/588dc9ed1a28abee208bf49e/html5/thumbnails/17.jpg)
Mô hình hóa tay máy hai bậc tự do
![Page 18: LÝ THUYẾT MÔ HÌNH VÀ TỐI ƢU](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051405/588dc9ed1a28abee208bf49e/html5/thumbnails/18.jpg)
![Page 19: LÝ THUYẾT MÔ HÌNH VÀ TỐI ƢU](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051405/588dc9ed1a28abee208bf49e/html5/thumbnails/19.jpg)
![Page 20: LÝ THUYẾT MÔ HÌNH VÀ TỐI ƢU](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051405/588dc9ed1a28abee208bf49e/html5/thumbnails/20.jpg)
![Page 21: LÝ THUYẾT MÔ HÌNH VÀ TỐI ƢU](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051405/588dc9ed1a28abee208bf49e/html5/thumbnails/21.jpg)
![Page 22: LÝ THUYẾT MÔ HÌNH VÀ TỐI ƢU](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051405/588dc9ed1a28abee208bf49e/html5/thumbnails/22.jpg)
Hệ
thống
sấy
![Page 23: LÝ THUYẾT MÔ HÌNH VÀ TỐI ƢU](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051405/588dc9ed1a28abee208bf49e/html5/thumbnails/23.jpg)
![Page 24: LÝ THUYẾT MÔ HÌNH VÀ TỐI ƢU](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051405/588dc9ed1a28abee208bf49e/html5/thumbnails/24.jpg)
MỘT SỐ VÍ DỤ MÔ PHỎNG VỚI MATLAB
SIMULINK
![Page 25: LÝ THUYẾT MÔ HÌNH VÀ TỐI ƢU](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051405/588dc9ed1a28abee208bf49e/html5/thumbnails/25.jpg)
Giải pt bậc thấp
Giải pt bậc cao
![Page 26: LÝ THUYẾT MÔ HÌNH VÀ TỐI ƢU](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051405/588dc9ed1a28abee208bf49e/html5/thumbnails/26.jpg)
Mô phỏng Hệ thống liên tục đơn giản
Mô phỏng hệ ptrình vi phân bậc cao
![Page 27: LÝ THUYẾT MÔ HÌNH VÀ TỐI ƢU](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051405/588dc9ed1a28abee208bf49e/html5/thumbnails/27.jpg)
Phương trình vi phân cấp cao- hệ tuyến tính
![Page 28: LÝ THUYẾT MÔ HÌNH VÀ TỐI ƢU](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051405/588dc9ed1a28abee208bf49e/html5/thumbnails/28.jpg)
Mô hình hoá hệ phi tuyến
![Page 29: LÝ THUYẾT MÔ HÌNH VÀ TỐI ƢU](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051405/588dc9ed1a28abee208bf49e/html5/thumbnails/29.jpg)
Mô hình hóa hệ pt vi phân- có đk ban đầu
![Page 30: LÝ THUYẾT MÔ HÌNH VÀ TỐI ƢU](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051405/588dc9ed1a28abee208bf49e/html5/thumbnails/30.jpg)
Xây dựng mô hình hệ thống xe tải
![Page 31: LÝ THUYẾT MÔ HÌNH VÀ TỐI ƢU](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051405/588dc9ed1a28abee208bf49e/html5/thumbnails/31.jpg)
Mô hình hệ thống điều khiển vị trí motor DC
J = 0.01 Kgm2/s2 là moment quán tín của rotor
b = 0.1 Mms là hệ số ma sát của các bộ phận cơ khí
K = Ke = Kt = 0.01 Nm/A là hằng số sức điện động
R = 10 ohm là điện trở dây quấn
L = 0.5 H là hệ số tự cảm
V là điện áp đặt lên cuộn dây của motor
q là vị trí trục quay (ngõ ra của mô hình)
i là dòng điện chạy trong cuộn dây của motor.
idi /dt
sum
d2theta /dt2 dtheta /dt
inertia
1/J
inductance
1/L
dtro
R
damping
b
V
ScopeKt
K
Ke
K
Integrator 2
1
s
Integrator 1
1
s
Integrator
1
s
![Page 32: LÝ THUYẾT MÔ HÌNH VÀ TỐI ƢU](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051405/588dc9ed1a28abee208bf49e/html5/thumbnails/32.jpg)
Mô phỏng mạch điện R,L,C mắc nối tiếp
![Page 33: LÝ THUYẾT MÔ HÌNH VÀ TỐI ƢU](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051405/588dc9ed1a28abee208bf49e/html5/thumbnails/33.jpg)
Mạch R,L,C mắt
song song
V(t) tichphanV
Sine Wave
Scope
Integrator
1
s
Gain 2
C
Gain 1
1/L
Gain
R
Derivative
du /dt
Add
![Page 34: LÝ THUYẾT MÔ HÌNH VÀ TỐI ƢU](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051405/588dc9ed1a28abee208bf49e/html5/thumbnails/34.jpg)
Mạch R nối tiếp L,C mắt song song
i (t)
dVc/dtic(t)
V
ic(t)
tfvc (t)
Transfer Fcn
1
s 2
Sine WaveScope 1
Integrator
1
s
Gain 5
1/C
Gain 4
C
Gain 3
1/C
Gain 2
1/L
Gain 1
1/R
![Page 35: LÝ THUYẾT MÔ HÌNH VÀ TỐI ƢU](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051405/588dc9ed1a28abee208bf49e/html5/thumbnails/35.jpg)
Mô phỏng hệ thống lò xo
u = F
ux'' x' x
StepScopeIntegrator 1
1
s
Integrator
1
s
Gain 2
kGain 1
c
Gain
1/m
![Page 36: LÝ THUYẾT MÔ HÌNH VÀ TỐI ƢU](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051405/588dc9ed1a28abee208bf49e/html5/thumbnails/36.jpg)
Phƣơng trình trạng thái: Dạng tổng quát:
X’ = AX + BU
Y = CX + DU
23
10A
tB
sin20
0
0
1C 0D
![Page 37: LÝ THUYẾT MÔ HÌNH VÀ TỐI ƢU](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051405/588dc9ed1a28abee208bf49e/html5/thumbnails/37.jpg)
MÔ HÌNH HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG ỨNG DỤNG MATLAB
HÀM TRUYỀN VÀ PHƢƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA HỆ THỐNG
Hệ thống điều khiển tốc độ motor DC
Hàm truyền:
Biến đổi Laplace 2 vế ta đƣợc:
Hay:
![Page 38: LÝ THUYẾT MÔ HÌNH VÀ TỐI ƢU](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051405/588dc9ed1a28abee208bf49e/html5/thumbnails/38.jpg)
đặt x1 = dθ/dt và x 2 = i , ta có:
Phƣơng trình trạng thái: Dạng tổng quát:
X’ = AX + BU
Y = CX + DU
State -Space
x' = Ax+Bu
y = Cx+Du
Sine Wave Scope
![Page 39: LÝ THUYẾT MÔ HÌNH VÀ TỐI ƢU](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051405/588dc9ed1a28abee208bf49e/html5/thumbnails/39.jpg)
BỘ ĐIỀU KHIỂN PID
Trong đó hàm truyền của khâu PID là:
KP là độ lợi của khâu tỉ lệ (Proportional gain)
KI là độ lợi của khâu tích phân (Integral gain)
KD là độ lợi khâu vi phân (Derivative gain)
Bộ điều khiển tỉ lệ P
Step State -Space
x' = Ax+Bu
y = Cx+Du
ScopeGain
kp
Bộ điều khiển PID
Transfer Fcn
s
kd.s +kp.s+ki2
Step State -Space
x' = Ax+Bu
y = Cx+Du
Scope
![Page 40: LÝ THUYẾT MÔ HÌNH VÀ TỐI ƢU](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051405/588dc9ed1a28abee208bf49e/html5/thumbnails/40.jpg)
LẬP TRÌNH GUI TRONG MATLAB
1. MỞ PHẦN MỀM.
2. CÁC CÔNG CỤ TRONG CỬA SỔ GUI .
3. KÉO THẢ CÁC ĐIỀU KIỆN.
4. THAY ĐỔI CÁC THUỘC TÍNH CỦA CÁC
ĐIỀU KIỆN.
5. VIẾT LỆNH CHO CHƢƠNG TRÌNH.
![Page 41: LÝ THUYẾT MÔ HÌNH VÀ TỐI ƢU](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051405/588dc9ed1a28abee208bf49e/html5/thumbnails/41.jpg)
1.MỞ PHẦN MỀM
Mở phần mềm, gõ lệnh sau vào command>>guide
![Page 42: LÝ THUYẾT MÔ HÌNH VÀ TỐI ƢU](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051405/588dc9ed1a28abee208bf49e/html5/thumbnails/42.jpg)
Blank GUI (Default): Hộp thoại GUI trống không có điều khiển
unicontrol nào cả.
* GUI With Unicontol: Hộp thoại GUI với vài unicontrol nhƣ button,…,
chƣơng trình có thể chạy ngay.
* GUI With Axes Menu: Hộp thoại với một unicontrol axse và button, các
menu để hiển thị đồ thị.
* Modal Question Dialog: Hộp thoại đặt câu hỏi Yes, No.
Create New GUI: Tạo một hộp thoại GUI mới:
Open Existing GUI: mở hộp thoại project có sẵn
![Page 43: LÝ THUYẾT MÔ HÌNH VÀ TỐI ƢU](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051405/588dc9ed1a28abee208bf49e/html5/thumbnails/43.jpg)
2.CÁC CÔNG CỤ TRONG CỬA SỔ GUI.
![Page 44: LÝ THUYẾT MÔ HÌNH VÀ TỐI ƢU](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051405/588dc9ed1a28abee208bf49e/html5/thumbnails/44.jpg)
Các nút điều khiển khác:
Check Box, Edit Text, Static Text, Pop-up Menu, List Box, Axes, Panel,
Button Group, AtiveX Control, Toggle Button.
• Giao diện rất giống với các chƣơng trình lập trình giao diện nhƣ Visual
Basic, Visual C++,…
Di chuột qua các biểu tƣợng ở bên trái sẽ thấy tên của các điều khiển.
Push Button: giống nhƣ nút command button trong VB. Là các nút bấm
nhƣ nút OK,Cancel,..
Slider: Thanh trƣợc có một con trƣợc chạy trên đó.
Radio Button: Nút nhỏ hình tròn để lựa chọn (Options)
![Page 45: LÝ THUYẾT MÔ HÌNH VÀ TỐI ƢU](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051405/588dc9ed1a28abee208bf49e/html5/thumbnails/45.jpg)
Menu Tool có:
* Run(Ctr+T): chạy chƣơng trình mà đã viết.
* Align Object: sắp xếp các điều khiển
* Grid and Rulers: lƣới trong giao diện (nhƣ một ma trận các ô vuông
nhỏ), và sắp xếp vị trí.
Menu Editor: tạo menu cho điều khiển.
* Tab Order Editor: sắp xếp Tab order là thứ tự khi ta nhấn phím
Tab
* Gui Options: lựa chọn cho giao diện GUI
Khi lƣu dƣới tên: TUT01, đồng thời xuất hiện cửa sổ Editor và
đang mở file TUT01.m và Trong thƣ mục đang lƣu sẽ có 2 file là:
- TUT01.fig: file này chứa giao diện của chƣơng trình
- TUT01.m: file chứa các mã thực thi chƣơng trình nhƣ các hàm
khởi tạo, các hàm callback,…
![Page 46: LÝ THUYẾT MÔ HÌNH VÀ TỐI ƢU](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051405/588dc9ed1a28abee208bf49e/html5/thumbnails/46.jpg)
Ví dụ thực hành:
kéo vào trong giao diện 2 edit box, 1 static box và 1 push
botton
![Page 47: LÝ THUYẾT MÔ HÌNH VÀ TỐI ƢU](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051405/588dc9ed1a28abee208bf49e/html5/thumbnails/47.jpg)
Chƣơng trình có chức năng khi nhấn vào nút bấm
thì kết quả của phép cộng giữa 2 số đƣợc gõ vào
2 ô sẽ hiện lên trong Static Text
Thay đổi các thuộc tính:
Click đúp vào Edit Text bên trái để xuất hiện cửa sổ
các thuộc tính của điều khiển. Có thể sắp xếp theo
chức năng hoặc theo thứ tự A-Z của tên thuộc tính
bằng nút hiện ở gõ bên trái.
![Page 48: LÝ THUYẾT MÔ HÌNH VÀ TỐI ƢU](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051405/588dc9ed1a28abee208bf49e/html5/thumbnails/48.jpg)
![Page 49: LÝ THUYẾT MÔ HÌNH VÀ TỐI ƢU](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051405/588dc9ed1a28abee208bf49e/html5/thumbnails/49.jpg)
Thuộc tính quan trọng của Edit Box bao gồm:
Tag: là thuộc tính giống nhƣ Caption trong Visual Basic để đặt
tên điều khiển. Dùng tên này có thể thao tác đến cá thuộc tính
của đối tƣợng. (vd editstr1).
String: là chuổi kí tự hiện lên Edit Box.
Tƣơng tự, thay đổi thuộc tính tag của Edit Box thứ 2 thành
editstrl2. Static Box cũng tƣơng tự thành staticstr3.
Push Botton: thuộc tính tag = buttonCalculate,
String =calculate.
![Page 50: LÝ THUYẾT MÔ HÌNH VÀ TỐI ƢU](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051405/588dc9ed1a28abee208bf49e/html5/thumbnails/50.jpg)
VIẾT LỆNH CHO CHƢƠNG TRÌNH:
Chƣơng trình có tác dụng khi nhấn vào nút Push Button sẽ
hiện lên kết quả ở Static Box viết vào hàm này mà khi nhấn
vào nút Push Box sẽ gọi.
Hàm Callback, điều khiển nào cũng có hàm Callback, nhƣ
hàm ngắt trong vi điều khiển.
![Page 51: LÝ THUYẾT MÔ HÌNH VÀ TỐI ƢU](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051405/588dc9ed1a28abee208bf49e/html5/thumbnails/51.jpg)
Hàm có một tham số:
* hObject: handle của điều khiển bottoncalculate
* handles:là một cấu trúc chứa tất cả các điều khiển và dữ liệu
ngƣời dùng dùng để truy xuất các điều khiển khác.
Qua thuộc tính tag của các điều khiển truy xuất đến thuộc
tính string của các điều khiển editstr1, editstr2, editstr3 bằng
các lệnh get, set.
* Get(handles.tag_dieu_khien,’ten thuoc tinh’): lấy giá trị
* set(handles.tag_dieu_khien,’ten_thuoc_tinh’,’gia_tri’): đặt
giá trị
* str2num: biến từ string sang số
* num2str để biến trở lại.
![Page 52: LÝ THUYẾT MÔ HÌNH VÀ TỐI ƢU](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051405/588dc9ed1a28abee208bf49e/html5/thumbnails/52.jpg)
Viết hàm nhƣ sau:
![Page 53: LÝ THUYẾT MÔ HÌNH VÀ TỐI ƢU](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022051405/588dc9ed1a28abee208bf49e/html5/thumbnails/53.jpg)
Nhấn nút Run để kiểm tra kết quả: