Điều khiển bám hệ chuyển động theo phương pháp tuyến tính hóa chính xác thích nghi với khâu nhận dạng online dùng mạng Nơron

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 1

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

--------------------------------------

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

NGÀNH: TỰ ĐỘNG HÓA

ĐIỀU KHIỂN BÁM HỆ CHUYỂN ĐỘNG THEO PHƢƠNG PHÁP

TUYẾN TÍNH HOÁ CHÍNH XÁC THÍCH NGHI VỚI KHÂU NHẬN

DẠNG ONLINE DÙNG MẠNG NƠRON

NGUYỄN THỊ XIM

THÁI NGUYÊN 2010

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 2

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

--------------------------------------

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

NGÀNH: TỰ ĐỘNG HÓA

ĐIỀU KHIỂN BÁM HỆ CHUYỂN ĐỘNG THEO PHƢƠNG PHÁP

TUYẾN TÍNH HOÁ CHÍNH XÁC THÍCH NGHI VỚI KHÂU NHẬN

DẠNG ONLINE DÙNG MẠNG NƠRON

Học viên: Nguyễn Thị Xim

Ngƣời HD Khoa Học: TS Đỗ Trung Hải

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 3

THÁI NGUYÊN 2010

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

***

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc Lập - Tƣ Do - Hạnh Phúc

--------------o0o--------------

THUYẾT MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

ĐỀ TÀI:

ĐIỀU KHIỂN BÁM HỆ CHUYỂN ĐỘNG THEO PHƢƠNG

PHÁP TUYẾN TÍNH HOÁ CHÍNH XÁC THÍCH NGHI VỚI KHÂU

NHẬN DẠNG ONLINE DÙNG MẠNG NƠRON

Học viên :Nguyễn Thị Xim

Lớp : CHK11

Chuyên ngành :Tự động hoá

Ngƣời hƣớng dẫn :T.S Đỗ Trung Hải

Ngày giao đề tài:1/12/2009

Ngày hoàn thành đề tài:1/8/2010

KHOA ĐT SAU ĐẠI HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN

T.S. Đỗ Trung Hải

BAN GIÁM HIỆU HỌC VIÊN

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 4

Nguyễn Thị Xim

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu,

kết quả trong luận văn là hoàn toàn trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố

trong bất kỳ công trình nào khác.

Tác giả luận văn

Nguyễn Thị Xim

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 5

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình làm luận văn, tôi đã nhận đƣợc nhiều ý kiến đóng góp từ

các thầy, cô giáo, các anh chị và các bạn đồng nghiệp.

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến T.S Đỗ Trung Hải; đến Khoa Sau Đại

học - Trƣờng Đại học Kỹ thuật công nghiệp.

Tôi xin chân thành cảm ơn trƣờng Đại học Kỹ thuật công nghiệp, đã tạo

những điều kiện thuận lợi nhất về mọi mặt để tôi hoàn thành khóa học.

Tôi xin chân thành cảm ơn ban giám hiệu trƣờng Cao đăng nghề GTVT

Trung ƣơng II, đã tạo những điều kiện thuận lợi nhất về mọi mặt để tôi hoàn

thành khóa học.

Tác giả luận văn

Nguyễn Thị Xim

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 6

Mục Lục

Mục lục . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

Danh mục các hình vẽ và đồ thị . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

Mở đầu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

Chƣơng 1 Tổng quan về điều khiển thích nghi và các phƣơng pháp nhận

dạng hệ thống . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

14

1.1 Tổng quan về phƣơng pháp điều khiển thích nghi. . . . . . . . 14

1.1.1 Khái niệm về điều khiển thích nghi. . . . . . . . . . . . . . . . 14

1.1.1.1 Định nghĩa……………………… 14

1.1.1.2 Câu trúc của hệ điều khiển thích nghi…………….. 14

1.1.1.3 Phân loại………………………………………………….. 15

1.1.2 Các sơ đồ cấu trúc cơ bản của một hệ ĐKTN… 15

1.1.2.1 Hệ điều khiển thích nghi điều chỉnh hệ số khuếch đại….. 16

1.1.2.2 Hệ điều khiển thích nghi theo mô hình mẫu…………… 16

1.1.2.3 Hệ điều khiển thích nghi tự chỉnh (Self-Turning-egulator)-

(STR)…

17

1.1.3 Hệ ĐKTN theo mô hình mẫu (MRAC) 19

1.1.3.1 Phƣơng pháp điều khiển thích nghi theo mô hình mẫu trực

tiếp

19

1.1.3.2 Phƣơng pháp MRAC gián tiếp ............................. 20

1.1.4 Hệ điều khiển thích nghi áp đặt cực- APPC 22

1.1.5 Phƣơng pháp điều khiển tuyến tính hoá chính xác thích nghi. . 23

1.2 Tổng quan về vấn đề nhận dạng hệ thống. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 7

1.2.1 Một số phƣơng pháp kinh điển nhận dạng thông số hệ thống Off￾line..........

25

1.2.1.1 Phƣơng pháp xấp xỉ vi phân. ……………………………. 26

1.2.1.2 Phƣơng pháp Gradient…………………………………… 26

1.2.1.3 Phƣơng pháp tìm kiếm trực tiếp. ………………………… 28

1.2.1.4 Phƣơng pháp tựa tuyến tính. …………………………….. 28

1.2.1.5 Phƣơng pháp sử dụng hàm nhạy. ………………………… 29

1.2.2 Một số phƣơng pháp kinh điển nhận dạng thông số hệ thống On￾line…………………………………………………………

29

1.2.2.1 Phƣơng pháp bình phuơng cực tiểu. …………………….. 29

1.2.2.2 Phƣơng pháp xấp xỉ ngẫu nhiên…………………………. 30

1.2.2.3 Phƣơng pháp lọc Kalman mở rộng………………… 30

1.2.3 Một số phƣơng pháp hiện đại để nhận dạng hệ thống………...... 32

1.2.3.1 Phƣơng pháp sử dụng lý thuyết mờ………………………. 32

1.2.3.2 Phƣơng pháp sử dụng mạng nơron………………………. 32

1.3 Lựa chọn phƣơng án nhận dạng và điều khiển. . . . . . . . . . . .. . . . 34

Chƣơng 2: Mạng nơron và ứng dụng để nhận dạng online trong điều

khiển bám hệ chuyển động theo phƣơng pháp tuyến tính hoá chính xác

thích nghi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

37

2.1Tổng quan về mạng nơron . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

2.1.1 Khái niệm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 37

2.1.2 Cấu trúc mạng nơron. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . … 38

2.1.3 Luật học của mạng nơron. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . …. 40

2.1.3.1 Khái niệm………………………………………………. 40