Thiết kế mô hình cân bằng con lắc ngược

Trong công trình này, tác giả đã xây dựng mô hình con lắc ngƣợc đơn trên phần mềm Matlab và thiết kế thành công mô hình thực tế hệ con lắc ngƣợc. Đây là hệ thống phi tuyến điển hình giúp ích rất nhiều trong quá trình nghiên cứu, giảng dạy tại các trƣờng đại học trên thế giới. Tác giả đã sử dụng nhiều giải thuật điều khiển khác nhau để

kiểm chứng trên mô hình con lắc ngƣợc nhƣ: PID, LQR, tối ƣu hóa ma trận LQR sử dụng giải thuật di truyền GA. Hầu hết các phƣơng pháp đều có khả năng điều khiển ổn định con lắc ngƣợc xung quanh vị trí cân bằng.

Kết quả thực nghiệm đạt đƣợc: tác giả đã xây dựng thành công mô hình thực nghiệm hệ con lắc ngƣợc thông qua giao tiếp máy tính giữa phần mềm Matlab với card DSP TMS320F28335. Kết quả thực nghiệm cho thấy các phƣơng pháp điều khiển trên đều hoàn toàn có thể điều khiển cân bằng hệ con lắc ngƣợc ổn định tại vị trí cân bằng.

Giá trị góc nghiêng và vị trí xe con lắc thu đƣợc luôn dao động xung quanh vị trí cân bằng mong muốn.

NỘI DUNG:

LỜI CẢM ƠN .................................................................................................................... 1

PHẦN MỞ ĐẦU ................................................................................................................ 2

1.Tính cấp thiết của đề tài .................................................................................................... 2

2.Tổng quan nghiên cứu ...................................................................................................... 2

2.1. Tình hình nghiên cứu trong nước ....................................................................... 2

2.2. Tình hình nghiên cứu ngoài nước ....................................................................... 3

3.Mục tiêu ............................................................................................................................ 4

4.Đối tƣợng, phạm vi và phƣơng pháp nghiên cứu ............................................................. 4

4.1. Đối tượng, địa điểm và thời gian nghiên cứu ..................................................... 4

4.2. Quy mô nghiên cứu ............................................................................................. 4

4.3. Phương pháp nghiên cứu .................................................................................... 4

PHẦN NỘI DUNG ............................................................................................................ 5

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ CON LẮC NGƢỢC ................................................ 5

1.1.Giới thiệu mô hình hệ thống con lắc ngƣợc .................................................................. 5

1.2.Mô hình toán hệ con lắc ngƣợc ..................................................................................... 6

1.3.Xây dựng mô hình toán hệ con lắc ngƣợc trên Matlab/Simulink ................................. 8

CHƢƠNG 2: THIẾT KẾ MÔ HÌNH CON LẮC NGƢỢC .............................................. 10

2.1.Xây dựng mô hình con lắc ngƣợc................................................................................ 10

2.2.Phần cơ khí .................................................................................................................. 11

2.3.Phần điện ..................................................................................................................... 12

2.3.1. Bộ điều khiển ................................................................................................. 12

2.3.2. Phần công suất .............................................................................................. 13

2.4.Phần chƣơng trình........................................................................................................ 14

CHƢƠNG 3: CÁC PHƢƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN CON LẮC NGƢỢC ..................... 15

3.1.Điều khiển hệ thống con lắc ngƣợc sử dụng bộ điều khiển PID ................................. 15

3.2.Áp dụng bộ điều khiển tối ƣu tuyến tính dạng toàn phƣơng LQR .............................. 17

3.3.ỨNG DỤNG THUẬT TOÁN DI TRUYỀN ĐỂ XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ TỐI ƢU

CHO BỘ ĐIỀU KHIỂN LQR ........................................................................................... 20

3.3.1. Giới thiệu giải thuật di truyền GA ................................................................ 20

3.3.2. Lưu đồ giải thuật của thuật toán di truyền ................................................... 22

3.3.3. Tối ưu hóa bộ điều khiển LQR dùng thuật toán di truyền ............................ 22

CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM ...................................................................... 26

4.1.Sơ đồ khối hệ thống ..................................................................................................... 26

4.2.Điều khiển PID trên hệ con lắc ngƣợc thời gian thực ................................................. 26

4.3.Điều khiển LQR trên hệ con lắc ngƣợc thời gian thực ................................................ 28

PHẦN KẾT LUẬN .......................................................................................................... 30

1.Kết quả đề tài đạt đƣợc ................................................................................................... 30

2.Kiến nghị ........................................................................................................................ 30

TÀI LIỆU THAM KHẢO ..

LINK DOWNLOAD

Giá trị góc nghiêng và vị trí xe con lắc thu đƣợc luôn dao động xung quanh vị trí cân bằng mong muốn.

NỘI DUNG: