Xem trước tài liệu

Đang tải tài liệu...

Thông tin chi tiết tài liệu

Định dạng: PDF
Số trang: 93 trang
Dung lượng: 2 MB

Giới thiệu nội dung

Khóa Luận Tốt Nghiệp: Con Lắc Ngược Đôi

Tác giả: Đặng Tiểu Bình, Phạm Đức Hà, Đỗ Minh Hùng, Nguyễn Phúc Khải

Lĩnh vực: Kỹ thuật Điện

Nội dung tài liệu:

Khóa luận này tập trung nghiên cứu về hệ con lắc ngược đôi, một mô hình phức tạp với đặc tính phi tuyến điển hình, thường được sử dụng để kiểm tra và áp dụng các lý thuyết điều khiển tự động hiện đại. Tài liệu trình bày tổng quan về ý nghĩa khoa học và thực tiễn của con lắc ngược đôi, bao gồm việc ứng dụng trong các hệ thống tự cân bằng và vai trò là mô hình nghiên cứu lý tưởng cho các phòng thí nghiệm điều khiển tự động. Nghiên cứu đi sâu vào mô hình vật lý, bao gồm các thông số, bộ phận cần thiết, sơ đồ kết nối và thông tin chi tiết về các thiết bị như SRV02. Bên cạnh đó, khóa luận còn đề cập đến các phương pháp điều khiển tối ưu như LQR, bộ ước lượng trạng thái tối ưu Kalman, và bộ điều khiển LQG, cùng với việc ứng dụng phần mềm Maple và LabVIEW trong quá trình nghiên cứu và mô phỏng. Tài liệu cũng bao gồm các phân tích về mô hình không gian trạng thái, điều khiển hồi tiếp trạng thái, mô phỏng và điều khiển thực tế.

Mục lục chi tiết:

  • PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
  • NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
  • MỤC LỤC
  • DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ
  • DANH SÁCH CÁC BẢNG
  • DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU
  • PHẦN NỘI DUNG
  • CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ CON LẮC NGƯỢC ĐÔI VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN TỐI ƯU
    • 1.1 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
    • 1.2 Mô hình nghiên cứu
      • 1.2.1 Thông số mô hình
      • 1.2.2 Phần cứng cần thiết
        • 1.2.2.1 Tên các bộ phận
        • 1.2.2.2 Thông số kĩ thuật
        • 1.2.2.3 Các thành phần bổ sung cần thiết
        • 1.2.2.4 Thiết lập phần cứng (Đã thiết lập sẵn, chỉ xem để kiểm tra lại)
      • 1.2.3 Sơ đồ kết nối
        • 1.2.3.1 Encoder
        • 1.2.3.2 Kết nối tiêu biểu
        • 1.2.3.3 Thông tin về rotary unit (SVR02)
    • 1.3 Tuyến tính hóa hệ phi tuyến
    • 1.4 Phương pháp điều khiển tối ưu
      • 1.4.1 Phương pháp điều khiển tối ưu toàn phương tuyến tính LQR (Linear Quadratic Regulator – LQR)
      • 1.4.2 Bộ ước lượng trạng thái tối ưu (bộ lọc Kalman)
      • 1.4.3 Bộ điều khiển LQG (linear quadratic Gaussian)
    • 1.5 Lý thuyết kỹ thuật robot
      • 1.5.1 Tính các ma trận biến xoay
        • 1.5.1.1 Phép quay quanh các trục toạ độ
        • 1.5.1.2 Phép tịnh tiến trên các trục toạ độ
  • CHƯƠNG 2: PHẦN MỀM MAPLE, PHẦN MỀM LABVIEW VÀ ỨNG DỤNG
    • 2.1 Phần mềm maple
      • 2.1.1 Giới thiệu phần mềm
        • 2.1.1.1 Chức năng cốt lõi
        • 2.1.1.2 Kiến trúc
        • 2.1.1.3 Nguồn gốc tên gọi
      • 2.1.2 Tổng quan về Maple
        • 2.1.2.1 Title Bar
        • 2.1.2.2 Menu Bar
        • 2.1.2.3 Tool Bar
        • 2.1.2.4 Formatting Bar
        • 2.1.2.5 Vùng làm việc
        • 2.1.2.6 Hộp thoại Quick Help
      • 2.1.3 Một số lệnh thường sử dụng trong Menu Bar
      • 2.1.4 Các môi trường làm việc trong Maple
        • 2.1.4.1 Text
        • 2.1.4.2 Math
        • 2.1.4.3 Drawing
        • 2.1.4.4 Plot
        • 2.1.4.5 Animation
      • 2.1.5 Một số lưu ý
        • 2.1.5.1 Một số điều qui định khi nhập lệnh
        • 2.1.5.2 Một số điều cần chú ý
      • 2.1.6 Dữ liệu trong maple [4]
        • 2.1.6.1 Các phép toán
        • 2.1.6.2 Kiểu dữ liệu
        • 2.1.6.3 Các hàm số cho số nguyên (Integer)
        • 2.1.6.4 Các hàm số cho số thực (Float)
      • 2.1.7 Các lệnh thường sử dụng trong Maple
        • 2.1.7.1 Khai triển
        • 2.1.7.2 Rút gọn biểu thức số
        • 2.1.7.3 Tính giá trị
        • 2.1.7.4 Đổi dạng số
        • 2.1.7.5 Nghiệm đa thức
        • 2.1.7.6 Phân tích đa thức thành tích số
        • 2.1.7.7 Khai triển phân thức thành tổng phân thức đơn giản
        • 2.1.7.8 Giải phương trình, bất phương trình
        • 2.1.7.9 Giải hệ phương trình, hệ bất phương trình
        • 2.1.7.10 Định nghĩa hàm số mới
        • 2.1.7.11 Đạo hàm cấp 1
        • 2.1.7.12 Đạo hàm cấp n
        • 2.1.7.13 Tích phân
        • 2.1.7.14 Tích phân bội
        • 2.1.7.15 Tích phân bội ba
        • 2.1.7.16 Tổng riêng – chuỗi số
        • 2.1.7.17 Chuỗi taylor
        • 2.1.7.18 Tạo ma trận
        • 2.1.7.19 Ma trận chuyển vị
        • 2.1.7.20 Định thức
        • 2.1.7.21 Hạng ma trận
    • 2.2 Phần mềm Labview
      • 2.2.1 LabVIEW là gì?
      • 2.2.2 Khả năng điều khiển và giao tiếp với thiết bị ngoại vi
      • 2.2.3 Tổng quan về phần mềm LabView
        • 2.2.3.1 Front Panel
        • 2.2.3.2 Block Diagram
        • 2.2.3.3 Tool palette
        • 2.2.3.4 Controls Palette (bảng điều khiển)
        • 2.2.3.5 Function palette
        • 2.2.3.6 Các phép toán cơ bản
        • 2.2.3.7 Các phép so sánh
        • 2.2.3.8 Các phép logic
        • 2.2.3.9 Các hàm toán học phức tạp
        • 2.2.3.10 Các hàm về mảng
        • 2.2.3.11 Thời gian thực thi vòng lặp và các hàm Delay
        • 2.2.3.12 Các cấu trúc điều khiển luồng chương trình
    • 2.3 Tìm phương trình trạng thái bằng Maple
      • 2.3.1 Hệ phương trình trạng thái
    • 2.4 Ứng dụng Labview vào nghiên cứu
  • CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU MÔ HÌNH
    • 3.1 Mô hình không gian trạng thái thực
      • 3.1.1 Tính ổn định
      • 3.1.2 Tính điều khiển được
      • 3.1.3 Tính quan sát được
    • 3.2 Điều khiển hồi tiếp trạng thái
    • 3.3 Mô phỏng
      • 3.3.1 Phần mềm cần thiết
      • 3.3.2 Thiết lập cho mô phỏng
      • 3.3.3 Nhận xét kết quả:
    • 3.4 Điều khiển thực
      • 3.4.1 Thiết lập vận hành mô hình thực
      • 3.4.2 Nhận xét và đánh giá:
  • CHƯƠNG 4: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU MỚI DÙNG LQG
    • 4.1 Phương pháp
    • 4.2 Mô phỏng LQR với nhiễu tự tạo
    • 4.3 Mô phỏng LQG để khử nhiễu
    • 4.4 Chạy thực với thí nghiệm LQG
      • 4.4.1 Nhận xét và đánh giá:
      • 4.4.2 Hướng phát triển:
  • TÀI LIỆU THAM KHẢO
  • PHỤ LỤC
    • A CHƯƠNG TRÌNH THÀNH LẬP BẢNG TÍNH MAPLE
      • a) Thiết lập dữ liệu
      • b) Khởi tạo bảng tính
    • B MÔ PHỎNG BẰNG MATLAB
      • a) Mô phỏng LQR với nhiễu
      • b) Mô phỏng LQG bằng matlab
      • c) Các hình ảnh mô phỏng LQR có nhiễu
  • LỜI CẢM ƠN