Thực tế - tìm hàm đối tượng bằng cách nào trong các bài toán điều khiển?

[quocthai]

QT nghĩ, riêng đối với các động cơ thì không đơn giản chỉ các thông số của nó là đủ. Còn phải tính thêm các thông số của tải mà nó phản ánh ngược về ở đầu vào nữa.

Đối với các hệ thống đang xây dựng thì các bác làm như thế là đúng quá rồi, nhưng nếu các bác lấy được đặc tuyến tần số - biên độ và đặc tuyến tần số - pha thì không biết có dễ dàng hơn không?
Các đối tượng thường thông số của nó thay đổi theo điều kiện làm việc. Vì vậy, nên đo đạc trong khi đối tương đang làm việc thực sự (đo nóng) chứ không phải lúc đang nghỉ (đo nguội).

Thông thường đối với những hệ thống đang hoạt động, QT thấy người ta làm như sau:
Cho hệ thống làm việc ở điều kiện thông thường. (làm việc đơn lẻ từng đối tượng hoặc cả hệ thống đều được).
Tìm một điểm thích hợp và tiêm một tín hiệu vào. Tín hiệu đó có thế là hàm sin, với tần số thay đổi được, và cả hàm đơn vị. Biên độ của tín hiệu và điểm tiêm tín hiệu sao cho có tác dụng trên nhiều khâu nhất, nhưng không ảnh hưởng nhiều đến chế độ làm việc của hệ thống. Cũng phải bảo đảm hệ thống không bị dao động tự kích.
Đo biên độ, góc pha của các đầu vào, đầu ra của từng khâu trên hệ thống. Vẽ lại đặc tuyến tần số - biên độ và tần số - pha của từng khâu (nếu tín hiệu tiêm vào là hàm sin). Tính đặc tính quá độ, nếu tín hiệu tiêm vào là hàm đơn vị.

Đối với hệ thống còn đang thiết kế, buộc phải lắp đặt các thiết bị thử để đo. Cách đo có lẽ cũng gần giống như trên.

[tarzan]

Trong này không biết có mấy bác chính gốc dân ĐK Bách KHoa Hà Nội???? Đây là sở trường của dân DKTD, nên các bác không nên học kỹ quá làm gì, nghề kiếm ăn của bọn em đấy ạ. Các bác muốn tìm hiểu kỹ thì chỉ có vào DKTD mà học thôi, nhiều vấn đề lắm, nói ra bây giờ không hết được đâu. ka ka ...

[choc_ngoay]

DKTD thì có cái quái gì chứ mà làm bộ, "nghề kiếm cơm" nghe mà "vãi". Toàn lý thuyết suông thôi, vào thực tế mới biết, có mà nhận dạng cái con khỉ. Quan trọng là các phương pháp điều khiển đối tượng chứ còn tìm hàm truyền thì có quái gì mà "kiếm cơm" , đối tượng mà mới thì khỏi phải bàn còn nếu cũ mà đang dùng chẳng ai thuê ông vào nhận dạng làm cái gì đâu ông bạn. Anh em nó đang bàn là muốn nói đến lý thuyết nhận dạng để mà mở mang cái kiến thức về "lý thuyết DKTD", ông lại nhẩy vào ra vẻ ta đây "kiếm c' với lại kiếm cháo". Ông bạn tarzan này hơi ciêu đấy!
Có gì hơi quá xin Ông bỏ qua giùm!

[tarzan]

Hi hi, ông bạn chọc_ngoáy này nóng tính thiệt đấy! Anh em nói là nói chung về lý thuyết ĐK chứ có riêng về nhận dạng hệ thống đâu? Và hơn nữa, ĐK đâu chỉ có nhận dạng, chỉnh định bộ điều khiển. Còn thiết kế hệ thống và v.v. nữa ấy chứ. Ka ka ... Chú em nóng tính wa đấy! Anh chỉ nói đó là nghề "kiếm kanh" của bọn anh thôi chứ có bảo của chú đâu?! Ke ke, chúc chú vui vẻ và học tốt LT ĐK nha .... ka ka ...

[acbossvn]

Bạn tarzan nói đúng 1 nửa!Đúng là lĩnh vực DKTD vô cùng rộng, bao hàm hết cả (điện, điện tử, cơ khí,lập trình..), có nghiên cứu cả đời cũng ko hết...Có người suốt cuộc đời chỉ chuyên làm một mảng nhỏ: như Điện tử công suất, truyền thông...thôi đấy!Còn sinh viên, một khi đã thích, ko ai ngăn cản được bạn muốn tìm hiểu cái gỉ,phải ko nào! Chuyện kiếm cái gì từ lĩnh vực này phụ thuộc rất lớn vào nỗ lực, kiên trì của bản thân mỗi người, nếu lười biếng hoặc hay thay đổi, thấy cái gì cũng hay, cái gì cũng muốn làm....thì cái bạn kiếm được sẽ sớm thấy thôi...!

[HaiAu2005]

Những phương án nào khả thi cho việc khảo sát hàm đối tượng (đối tượng cần điều khiển)? Đây là một câu hỏi trước khi đi vào bài toán điều khiển?

Chưa hiểu rõ câu hỏi này của bạn thaithutrang. Hàm đối tượng mà bạn nói ở đây có phải là hàm truyền (transfer function) hay không? Nếu là hàm truyền thì có hai dạng: 1. hàm truyền hệ liên tục (continuous-time transfer function) thì dựa vào mô hình toán, tức là phương trình vi phân (differential equations) biểu diễn hệ thống (đối tượng điều khiển), có phương tình vi phân ta dùng Laplace transform để tìm hàm truyền; 2. hàm truyền hệ xung số (discrete-time transfer function, hoặc pulse transfer function) thì dựa vào mô hình toán hệ xung số, tức là phương tình sai phân (difference equation), và biến đổi Z.

Nếu câu hỏi của bạn là về khảo sát (phân tích) hàm truyền (hàm đối tượng?) của hệ thống động (đối tượng điều khiển) thì là câu hỏi khác câu hỏi làm thế nào để tìm hàm truyền dựa trên kết quả thí nghiệm và phương pháp nhận dạng mà bạn benq đã trả lời. Nếu câu hỏi chỉ về các phương pháp khảo sát hàm truyền hệ động học thì có liên quan đến khảo sát điểm cực, điểm không của hàm truyền, tính ổn định (stability) của hệ thống động, sai số trạng thái tịnh (steady state error) cũng như các đặc tính / chi tiết đáp ứng (response specifications) của hệ thống động đối với một tín hiệu thử (test input signal: step, ramp, or sinewave...). Các phương pháp này có thể chia làm hai chủ đề: khảo sát hàm truyền trong miền thời gian (in time domain) và khảo sát hàm truyền trong miền tần số (in frequency domain). Một số phương pháp khảo sát như sau:

1. Routh-Hurwitz method
2. Root locus method
3. Nyquist diagram method
4. Bode diagram method
5. Nichols diagram method
6. Lyapunov method

...

Còn về các phương pháp tìm hàm truyền (hoặc nói chung mô hình toán học) của một thiết bị (hệ thống động) thì liên quan đến mảng lý thuyết mô hình hóa hệ thống động (modelling of dynamic systems) và nhận dạng hệ thống (system identification). Nói nôm na, dạng bài toán mô hình hóa này là tìm một mô hình toán học cho một hệ thống động nào đó ta chưa biết mối quan hệ giữa tín hiệu ra và tín hiệu vào dựa trên kết quả thí nghiệm. Để làm được việc này, cần giả định mô hình toán cho hệ thống động, rồi tiến hành thí nghiệm thu thập dữ liệu cần thiết (đo tín hiệu ra, tín hiệu vào, thời gian, các thông số kỹ thuật khác (nếu có) của thiết bị), mô hình toán thông thường chứa đựng các tham số hệ thống (parameters) rồi sử dụng một phương pháp nhận dạng hệ thống (hoặc cũng có thể gọi là phương pháp ước lượng) để xác định các tham số trong mô hình toán đó. Một số phương pháp nhận dạng có thể dùng là thuật toán bình phương nhỏ nhất (least squares algorithm), bình phương nhỏ nhất đệ quy (recursive least squares algorithm)... (như bạn benq đã trả lời).

Còn câu hỏi của Songnhi:

Em đang làm một đồ án môn học thôi, về thiết kế hệ thống ĐKTĐ. Trước hết, em cần phải tìm một đối tượng cụ thể để nhận dạng, xây dựng mô hình rồi mới thiết kế đến hệ thống điều khiển. Tuy gọi là đối tượng cụ thế nhưng cũng chỉ là dạng mô phỏng thôi. Nhưng em không biết phải tìm các đối tượng này ở đâu.

Tôi nghĩ chắc bạn đang khó khăn tìm đối tượng gì để thiết kế hệ thống điều khiển chăng? Chưa có đối tượng (hệ thống) cụ thể thì biết làm cách nào để tìm câu trả lời hoặc gợi ý giúp bạn được? Trong một số cuốn sách về điều khiển tự động tôi thấy có nhiều ví dụ về hệ thống động như điều khiển mực nước, điều khiển dòng chảy, điều khiển vận tốc động cơ điện... Mỗi đối tượng (hệ thống động) cụ thể và mỗi hệ thống điều khiển (toàn bộ hệ thống bao gồm hệ thống động, thiết bị đo, bộ điều khiển...) cụ thể liên quan đến những hiện tượng vật lý nào đó, nếu bạn không cho biết hệ thống động của bạn là gì thì thật khó tìm câu trả lời cho bạn. Nếu bạn cần tìm mô hình toán để làm mô phỏng cho một hệ thống điều khiển thì các ví dụ và bài tập trong hai cuốn "Automatic Control Systems by Kuo" và cuốn "Modern Control Engineering by Ogata" cũng có vô số cho bạn lựa chọn.

Nếu bạn cần mô hình hệ động là tàu thủy để thiết kế hệ thống điều khiển cho tàu thủy, bạn hãy liên lạc tới tôi <kamome.seagull@gmail.com>, hoặc vào trang web sau:

www.dieukhien.net

Trong trang này có mấy mô hình toán tàu thủy:

http://www.dieukhien.net/vn/index.ph...d=209&arid=543

có thể dùng để làm mô phỏng hệ thống điều khiển như máy lái tự động (autopilot), hệ thống giảm lắc ngang cho tàu, hệ thống điều động tàu...

Tôi nghĩ ai quan tâm đến chủ đề này cần đặt câu hỏi đúng trọng tâm hơn thì sẽ giúp cho những người khác dễ dàng trao đổi hơn và tìm câu trả lời đúng hơn.

H.A.

[HaiAu2005]

Các bạn có thể download cuốn sau:

Title: Modeling of Dynamic Systems (Prentice Hall Information and System Sciences Series)
Author: Lennart Ljung Torkel Glad
Publisher: Prentice Hall PTR
Publication Date: 1994-04-25
Number Of Pages: 368
Average Amazon Rating: 4.5

http://rapidshare.de/files/33902954/...ingDS.pdf.html

[HaiAu2005]

Cuốn sau cũng có nhiều thông tin về modeling.

ISBN: 1580536107
Title: Statistical and Adaptive Signal Processing: Spectral Estimation, Signal Modeling, Adaptive Filtering and Array Processing (Artech House Signal Processing Library)
Author: Dimitris G. Manolakis Dimitris Manolakis Vinay K. Ingle Stephen M. Kogon
Publisher: Artech House Publishers
Publication Date: 2005-04-30
Number Of Pages: 816
Average Amazon Rating: 3.5

http://rapidshare.de/files/26726854/...lakis.rar.html

[HaiAu2005]

Các bạn quan tâm xem ví dụ dùng phương pháp bình phương nhỏ nhất (least squares algorithm) ở địa chỉ sau:

http://www.dieukhien.net/vn/discuss....=167&pagenum=1

Hi vọng ví dụ này sẽ giúp các bạn tự tìm được cách giải tìm mô hình cho các hệ thống động của các bạn.

H.A.

[HaiAu2005]

Gửi bác Hải Âu và anh em..
Em muốn hỏi bác một số vấn đề vẫn thuộc lĩnh vực mô hình hoá đối tượng. Từ trước đến nay em vẫn được học khá nhiều về các phương pháp mô hình hoá đối tượng, bao gồm mô hình hoá lý thuyết và mô hình hoá thực nghiệm (nhận dạng), thế nhưng chưa bao giờ làm thực tế. Hôm trước em mới được động vào làm thật thì hơi choáng vì nếu dùng pp lý thuyết thì mình lại không có đủ các hiểu biết cũng như thông số về đối tượng, cộng với nhiều khi phải bỏ qua sự tác động của nhiều yếu tố, thế nhưng không biết phải bỏ qua thế nào, nên không thể đưa ra được hàm truyền đạt cụ thể. Khi kết hợp với phương pháp thực nghiệm thì đường đặc tính thu được ... không ra cái hình gì cả, loằng ngoà loằng ngoằng, không thuộc một dạng nào để mà áp dụng các phương pháp xác định thông số, hơn nữa đường đặc tính cũng không trơn mà dao động rất kinh. Nói chung là nhìn vào cái đường đặc tính thu được trên máy dao động ký, em thấy không khác gì đường đo... địa chấn Em bó tay luôn. Bác có ý gì không, bảo em với. Cám ơn bác nhiều.

Xin trả lời thêm:

Trong thực tế khi tiến hành thí nghiệm đo các biến số thì kết quả đo có sai số. Sai số trong kết quả đo bị ảnh hưởng của nhiều yếu tố khác nhau. Do đó bạn khó thu được kết quả như mong muốn. Muống đạt được kết quả tốt tôi nghĩ cần tìm ra được một số giải pháp: đại loại như kiểm tra thiết bị đo, cần thiết thì phải thực hiện calibration (chuẩn hóa) dụng cụ đo. Trong chương trình tính toán hoặc trong hệ thống đo lường cũng có khi phải sử dụng đến cả các bộ lọc (filters) để lọc bớt những tín hiệu có tần số không nằm trong dải tần mong muốn. Bạn nên cho biết bài toán mô hình hóa cụ thể của bạn như thế nào may ra có giải pháp.

H.A.

[nguyenngocho]

Hi !
Ý tưởng của em rất hay. Nhưng trong trường hợp không biết được mô hình toán học của đối tượng, muốn điều khiển đối tượng ấy ta không dùng phương pháp Điều khiển kinh điển nữa mà dùng điều khiển thích nghi. Nếu em học nghành điều khiển thì em sẽ tự làm được đấy.

[tarzan]

Còn phương pháp "cực mạnh" nữa là dùng bộ ĐK mờ mà dân ĐK chúng tôi thường gọi là ĐK "mù", kaka .. Nhưng đòi hỏi người thiết kế phải có hiểu biết sâu về đối tượng. Có thể có hiểu biết sâu về đối tượng nhưng người kỹ sư không thể đưa ra một mô hình toán học đáp ứng được yêu cầu thiết kế thì có thể dùng phương pháp này. Muốn biết mọi chuyện ra sao, xin mời các bạn hãy ... theo dõi cuốn Lý thuyết ĐK mờ của bác Phước nhà ta, keke ...