zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Kỹ Thuật - Công Nghệ

» Tự động hoá

Tổng hợp điều khiển cho hệ phi tuyến động có tải thay đổi

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:7

Báo xấu

10
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết Tổng hợp điều khiển cho hệ phi tuyến động có tải thay đổi trình bày kết quả nghiên cứu về điều khiển dùng mạng nơron nhằm đề ra một khung sườn chung cho thiết kế điều khiển, dùng một phương pháp thiết lập hàm chi phí theo kiểu mới để tạo lập các thuật toán huấn huyện mạng nhận dạng, điều khiển và triệt nhiễu trong sơ đồ điều khiển hệ phi tuyến động dùng các cấu trúc mạng nơron.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Tổng hợp điều khiển cho hệ phi tuyến động có tải thay đổi

Tạ Chí Khoa họ Giáo dụ Kỹ p c c thuậsố1(1), 6/2 006 t T Ổ G HỢ Đ Ề KHIỂ CHO N P I U N HỆP HI TUYẾ Đ NG CÓ TẢ T HAY Đ I N Ộ I Ổ Nguyễ ViệHùng n t Đ u Trọ Hiể ậ ng n Trầ Thanh Mai n ABSTRACT Non-linear dynamical systems are difficult to control due to the model uncertainties and external disturbances (that may occur in these systems). This paper addresses the problem of modeling and on-line direct inverse controlling method using neural networks for a given class of nonlinear systems. The design procedure involves the integration of identification and neural control for an imprecisely known plant. A new recurrent neural network approach for on-line adaptive control is presented. A dynamic learning algorithm for the recurrent neutral network has been developed with faster convergence and improved steady-state performance for the neural networks structure. New control scheme for noise canceller in case of change in load or control parameter. On-line simulation studies for selected process with the proposed control are presented and discussed using two-link robot arm to demonstrate the performance of the proposed strategy. nhiễ trong sơđ đ u khiể hệphi tuyế u ồ iề n n I. MỞ Đ U Ầ đng dùng các cấ trúc mạ nơ Các hệ ộ u ng ron. thố đ u khiể này có các đc tính đng ng iề n ặ ộ Có nhiề phư ng pháp thiếkế iề khiể hệ u ơ t đu n ẩ hay chỉđợ biế mộ phầ Các tính n ưc t t n. phi tuyế vớ đi tư ng đ u khiể chị tác n i ố ợ iề n u nă trự tuyế vềkhảnă bám sai sốvà ng c n ng đng củ nhiễ nhưphư ng pháp đ u khiể ộ a u ơ iề n tính bề vữ cũ đợ minh chứ thông n ng ng ư c ng bề vữ hay đ u khiể thích nghi. Hiệ n ng iề n n qua lậ trình mô phỏ p ng. nay, các ứ dụ mạ nơ trong các hệ ng ng ng ron thố đ u khiể dạ này đ và đ đợ ng iề n ng ã ang ư c II. THIẾ LẬ BÀI TOÁN T P phát triể rấmạ ([1], [2], [4]). Trư c hế n t nh ớ t, phả kểđn các công trình củ Narendra i ế a nhằ giớ thiệ ứ dụ mạ nơ nhiề m i u ng ng ng ron u Các ý niệm lớ trong nhậ dạ và đ u khiể thích nghi p n ng iề n Trong bài viế này, công cụtoán họ đ ợ t c ưc hệphi tuyế Tiế đn, các nghiên cứ như n. p ế u dùng là phư ng pháp đo hàm riêng phầ ơ ạ n ([3], [8],) giớ thiệ phư ng pháp đ u khiể i u ơ iề n theo thứtự[5], phưng pháp graph tín hiệ ơ u, thích nghi cho hệphả hồ tuyế tính hóa, n i n cùng các tính chấ củ mạ nơ nhiề t a ng ron u dùng khảnă xấ xỉ tuyế vạ nă ng p phi n n ng, lớ dùng các khâu trễlàm vòng phả hồ p, n i. khảnă họ và tính toán song song củ ng c, a Từ([1], [7]), cho các giả t sau: thiế mạ nơ nhân tạ Tuy nhiên, yế đ m ng ron o. u iể lớ nhấ trong các sơđ dùng mạ nơ n t ồ ng ron  Giả t 1: thiế thư ng là yế tốcự tiể cụ bộvà tố đ ờ u c u c c ộ Vềkhả ng xấ xỉ n nă (tạ đ ợ các nă p vạ ng o ưc hộtụcủ trọ lưng mạ ([5], [7]). i a ng ợ ng ánh xạ tuyế củ mạ phi n) a ng. Bài viế này trình bày kếquả t t nghiên cứ về u  Giả t 2: thiế đ u khiể dùng mạ nơ nhằ đ ra mộ iề n ng ron m ề t khung sưn chung cho thiế kếđ u khiể ờ t iề n, Vềtính khảvi củ ngõ ra mạ theo các a ng dùng mộ phư ng pháp thiếlậ hàm chi phí t ơ t p biế vào và trọ lư ng mạ nơ nhiề n ng ợ ng ron u theo kiể mớ đ tạ lậ các thuậtoán huấ u i ể o p t n lớ có phả hồ p n i. huyệ mạ nhậ dạ đ u khiể và triệ n ng n ng, iề n t 14
Tạ Chí Khoa họ Giáo dụ Kỹ p c c thuậ số1(1), 6/2006 t Mụ tiêu thiếkế c t Xác đ đợ các giá trị c tiể cụ bộ ị ưc nh cự u c wlc Xác đnh tín hiệ đ u khiể u, nhằ làm ị u iề n m củ quá trình huấ luyệ mạ từcác j a n n ng cho ngõ ra củ hệthố bám theo ngõ ra a ng phư ng pháp thố kê [7]. ơ ng đ y (t ) ích d vớ sai sốchấ nhậ đợ khi i p n ư c,  Bổ ề đ 1: các trạ thái trong và tín hiệ đ u khiể là ng u iề n Mạ nơ dùng nhậ dạ theo hình 2.1, ng ron n ng bị n. Nghiên cứ này nhằ thiếlậ mộ chặ u m t p t thỏ mãn mệ đ 1 và các giả t từ1 đn a nh ề thiế ế dạ hàm chi phí kiể mớ đ huấ luyệ ng u i ể n n 3, thì cậ nhậtrọ lư ng mạ theo luậ1: p t ng ợ ng t các mạ nơ trong nhậ dạ (hình 2.1) ng ron n ng ( k ) T và đ u khiể (hình 2.2) từsai sốnhậ dạ n n ng  I ( k ) 2 T ( k )   iề y W e   X Y ( k ). Y (k )  W e I y y , và sai sốbám theo eC y  . ˆ d W  W   J 2 (W , k ) vớ J 2 J 2 (W ) p (W ) i và WI (k  )  I (k )  WI ( k )  T 1 W Khi chọ hợ lý: tố đ họ  và n p c ộ c M thừ số u chỉ trọ lư ng  M ; a hiệ nh ng ợ  thì sai sốnhậ dạ hộ tụnhanh và không n ng i có cự tiể cụ bộ c u c . Chứ minh: tham khả chi tiếtrong [9]. ng o t  Giả t 4: thiế Các tín hiệ đ u khiể u tạ ngõ vào là bị u iề n i chặ và liên tụ theo các biế ngõ vào và n c n trọ lư ng mạ ng ợ ng.  Bổ ề đ 2: Bộđ u khiể dùng mạ nơ theo hình iề n ng ron 2.2, thỏ mãn mệ đ 1, các giảthiế từ1 a nh ề t đn 4, thì cậ nhậ trọ lư ng mạ theo ế p t ng ợ ng  Mệ đ 1 nh ề luậ2: t Trong sơđ đ u khiể dùng mạ nơ ồ iề n ng ron  (k )   (k )Q.(*W Y (k )) T T W 2 e hồ qui nhiề lớ thỏ mãn các giảthiế 1 i u p, a t và 2 thì có thể ư thêm các thông tin từmôi đa  U  .( J hc ( k ))(*W U (k )) T trư ng đ u khiể vào quá trình huấ luyệ ờ iề n n n mạ thông qua việ tạ lậ hàm chi phí ng, c o p và W (k  )  (k )  W ( k ) 1 W  T vớ hai thừ số J J 1 J 2 . i a : Trong đ J 2 J2 (u ) : hàm tinh chỉ phụ ó nh, Trong đó: J 1 J (e) : hàm sai số và thuộ vào các đ u kiệ củ môi trư ng đ u c iề n a ờ iề J 2 J (u, W ) : hàm tinh chỉ lấ từđ u khiể Q: trọ sốdùng cho trư ng hợ hệ n, ng ờ p nh, y iề MIMO. kiệ củ môi trư ng đ u khiể và yế tố n a ờ iề n u hiệ chỉ trọ lư ng mạ u nh ng ợ ng. Khi chọ lự tham sốđ u khiể thích hợ n a iề n p, thì sai sốbám theo củ hệ ng hộtụ ư c. a thố i đợ Chứ minh: tham khả chi tiếtrong [9]. ng o t Chứ minh: tham khả chi tiếtrong [9]. ng o t  Giả t 3: thiế 15
Tạ Chí Khoa họ Giáo dụ Kỹ p c c thuậsố1(1), 6/2 006 t III. TỔNG HỢ SƠĐ HỆĐ U P Ồ IỀ Hệ iề khiể vớ cấ trúc theo hình 3.3, bộ đu n i u KHIỂ N u u u đ u khiể gồ iề n m DK TN , vớ các i khâu trong hệ iề khiể đợ cậ nhậtheo đu n ưc p t 3.1 Hệ iề khiể khi có nhiễ đu n u các luậ củ bổđ 1, 2; và khâu triệ nhiễ t a ề t u đ ợ cậ nhậ dùng luậ 2, vớ các ngõ vào ưc p t t i Từnghiên cứ thiếlậ bài toán, tác giả ề u t p đ đ ợ đ nghĩ lạ thì bả đm đ ợ các ưc ị nh a i, o ả ưc nghị ồtổ quát cho hệđ u khiể phi sơđ ng iề n tính chấsau: t tuyế đng gồ hai khâu chính là mạ n ộ m ng nơ tạ mô hình và mạ nơ dùng đ u ron o ng ron iề  Các tham sốmạ và ngõ ra là bị n ng chặ khiể nhưhình 3.1. Các mạ này đợ n ng ưc w( t )  W M y M y huấ luyệ dùng luậ1, 2 củ bổđ 1 và 2. n n t a ề và Trư ng hợ hệthố bịả hư ng củ ờ p ng nh ở a  Sai số bám theo chặ n dưi ớ nhiễ thì cầ thêm bộ t nhiễ u n triệ u. t ( d M e  2 e ) 0 Chứ minh: ng y M y  Ngõ ra bị n chặ u uÑK  TN u Do (3.1)  Gọ u : tác đng đ u khiể tố ư thì i: ộ iề n i u 3.2 Phát triể sơ ồ i n đ khố phư ng trình sai số iề khiể vòng kín ơ đu n e  e  *  ÑK  TN    bu u u Nghiên cứ phát triể mộ bộtriệ nhiễ u n t t u (3.2) dùng mạ nơ dạ phân cấ theo đ bộ ng ron ng p, ó 0 1 0 0 ... 0 0  triệ nhiễ chỉ ư c đa vào hoạ đng khi t u đợ ư t ộ 0  0 1 0 ... 0 0  yế tốthay đi do nhiễ ả hư ng lớ đn u ổ u nh ở n ế bộđ u khiể làm cho sai số iề khiể gia iề n, đu n   ... ... ... ... ... ... ...    tă nhưhình 3.2. Bộtriệ nhiễ gồ hai ng t u m 0 0 0 0 ... 0 1  khâu: khâu phát hiệ và khâu triệ nhiễ n t u.  kn    n ... ... ... k 1 ...  1 k  Khâu triệ nhiễ là mộ mạ nơ nhằ t u t ng ron m  0 u  tạ tín hiệ TN nhằ hỗtrợhoạđng củ o u m t ộ a 0  đ u khiể chính. iề n b   ...   0 3.3 Đnh lý huấ luyệ mạ trong hệ ị n n ng   1 (3.3) thố đ u khiể có nhiễ ng iề n u k (k n ,..., k1 ) T đ ợ chọ đ nghiệ củ ưc n ể m a s n  s n   k 1 ... k ơ phư ng trình 1 n nằ ở m nử phả mặ phẳ phứ Đnh nghĩ hàm a i t ng c. ị a 1 V e  e T Pe Lyapunov 2 (3.4) ơ dùng (3.2) và phư ng trình Lyapunov  P   T P Q (3.5)  V e  e T Qe e T Pb *  Ñ K  TN 1 u u u  2 16
Tạ Chí Khoa họ Giáo dụ Kỹ p c c thuậ số1(1), 6/2006 t 1 Sai sốbám theo có chặ dư i: n ớ  e T Qe e T Pb ( u * u ÑK uTN )  d M t e( )  2 2 0 e e T Pbu TN Có bộtriệ nhiễ vớ t u, i uTN , (3.2) trởthành: (3.6)  0  b e  e  (W *  )T f (.)   TN W b bu V  Yêu cầ hàm e u , cầ phả thiế lậ giả n i t p (3.11) thiế sau: Quá trình huấ luyệ mạ dùng t n n ng bổđ 1 và bổđ 2 đ chứ minh đợ là ề ề ã ng ưc W * là trọ lư ng mạ tố ư thì dùng ng ợ ng i u, các ngõ ra củ mô hình là bịchặ gọ a n, i luậ1 và 2, cho t I *  , ta có: 1 f (.) f DK (.) là ngõ ra củ mạ đ u a ng iề  1 (W *  )TWWT f (.) W V  eTQe  *eT pnb I  khiể và đt f M (.) là chặ trên củ f (.) , n ặ n a 2 W 2 kếhợ vớ(3.3) ta có giả t sau: t p i thiế  pn b PbuTN T T  Giả t 5: thiế e e (3.12) b Chứ minh là thừ sốthứhai củ vếphả ng a a i Có thể đ ợ hàm f M (.) và hằ số m tìm ư c ng (3.2) là không dưng, chỉ n trư ng hợ ơ cầ ờ p f (.) f M (.) sao cho và 0  L  b b I *  , W  W và e pn f (.) 0 thì 1 M T T Từ(3.1) và (3.6), cầ thiếkế n t u TN có dạ ng: W 1 (W *  ) T W  ( W *  2 W 2   * ) 0 W W 2 2  1  W M W W * uTN  *sgn( T Pb)ÑK  ( f M  (k )  T e ) do I e u d k . Viếlạ(3.12) t i  bm   1 V  e T Qe  T pn b T Pbu TN e e (3.7) 2 (3.13) trong đ hàm I* đợ đ nghĩnhưsau: ó ưc ịnh a u T ~ Do TN củ (3.7) cùng dấ vớ e Pb , từ a u i  Ve  1 V (3.13) ta có: I *  ~  Ve  0 V (3.8)  1 TV  e Qe  p n b T e 2 ~ theo [6], xác đnh V từtrên biên củ y như ị a min  2 1 2   sau: 1  e  e  e pn bpn b Q T 2 2 ~  2 2 V  P min ( M y  y m ) 2 sup 2 t0 (3.9) 1  p n b 2 Thế(3.7) vào (3.6) và vớ I *  , ta có: i 1 2    2 11  1 1  Q min e  pn b 2 Ve  eT Qe  T Pb  ( f d (k ) k T e ) e 2  b 2 2 (3.14) 1   min  ( f M d ( k ) k T e )  i vớ Q là trịriêng bé nhấcủ q và giả t a sử bL  min , lấ tích phân hai vế a (3.14) có: Q 1 y củ 1 T  e Qe 0 t 2  d (V (0) V (t ) )  2 2 (3.10) e( ) 0  min  Q 1 ~ Ve V y M y n chọ thì 17
Tạ Chí Khoa họ Giáo dụ Kỹ p c c thuậsố1(1), 6/2 006 t t 1  pn b ( d  ) 2 2  min  Q 1 0 (3.15)  Đnh nghĩ ị a: A 2  min 1  (0) sup t V (t )  V Q 1 B 2 pn b và  min  Q 1 , Hình 4.2a: q1 khi m2=m2nom Do A, B là các giá trị ơ và quá trình dư ng t nhậ dạ đợ khớ thì  e ( dM e 2 ) n ng ư c p 0 Đnh lý 1 đ đợ chứ minh xong. ị ã ưc ng IV. MÔ PHỎNG KIỂ NGHIỆ M M Dùng tay máy hai khớ cứ p ng m2 truyề đng n ộ Hình 4.2b: q2 khi m2=m 2nom trực triế p Hình 4.1 bằ đ ng cơ ng ộ l2 DC nhưvẽở m1 q2 hình 4.1, các l1 đc tính đng ặ ộ q1 họ c tham khả theo các o số liệ dou nhóm Lewis [4], [11]. n Chọ l1 =1m, l2=1m, m1=0,8kg, m2 =2,3kg và g 0=9,8m/s 2 , giảsửkhông có yế tốma sát u Hình 4.2c: q1 khi m2=1.5m2nom trư t. Báo cáo này nhằ chứ tỏlà sơđ ợ m ng ồ đ u khiể bám theo đợ đ nghịnày iề n ưc ề Xuấ hiệ nhiễ t n u không cầ hiể biế vềcấ trúc hay các đc n u t u ặ tính đng họ củ đi tư ng nhưthư ng ộ c a ố ợ ờ thấ trong phưng pháp đ u khiể thích y ơ iề n nghi truyề thố Hệ thố đợ kiể n ng. ng ư c m nghiệ thông qua phư ng pháp mô phỏ m ơ ng giả p. Các kếquả lậ t minh họ khả ng bám a nă theo củ hệ ng ởhình 4.2 a,b trong đ u a thố iề kiệ hoạ đng bình thư ng. Ngoài ra, hệ n t ộ ờ thố còn đ ợ thửnghiệ khi có nhiễ là ng ưc m u tảthay đi hay/ và tham sốbiế đi nhưở i ổ n ổ Hình 4.2d: q2 khi m2=1.5m2nom hình 4.2 c, d, e, f khi tảtă 1,5 lầ so vớ i ng n i đnh mứ Hình 4.2 g, h, i, j thể n trư ng ị c. hiệ ờ Xuấ hiệ nhiễ t n u hợ tảgiả 1,5 lầ so vớ đnh mứ Trong p i m n i ị c. các đ thị thì q1 , q2 là các ngõ ra và qd 1, ồ này qd2 lầ lư t là các quĩạ đ n ợ đo ích. 18
Tạ Chí Khoa họ Giáo dụ Kỹ p c c thuậ số1(1), 6/2006 t Hình 4.2e: q1 khi m 2=1.5m2nom Bộ t nhiễ hoạ đng triệ u t ộ Hình 4.2i: q1 khi m2=0.5m2nom Bộ t nhiễ hoạ đ ng triệ u t ộ Hình 4.2f: q 2 khi m2 =1.5m2nom Bộ t nhiễ hoạ đng triệ u t ộ Hình 4.2j: q 2 khi m2 =0.5m2nom Bộtriệ nhiễ hoạ đ ng t u t ộ V. KẾ LUẬ T N Bài viế đ giớ thiệ sơđ đ u khiể cùng t ã i u ồ iề n các thuậ toán huấ luyệ các khâu trong hệ t n n đ u khiể phi tuyế đng khi có tác đng iề n n ộ ộ nhiễ là sựthay đi củ tảhay tham sốđ u u ổ a i iề khiể Đ ng thờ kế quảmô phỏ thự n. ồ i t ng c nghiệ cũ cho thấ là các thuậ toán đ m ng y t ã Hình 4.2g: q1 khi m2 =0.5m2nom đ ợ ứ dụ thành công trong đ u khiể ư c ng ng iề n Nhiễ xuấ hiệ u t n mộ tay máy hai khớ cứ Phư ng pháp t p ng. ơ này không cầ biế chính xác các đc tính n t ặ đng họ củ hệthố đ u này cho phép ộ c a ng, iề ứ dụ bộđ u khiể nơ dạ này vào ng ng iề n ron ng nhiề đi tư ng đ u khiể rôbố hay các hệ u ố ợ iề n t thố phi tuyế khác nhau mà không phả ng n i thay đi nhiề ổ u. Hình 4.2h: q2 khi m 2=0.5m2nom Nhiễ xuấ hiệ u t n 19
Tạ Chí Khoa họ Giáo dụ Kỹ p c c thuậsố1(1), 6/2 006 t 6. Lin-Xin Wang; A Course in Fuzzy VI. TÀI LIỆ THAM KHẢ U O Systems and Control, Prent. Hall International, Inc. 1997 1. Anders Forsgren, Robert Kling; An 7. Siu-yeung Cho, Tommy W.S. Chow, Implementation of Recurrent Neural Training multilayer neural networks Networks for Prediction and Control of using fast global learning algorithm – Nonlinear Dynamic Systems; Tech least squares and penalized optimization Report, Monash Univ., Melbourne, methods, Neurocomputing 25 (1999), tr. Australia, March 27, 2003. 115-131. 2. Asriel U. Levin, Kumpati S. Nadrendra. 8. Nguyễ Việ Hùng, Trầ Thanh Mai, n t n Control of Nonlinear Systems Using Ứng dụ hệđ u khiể mờ và đ u ng iề n iề Neural Networks, IEEE Trans.on khiể dùng mạ thầ kinh trong hệ n ng n N.Nets, tr. 30-42, Jan. 1996. truyề đng có tham sốvà tả thay đi. n ộ i ổ 3. Chiman Kwan, Frank L. Lewis, Darren T.c Phát triể KHCN, Đ n HQG TpHCM, M. Dawaon; Robust Neural Network trang 133-138, tậ 2, số4&5/1999. p Control of Rigid-Link Electrically 9. Nguyễ Việ Hùng, Đ u Trọ Hiể n t ậ ng n, Driven Robots; IEEE Transaction on Trầ Thanh Mai, Non-linear Dynamical n N.N.Vol.9 No. 4, July 1998 Systems Control Using Neural 4. K.S. Narendra, Parthasarathy K.; Networks, Procceding on International Identification and Control of Dynamical Symposium in Electrical & Electronic Systems Using Neural Networks, IEEE Engineering 11-12, Oct. 2005 (ISEE Trans.on N.Networks 1,1990, pp .4-27 2005-HCMC), tr. 36-42. 5. Paul J. Werbos; Handbook of Neural Computation; IOP Publishing Ltd and Oxford University Press, 1997 20

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí

65 tài liệu

2418 lượt tải

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.