Tài liệu Điều khiển thích nghi pptx

Chѭѫng 2: ĈIӄU KHIӆN THÍCH NGHI

2.1 Khái niӋm

2.1.1 Ĉӏnh nghƭa

“Thích nghi là quá trình thay ÿәi thông sӕ và cҩu

trúc hay tác ÿӝng ÿiӅu khiӇn trên cѫ sӣ lѭӧng thông

tin có ÿѭӧc trong quá trình làm viӋc vӟi mөc ÿích

ÿҥt ÿѭӧc mӝt trҥng thái nhҩt ÿӏnh, thѭӡng là tӕi ѭu

khi thiӃu lѭӧng thông tin ban ÿҫu cNJng nhѭ khi ÿiӅu

kiӋn làm viӋc thay ÿәi” hay :

ĈLӅXNKLӇQWKtFKQJKL 3*6761JX\ӉQ7Kӏ3KѭѫQJ+j

http://www.khvt.com Trang 1

“ĈiӅu khiӇn thích nghi là tәng hӧp các kƭ thuұt

nhҵm tӵ ÿӝng chӍnh ÿӏnh các bӝ ÿiӅu chӍnh trong

mҥch ÿiӅu khiӇn nhҵm thӵc hiӋn hay duy trì ӣ mӝt

mӭc ÿӝ nhҩt ÿӏnh chҩt lѭӧng cӫa hӋ khi thông sӕ

cӫa quá trình ÿѭӧc ÿiӅu khiӇn không biӃt trѭӟc hay

thay ÿәi theo thӡi gian”.

H͏ th͙ng ÿ˱ͫc mô t̫ trong hình d˱ͣi ÿây g͛m 2

vòng:

-Vòng h͛i ti͇p thông th˱ͥng

-Vòng h͛i ti͇p ÿi͉u khi͋n thích nghi

ĈLӅXNKLӇQWKtFKQJKL 3*6761JX\ӉQ7Kӏ3KѭѫQJ+j

http://www.khvt.com Trang 2

KӃt luұn

1. ĈiӅu khiӇn thích nghi

liên quan ÿӃn:

- Sӵ khác nhau vӅ các quá

trình ÿӝng hӑc

- Sӵ khác nhau vӅ các

nhiӉu

2.Các hӋ thӕng thích nghi

là phi tuyӃn

ĈLӅXNKLӇQWKtFKQJKL 3*6761JX\ӉQ7Kӏ3KѭѫQJ+j

http://www.khvt.com Trang 3

2.1.2 Nhұn dҥng hӋ thӕng

x Làm thӃ nào ÿӇ có ÿѭӧc mô hình?

- Vұt lí (hӝp trҳng)

- Kinh nghiӋm (hӝp ÿen)

- KӃt hӧp ( hӝp xám)

x KӃ hoҥch hoá thӵc nghiӋm

x Chӑn lӵa cҩu trúc mô hình

- Các hàm chuyӇn ÿәi

- Ĉáp ӭng xung

- Các mô hình trҥng thái

ĈLӅXNKLӇQWKtFKQJKL 3*6761JX\ӉQ7Kӏ3KѭѫQJ+j

http://www.khvt.com Trang 4

x Tham sӕ thích nghi

- Thӕng kê

- Các vҩn ÿӅ nghӏch ÿҧo

x Sӵ hӧp lí

2.1.3 Ѭӟc lѭӧng tham sӕ thích nghi t/gian thӵc

1. Giӟi thiӋu

2. Bình phѭѫng cӵc tiӇu và hӗi qui

3. HӋ thӕng ÿӝng

4. Các ÿiӅu kiӋn thӵc nghiӋm

5. Các ví dө

6. Các kӃt luұn

ĈLӅXNKLӇQWKtFKQJKL 3*6761JX\ӉQ7Kӏ3KѭѫQJ+j

http://www.khvt.com Trang 5

2.1.4 Phân loҥi

Có thӇ phân loҥi các hӋ thích nghi theo các tiêu

chuҭn sau :

1. HӋ thích nghi mô hình tham chiӃu (MRAS)

2. Bӝ tӵ chӍnh ÿӏnh ( STR )

3. Lӏch trình ÿӝ lӧi

4. HӋ tӵ hӑc

5. HӋ tӵ tә chӭc

ĈLӅXNKLӇQWKtFKQJKL 3*6761JX\ӉQ7Kӏ3KѭѫQJ+j

http://www.khvt.com Trang 6

2.1.5 Ӭng dөng

x Tӵ chӍnh ÿӏnh

x Lӏch trình ÿӝ lӧi

x Thích nghi liên tөc

Quá trình ÿӝng hӑc

BiӃn ÿәi Hҵng sӕ

Sӱ dөng bӝ ÿiӅu khiӇn vӟi các thông sӕ

biӃn ÿәi

Sӱ dөng bӝ ÿiӅu khiӇn vӟi các thông sӕ

biӃn ÿәi

Sӱ dөng bӝ biӃn ÿәi vӟi các thông sӕ

hҵng

Sӱ dөng bӝ biӃn ÿәi vӟi các thông sӕ

hҵng

Sӵ biӃn thiên

không biӃt trѭӟc

Sӵ biӃn thiên

biӃt trѭӟc

Sӱ dөng bӝ ÿiӅu khiӇn thích

nghi

Sӱ dөng bӝ ÿiӅu khiӇn thích

nghi Sӱ dөng lӏch trình ÿӝ lӧi

Sӱ dөng lӏch trình ÿӝ lӧi

ĈLӅXNKLӇQWKtFKQJKL 3*6761JX\ӉQ7Kӏ3KѭѫQJ+j

http://www.khvt.com Trang 7

2.2 HӋ thích nghi mô hình tham chiӃu - MRAS

(Model Reference Adaptive Systems)

u

y

uc

Mô hình Mô hình

Cѫ cҩu hiӋu chӍnh Cѫ cҩu hiӋu chӍnh

Bӝ ÿiӅu khiӇn

Bӝ ÿiӅu khiӇn Ĉӕi tѭӧng Ĉӕi tѭӧng

Tham sӕ ÿiӅu khiӇn

ym

Hình 2.2 S˯ ÿ͛ kh͙i cͯa m͡t h͏ th͙ng thích nghi

mô hình tham chi͇u

ĈLӅXNKLӇQWKtFKQJKL 3*6761JX\ӉQ7Kӏ3KѭѫQJ+j

http://www.khvt.com Trang 8

2.2.1 Sѫ ÿӗ chӭc năng

HӋ thӕng thích nghi sӱ dөng mô hình chuҭn là mӝt trong

nhӳng phѭѫng pháp chính cӫa ÿiӅu khiӇn thích nghi.

Nguyên lí cѫ bҧn ÿѭӧc trình bày ӣ hình 2.2

Mô hình chuҭn sӁ cho ÿáp ӭng ngõ ra mong muӕn ÿӕi vӟi

tín hiӋu ÿһt (yêu cҫu). HӋ thӕng có mӝt vòng hӗi tiӃp

thông thѭӡng bao gӗm ÿӕi tѭӧng và bӝ ÿiӅu khiӇn. Sai sӕ

e là sai lӋch giӳa ngõ ra cӫa hӋ thӕng và cӫa mô hình

chuҭn e = y - ym. Bӝ ÿiӅu khiӇn có thông sӕ thay ÿәi dӵa

vào sai sӕ này. HӋ thӕng có hai vòng hӗi tiӃp:hӗi tiӃp

trong là vòng hӗi tiӃp thông thѭӡng và vòng hӗi tiӃp bên

ngoài hiӋu chӍnh tham sӕ cho vòng hӗi tiӃp bên trong.

Vòng hӗi tiӃp bên trong ÿѭӧc giҧ sӱ là nhanh hѫn vòng

hӗi tiӃp bên ngoài.

ĈLӅXNKLӇQWKtFKQJKL 3*6761JX\ӉQ7Kӏ3KѭѫQJ+j

http://www.khvt.com Trang 9

Hình 2.2 là mô hình MRAS ÿҫu tiên ÿѭӧc ÿӅ nghӏ bӣi

Whitaker vào năm 1958 vӟi hai ý tѭӣng mӟi ÿѭӧc ÿѭa ra:

Trѭӟc hӃt sӵ thӵc hiӋn cӫa hӋ thӕng ÿѭӧc xác ÿӏnh bӣi

mӝt mô hình, thӭ hai là sai sӕ cӫa bӝ ÿiӅu khiӇn ÿѭӧc

chӍnh bӣi sai sӕ giӳa mô hình chuҭn và hӋ thӕng. Mô hình

chuҭn sӱ dөng trong hӋ thích nghi bҳt nguӗn tӯ hӋ liên tөc

sau ÿó ÿѭӧc mӣ rӝng sang hӋ rӡi rҥc có nhiӉu ngүu nhiên.

Chѭѫng này tұp trung vào ý tѭӣng cѫ bҧn. ĈӇ vҩn ÿӅ

ÿѭӧc trình bày mӝt cách rõ ràng, ta chӍ tұp trung vào cҩu

hình trong hình 2.2 ÿѭӧc gӑi là hӋ MRAS song song . Ĉây

là mӝt trong nhiӅu cách có thӇ xây dӵng mô hình chuҭn.

Chѭѫng này ÿӅ cұp chính ÿӃn hӋ liên tөc theo phѭѫng

pháp trӵc tiӃp có nghƭa là tham sӕ ÿѭӧc cұp nhұt mӝt cách

trӵc tiӃp.

ĈLӅXNKLӇQWKtFKQJKL 3*6761JX\ӉQ7Kӏ3KѭѫQJ+j

http://www.khvt.com Trang 10

2.2.2 Luұt MIT (Massachusetts Institude Technology)

Hình 2.3 Mô hình sai s͙

ĈLӅXNKLӇQWKtFKQJKL 3*6761JX\ӉQ7Kӏ3KѭѫQJ+j

http://www.khvt.com Trang 11

HӋ thӕng thích nghi mô hình tham chiӃu ÿҫu tiên

ÿѭӧc ÿѭa ra ÿӇ giҧi quyӃt vҩn ÿӅ: các ÿһc ÿiӇm cӫa

mӝt mô hình tham chiӃu yêu cҫu ngõ ra là quá trình

lí tѭӣng cҫn có ÿáp ӭng ÿӕi vӟi tín hiӋu ÿiӅu khiӇn

nhѭ thӃ nào. Ĉӗ thӏ minh hӑa trong hình 2.2. Trong

trѭӡng hӧp này, mô hình tham chiӃu mang tính song

song hѫn là nӕi tiӃp, giӕng nhѭ cho SOAS (Self

Oscillating Adaptive Systems). Bӝ ÿiӅu khiӇn có thӇ

ÿѭӧc xem nhѭ bao gӗm hai vòng: mӝt vòng phía

trong gӑi là vòng hӗi tiӃp thông thѭӡng có quá trình

và bӝ ÿiӅu khiӇn. Các thông sӕ cӫa bӝ ÿiӅu khiӇn

ÿѭӧc chӍnh ÿӏnh bӣi vòng ngoài sao cho sai sӕ e giӳa

ngõ ra y và ngõ ra mô hình ym là nhӓ nhҩt.

ĈLӅXNKLӇQWKtFKQJKL 3*6761JX\ӉQ7Kӏ3KѭѫQJ+j

http://www.khvt.com Trang 12

Vì vұy vòng ngoài còn ÿѭӧc gӑi là vòng chӍnh ÿӏnh.

Vҩn ÿӅ là xác ÿӏnh cѫ cҩu chӍnh ÿӏnh cho hӋ thӕng

әn ÿӏnh, nghƭa là sai sӕ bҵng zero. ĈiӅu này không

thӇ thӵc hiӋn ÿѭӧc. Cѫ cҩu chӍnh ÿӏnh vӟi thông sӕ

sau ÿѭӧc gӑi là luұt MIT, ÿѭӧc sӱ dөng cho hӋ

MRAS ÿҫu tiên:

T

J

T

w

w



e

e

dt

d

ĈLӅXNKLӇQWKtFKQJKL 3*6761JX\ӉQ7Kӏ3KѭѫQJ+j

http://www.khvt.com Trang 13

Trong phѭѫng trình này e là sai sӕ cӫa mô hình

e = y – ym. Các thành phҫn cӫa vector we/wT là ÿҥo

hàm ÿӝ nhҥy cӫa sai sӕ ÿӕi vӟi các thông sӕ chӍnh

ÿӏnh T.Thông sӕ J xác ÿӏnh tӕc ÿӝ thích nghi. Luұt

MIT có thӇ ÿѭӧc giҧi thích nhѭ sau. Giҧ sӱ rҵng các

thông sӕ T thay ÿәi chұm hѫn nhiӅu so vӟi các biӃn

khác cӫa hӋ thӕng. ĈӇ bình phѭѫng sai sӕ là bé nhҩt,

cҫn thay ÿәi các thông sӕ theo hѭӟng gradient âm

cӫa bình phѭѫng sai sӕ e

2

.

Giҧ sӱ muӕn thay ÿәi thông sӕ cӫa bӝ ÿiӅu khiӇn sao

cho sai sӕ giӳa ngõ ra cӫa ÿӕi tѭӧng và cӫa mô hình

chuҭn tiӃn tӟi zero.

ĈLӅXNKLӇQWKtFKQJKL 3*6761JX\ӉQ7Kӏ3KѭѫQJ+j

http://www.khvt.com Trang 14

Ĉһt e là sai sӕ và T là thông sӕ hiӋu chӍnh. ChӍ tiêu

chҩt lѭӧng :

ÿӇ làm cho J(T) MIN thì cҫn phҧi thay ÿәi các thông

sӕ theo hѭӟng âm cӫa gradient J, có nghƭa là :

(2.1)

2

1

( )

2

J T e

(2.2)

T

J

T

J

T

w

w



w

w



w

w e

e

J

t

ĈLӅXNKLӇQWKtFKQJKL 3*6761JX\ӉQ7Kӏ3KѭѫQJ+j

http://www.khvt.com Trang 15