ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

VŨ HƯNG
SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN
HIỆN ĐẠI NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG HỆ
ĐIỀU KHIỂN VỊ TRÍ
Chuyên ngành : Tự Động Hóa
Mã số : 605260
TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
THÁI NGUYÊN - 2011
1
Luận văn được hoàn thành tại trường Đại học Kỹ
thuật Công nghiệp - Đại học Thái Nguyên.
Cán bộ HDKH : TS. Võ Quang Vinh
Phản biện 1 :
Phản biện 2 :
Luận văn đã được bảo vệ trước hội đồng chấm luận
văn, họp tại: Phòng cao học số , trường Đại học Kỹ thuật
Công nghiệp - Đại học Thái Nguyên.
Vào giờ phút ngày tháng năm 2010.
Có thể tìm hiển luận văn tại Trung tâm Học liệu tại
Đại học Thái Nguyên và Thư viện trường Đại học Kỹ thuật
Công nghiệp Thái Nguyên.
2
LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay đất nước ta đang trong thời kỳ đổi mới,
công nghiệp hoá hiện đại hoá cùng với sự phát triển của công
nghệ thông tin, ngành kỹ thuật điện tử là sự phát triển của kỹ
thuật điều khiển và tự động hoá. Hệ thống nào có chuyển
động cơ học ( dây chuyền sản xuất, người máy…) thì hệ

điều khiển này đều có ưu điểm của bộ điều khiển mờ căn
bản, nhưng chúng được tập hợp đơn giản, dễ hiểu, làm việc
ổn định, có đặc tính động học tốt ngay cả khi thông tin của
đối tượng không đầy đủ hoặc không chính xác. Một số còn
không chịu ảnh hưởng của nhiễu cũng như sự thay đổi theo
thời gian của đối tượng điều khiển.
Kết cấu của luận văn gồm:
Mở đầu
Chương 1: Tổng quan về hệ điều khiển chuyển động
4
Chương 2: Xây dựng thuật toán tổng hợp mờ trượt
cho hệ chuyển động đối với đối tượng phi tuyến
Chương 3: Ưng dụng điều khiển mờ trượt để nâng
cao chất lượng điều khiển vị trí sử dụng động cơ điện một
chiều
Kết luận
Sau thời gian tìm hiểu và nghiên cứu đến nay bản
luận văn của em đã hoàn thành với kết quả tốt. Thành công
này phải kể đến sự giúp đỡ tận tình của các thày cô giáo
trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên. Đặc biệt
là Thầy TS Võ Quang Vinh người đã trực tiếp hướng dẫn
em, đã hết lòng ủng hộ và cung cấp cho em những kiến thức
hết sức quý báu. Em xin dành cho thầy lời cảm ơn sâu sắc.
Do thời gian, kiến thức và kinh nghiệm thực tế có
hạn nên luận văn này không tránh khỏi những thiếu sót. Em
rất mong nhận được các ý kiến chỉ bảo của các thày cô giáo
và của bạn bè đồng nghiệp để bản luận văn của em được
hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Thái Nguyên, ngày 15 tháng 8 năm 2011

1.4.3. Hệ điều khiển mờ trượt
1.4.3.1 .Nguyên lý điều khiển trượt
Nhận xét: Qua nghiên cứu ta nhận thấy rằng bộ điều
khiển mờ có tính phi tuyến mạnh, khả năng chống nhiễu
cao, nó rất phù hợp với hệ có tính phi tuyến, phụ thuộc thời
gian, nó có tham số dải và thời gian trễ lớn. Việc thành
công khi thiết kế bộ điều khiển mờ phụ thuộc rất nhiều vào
kinh nghiệm vận hành hệ thống và kiến thức chuyên gia mà
chưa có phương pháp chuẩn hoá để thiết kế bộ điều khiển
mờ .
Nội dung về điều khiển trượt và mờ sẽ làm cơ sở để
tổng hợp bộ điều khiển mờ trượt ở phần tiếp theo ở luận
văn.
CHƯƠNG II
XÂY DỰNG THUẬT TOÁN TỔNG HỢP MỜ TRƯỢT
CHO HỆ CHUYỂN ĐỘNG ĐỐI VỚI ĐỐI TƯỢNG PHI
TUYẾN.
7
Đặt vấn đề:
Trong chương I ta đã đề cập đến bộ điều khiển mờ và
trượt, ta thấy mỗi loại đều có ưu điểm và nhược điểm riêng,
nếu kết hợp chúng lại ta sẽ nâng cao được chất lượng điều
khiển. Vì vậy trong chương này ta đi xây dựng thuật toán
tổng hợp bộ điều khiển mờ trượt để điều khiển đối với đối
tượng phi tuyến bậc 2
2.1. TỔNG HỢP BỘ ĐIỀU KHIỂN TRƯỢT MỜ .
2.1.1. Phương pháp điều khiển trượt.
2.1.2. Thiết kế bộ điều khiển trượt ổn định bền vững
2.1.3. Thiết kế bộ điều khiển trượt bám bền vững
2.1.4.Thiết kế luật điều khiển trượt

ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU
Hệ thống truyền động động cơ một chiều là hệ thống
tự động điều chỉnh điện áp với ba mạch vòng phản hồi đó là
phản hồi dòng điện, phản hồi tốc độ, phản hồi vị trí. Kết quả
của vấn đề thiết kế hệ thống là độ ổn định và đảm bảo các chỉ
tiêu về chất lượng động như: độ quá điều chỉnh, tốc độ, thời
gian điều chỉnh, số lần dao động.
3.1. Xây dựng hàm truyền của các khâu trong hệ thống
điều khiển
9
3.1.1. Hàm truyền của động cơ điện
3.1.2. Bộ chỉnh lưu bán dẫn Thyristor
3.1.3. Hàm truyền của máy phát tốc
3.1.3. Hàm truyền của máy phát tốc
3.1.4. Hàm truyền của thiết bị đo điện
3.1.5. Tổng hợp hệ điều khiển R
I
, R
ω
, R
ϕ
3.1.5.1. Tổng hợp bộ điều khiển dòng điện R
I
3.1.5.2. Tổng hợp bộ điều khiển tốc độ R
ω
3.1.5.3. Tổng hợp mạch vòng vị trí
3.1.5.3.1. Sơ đồ cấu trúc của trúc hệ thống điều chỉnh vị
trí
3.1.5.3.2. Tính phi tuyến của bộ điều khiển vị trí
3.2. Mô phỏng hệ thống truyền động với các bộ điều

i
: Hằng số thời gian của máy biến dòng
0,002 s
T
CL
: Hằng số thời gian của bộ chỉnh lưu
0,0025s
T
đk
: Hằng số thời gian của mạch điều khiển bộ
chỉnh lưu 0,001s
T
ω
: Hằng số thời gian của máy phát tốc
0,001s
T
ϕ
: Hằng số thời gian của bộ cảm biến vị trí
0,3s
L : Chiều dài quãng đường cần di chuyển
100 cm
R : Bán kính trục truyền tải cuối cùng
0,32 cm
11
* Tính toán các thông số hệ điều chỉnh vị trí:
Tốc độ góc định mức:
rad/s314
60
0030.π2.
60

0,0364
0,162
0,0059
R
L
u
T
u
u
===
Hàm truyền động cơ:
0,0309.p1
6,1728
.pT1
1/R
(p)W
u
u
D
+
=
+
=
Hàm truyền của bộ biến đổi:
0,0025.p1
11
.pT1
K
W
cl

siicl
uu
i
pT
1
1
.T.K2.K
TR
(p)R
Trong đó:
s.105,51ms2,5ms2msTTTT
3
dk
v
isi
−
=++=++=
K
i
: Hệ số khuếch đại của cảm biến dòng điện
0,286
35
10
I
U
K
dm
dk
i
===

10,1704.(p)R
i
Hàm truyền của bộ điều chỉnh tốc độ theo tiêu chuẩn
tối ưu modul:
sωωu
c
i
ω
.2.T.KR
.T.K
(p)R
Φ
=
K
Ta có: U
ω
đ
= ω.K
ω
Chọn: U
ω
đ
= 5 V
Hệ số khuếch đại của cảm biến tốc độ:
0,0159
314
5
K
ω
==

.2.T.KR
.TKK
(p)R
sωωu
c
.
i
ω
==
Φ
=
Hàm truyền của bộ điều chỉnh vị trí R
ϕ
theo tiêu
chuẩn tối ưu modul:
p)2.T(1
.2.T.KK
K
(p)R
sω
TT
r
ω
+=
ϕm32,0r
m010l
c

t.ω.Kdt.ω.KT
1
0
rr
∫
==
1
314
100.π
ω
T
K
r
===⇒

0,024.p)(1
0,3.0,0318.2.1
0,0159
p)2.T(1
.2.T.KK
K
(p)R
sω
r
ω
+=+=
ϕϕ
ϕ
R
ϕ

mờ trong bộ điều khiển để thay thế cho hàm sign
Bước 3: Xây dựngbộ mờ
Các bước xây dựng bộ mờ:
1. Mờ hoá mặt trượt S: chọn
18
19
Hình 3.19: Hàm thuộc với 5 tập mờ
2. Xây dựng hệ quy tắc mờ:
Hình 3.20: Luật hợp thành
20
Hình 3.21: Quan hệ vào ra của bộ điều khiển mờ
Giải mờ: Bằng phương pháp giải mờ trọng tâm
Bước 4: Thiết kế mô phỏng bằng Matlab
3.4. Mô phỏng hệ điều khiển vị trí có bộ điều khiển trượt
mờ
21
Hình 3.23: Mô phỏng trượt mờ 10s
22
Hình 3.23: Mô phỏng trượt mờ 15s
23
KẾT LUẬN
Đề tài sử dụng phương pháp điều khiển hiện đại
nâng cao chất lượng hệ điều khiển vị trí, cụ thể là áp dụng
phương pháp điều khiển mờ trượt để điều khiển vị trí sử
dụng động cơ điện một chiều xuất phát từ thực tiễn của
ngành kỹ thuật điều khiển và tự động hoá. Đề tài nghiên cứu
đã kết hợp điều khiển mờ và điều khiển trượt để đưa ra một
bộ điều khiển vị trí mới phát huy được những ưu điểm của
bộ điều khiển trượt và kết hợp với bộ điều khiển mờ để khắc
phục nhược điểm của bộ điều khiển trượt là hiện tượng trượt

25