Điều khiển dựa trên mô hình dự báo cho một lớp đối tượng có trễ

Lê Thị Thu Hà và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 128(14): 139 - 147

150

ĐIỀU KHIỂN DỰA TRÊN MÔ HÌNH DỰ BÁO CHO MỘT LỚP

ĐỐI TƯỢNG CÓ TRỄ

Lê Thị Huyền Linh1*, Lại Khắc Lãi2

1

Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp – ĐH Thái Nguyên, 2Đại học Thái Nguyên

TÓM TẮT

Lớp đối tượng phi tuyến có trễ thường gặp phổ biến trong công nghiệp, việc thiết kế điều khiển

cho lớp đối tượng này gặp nhiều khó khăn. Trong [9] các tác giả đã đưa ra giải pháp sử dụng mạng

nơron RBF để nhận dạng và bù thành phần phi tuyến. Nhờ đó đã chuyển lớp đối tượng phi tuyến

có trễ thành lớp đối tượng tuyến tính có trễ với ma trận A, B là xác định. Nhằm tiếp tục phát triển

các kết quả đã đạt được trong [9], bài báo này đề xuất giải pháp xây dựng bộ điều khiển tối ưu dựa

trên mô hình dự báo cho lớp đối tượng phi tuyến có trễ sau khi đã bù thành phần phi tuyến. Thông

qua việc lựa chọn phiếm hàm mục tiêu phù hợp cho phép ta tìm được tín hiệu điều khiển tối ưu là

một hàm tường minh. Đồng thời tìm ra chính xác tầm dự báo và tầm điều khiển của hệ thống.

Từ khoá: Mô hình điều khiển dự báo, có trễ, hàm mục tiêu, điều khiển tối ưu

MỞ ĐẦU*

Các đối tượng có trễ thường gặp trong nhiều

lĩnh vực công nghiệp như công nghiệp hóa

chất, công nghiệp lọc dầu và hóa dầu, luyện

kim, thực phẩm,… Để điều khiển các đối

tượng có trễ, các phương pháp điều khiển

truyền thống tỏ ra kém hiệu quả [1]. Một số

phương pháp điều khiển dựa trên mô hình

dành cho các đối tượng có trễ đã được đề xuất

trong các công trình [1,2,3,4]. Tuy vậy vấn đề

điều khiển dựa trên mô hình dự báo cho lớp

đối tượng có trễ vẫn chưa được giải quyết một

cách thỏa đáng, đặc biệt là đối với các trường

hợp hệ thống chịu tác động của các loại nhiễu

phụ thuộc trạng thái. Vấn đề nhận dạng các

nhiễu bất định đối với lớp các đối tượng có

trễ trong điều khiển đã được đề xuất trong

[5,6]. Bài báo này đề cập vấn đề điều khiển

tối ưu các đối tượng có trễ trên cơ sở mô hình

dự báo. Đối với các đối tượng có trễ chịu tác

động của các nhiễu bất định, vấn đề sẽ được

giải quyết trên cơ sở kết hợp luật điều khiển

tối ưu dựa trên mô hình dự báo với các thuật

toán nhận dạng nhiễu đề xuất trong [5,6].

Xét lớp đối tượng được mô tả bởi phương trình:

X AX BV ( ) ( ) ( ) t t t  

(1)

V U ( ) ( ) t t  

(2)

* Tel: 0918 127781, Email: [email protected]

Trong đó:

;

n m X U, V  

;

x x ;

n n n m A B  

;

 - thời gian trễ.

Vấn đề đặt ra là phải tổng hợp hệ thống

điều khiển, đảm bảo tối thiểu hóa phiếm hàm:

0

( , ) min

f

t

t

J H dt    X U

(3)

Phiếm hàm mục tiêu (3) còn được gọi là tiêu

chuẩn tối ưu. Việc lựa chọn tiêu chuẩn tối ưu

là một vấn đề khó khăn và phức tạp, bởi một

hệ thống tối ưu theo một tiêu chuẩn sẽ chỉ

đảm bảo chất lượng tốt nhất theo một chỉ tiêu

tương ứng có thể sẽ là không chấp nhận được

theo các chỉ tiêu khác. Ví dụ, một hệ thống tối

ưu tác động nhanh có thể là không chấp nhận

được theo quan điểm kinh tế (tiết kiệm) hoặc

không chấp nhận được theo các đặc tính của

quá trình quá độ. Hơn thế nữa, trong hàng loạt

trường hợp, việc thực hiện kỹ thuật các luật

điều khiển tối ưu theo tiêu chuẩn tối ưu được

chọn có thể làm cho hệ thống trở nên phức

tạp đến mức không thể chấp nhận được.

Sự đa dạng của các bài toán thực tế cùng với

các yêu cầu kỹ thuật khác nhau đối với các hệ

thống điều khiển khác nhau không cho phép

chúng ta xây dựng một tiêu chuẩn chất lượng

duy nhất – thống nhất chung, phù hợp với tất

cả các trường hợp. Vì vậy trong mỗi bài toán

đòi hỏi phải xác định một chỉ tiêu chất lượng

riêng biệt, một tiêu chuẩn tối ưu riêng đảm

bảo chất lượng theo mục tiêu đặt ra. Các tiêu