I. Luận Văn Thạc Sĩ Tự Động Hóa Điều Khiển Mô Hình Helicopter 3 Bậc Tự Do
Luận văn thạc sĩ này tập trung vào việc nghiên cứu và thiết kế hệ thống tự động hóa để điều khiển mô hình helicopter 3 bậc tự do. Đây là một hệ thống động lực học phức tạp, có tính phi tuyến cao và nhiều biến đổi theo thời gian. Mục tiêu chính của luận văn là thiết kế các bộ điều khiển để kiểm soát các góc của mô hình helicopter, đảm bảo chúng bám theo tín hiệu đặt mong muốn. Hai phương pháp chính được áp dụng là bộ điều khiển toàn phương tuyến tính (LQR) và bộ điều khiển mô hình nội (IMC). Các kết quả mô phỏng và thực nghiệm được thực hiện trên Matlab và Simulink, cho thấy khả năng ứng dụng thực tế của các phương pháp này.
1.1. Giới thiệu về hệ thống mô hình helicopter 3 bậc tự do
Hệ thống mô hình helicopter 3 bậc tự do là một mô hình động lực học phức tạp, có tính phi tuyến cao và nhiều biến đổi theo thời gian. Hệ thống này có nhiều ngõ vào và ngõ ra, với các khớp nối truyền lực cơ đặc trưng, gây khó khăn trong việc thiết kế bộ điều khiển. Mục tiêu của luận văn là thiết kế các bộ điều khiển để kiểm soát các góc của mô hình helicopter, đảm bảo chúng bám theo tín hiệu đặt mong muốn. Hai phương pháp chính được áp dụng là bộ điều khiển toàn phương tuyến tính (LQR) và bộ điều khiển mô hình nội (IMC).
1.2. Phương pháp điều khiển toàn phương tuyến tính LQR
Bộ điều khiển toàn phương tuyến tính (LQR) là một phương pháp điều khiển hiện đại, được áp dụng rộng rãi trong các hệ thống tự động hóa. Phương pháp này dựa trên việc tối ưu hóa hàm chi phí toàn phương, giúp hệ thống đạt được trạng thái cân bằng với độ ổn định cao. Trong luận văn, LQR được áp dụng để điều khiển các góc của mô hình helicopter 3 bậc tự do, đảm bảo chúng bám theo tín hiệu đặt mong muốn. Kết quả mô phỏng trên Matlab và Simulink cho thấy khả năng ứng dụng thực tế của phương pháp này.
II. Thiết kế và mô phỏng hệ thống điều khiển
Phần này tập trung vào việc thiết kế và mô phỏng hệ thống điều khiển cho mô hình helicopter 3 bậc tự do. Các bước thiết kế bao gồm mô hình hóa hệ thống, tuyến tính hóa mô hình động lực học, và thiết kế các bộ điều khiển LQR và IMC. Kết quả mô phỏng được thực hiện trên Matlab và Simulink, cho thấy khả năng ứng dụng thực tế của các phương pháp này. Các kết quả mô phỏng cho thấy cả hai bộ điều khiển đều có khả năng đáp ứng yêu cầu điều khiển, với độ ổn định cao và khả năng khử nhiễu tốt.
2.1. Mô hình hóa hệ thống helicopter 3 bậc tự do
Việc mô hình hóa hệ thống helicopter 3 bậc tự do là bước đầu tiên trong quá trình thiết kế bộ điều khiển. Mô hình toán học của hệ thống được xây dựng dựa trên các định luật vật lý và các phương trình động lực học. Mô hình này được tuyến tính hóa quanh điểm làm việc để đơn giản hóa quá trình thiết kế bộ điều khiển. Kết quả mô hình hóa được sử dụng làm cơ sở cho việc thiết kế các bộ điều khiển LQR và IMC.
2.2. Mô phỏng hệ thống trên Matlab và Simulink
Các kết quả mô phỏng được thực hiện trên Matlab và Simulink để đánh giá hiệu quả của các bộ điều khiển LQR và IMC. Kết quả mô phỏng cho thấy cả hai bộ điều khiển đều có khả năng đáp ứng yêu cầu điều khiển, với độ ổn định cao và khả năng khử nhiễu tốt. Các kết quả này cũng cho thấy khả năng ứng dụng thực tế của các phương pháp này trong việc điều khiển mô hình helicopter 3 bậc tự do.
III. Kết quả và hướng phát triển
Phần này trình bày các kết quả đạt được từ quá trình nghiên cứu và thiết kế hệ thống điều khiển cho mô hình helicopter 3 bậc tự do. Các kết quả mô phỏng và thực nghiệm cho thấy khả năng ứng dụng thực tế của các phương pháp điều khiển LQR và IMC. Ngoài ra, luận văn cũng đề xuất các hướng phát triển trong tương lai, bao gồm việc cải tiến các bộ điều khiển và ứng dụng các phương pháp điều khiển hiện đại khác để nâng cao hiệu quả điều khiển hệ thống.
3.1. Kết quả mô phỏng và thực nghiệm
Các kết quả mô phỏng và thực nghiệm cho thấy khả năng ứng dụng thực tế của các phương pháp điều khiển LQR và IMC trong việc điều khiển mô hình helicopter 3 bậc tự do. Các kết quả này cũng cho thấy độ ổn định cao và khả năng khử nhiễu tốt của các bộ điều khiển. Điều này chứng tỏ rằng các phương pháp điều khiển này có thể được áp dụng rộng rãi trong các hệ thống tự động hóa khác.
3.2. Hướng phát triển trong tương lai
Luận văn đề xuất các hướng phát triển trong tương lai, bao gồm việc cải tiến các bộ điều khiển và ứng dụng các phương pháp điều khiển hiện đại khác để nâng cao hiệu quả điều khiển hệ thống. Các hướng phát triển này bao gồm việc nghiên cứu và áp dụng các phương pháp điều khiển thích nghi, điều khiển mờ, và điều khiển trượt để nâng cao hiệu quả điều khiển mô hình helicopter 3 bậc tự do.
