Scholar Hub/Chủ đề/#điều khiển phi tuyến/
Điều khiển phi tuyến là một phương pháp trong lĩnh vực điều khiển tự động, nơi hệ thống điều khiển được thiết kế để phản ứng và điều chỉnh theo các qui luật phi...
Điều khiển phi tuyến là một phương pháp trong lĩnh vực điều khiển tự động, nơi hệ thống điều khiển được thiết kế để phản ứng và điều chỉnh theo các qui luật phi tuyến. Các qui luật này không tuân theo sự tuyến tính hoặc ánh xạ tuyến tính giữa tín hiệu điều khiển và tín hiệu đầu ra, mà thay vào đó sử dụng các phép tính phi tuyến như các hàm phi tuyến, mạng nơ-ron nhân tạo, hay các mô hình toán học khác để đưa ra quyết định. Điều khiển phi tuyến thường được sử dụng trong các hệ thống phức tạp, không tuyến tính, hoặc với những yêu cầu đặc biệt mà các phương pháp tuyến tính không thể đáp ứng.
Để hiểu rõ hơn về điều khiển phi tuyến, chúng ta cùng tìm hiểu về các thành phần cơ bản và phương pháp thường được sử dụng trong điều khiển phi tuyến.
1. Hệ thống điều khiển phi tuyến: Đây là hệ thống mà phản ứng và điều chỉnh không tuân theo sự tuyến tính. Hệ thống phi tuyến có thể là một hệ động lực, hệ thống điện tử, hệ thống cơ học, hay bất kỳ hệ thống nào có cấu trúc và hoạt động phi tuyến.
2. Qui luật điều khiển phi tuyến: Để điều khiển và điều chỉnh hệ thống phi tuyến, các qui luật phi tuyến được sử dụng. Thay vì sử dụng các phép toán tuyến tính, như phép cộng và nhân tuyến tính, các qui luật này sử dụng các phép toán phi tuyến và hàm phi tuyến để xác định tương quan giữa tín hiệu điều khiển và tín hiệu đầu ra.
3. Các phương pháp điều khiển phi tuyến: Có nhiều phương pháp và công nghệ được sử dụng để thiết kế hệ thống điều khiển phi tuyến. Một số phương pháp phổ biến trong điều khiển phi tuyến bao gồm:
- Mạng nơ-ron nhân tạo (Artificial Neural Networks - ANN): Mạng nơ-ron nhân tạo là một phương pháp mô phỏng lại cách hoạt động của não bộ. Nó sử dụng mạng các nút nơ-ron kết nối với nhau và học từ dữ liệu để tạo ra các qui luật phi tuyến và dự đoán các đầu ra.
- Hệ thống mờ (Fuzzy Systems): Hệ thống mờ dựa trên lý thuyết mờ để biểu diễn các qui luật phi tuyến thông qua tập mờ và quy tắc mờ. Nó cho phép xử lý các biến không rõ ràng và mờ mờ. Hệ thống mờ thường được sử dụng cho việc điều khiển và quyết định trong các hệ thống không chắc chắn hay mờ mờ.
- Hệ thống điều khiển tối ưu không tuyến tính (Nonlinear Optimal Control): Phương pháp này sử dụng các phương trình phi tuyến và các kỹ thuật tối ưu để thiết kế điều khiển tổi ưu cho hệ thống phi tuyến.
- Hệ thống điều khiển giao thoa (Hybrid Control Systems): Các hệ thống điều khiển giao thoa kết hợp các yếu tố tuyến tính và phi tuyến, trong đó các yếu tố phi tuyến có thể chuyển đổi hoặc tương tác với các phần tuyến tính. Các phương pháp điều khiển giao thoa thường được sử dụng cho các hệ thống phức tạp có sự khác biệt lớn trong đặc tính hoạt động.
Ý nghĩa của điều khiển phi tuyến là mở rộng khả năng điều khiển và điều chỉnh cho các hệ thống không tuyến tính và phức tạp hơn. Nó cung cấp các công cụ và phương pháp tiếp cận để thiết kế, phát triển và tối ưu hóa các hệ thống không tuyến tính để đáp ứng các yêu cầu và mục tiêu cụ thể.
PHÂN TÍCH SỰ TĂNG CƯỜNG VÀ ĐIỀU KHIỂN HỆ SỐ PHI TUYẾN KERR CỦA MÔI TRƯỜNG NGUYÊN TỬ BA MỨC CHỮ V MỞ RỘNG KHÔNG ĐỒNG NHẤTBiểu thức giải tích của hệ số phi tuyến Kerr trong môi trường nguyên tử ba mức chữ V đã được dẫn ra trong sự có mặt của hiệu ứng Doppler. Dựa vào các kết quả giải tích, chúng tôi đã phân tích được sự tăng cường và điều khiển hệ số phi tuyến Kerr dưới điều kiện trong suốt cảm ứng điện từ. Nó cho thấy rằng, hệ số phi tuyến Kerr được tăng cường đáng kể xung quanh tần số cộng hưởng của cả chùm dò và chùm liên kết. Đồng thời, biên độ và dấu của hệ số phi tuyến Kerr cũng được điều khiển theo cường độ và tần số của laser liên kết. Biên độ của hệ số phi tuyến Kerr bị giảm đáng kể khi nhiệt độ của môi trường nguyên tử tăng lên (hay độ rộng Doppler tăng). Mô hình giải tích này có thể tìm được các ứng dụng hữu ích trong các thiết bị photonic hoặc để giải thích các kết quả quan sát thực nghiệm hệ số phi tuyến Kerr dưới các nhiệt độ khác nhau.
#Các hiệu ứng giao thoa lượng tử #Hiệu ứng phi tuyến Kerr #Hiệu ứng trong suốt cảm ứng điện từ #Nguyên tủ V bậc ba #Mô hình phân tích #Sự giao thoa và kết hợp lượng tử.
Điều khiển trượt hệ nâng vật trong từ trường dùng mạng nơ-ron hàm cơ sở xuyên tâmNghiên cứu này nhằm mục tiêu áp dụng bộ điều khiển trượt dùng mạng nơ-ron hàm cơ sở xuyên tâm, gọi tắt là mạng nơ-ron RBF (Radial Basis Function Neural Networks) cho hệ nâng vật trong từ trường. Giải thuật điều khiển trượt đảm bảo tính ổn định của hệ thống điều khiển ngay cả khi có sự tác động của nhiễu cũng như khi không có mô hình toán của đối tượng. Nghiên cứu đề xuất sử dụng mạng nơ-ron RBF để xấp xỉ các hàm phi tuyến mô tả trạng thái trong luật điều khiển trượt thay vì sử dụng mô hình toán. Tính ổn định của giải thuật điều khiển được chứng minh thỏa điều kiện ổn định Lyapunov. Kết quả mô phỏng cho thấy bộ điều khiển bền vững dưới tác động của nhiễu và sự biến thiên của thông số mô hình đối tượng, đáp ứng của hệ thống có thời gian xác lập là 0.15±0.03s, không xuất hiện vọt lố, không dao động và sai số xác lập bị triệt tiêu.
#Mạng hàm cơ sở xuyên tâm #điều khiển trượt #hệ nâng vật trong từ trường #mô hình toán hệ thống #hàm phi tuyến
Ứng dụng bộ quan sát phi tuyến vi phân cục bộ trong điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp không cảm biến tốc độBài báo giới thiệu kết quả ứng dụng bộ quan sát cục bộ dựa trên khả năng quan sát vi phân trong điều khiển tốc độ quay của động cơ điện một chiều (ĐCMC) kích từ nối tiếp không sử dụng cảm biến tốc độ. Mô hình của ĐCMC và bộ điều khiển trước hết được lựa chọn phân tích và viết dưới dạng hệ phi tuyến có điều khiển phù hợp. Sau đó bộ quan sát phi tuyến vi phân được thiết kế dựa trên phép đo dòng điện phần ứng của ĐCMC để ước lượng tốc độ quay khi các thông số đầu là mô men cơ thay đổi. Cuối cùng, mô phỏng được thực hiện trên máy tính cho hệ thống điều khiển tốc độ động cơ với phản hồi là tốc độ ước lượng. Kết quả cho thấy hệ thống làm việc tốt, cho phép xác nhận tính hợp lệ của bộ quan sát và tính phù hợp trong ứng dụng điều khiển không cảm biến của ĐCMC kích từ nối tiếp.
#điều khiển không cảm biến #điều khiển tốc độ #động cơ điện một chiều #khả năng quan sát vi phân #kích từ nối tiếp #quan sát phi tuyến
Cải thiện chất lượng điện áp trong lưới điện phân phối 22Kv có phụ tải phi tuyến dùng D-statcom và bộ lọc sóng hàiBài báo này đã đưa ra mô hình kết hợp bộ bù đồng bộ tĩnh (D-Statcom) dùng nghịch lưu nguồn áp (VSC) với bộ lọc sóng hài để cải thiện chất lượng điện áp của lưới điện phân phối có phụ tải phi tuyến. Bộ điều khiển PID được áp dụng trong mô hình D-Statcom để ổn định biên độ điện áp tại nút phụ tải khi công suất phụ tải thay đổi. Bộ lọc sóng hài được lắp đặt cùng ở nút tải để loại bỏ các thành phần sóng hài bậc cao nhằm giảm hệ số méo dạng sóng hài (THD) do phụ tải chỉnh lưu phi tuyến gây ra. Kết quả mô phỏng trong miền thời gian và miền tần số cho thấy hiệu quả của mô hình dùng D-Statcom và bộ lọc sóng hài đưa ra trong cải thiện chất lượng điện áp. Các hệ số THD đạt yêu cầu khi đối chiếu với các tiêu chuẩn quốc tế IEEE std 519-2014 và TCVN về yêu cầu trong vận hành của hệ thống điện phân phối trong Thông tư 39/2015/TT-BCT của Bộ Công thương
#bộ bù đồng bộ tĩnh lưới phân phối (D-Statcom) #bộ nghịch lưu nguồn áp (VSC) #chất lượng điện áp #bộ điều khiển vi tích phân tỉ lệ (PID) #bộ lọc sóng hài #tổng độ méo dạng sóng hài (THD) #phân tích phổ (FFT) #Tiêu chuẩn quốc tế IEEE Std 519-2014 #Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN)
ĐIỀU KHIỂN DỰ BÁO THÍCH NGHI TRÊN CƠ SỞ MÔ HÌNH MỜ VÀ THUẬT GIẢI DI TRUYỀN CHO HỆ PHI TUYẾN BẤT ĐỊNHADAPTIVE PREDICTIVE CONTROL BASED ON FUZZY MODEL AND GENETIC ALGORITHMS FOR UNCERTAINTY NONLINEAR SYSTEM The paper presents a method to design the Adaptive Predictive Controller for uncertainty nonlinear system. The predictive model is used by a group of Takagi-Sugeno Fuzzy Models with Fuzzy Switching Element, the Optimisation Problem is solved by the Genetic Algorithms. The method to tuning the parameters of the Model Predictive Controller based on Lyapunov stability theorem is presented in this paper. These tuning parameters are the weight coefficients of the costfunction. These coefficients are tunned to bring higher control qualities and guaranty Global Stable System (GAS) for the closed system. Simulation results show that the proposed controller can be applied for uncertainty nonlinear plant. The paper is organised as follows: The description of MPC based on Fuzzy Model and Genetic Algirithms is section 1, Takagi-Sugeno Fuzzy Model and Genetic Algirithms are presented in section 2, The method to tuning the parameters of the Model Predictive Controller based on Lyapunov stability theorem is section 3, The simulink and results are presented in section 4, Conclutinons are in section 5.
Thiết kế bộ điều khiển dự báo mô hình phi tuyến cho hệ bồn đôi liên kếtĐiều khiển dự báo mô hình là một phương pháp điều khiển được sử dụng khá phổ biến trong các quá trình công nghiệp. Tuy nhiên phần lớn các bộ điều khiển dự báo được thiết kế dựa trên mô hình tuyến tính của hệ thống nên chất lượng điều khiển bị hạn chế khi hệ thống hoạt động trên vùng rộng. Bài báo này nghiên cứu thiết kế bộ điều khiển dự báo dựa vào mô hình phi tuyến của hệ thống. Mô hình phi tuyến được đề xuất trong nghiên cứu này là mô hình mờ Takagi-Sugeno được nhận dạng dựa vào dữ liệu đo lường vào-ra. Giải thuật tối ưu hóa phi tuyến Levenberg-Marquardt được sử dụng để tính toán các tín hiệu điều khiển tối ưu trong bộ điều khiển dự báo. Nghiên cứu được áp dụng trên đối tượng là hệ bồn đôi liên kết. Kết quả điểu khiển từ mô phỏng và thực nghiệm cho thấy bộ điều khiển dự báo mô hình phi tuyến có khả năng đáp ứng các yêu cầu điều khiển tốt hơn các phương pháp điều khiển dự báo tuyến tính và phi tuyến khác
#điều khiển dự báo mô hình tuyến tính #điều khiển dự báo mô hình phi tuyến #mô hình mờ Takagi-Sugeno #giải thuật tối ưu hóa Levenberg-Marquardt #hệ bồn đôi liên kết
Mạng nơ ron truyền thẳng cho điều khiển thích nghi các hệ thống phi tuyếnMultilayer feedforward artificial neural networks are used in nonlinear adaptive control problems. In case of a feedback-linearizable plant, two networks are needed to model the unknown system and generate the feedback control. In general case, an inverse model adaptive control strategy is developed and analysed.
Xây dựng mô hình thử nghiệm thiết bị phản ứng liên tục thủy phân acetic anhydride phục vụ nghiên cứu điều khiểnMột trong các phương pháp tạo ra axetic acid đó là thủy phân hóa Acetic Anhydride trong bình phản ứng khuấy trộn liên tục (CSTR– Continuous Stirred Tank Reactor). Chính vì điều đó, trong bài báo này tác giả đi xây dựng mô hình thiết bị phản ứng CSTR, với mục đích nghiên cứu động học và điều khiển thiết bị phản ứng. Xuất phát từ động học quá trình phản ứng, các thông số công nghệ của phản ứng thủy phân hóa Acetic Anhydride, nội dung bài báo đi thiết kế mô hình, tính toán thông số vận hành. Mô hình thiết kế được kiểm tra qua mô phỏng hai giai đoạn: giai đoạn khởi động và giai đoạn vận hành, đánh giá đặc tính của thiết bị. Mô hình điều khiển thiết bị phản ứng là hệ đa biến, có đặc tính phi tuyến và tác động xen kênh. Với thiết kế điều khiển tuyến tinh phản hồi đầu ra dùng bộ điều khiển PID, cho thấy chất lượng sản phẩm bị ảnh hưởng rất lớn bởi nhiễu đầu vào, vì vậy cần phải thiết kế bù nhiễu hoặc dùng điều khiển phi tuyến.
#thiết bị phản ứng liên tục #điều khiển phi tuyến #điều khiển quá trình #cân bằng #phản ứng hydro hóa
