Luận văn thạc sĩ: Thiết kế bộ điều khiển mờ chỉnh định tham số PID cho mô hình máy bay trực thăng

• Tác giả: Nguyễn Đăng Luyện
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Như Hiển
• Trường học: Đại học Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa
• Đề tài: Thiết kế bộ điều khiển mờ chỉnh định tham số PID cho mô hình máy bay trực thăng
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ kỹ thuật
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: Thái Nguyên

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU MÔ HÌNH MÁY BAY TRỰC THĂNG THÔNG QUA HỆ THỐNG TWIN ROTOS MIMO SYSTEM
• 1.1. Khái quát về lich sử phát triển máy bay trực thăng
• 1.2. Giới thiệu về hệ thông Twin Rotos Mimo System (TRMS)
• 1.3. Mô hình hệ TRMS
• 1.4. Cấu trúc cơ khí của hệ TRMS
• 2. CHƯƠNG II: MÔ HÌNH TOÁN HỌC CỦA TWIN ROTOS MIMO SYSTEM
• 2.1. Giới thiệu chung
• 2.2. Xây dựng mô hình toán của TRMS theo phương pháp Newton
• 2.3. Xây dựng mô hình toán của TRMS theo Euler-Lagrange (EL)
• 2.4. Trục quay tự do
• 2.5. Thanh đối trọng
• 3. CHƯƠNG III: THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN MỜ CHỈNH ĐỊNH THAM SỐ PID
• 3.1. Giới thiệu chung. Thiết kế bộ điều khiển PID. Thiết kế bộ điều khiển trên cơ sở hàm quá độ h(t). Phương pháp Ziegler – Nichols. Phương pháp Chien – Hrones – Reswick
• 3.2. Phương pháp hằng số thời gian tổng của Kuhn. Thiết kế điều khiển ở miền tần số. Nguyên tắc thiết kế
• 3.3. Phương pháp tối ưu đối xứng. Thiết kế bộ điều khiển PID cho mô hình TRMS. Thiết bộ điều khiển bằng phương pháp mờ chỉnh định tham số bộ điều khiển PID. Khái niệm về tập mờ. Sơ đồ khối của bộ điều khiển mờ. Bộ điều khiển mờ. Bộ điều khiển mờ động
• 3.4. Điều khiển mờ thích nghi. Bộ điều khiển mờ chỉnh định tham số bộ điều khiển PID. Thiết kế bộ điều khiển mờ chỉnh định tham số bộ điều khiển PID. Phương pháp thiết kế. Kết luận chương 3
• 4. CHƯƠNG IV: ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG HỆ THỐNG
• 4.1. Đánh giá chất lượng hệ thống bằng mô phỏng
• 4.2. Điều khiển hệ thống bằng PID thường
• 4.3. Điều khiển hệ thống bằng bộ điều khiển mờ chỉnh định tham số PID
• 4.4. Sơ đồ mô phỏng so sánh 2 bộ điều khiển PID và Mờ chỉnh định tham số PID. Kết luận chương 4
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về thiết kế bộ điều khiển mờ PID cho máy bay trực thăng

Thiết kế bộ điều khiển mờ PID cho máy bay trực thăng là một lĩnh vực nghiên cứu quan trọng trong kỹ thuật điều khiển. Bộ điều khiển này kết hợp giữa các phương pháp điều khiển truyền thống và công nghệ điều khiển mờ, nhằm cải thiện hiệu suất và độ ổn định của máy bay trực thăng. Việc áp dụng bộ điều khiển mờ giúp xử lý các tham số không chính xác và biến đổi trong quá trình hoạt động của máy bay.

1.1. Khái niệm về bộ điều khiển mờ và PID

Bộ điều khiển mờ là một hệ thống điều khiển sử dụng lý thuyết mờ để xử lý thông tin không chắc chắn. Trong khi đó, bộ điều khiển PID (Proportional-Integral-Derivative) là một phương pháp điều khiển phổ biến, giúp điều chỉnh các tham số của hệ thống để đạt được hiệu suất tối ưu.

1.2. Lợi ích của việc sử dụng bộ điều khiển mờ PID

Việc sử dụng bộ điều khiển mờ PID mang lại nhiều lợi ích, bao gồm khả năng điều chỉnh linh hoạt, cải thiện độ ổn định và giảm thiểu sai số trong quá trình điều khiển. Điều này đặc biệt quan trọng trong các ứng dụng như máy bay trực thăng, nơi mà sự chính xác và độ tin cậy là rất cần thiết.

II. Thách thức trong thiết kế bộ điều khiển cho máy bay trực thăng

Máy bay trực thăng có cấu trúc phức tạp và yêu cầu cao về độ chính xác trong điều khiển. Các thách thức chính bao gồm sự biến đổi của các tham số trong quá trình hoạt động, ảnh hưởng của môi trường và các yếu tố bên ngoài. Những yếu tố này có thể làm giảm hiệu suất của bộ điều khiển truyền thống.

2.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất điều khiển

Các yếu tố như gió, trọng tải và điều kiện thời tiết có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của máy bay trực thăng. Điều này đòi hỏi bộ điều khiển phải có khả năng thích nghi với các điều kiện thay đổi này.

2.2. Khó khăn trong việc mô hình hóa hệ thống

Việc mô hình hóa hệ thống máy bay trực thăng là một thách thức lớn do tính phi tuyến và phức tạp của nó. Các mô hình toán học cần phải chính xác để đảm bảo bộ điều khiển hoạt động hiệu quả.

III. Phương pháp thiết kế bộ điều khiển mờ PID cho máy bay trực thăng

Thiết kế bộ điều khiển mờ PID cho máy bay trực thăng bao gồm nhiều bước quan trọng, từ việc xây dựng mô hình toán học đến việc áp dụng các thuật toán điều khiển mờ. Các phương pháp này giúp tối ưu hóa hiệu suất điều khiển và đảm bảo tính ổn định của hệ thống.

3.1. Xây dựng mô hình toán học cho máy bay trực thăng

Mô hình toán học là cơ sở để thiết kế bộ điều khiển. Việc xây dựng mô hình này cần phải phản ánh chính xác các đặc tính động học và khí động học của máy bay trực thăng.

3.2. Ứng dụng lý thuyết mờ trong thiết kế điều khiển

Lý thuyết mờ được áp dụng để xử lý các tham số không chắc chắn trong quá trình điều khiển. Điều này giúp bộ điều khiển có khả năng thích nghi với các điều kiện hoạt động khác nhau.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

Kết quả nghiên cứu cho thấy bộ điều khiển mờ PID có thể cải thiện đáng kể hiệu suất điều khiển của máy bay trực thăng. Các mô phỏng cho thấy sự ổn định và khả năng phản ứng nhanh của hệ thống khi áp dụng bộ điều khiển này.

4.1. Kết quả mô phỏng hệ thống điều khiển

Các mô phỏng cho thấy bộ điều khiển mờ PID hoạt động hiệu quả trong việc duy trì độ ổn định của máy bay trực thăng trong các điều kiện khác nhau.

4.2. Ứng dụng trong thực tế

Bộ điều khiển mờ PID đã được áp dụng trong các hệ thống điều khiển máy bay trực thăng thực tế, cho thấy khả năng cải thiện hiệu suất và độ tin cậy trong các tình huống phức tạp.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của bộ điều khiển mờ PID

Bộ điều khiển mờ PID cho máy bay trực thăng không chỉ mang lại hiệu suất cao mà còn mở ra nhiều cơ hội nghiên cứu mới trong lĩnh vực điều khiển tự động. Tương lai của công nghệ này hứa hẹn sẽ tiếp tục phát triển và ứng dụng rộng rãi hơn.

5.1. Tương lai của công nghệ điều khiển mờ

Công nghệ điều khiển mờ có tiềm năng lớn trong việc phát triển các hệ thống điều khiển tự động trong nhiều lĩnh vực khác nhau, không chỉ giới hạn ở máy bay trực thăng.

5.2. Hướng nghiên cứu tiếp theo

Các nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc cải thiện các thuật toán điều khiển mờ và tích hợp chúng với các công nghệ mới như trí tuệ nhân tạo để nâng cao hiệu suất điều khiển.