Lý thuyết điều khiển hiện đại_ Introduction

Mục đích của bài toán điều khiển là nâng cao chất lượng của hệ thống, cài đặt các bộ điều khiển đảm bảo chỉ tiêu chất lượng tối ưu trong các điều kiện ràng buộc hoặc hệ thống được thiết kế phải có tính thích nghi và bền vững trong môi trường làm việc luôn biên động.

---

LÔØI NOÙI ÑAÀU Lyù thuyeát ñieàu khieån töï ñoäng vaø Lyù thuyeát ñieàu khieån hieän ñaïi laø hai moân hoïc ñaëc thuø cuûa ngaønh Ñieàu khieån töï ñoäng. Phöông phaùp phaân tích vaø thieát keá heä thoáng trong mieàn thôøi gian vaø taàn soá ñöôïc trình baøy trong giaùo trình Lyù thuyeát ñieàu khieån töï ñoäng. Caùch tieáp caän döïa treân caùc coâng thöùc toaùn hoïc hay nhöõng ñònh luaät khoa hoïc ñeå moâ taû heä thoáng ñaõ ñöôïc giaûn löôïc nhöõng yeáu toá baát ñònh vaø phöùc taïp thöôøng cho ñaùp soá raát chính xaùc. Tuy nhieân yeáu ñieåm chính cuûa caùch tieáp caän naøy laø phaûi tìm ra coâng thöùc toaùn hoïc hay gæa töôûng nhöõng ñieàu kieän vaän haønh heä thoáng cho gioáng vôùi thöïc teá , maø ñieàu naøy khoâng theå thöïc hieän theo caùch kinh ñieån thoâng thöôûng. Khi heä thoáng phöùc taïp caùch tieáp caän thaønh coâng laø ñieàu khieån tích hôïp, keát hôïp ñöôïc caùc phöông phaùp ñieàu khieån kinh ñieån, hieän ñaïi vôùi coâng ngheä tính toaùn meàm mang tính thoâng minh. Muïc ñích cuûa baøi toaùn ñieàu khieån laø naâng cao chaát löôïng cuûa heä thoáng, caøi ñaët caùc boä ñieàu khieån ñaûm baûo chæ tieâu chaát löôïng toái öu trong caùc ñieàu kieän raøng buoäc hoaëc heä thoáng ñöôïc thieát keá phaûi coù tính thích nghi vaø beàn vöõng trong moâi tröôøng laøm vieäc luoân bieán ñoäng. Quyeån saùch Lyù thuyeát ñieàu khieån hieän ñaïi goàm 4 chöông. Chöông 1 Coâng ngheä tính toùan meàm trình baøy caùc khaùi nieäm cô baûn vaø moät soá öùng duïng coâng ngheä tính toaùn meàm trong ñieàu khieån. Trình töï thieát keá boä ñieàu khieån môø, môø toái öu, caùc boä môø thích nghi, nhaän daïng vaø ñieàu khieån duøng maïng nô-ron, giaûi thuaät di truyeàn tìm kieám lôøi giaûi toái öu ñöôïc ñeà caäp qua caùc ví duï minh hoïa mang tính giôùi thieäu toång quan. Chöông 2 Ñieàu khieån toái öu Ñaëc ñieåm cöïc trò cuûa heä thoáng khi xaây döïng baøi toaùn toái öu vaø thaønh laäp haøm chæ tieâu chaát löôïng, haøm Hamilton. Caùc phöông phaùp toái öu ñöôïc trình baøy laø phöông phaùp bieán phaân coå ñieån Euler-Lagrange, nguyeân lyù cöïc ñaïi Pontryagin, qui hoaïch ñoäng Bellman vaø ñieàu khieån toái öu tuyeán tính daïng toaøn phöông LQR. Nhaän xeùt & choïn löïa giaûi phaùp toái öu cho baøi toaùn . Caùc ví duï minh hoïa ñöôïc trình baøy theo nhieàu caùch giaûi khaùc nhau vaø ñöôïc kieåm chöùng baèng chöông trình moâ phoûng trong MATLAB. Chöông 3 Ñieàu khieån thích nghi Khaùi nieäm veà ñieàu khieån thích nghi, öôùc löôïng tham soá vaø phaân loaïi heä thoáng thích nghi. Heä thích nghi moâ hình tham chieáu vôùi luaät MIT laø troïng taâm cuûa chöông, ñöôïc dieãn giaûi qua caùc ví duï thieát keá boä môø thích nghi, nô-ron môø thích nghi cho heä thoáng ñoäng. Heä töï chænh ñònh STR giaùn tieáp vaø tröïc tieáp vôùi nhieãu tieàn ñònh & nhieãu ngaãu nhieân. Kyõ thuaät chænh ñònh vaø lòch trình ñoä lôïi ñöôïc trình baøy ôû phaàn cuoái chöông. Thoâng qua caùc ví duï töø ñôn giaûn ôû chöông 1 ñeán caùc ví duï phöùc taïp ôû chöông 3 baøi toaùn thieát keá boä ñieàu khieån thích nghi ñöôïc laøm saùng toû daàn. Phöông phaùp thieát keá duøng lyù thuyeát oån ñònh Lyapunov ñöôïc xem laø giaûi phaùp khaû thi trong vieäc kieåm soaùt tính oån ñònh cuûa heä thoáng thích nghi. Chöông 4 Ñieàu khieån beàn vöõng Khaùi nieäm ñieàu khieån beàn vöõng, caùc pheùp toaùn cô baûn trong khaûo saùt tính beàn vöõng cuûa heä SISO vaø MIMO. Boä quan saùt, boä loïc Kalman, giaûi thuaät thieát keá vaø ví duï minh hoïa ñöôïc dieãn giaûi trong phöông phaùp LQG. Ñieàu khieån beàn vöõng H∞ ñöôïc trình baøy qua bieåu ñoà Bode ña bieán, haøm nhaïy vaø haøm buø nhaïy, thuû tuïc thieát keá naén daïng voøng LSDP, ví duï thieát keá H∞ caùnh tay meàm deûo .Thieát keá toái öu H2 ñöôïc ñeà caäp trong ví duï öùng duïng giaûi thuaät di truyeàn . Maëc duø ñaõ coá gaéng söu taàm nhieàu taøi lieäu cuûa caùc Tröôøng Ñaïi Hoïc trong nöôùc vaø treân theá giôùi, song noäi dung quyeån saùch khoù traùnh khoûi nhöõng thieáu soùt vaø haïn cheá. Taùc giaû xin chaân thaønh caûm ôn caùc Thaày giaùo, Coâ giaùo Boä moân Ñieàu khieån töï ñoäng, caùc em sinh vieân, Ban coâng taùc Giaùo trình Tröôøng Ñaïi Hoïc Baùch Khoa vaø Nhaø Xuaát baûn Ñaïi Hoïc Quoác Gia Tp HCM ñaõ taïo ñieàu kieän vaø giuùp ñôõ nhieät tình ñeå hoaøn thaønh quyeån saùch naøy. Taùc giaû chaân thaønh caûm ôn nhöõng yù kieán ñoùng goùp cuûa caùc baïn ñoïc xa gaàn ñeå quyeån saùch ñöôïc hoaøn thieän hôn. Thö goùp yù xin göûi veà Boä moân Ñieàu khieån töï ñoäng-Khoa Ñieän-Ñieän töû Tröôøng Ñaïi Hoïc Baùch Khoa – ÑHQG Tp HCM. Ñòa chæ 268 Lyù Thöôøng Kieät, Quaän 10, Tp HCM Ñieän thoïai : 08 - 8654357 Email : [email protected] [email protected] Taùc giaû