Thư viện tri thức trực tuyến
Kho tài liệu với 50,000+ tài liệu học thuật
© 2023 Siêu thị PDF - Kho tài liệu học thuật hàng đầu Việt Nam

Điều khiển bám đuỗi mức két dựa trên giải thuật điều khiển thông minh (Fuzzy, neural network): Đồ án tốt nghiệp khoa Công nghệ Điện
Nội dung xem thử
Mô tả chi tiết
ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM
KHOA ĐIỆN
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
ĐIỀU KHIỂN BÁM ĐUỔI MỨC KÉT DỰA
TRÊN GIẢI THUẬT ĐIỀU KHIỂN THÔNG
MINH (FUZZY, NEURAL NETWORK)
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN :
SINH VIÊN THỰC HIỆN :
LỚP :
TS.NGÔ THANH QUYỀN
NGUYỄN MINH HIẾU – 14032661
DHDKTD10A
TP Hồ Chí Minh, tháng 06 năm 2018
I
PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
1. Họ và tên sinh viên/ nhóm sinh viên đƣợc giao đề tài
NGUYỄN MINH HIẾU MSSV: 14032661
2. Tên đề tài
ĐIỀU KHIỂN BÁM ĐUỔI MỨC KÉT DỰA TRÊN GIẢI THUẬT ĐIỀU
KHIỂN THÔNG MINH (FUZZY, NEURAL NETWORK).
3. Nội dung
- Xây dựng mô hình toán học của hệ thống.
- Nghiên cứu phương pháp điều khiển Fuzzy và CMAC
- Thiết kế bộ điều khiển Fuzzy và CMAC cho hệ thống điều khiển két nước.
- Nhúng bộ điều khiển vào Card NI MyDAQ và chạy thực nghiệm để kiểm tra
phương pháp điều khiển đề xuất.
4. Kết quả
Thiết kế bộ điều khiển Fuzzy và CMAC cho đáp ứng tương đối tốt với sai số
không vượt quá 2%.
Giảng viên hướng dẫn Tp. HCM, ngày tháng năm 2018
Sinh viên
II
NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 06 năm 2018
Giảng viên hướng dẫn
III
NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 06 năm 2018
Giảng viên phản biện
IV
Mục lục
LỜI MỞ ĐẦU ............................................................................................................ 1
CHƯƠNG 1.MỞ ĐẦU............................................................................................... 2
1.1. Đặt vấn đề..................................................................................................... 2
1.2. Mục tiêu nghiên cứu.................................................................................... 3
1.3. Bƣớc thực hiện............................................................................................. 3
CHƯƠNG 2.TỔNG QUAN VỀ MÔ HÌNH.............................................................. 4
2.1. Giới thiệu mô hình hệ thống....................................................................... 4
2.2. Phần cứng hệ thống ..................................................................................... 5
2.2.1. Máy bơm................................................................................................ 5
2.2.2. Cảm biến siêu âm .................................................................................. 7
2.2.3. Bộ giới hạn dòng ................................................................................... 8
2.2.4. Bồn chứa................................................................................................ 9
2.2.5. Mạch Relay.......................................................................................... 10
2.3. Mô hình hóa hệ bồn đơn ........................................................................... 11
CHƯƠNG 3.TỔNG QUAN VỀ LABVIEW VÀ CARD NI MyDAQ..................... 13
3.1. Phần mềm LabView .................................................................................. 13
3.1.1. Tổng quan về LabVIEW ..................................................................... 13
3.1.2. Các ứng dụng của LabVIEW .............................................................. 14
3.1.3. Các thành phần LabVIEW .................................................................. 14
3.1.5. Công cụ lập trình LabVIEW ............................................................... 18
3.1.6. Cấu trúc trong LabVIEW .................................................................... 21
3.1.7. Một số Module và Toolkit trong LabVIEW....................................... 24
3.2. Card giao tiếp NI myDAQ........................................................................ 30
3.2.1. Giới thiệu Card giao tiếp NI myDAQ ................................................. 30
3.2.2. Đặc điểm kỹ thuật................................................................................ 31
CHƯƠNG 4.CƠ SỞ LÝ THUYẾT.......................................................................... 34
V
4.1. Lý thuyết điều khiển hệ thống điều khiển tự động................................. 34
4.1.1. Cấu trúc hệ thống, điều khiển tự động hóa.......................................... 34
4.1.2. Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng hệ thống điều khiển ........................ 34
4.2. Mô tả hệ thống các hệ thống điều khiển.................................................. 36
4.2.1. Bộ điều khiển mờ (Fuzzy)................................................................... 36
4.2.2. Bộ điều khiển liên kết mô hình tiểu não (CMAC).............................. 48
CHƯƠNG 5.THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN .......................................................... 52
5.1. Kết nối Card NI myDAQ với mô hình .................................................... 52
5.2. Sơ đồ kết nối............................................................................................... 54
5.3. Lƣu đồ giải thuật ....................................................................................... 55
5.4. Thiết kế bộ điều khiển trên LabVIEW.................................................... 56
5.4.1. Yêu cầu thiết kế ................................................................................... 56
5.4.2. Thiết kế bộ điều khiển mờ (Fuzzy) ..................................................... 56
5.4.3. Thiết kế bộ điều khiển mô hình tiểu não (CMAC) ............................. 59
5.4.4. Xây dựng Scale và Warning................................................................ 64
5.4.5. Chế độ AutoSetPoint/Manual.............................................................. 65
5.4.6. Xây dựng SCADA............................................................................... 67
CHƯƠNG 6.KẾT LUẬN, ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ................................................. 75
TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................ 78
LỜI CẢM ƠN........................................................................................................... 79
VI
DANH MỤC BẢNG
Bảng 3. 1 Thông số card NI MyDAQ ……………………………………………..31
Bảng 3. 2 Các trạng thái điều khiển của card NI MyDAQ ………………………..32
Bảng 3. 3 Các trạng thái điều khiển của quá trình điều khiển mức nước………….33
Bảng 5. 1 Các trạng thái điều khiển của mạch rơ le.……………………………….54
Bảng 5. 2 Luật hợp thành bộ điều khiển Fuzzy ……………………………………58
Bảng 6. 1 Bảng so sánh bộ điều khiển Fuzzy và CMAC với setpoint 100mm…….77
Bảng 6. 2 Ưu, nhược điểm của bộ điều khiển Fuzzy và CMAC …………………..77
VII
DANH MỤC HÌNH
Hình 2. 1 Mô hình MPS® PA Compact Workstation ................................................ 4
Hình 2. 2 Sơ đồ khối mô hình MPSPA dùng hệ thống điều khiển mức .................... 5
Hình 2. 3 Bơm DC P101............................................................................................. 6
Hình 2. 4 Cấu tạo bơm DC P101................................................................................ 6
Hình 2. 5 Cảm biến siêu âm ....................................................................................... 7
Hình 2. 6 Sơ đồ kích thước của cảm biến B101......................................................... 7
Hình 2. 7 Bộ giới hạn dòng ........................................................................................ 8
Hình 2. 8 Sơ đồ kết nối động cơ với bộ giới hạn dòng............................................... 8
Hình 2. 9 Tank 101 ..................................................................................................... 9
Hình 2. 10 Mạch nguồn và mạch relay..................................................................... 10
Hình 2. 11 Sơ đồ điều khiển mạch rơ le ................................................................... 11
Hình 2. 12 Hệ thống két đơn .................................................................................... 12
Hình 3. 1Mô hình tính toán và các mô hình lập trình trong LabVIEW ................... 13
Hình 3. 2 Giao diện Front Panel............................................................................... 15
Hình 3. 3 Control trên Front Panel ........................................................................... 15
Hình 3. 4 Indicator trên Front Panel......................................................................... 16
Hình 3. 5 Cấu trúc cơ bản của Block Diagram......................................................... 17
Hình 3. 6 Bảng Control Palette................................................................................. 18
Hình 3. 7 Bảng Function Palellte.............................................................................. 19
Hình 3. 8 Xây dựng sơ đồ khối trên VI.................................................................... 20
Hình 3. 9 Cửa sổ Icon Editor.................................................................................... 20
Hình 3. 10 Menu Pattern........................................................................................... 21
Hình 3. 11 Kết nối terminal...................................................................................... 21
Hình 3. 12 While Loop trong LabVIEW.................................................................. 22
Hình 3. 13 For Loop trong LabVIEW...................................................................... 23
Hình 3. 14 Case Structures trong LabVIEW............................................................ 23
Hình 3. 15 LabVIEW MathScript Interactive Window............................................ 25
Hình 3. 16 LabVIEW MathScript node.................................................................... 25
Hình 3. 17 Giao diện công cụ Fuzzy System Designer............................................ 26
VIII
Hình 3. 18 Thẻ Variables trong giao diện Fuzzy System Designer ......................... 26
Hình 3. 19 Các dạng hàm liên thuộc ....................................................................... 27
Hình 3. 20 Rule trong trong giao diện Fuzzy System Designer............................... 28
Hình 3. 21 Thẻ Test System trong giao diện Fuzzy System Designer.................... 28
Hình 3. 22 Các hàm Fuzzy trong LabView.............................................................. 29
Hình 3. 23 I/O của hàm Fuzzy................................................................................. 29
Hình 3. 24 Card NI MyDAQ.................................................................................... 30
Hình 4. 1 Cấu trúc hệ thống điều khiển tự động ...................................................... 34
Hình 4. 2 Sai số xác lập ............................................................................................ 35
Hình 4. 3 Độ vọt lố ................................................................................................... 35
Hình 4. 4 Thời gian quá độ và thời gian lên............................................................ 36
Hình 4. 5 Sơ đồ khối bộ điều khiển mờ.................................................................... 37
Hình 4. 6 Đặc điểm hàm liên thuộc .......................................................................... 38
Hình 4. 7 Hàm liên thuộc dạng tam giác .................................................................. 39
Hình 4. 8 Hàm liên thuộc dạng hình thang............................................................... 39
Hình 4. 9 Hàm liên thuộc dạng gauss....................................................................... 40
Hình 4. 10 Mô tả giá trị ngôn ngữ tập mờ................................................................ 40
Hình 4. 11 Phép hợp trong tập mờ ........................................................................... 41
Hình 4. 12 phép giao trong tập mờ........................................................................... 43
Hình 4. 13 Phép bù trong tập mờ.............................................................................. 44
Hình 4. 14 Phương pháp cực đại .............................................................................. 46
Hình 4. 15 Nguyên lý trung bình.............................................................................. 47
Hình 4. 16 Nguyên lý cận trái................................................................................... 47
Hình 4. 17 Nguyên lý cận phải................................................................................. 47
Hình 4. 18 Phương pháp điểm trọng tâm ................................................................. 48
Hình 4. 19 Cấu trúc bộ điều khiển liên kết mô hình tiểu não................................... 49
Hình 4. 20 Sơ đồ khối của CMAC ........................................................................... 49
Hình 5. 1 DAQ Assistant trong LabVIEW………………………………………... 52
Hình 5. 2 Thiết lập giới hạn điện áp cho DAQ Assistant…………………………53
Hình 5. 3 Sơ đồ kết nối Push Button với các DAQ Assistant……………………...53