LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN NÂNG CAO
Transcript of LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN NÂNG CAO
1/12
Đại Học Quốc Gia TP.HCM
Trƣờng Đại Học Bách Khoa
Khoa Điện – Điện T
Vietnam National University – HCMC
Ho Chi Minh City University of Technology
Faculty ofElectrical & Electronics Engineering
Đề cương môn học
LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN NÂNG CAO
(Advanced Control Theory)
Số tín chỉ 3 (2.2.5) MSMH
Số tiết Tổng: 60 LT: 30 TH: 15 TN: 15 BTL/TL:
Môn ĐA, TT, LV
Tỉ lệ đánh giá BT: 30% TN: 20% KT: 0% BTL/TL:0% Thi: 50%
Hình thức đánh giá Thi: tự luận, 120 phút
Môn tiên quyết
Môn học trước Cơ sở điều khiển tự động
Môn song hành
CTĐT ngành Kỹ thuật Điều khiển & Tự động hóa
Trình độ đào tạo Đại học
Cấp độ môn học 3
Ghi chú khác - Sĩ số lớp lý thuyết tối đa 60 SV
- Mỗi tuần lớp học 2 tiết lý thuyết và 1 tiết thực hành
- Từ tuần thứ 11 đến tuần 15, mỗi tuần học thêm 3 tiết thí nghiệm. Nhóm
thí nghiệm tối đa 30 sinh viên
1. Mô tả môn học(Course Description)
Mục tiêu của môn học
Môn học cung cấp cho sinh viên kiến thức nền tảng về lý thuyết điều khiển hiện đại cần thiết để
thiết kế các hệ thống điều khiển phức tạp, đáp ứng yêu cầu về độ dự trữ ổn định và chất lượng điều
khiển cao trong các điều kiện làm việc khác nhau. Kiến thức tích lũy được từ môn học này cũng
giúp sinh viên có thể tiếp tục nghiên cứu chuyên sâu trong lĩnh vực điều khiển tự động.
Aims
The course provides students with fundamental knowledge about modern control theory required to
design complex control systems satisfying the stability margin and high performances in different
working conditions. The knowlegde obtained from this course also help the students to be able to do
research in the field of automatic control.
Nội dung tóm tắt môn học
Môn học trang bị cho sinh viên những kiến thức nền tảng trong lý thuyết điều khiển hiện đại. Nội
dung môn học bao gồm phương điều khiển điều khiển phi tuyến, điều khiển tối ưu, điều khiển thích
nghi và điều khiển bền vững. Phần điều khiển phi tuyến đề cập đến phương pháp hàm mô tả để
khảo sát chế độ dao động trong hệ phi tuyến, lý thuyết ổn định Lyapunov, phương pháp điều khiển
hồi tiếp tuyến tính hóa và điều khiển trượt. Phần điều khiển tối ưu trình bày phương pháp biến phân
2/12
và phương pháp qui hoạch động để giải bài toán điều khiển tối ưu động, phương pháp thiết kế bộ
điều khiển tối ưu toàn phương tuyến tính và bộ điều khiển LQG. Phần điều khiển thích nghi trình
bày phương pháp thiết kế bộ điều khiển thích nghi theo mô hình chuẩn, ước lượng tham số trực
tuyến, bộ điều khiển tự chỉnh định và bộ điều khiển hoạch định độ lợi. Phần điều khiển bền vững đề
cập đến cấu trúc mô hình không chắc chắn, đánh giá tính ổn định bền vững và chất lượng bền vững.
Môn học cũng trình bày cách s dụng phần mềm Matlab để phân tích và thiết kế hệ thống điều
khiển hiện đại.
Course outline
The course provides students with fundamental knowledge about modern control theory. The
content of the course consists of 4 parts which are nonlinear control, optimal control, adaptive
control and robust control. The first part, nonlinear control, includes the describing function method
for analyzing limit cycles in nonlinear systems, Lyapunov stability theory, feedback linearization
control and sliding mode control. The second part, optimal control, presents the calculus of
variation and dynamic programming for solving dynamic control problems, method for designing
linear quadratic regulator (LQR) and linear quadratic Gaussian (LQG) controllers. The third part,
adaptive control, deals with the design of model reference adaptive systems (MRAS), on-line
parameter estimation, self-tuning regulators and gain scheduling controllers. The fourth part, robust
control, discusses the uncertainty modelling, robust stability and robust performances. The course
also introduces the uses of Matlab sotfware in analysis and design of modern control systems.
2. Tài liệu học tập
Sách, Giáo trình chính:
[1] Lý thuyết điều khiển nâng cao, Nguyễn Thị Phương Hà , NXB ĐHQG TPHCM, 2008.
Sách tham khảo:
[2] Applied nonlinear control, Jean-Jacques E. Slotine & Weiping Li, Prentice-Hall
International Editions, Inc. 1991.
[3] Optimal Control, Frank L. Lewis, Vassilis L. Symos, A Wiley-Interscience Publication ,
1995
[4] Adaptive control , Karl Johan Astrom & Bjom Wittnmark , Addison-Wesley Publishing
Company, second edition 2000.
[5] Robust and optimal cotrol, Kemin Zhou with John C. Doyle and Keith Glover , Prentic Hall,
Upper Saddle River , 1996.
3. Mục tiêu môn học (Course Goals)
Phân tích và thiết kế hệ thống điều khiển phi tuyến
Thiết kế hệ thống điều khiển tối ưu
Thiết kế hệ thống điều khiển thích nghi
Phân tích và thiết kế hệ thống điều khiển bền vững
S dụng phần mềm Matlab trong phân tích và thiết kế hệ thống điều khiển hiện đại
Course Goals
Analyze and design nonlinear control systems
Design optimal control systems
Design adaptive control systems
Analyze robust control systems
Use Matlab software in analysis and design of modern control systems
3/12
4. Chuẩn đầu ra môn học (Course Outcomes) STT Chuẩn đầu ra môn học CDIO
L.O.1 Phân tích và thiết kế hệ thống điều khiển phi tuyến
L.O.1.1 – Xây dựng phương trình trạng thái của hệ phi tuyến
L.O.1.2 – Xây dựng hàm mô tả của các khâu phi tuyến tĩnh
L.O.1.3 – Khảo sát chế độ dao động trong hệ phi tuyến dùng phương pháp
hàm mô tả
L.O.1.4 – Tìm điểm cân bằng của hệ phi tuyến
L.O.1.5 – Đánh giá tính ổn định của hệ phi tuyến tại điểm cân bằng dùng
định lý Lyapunov
L.O.1.6 – Thiết kế bộ điều khiển hồi tiếp trạng thái
L.O.1.7 – Thiết kế bộ điều khiển trượt
2.1
2.3
2.4
3.1
4.3.1
4.3.2
4.4
L.O.2 Thiết kế hệ thống điều khiển tối ưu
L.O.2.1 – Phát biểu bài toán điều khiển tối ưu
L.O.2.2 – Giải bài toán điều khiển tối ưu dùng phương pháp biến phân
L.O.2.3 – Giải bài toán điều khiển tối ưu dùng phương pháp qui hoạch
động
L.O.2.4 – Thiết kế bộ điều khiển LQR
L.O.2.5 – Thiết kế bộ lọc Kalman
L.O.2.6 – Thiết kế bộ điều khiển LQG
2.1
2.3
2.4
3.1
4.3.1
4.3.2
4.4
L.O.3 Thiết kế hệ thống điều khiển thích nghi
L.O.3.1 – Thiết kế bộ điều khiển theo mô hình chuẩn
L.O.3.2 – Thiết kế bộ điều khiển thích nghi theo mô hình chuẩn
L.O.3.3 – Ước lượng thông số của mô hình tuyến tính
L.O.3.4 – Thiết kế bộ điều khiển tự chỉnh
L.O.3.5 – Thiết kế bộ điều khiển hoạch định độ lợi
2.1
2.3
2.4
3.1
4.3.1
4.3.2
4.4
L.O.4 Phân tích và thiết kế hệ thống điều khiển bền vững
L.O.4.1 – Tính chuẩn của tín hiệu và hệ thống
L.O.4.2 – Xây dựng mô hình mô tả hệ thống có yếu tố không chắc chắn
L.O.4.3 – Mô tả hệ thống dùng cấu trúc M-
L.O.4.4 – Đánh giá tính ổn định bền vững dùng định lý Kharitonov và định
lý độ lợi bé
L.O.4.5 – Đánh giá chất lượng bền vững của hệ thống
2.1
2.3
2.4
3.1
4.3.1
4.3.2
L.O.5 S dụng phần mềm Matlab trong phân tích và thiết kế hệ thống điều khiển
hiện đại
L.O.5.1 – Mô phỏng hệ phi tuyến
L.O.5.2 – Mô phỏng hệ thống điều khiển hồi tiếp tuyến tính hóa, điều
khiển trượt
L.O.5.3 – Thiết kế bộ điều khiển LQR, bộ lọc Kalman dùng Matlab
L.O.5.4 – Mô phỏng hệ thống điều khiển tối ưu
L.O.5.5 – Mô phỏng hệ thống điều khiển thích nghi theo mô hình chuẩn,
hệ thống điều khiển tự chỉnh, hệ thống điều khiển hoạch định độ lợi
L.O.5.6 – Mô phỏng hệ thống điều khiển không chắc chắn
L.O.5.7 – Viết chương trình phân tích tính ổn định bền vững và chất lượng
bền vững
2.1
2.3
2.4
3.1
4.3.1
4.3.2
4.4
4/12
STT Course learning outcomes CDIO
L.O.1 Analyze and design nonlinear control systems
L.O.1.1 – Establish state space equation of nonlinear systems
L.O.1.2 – Calculate describing function of static nonlinear elements
L.O.1.3 – Analyze the oscillation in nonlinear systems using describing
function
L.O.1.4 – Find the equilibrium points of nonlinear systems
L.O.1.5 – Analyze the stability of nonlinear system about equilibrium
points using Lyapunov theorem.
L.O.1.6 – Design state feedback linearization controllers
L.O.1.7 – Design sliding mode controllers
2.1
2.3
2.4
3.1
4.3.1
4.3.2
4.4
L.O.2 Design optimal control systems
L.O.2.1 – Formulate optimal control problems
L.O.2.2 – Solve optimal control problem using calculus of variation
L.O.2.3 – Solve optimal control problem using dynamic programing
L.O.2.4 – Design linear quadraric requlator (LQR)
L.O.2.5 – Design Kalman estimators
L.O.2.6 – Design linear quadratic Gaussian (LQG) controllers
2.1
2.3
2.4
3.1
4.3.1
4.3.2
4.4
L.O.3 Design adaptive control systems
L.O.3.1 – Design model reference controllers
L.O.3.2 – Design model reference adaptive systems (MRAS)
L.O.3.3 – Estimate parameters of linear models
L.O.3.4 – Design self tuning regulators (STR)
L.O.3.5 – Design gain scheduling controllers
2.1
2.3
2.4
3.1
4.3.1
4.3.2
4.4
L.O.4 Analyze robust control systems
L.O.4.1 – Calculate norm of signals and systems
L.O.4.2 – Establish model describing systems with uncertainties
L.O.4.3 – Describe systems using M- structure
L.O.4.4 – Analyze robust stability using Kharitonov theorem and small
gain theorem
L.O.4.5 – Analyze robust performance of control systems
2.1
2.3
2.4
3.1
4.3.1
4.3.2
L.O.5 Use Matlab software in analysis and design of modern control systems
L.O.5.1 – Simulate nonlinear systems
L.O.5.2 – Simulate state feedback linearization systems and sliding mode
control systems
L.O.5.3 – Design LQR controllers and Kalman filters using Matlab
L.O.5.4 – Simulate optimal control systems
L.O.5.5 – Simulate model reference control systems, self tuning control
systems and gain scheduling control systems
L.O.5.6 – Simulate control systems with uncertainties
L.O.5.7 – Write program to analyze robust stability and robust
performance
2.1
2.3
2.4
3.1
4.3.1
4.3.2
4.4
Bảng ánh xạ chuẩn đầu ra môn học và chuẩn đầu ra chƣơng trình:
5/12
Chuẩn đầu ra của chương trình
Chuẩn đầu ra môn học a b c d e f g h i j k
CĐR 1
CĐR 2
CĐR 3
CĐR 4
CĐR 5
Mapping of course Outcomes to program outcomes:
Program Outcomes
Course Outcomes a b c d e f g h i j k
L.O 1
L.O 2
L.O 3
L.O 4
L.O 5
5. Hƣớng dẫn cách học - chi tiết cách đánh giá môn học
Cách học:
- Đọc trước bài giảng và các tài liệu tham khảo liên quan trước mỗi buổi học.
- Tham dự giờ giảng, vận dụng lý thuyết giải bài tập
- S dụng phần mềm Matlab mô phỏng, kiểm chứng lý thuyết
Cách đánh giá:
- Bài tập (30%), trong đó:
o Bài tập tại lớp và về nhà: 15%
o Kiểm tra đột xuất: 15%
- Thí nghiệm: 20 %
- Thi cuối kỳ: 50 % (thi viết 120 phút)
6. Dự kiến danh sách Cán bộ tham gia giảng dạy
- PGS. TS. Huỳnh Thái Hoàng
- TS. Nguyễn Vĩnh Hảo
7. Nội dung chi tiết Nội dung lý thuyết và bài tập
Tuần Nội dung Chuẩn đầu ra
chi tiết
Hoạt động
dạy và học
Hoạt động
đánh giá
CDIO
1 Chương 1: GIỚI THIỆU
1.1 Giới thiệu môn học
1.2 Giới thiệu về lý
thuyết điều khiển hiện
đại và ứng dụng
Giảng viên:
- Tự giới thiệu về mình
- Giới thiệu đề cương môn học
- Yêu cầu sinh viên phân nhóm
Sinh viên:
- Phân nhóm và thỏa thuận
nguyên tắc làm việc nhóm
Giảng viên:
- Giới thiệu sơ lượt về lý thuyết
điều khiển phi tuyến, tối ưu,
thích nghi, bền vững
Sinh viên:
Thuyết trình:
SV trình bày
trước lớp về
ứng dụng
của lý thuyết
2.1.1
2.2.2
2.3
2.4
3.1
6/12
Tuần Nội dung Chuẩn đầu ra
chi tiết
Hoạt động
dạy và học
Hoạt động
đánh giá
CDIO
- Tìm hiểu và thảo luận nhóm
về một ứng dụng lý thuyết điều
khiển hiện đại trong thực tế
điều khiển
hiện đại
trong thực tế
2,3 Chương 2: ĐIỀU
KHIỂN PHI TUYẾN
2.1 Giới thiệu
2.2 Phương pháp hàm
mô tả
L.O.1.1 - Xây dựng
phương trình trạng
thái của hệ phi tuyến
L.O.5.1 - Mô phỏng
hệ phi tuyến
Giảng viên:
- Giới thiệu về hệ phi tuyến
- Xây dựng phương trình trạng
thái mô tả hệ phi tuyến
- Giới thiệu phương pháp mô
phỏng hệ phi tuyến dùng
Maltab
Sinh viên:
- Thảo luận nhóm về đặc điểm
của hệ phi tuyến
- Làm bài tập xây dựng mô hình
toán hệ phi tuyến
- Xây dựng chương trình mô
phỏng hệ phi tuyến
BT nhóm:
Xây dựng
phương trình
trạng thái
của hệ phi
tuyến và mô
phỏng hệ phi
tuyến dùng
Matlab
2.1.1
2.1.2
2.4
3.1
4.3.2
L.O.1.2 - Xây dựng
hàm mô tả của các
khâu phi tuyến tĩnh
Giảng viên:
- Trình bày khái niệm hàm mô
tả và phương pháp xây dựng
hàm mô tả
Sinh viên:
- Thảo luận nhóm về hàm mô tả
- Làm bài tập xây dựng hàm mô
tả của khâu phi tuyến
BT nhóm:
xây dựng
hàm mô tả
của khâu phi
tuyến tĩnh
2.1.1
2.1.2
2.4
3.1
4.3.2
L.O.1.3 - Khảo sát
chế độ dao động trong
hệ phi tuyến dùng
phương pháp cân
bằng điều hòa
L.O.5.1 - Mô phỏng
hệ phi tuyến
Giảng viên:
- Trình bày phương pháp cân
bằng điều hòa
Sinh viên:
- Ôn lại về tiêu chuẩn Nyquist
- Thảo luận về điều kiện để hệ
thống có dao động
- Làm bài tập khảo sát dao động
trong hệ phi tuyến
- Mô phỏng dùng Matlab kiểm
chứng kết quả tính toán lý
thuyết
BT nhóm:
khảo sát chế
độ dao động
trong hệ phi
tuyến và mô
phỏng hệ
thống
2.1
2.4
3.1
4.3.2
3,4 Chương 2: ĐIỀU
KHIỂN PHI TUYẾN
2.3 Lý thuyết ổn định
Lyapunov
2.4 Điều khiển hồi tiếp
tuyến tính hóa
L.O.1.4 - Tìm điểm
cân bằng của hệ phi
tuyến
L.O.5.1 - Mô phỏng
hệ phi tuyến
Giảng viên:
- Trình bày khái niệm điểm cân
bằng
Sinh viên:
- Thảo luận về điểm cân bằng
của một số hệ thống vật lý
thường gặp
- Làm bài tập điểm điểm cân
bằng
- Mô phỏng kiểm tra điểm cân
bằng dùng Matlab
BT nhóm:
Tìm điểm
cân bằng và
mô phỏng
kiểm tra
điểm cân
bằng
2.1.1
2.1.2
2.4
3.1
4.3.2
L.O.1.5 - Đánh giá
tính ổn định của hệ
phi tuyến tại điểm cân
bằng dùng định lý
Lyapunov
Giảng viên:
- Trình bày định lý Lyapunov
Sinh viên:
- Tự tìm hiểu và thảo luận nhóm
về các phương pháp tìm hàm
Lyapunov
- Làm bài tập khảo sát tính ổn
định của hệ phi tuyến dùng định
lý Lyapunov
BT nhóm:
Khảo sát
tính ổn định
dùng định lý
Lyapunov
2.1.1
2.1.2
2.1.5
2.4
3.1
L.O.1.6 - Thiết kế bộ
điều khiển hồi tiếp
tuyến tính hóa
L.O.5.2 - Mô phỏng
hệ thống điều khiển
hồi tiếp tuyến tính
Giảng viên:
- Trình bày phương pháp thiết
kế bộ điều khiển hồi tiếp trạng
thái
Sinh viên:
- Làm bài tập thiết kế bộ điều
khiển hồi tiếp trạng thái
BT nhóm:
Thiết kế bộ
điều khiển
hồi tiếp
trạng thái và
mô phỏng
kiểm chứng
2.1
2.3
2.4
3.1
4.3.1
4.3.2
4.4
7/12
Tuần Nội dung Chuẩn đầu ra
chi tiết
Hoạt động
dạy và học
Hoạt động
đánh giá
CDIO
hóa, điều khiển trượt
- Xây dựng chương trình mô
phỏng hệ thống điều khiển hồi
tiếp trạng thái
kết quả thiết
kế
4,5 Chương 2: ĐIỀU
KHIỂN PHI TUYẾN
2.5 Điều khiển trượt
2.6 Mô phỏng hệ thống
điều khiển phi tuyến
dùng Matlab
L.O.1.7 - Thiết kế bộ
điều khiển trượt
L.O.5.2 - Mô phỏng
hệ thống điều khiển
hồi tiếp tuyến tính
hóa, điều khiển trượt
Giảng viên:
- Trình bày phương pháp thiết
kế bộ điều khiển trượt
Sinh viên:
- Làm bài tập thiết kế bộ điều
khiển trượt
- Xây dựng chương trình mô
phỏng hệ thống điều khiển trượt
BT nhóm:
Thiết kế bộ
điều khiển
trượt và mô
phỏng kiểm
chứng kết
quả thiết kế
2.1
2.3
2.4
3.1
4.3.1
4.3.2
4.4
L.O.1 Phân tích và
thiết kế hệ thống điều
khiển phi tuyến
Giảng viên:
- Tóm tắt các phương pháp
phân tích và thiết kế hệ thống
điều khiển phi tuyến
Sinh viên:
- Thảo luận ưu khuyết điểm,
phạm vi áp dụng của các
phương pháp phân tích và thiết
kế hệ thống điều khiển phi
tuyến đã học
- Làm bài tập lớn thiết kế hệ
thống điều khiển phi tuyến, mô
phỏng kiểm chứng dùng Matlab
Kiểm tra
cuối chương:
Phân tích và
thiết kế hệ
thống điều
khiển phi
tuyến
2.1
2.3
2.4
3.1
4.3.1
4.3.2
4.4
6 Chương 3: ĐIỀU
KHIỂN TỐI ƯU
3.1. Giới thiệu
3.2. Phương pháp biến
phân
L.O.2.1 - Phát biểu
bài toán điều khiển tối
ưu
Giảng viên:
- Giới thiệu các bài toán điều
khiển tối ưu và các ứng dụng
thực tế
Sinh viên:
- Tìm hiểu về các ứng dụng
điều khiển tối ưu
- Thảo luận nhóm về các ứng
dụng điều khiển tối ưu
- Làm bài tập phát biểu bài toán
điều khiển tối ưu
Thuyết trình
ngắn: Điều
khiển tối ưu
và các ứng
dụng
2.1.1
2.1.2
2.3
2.4
3.1
L.O.2.2 - Giải bài
toán điều khiển tối ưu
dùng phương pháp
biến phân
Giảng viên:
- Trình bày phương pháp biến
phân
Sinh viên:
- Tìm hiểu lý thuyết phương
pháp biến phân
- Làm bài tập giải bài toán tối
ưu động không ràng buộc và có
ràng buộc
- Làm bài tập giải bài toán điều
khiển tối ưu liên tục
BT nhóm:
Giải bài toán
tối ưu động
và bài toán
điều khiển
tối ưu dùng
phương pháp
biến phân
2.1.1
2.1.2
2.1.5
2.4
3.1
4.3.1
4.3.2
4.4
7 Chương 3: ĐIỀU
KHIỂN TỐI ƯU
3.3. Phương pháp qui
hoạch động
3.4. Bộ điều khiển toàn
phương tuyến tính
L.O.2.3 – Giải bài
toán điều khiển tối ưu
dùng nguyên lý tối ưu
Bellman
Giảng viên:
- Trình bày phương pháp qui
hoạch động
Sinh viên:
- Tìm hiểu lý thuyết phương
pháp qui hoạch động
- Làm bài tập giải bài toán tối
điều khiển tối ưu rời rạc dùng
phương pháp qui hoạch động
BT nhóm:
Giải bài toán
điều khiển
tối ưu rời rạc
dùng
phương pháp
qui hoạch
động
2.1.1
2.1.2
2.1.5
2.4
3.1
4.3.1
4.3.2
4.4
L.O.2.4 – Thiết kế bộ
điều khiển LQR
Giảng viên:
- Trình bày về bộ điều khiển
LQR
Sinh viên:
- Tìm hiểu lý thuyết bộ điều
khiển LQR
- Làm bài tập thiết kế bộ điều
khiển LQR
- S dụng phần mềm Matlab
BT nhóm:
Thiết kế bộ
điều khiển
LQR và mô
phỏng kiểm
chứng kết
quả dùng
Matlab
2.1.1
2.1.2
2.1.3
2.1.5
2.3
2.4
3.1
4.3.1
4.3.2
8/12
Tuần Nội dung Chuẩn đầu ra
chi tiết
Hoạt động
dạy và học
Hoạt động
đánh giá
CDIO
thiết kế và mô phỏng bộ điều
khiển LQR
4.4
8 Chương 3: ĐIỀU
KHIỂN TỐI ƯU
3.5. Bộ lọc Kalman
3.6. Bộ điều khiển LQG
L.O.2.5 – Thiết kế bộ
lọc Kalman
Giảng viên:
- Trình bày về bộ lọc Kalman
Sinh viên:
- Tìm hiểu lý thuyết bộ lọc
Kalman
- Làm bài tập thiết kế bộ lọc
Kalman
- S dụng phần mềm Matlab
thiết kế và mô phỏng bộ lọc
Kalman
BT nhóm:
Thiết kế lọc
Kalman và
mô phỏng
kiểm chứng
kết quả dùng
Matlab
2.1
2.3
2.4
3.1
4.3.1
4.3.2
4.4
L.O.2.6 – Thiết kế bộ
điều khiển LQG
Giảng viên:
- Trình bày về bộ điều khiển
LQG
Sinh viên:
- Tìm hiểu lý thuyết bộ điều
khiển LQG
- Làm bài tập thiết kế bộ điều
khiển LQG
- S dụng phần mềm Matlab
thiết kế và mô phỏng bộ điều
khiển LQG
BT nhóm:
Thiết kế bộ
điều khiển
LQG và mô
phỏng kiểm
chứng kết
quả dùng
Matlab
2.1
2.3
2.4
3.1
4.3.1
4.3.2
4.4
L.O.2 Thiết kế hệ
thống điều khiển tối
ưu
Giảng viên:
- Tóm tắt các phương pháp giải
bài toán điều khiển tối ưu
Sinh viên:
- Thảo luận ưu khuyết điểm,
phạm vi áp dụng của các
phương pháp điều khiển tối ưu
đã học
- Làm bài tập lớn thiết kế hệ
thống điều khiển tối ưu, mô
phỏng kiểm chứng dùng Matlab
Kiểm tra
cuối chương:
Giải bài toán
điều khiển
tối ưu
2.1
2.3
2.4
3.1
4.3.1
4.3.2
4.4
9 Chương 4: ĐIỀU
KHIỂN THÍCH NGHI
4.1. Giới thiệu
4.2. Bộ điều khiển theo
mô hình chuẩn
4.3 Điều khiển thích nghi
theo mô hình chuẩn
L.O.3.1 – Thiết kế bộ
điều khiển theo mô
hình chuẩn
Giảng viên:
- Giới thiệu các sơ đồ điều
khiển thích nghi
- Trình bày cách thiết kế bộ
điều khiển tuyến tính tổng quát,
yêu cầu đáp ứng bám theo mô
hình chuẩn
Sinh viên:
- Thảo luận trình tự thiết kế bộ
điều khiển theo mô hình chuẩn
- Làm bài tập thiết kế bộ điều
khiển theo mô hình chuẩn
- S dụng phần mềm Matlab
mô phỏng hệ thống điều khiển
theo mô hình chuẩn
BT nhóm:
Thiết kế bộ
điều khiển
theo mô hình
chuẩn và mô
phỏng kiểm
chứng kết
quả dùng
Matlab
2.1
2.3
2.4
3.1
4.3.1
4.3.2
4.4
L.O.3.2 – Thiết kế bộ
điều khiển thích nghi
theo mô hình chuẩn
Giảng viên:
- Trình bày phương pháp thiết
kế bộ điều khiển thích nghi theo
mô hình chuẩn (MRAS)
Sinh viên:
- Thảo luận trình tự thiết kế bộ
điều khiển thích nghi theo mô
hình chuẩn
- Làm bài tập thiết kế bộ điều
khiển thích nghi theo mô hình
chuẩn
- S dụng phần mềm Matlab
mô phỏng hệ thống điều khiển
thích nghi theo mô hình chuẩn
BT nhóm:
Thiết kế bộ
điều khiển
thích nghi
theo mô hình
chuẩn và mô
phỏng kiểm
chứng kết
quả dùng
Matlab
2.1
2.3
2.4
3.1
4.3.1
4.3.2
4.4
10 Chương 4: ĐIỀU L.O.3.3 – Ước lượng Giảng viên: BT nhóm: 2.1
9/12
Tuần Nội dung Chuẩn đầu ra
chi tiết
Hoạt động
dạy và học
Hoạt động
đánh giá
CDIO
KHIỂN THÍCH NGHI
4.4. Ước lượng thông số
thời gian thực
4.5 Bộ điều khiển tự
chỉnh
thông số của mô hình
tuyến tính
- Trình bày giải thuật ước lượng
thông số thời gian thực
Sinh viên:
- Làm bài tập ước lượng thông
số mô hình tuyến tính
- S dụng phần mềm Matlab
ước lượng thông số mô hình
tuyến tính
Ước lượng
thông số mô
hình tuyến
tính dùng
Matlab
2.4
3.1
4.3.1
4.3.2
L.O.3.4 – Thiết kế bộ
điều khiển tự chỉnh
Giảng viên:
- Trình bày phương pháp thiết
kế bộ điều khiển tự chỉnh (STR)
Sinh viên:
- Thảo luận trình tự thiết kế bộ
điều khiển tự chỉnh
- Làm bài tập thiết kế bộ điều
khiển tự chỉnh
- S dụng phần mềm Matlab
mô phỏng hệ thống điều khiển
tự chỉnh
BT nhóm:
Thiết kế bộ
điều khiển tự
chỉnh và mô
phỏng kiểm
chứng kết
quả dùng
Matlab
2.1
2.3
2.4
3.1
4.3.1
4.3.2
4.4
11 Chương 4: ĐIỀU
KHIỂN THÍCH NGHI
4.6. Bộ điều khiển hoạch
định độ lợi
L.O.3.5 – Thiết kế bộ
điều khiển hoạch định
độ lợi
Giảng viên:
- Trình bày phương pháp thiết
kế bộ điều khiển hoạch định độ
lợi
Sinh viên:
- Thảo luận trình tự thiết kế bộ
điều khiển hoạch định độ lợi
- Làm bài tập thiết kế bộ điều
khiển hoạch định độ lợi
- S dụng phần mềm Matlab
mô phỏng hệ thống điều khiển
hoạch định độ lợi
BT nhóm:
Thiết kế bộ
điều khiển
hoạch định
độ lợi và mô
phỏng kiểm
chứng kết
quả dùng
Matlab
2.1
2.3
2.4
3.1
4.3.1
4.3.2
4.4
L.O.3 Thiết kế hệ
thống điều khiển
thích nghi
Giảng viên:
- Tóm tắt các sơ đồ điều khiển
thích nghi và phương pháp thiết
kế
Sinh viên:
- Thảo luận ưu khuyết điểm,
phạm vi áp dụng của sơ đồ điều
khiển thích nghi đã học
- Làm bài tập lớn thiết kế hệ
thống điều khiển thích nghi, mô
phỏng kiểm chứng dùng Matlab
Kiểm tra
cuối chương:
Thiết kế hệ
thống điều
khiển thích
nghi
2.1
2.3
2.4
3.1
4.3.1
4.3.2
4.4
12 Chương 5: ĐIỀU
KHIỂN BỀN VỮNG
5.1. Giới thiệu
5.2. Chuẩn của tín hiệu
và hệ thống
5.3. Mô hình không chắc
chắn
L.O.4.1 – Tính chuẩn
của tín hiệu và hệ
thống
Giảng viên:
- Giới thiệu về lý thuyết điều
khiển thích nghi
- Trình bày khái niệm chuẩn
của tín hiệu và hệ thống
Sinh viên:
- Tìm hiểu ứng dụng lý thuyết
điều khiển bền vững trong các
hệ thống thật
- Làm bài tập tính chuẩn của tín
hiệu và hệ thống
- S dụng Matlab tính chuẩn
của tín hiệu và hệ thống
BT nhóm:
Tính chuẩn
của tín hiệu
và hệ thống
(bằng tay và
dùng
Matlab)
2.1.1
2.1.2
2.1.5
2.4
3.1
L.O.4.2 – Xây dựng
mô hình mô tả hệ
thống có yếu tố không
chắc chắn
Giảng viên:
- Trình bày các cấu trúc và cách
xây dựng mô hình không chắc
chắn
Sinh viên:
- Thảo luận ưu khuyết điểm của
các mô hình không chắc chắn
và phạm vi áp dụng
- Làm bài tập xây dựng mô hình
BT nhóm:
Xây dựng
mô hình
không chắc
chắn và mô
phỏng hệ
thống không
chắc chắn
dùng Matlab
2.1
2.3
2.4
3.1
10/12
Tuần Nội dung Chuẩn đầu ra
chi tiết
Hoạt động
dạy và học
Hoạt động
đánh giá
CDIO
không chắc chắn
- S dụng Matlab mô phỏng hệ
thống không chắc chắn
13 Chương 5: ĐIỀU
KHIỂN BỀN VỮNG
5.4. Cấu trúc M-
5.5. Tính ổn định bền
vững
5.6 Định lý Kharitonov
L.O.4.3 – Mô tả hệ
thống dùng cấu trúc
M-
Giảng viên:
- Trình bày cấu trúc M-
Sinh viên:
- Làm bài tập mô tả hệ thống
không chắc chắn dùng cấu trúc
M-
BT nhóm:
Mô tả hệ
thống không
chắc chắn
dùng cấu
trúc M-
2.1
2.4
3.1
L.O.4.4 – Đánh giá
tính ổn định bền vững
dùng định lý
Kharitonov và định lý
độ lợi bé
Giảng viên:
- Trình bày định lý Kharitonov
Sinh viên:
- Làm bài tập đánh giá tính ổn
định bền vững dùng định lý
Kharitonov
BT nhóm:
Đánh giá
tính ổn định
bền vững
dùng định lý
Kharitonov
2.1
2.4
3.1
14 Chương 5: ĐIỀU
KHIỂN BỀN VỮNG
5.7 Định lý độ lợi bé
5.8. Chất lượng bền vững
L.O.4.4 – Đánh giá
tính ổn định bền vững
dùng định lý
Kharitonov và định lý
độ lợi bé
Giảng viên:
- Trình bày định lý độ lợi bé và
các định lý ổn định bền vững
Sinh viên:
- Làm bài tập đánh giá tính ổn
định bền vững dùng định lý độ
lợi bé và các định lý ổn định
bền vững
- S dụng Matlab đánh giá tính
ổn định bền vững
- Mô phỏng kiểm chứng tính ổn
định bền vững dùng Matlab
BT nhóm:
Đánh giá
tính ổn định
bền vững
dùng định lý
độ lợi bé và
mô phỏng
kiểm chứng
dùng Matlab
2.1
2.4
3.1
L.O.4.5 – Đánh giá
chất lượng bền vững
của hệ thống
Giảng viên:
- Trình bày khái niệm chất
lượng bền vững và chỉ tiêu đánh
giá
Sinh viên:
- Làm bài tập đánh giá chất
lượng bền vững
- S dụng Matlab đánh giá chất
lượng bền vững
- Mô phỏng kiểm chứng chất
lượng bền vững dùng Matlab
BT nhóm:
Đánh giá
chất lượng
bền vững và
mô phỏng
kiểm chứng
dùng Matlab
2.1
2.4
3.1
15 Chương 5: ĐIỀU
KHIỂN BỀN VỮNG
5.9. Phương pháp chỉnh
độ lợi vòng
L.O.4.6 – Thiết kế hệ
thống điều khiển bền
vững Hinf dùng
phương pháp chỉnh
độ lợi vòng
Giảng viên:
- Trình bày cơ sở toán học và
trình tự thiết kế bộ điều khiển
bền vững dùng phương pháp
chỉnh độ lợi vòng
Sinh viên:
- Làm bài tập thiết kế bộ điều
khiển bền vững dùng phương
pháp chỉnh độ lợi vòng
- S dụng Matlab hỗ trợ thiết kế
bộ điều khiển bền vững dùng
phương pháp chỉnh độ lợi vòng
BT nhóm:
Thiết kế bộ
điều khiển
bền vững
dùng
phương pháp
chỉnh độ lợi
vòng
2.1
2.3
2.4
3.1
4.3.1
4.3.2
4.4
L.O.4 Phân tích và
thiết kế hệ thống điều
khiển bền vững
Giảng viên:
- Tóm tắt các phương pháp
phân tích và thiết kế hệ thống
điều khiển bền vững
Sinh viên:
- Thảo luận ưu khuyết điểm,
phạm vi áp dụng của các
phương pháp phân tích và thiết
kế hệ thống điều khiển bền
vững đã học
- Làm bài tập lớn thiết kế hệ
thống điều khiển bền vững, mô
Kiểm tra
cuối chương:
Phân tích và
thiết kế hệ
thống điều
khiển bền
vững
2.1
2.3
2.4
3.1
4.3.1
4.3.2
4.4
11/12
Tuần Nội dung Chuẩn đầu ra
chi tiết
Hoạt động
dạy và học
Hoạt động
đánh giá
CDIO
phỏng kiểm chứng dùng Matlab
Nội dung thí nghiệm Tuần Nội dung Chuẩn đầu ra
chi tiết
Hoạt động
dạy và học
Hoạt động
đánh giá
CDIO
11 Thí nghiệm 1: Khảo sát
chế độ dao động trong hệ
phi tuyến
- Đối tượng: Động cơ
DC
- Khảo sát dao chế độ
dao động khi hệ thống
có khâu relay 2 vị trí
hoặc relay 3 vị trí
L.O.1.3 - Khảo sát
chế độ dao động trong
hệ phi tuyến dùng
phương pháp cân
bằng điều hòa
Giảng viên:
- Hướng dẫn sinh viên trình tự
thực hiện thí nghiệm
Sinh viên:
- Thực hiện thí nghiệm
- Báo cáo kết quả thí nghiệm
Kiểm tra:
Sinh viên
thực hiện thí
nghiệm và
giải thích kết
quả thí
nghiệm
2.1
2.4
3.1
12 Thí nghiệm 2: Điều
khiển hồi tiếp tuyến tính
hóa và điều khiển trượt
- Đối tượng: Hệ tay máy
1 bậc tự do
- Thiết kế bộ điều khiển
hồi tiếp tuyến tính hóa
- Thiết kế bộ điều khiển
trượt
L.O.1.6 - Thiết kế bộ
điều khiển hồi tiếp
tuyến tính hóa
L.O.1.7 - Thiết kế bộ
điều khiển trượt
Giảng viên:
- Hướng dẫn sinh viên trình tự
thực hiện thí nghiệm
Sinh viên:
- Thực hiện thí nghiệm
- Báo cáo kết quả thí nghiệm
Kiểm tra:
Sinh viên
thực hiện thí
nghiệm và
giải thích kết
quả thí
nghiệm
2.1
2.4
3.1
4.3.1
4.3.2
4.4
13 Thí nghiệm 3: Điều
khiển LQR và LQG
- Đối tượng: Hệ xe – lò
xo bậc 4 (2 khối lượng,
2 lò xo)
- Thiết kế bộ điều khiển
LQR
- Thiết kế bộ ước lượng
trạng thái tối ưu
- Thiết kế bộ điều khiển
LQG
L.O.2.4 – Thiết kế bộ
điều khiển LQR
L.O.2.5 – Thiết kế bộ
lọc Kalman
L.O.2.6 – Thiết kế bộ
điều khiển LQG
Giảng viên:
- Hướng dẫn sinh viên trình tự
thực hiện thí nghiệm
Sinh viên:
- Thực hiện thí nghiệm
- Báo cáo kết quả thí nghiệm
Kiểm tra:
Sinh viên
thực hiện thí
nghiệm và
giải thích kết
quả thí
nghiệm
2.1
2.4
3.1
4.3.1
4.3.2
4.4
14 Thí nghiệm 4: Điều
khiển thích nghi theo mô
hình chuẩn
- Đối tượng: Động cơ
DC
- Thiết kế bộ điều khiển
thích nghi theo mô hình
chuẩn
- Khảo sát chất lượng hệ
thống điều khiển thích
nghi theo mô hình chuẩn
L.O.3.2 – Thiết kế bộ
điều khiển thích nghi
theo mô hình chuẩn
Giảng viên:
- Hướng dẫn sinh viên trình tự
thực hiện thí nghiệm
Sinh viên:
- Thực hiện thí nghiệm
- Báo cáo kết quả thí nghiệm
Kiểm tra:
Sinh viên
thực hiện thí
nghiệm và
giải thích kết
quả thí
nghiệm
2.1
2.4
3.1
4.3.1
4.3.2
4.4
15 Thí nghiệm 5: Điều
khiển tự chỉnh định
- Đối tượng: Động cơ
DC
- Thiết kế bộ điều khiển
tự chỉnh định
- Khảo sát chất lượng hệ
thống điều khiển tự
chỉnh định
L.O.3.3 – Ước lượng
thông số của mô hình
tuyến tính
L.O.3.4 – Thiết kế bộ
điều khiển tự chỉnh
Giảng viên:
- Hướng dẫn sinh viên trình tự
thực hiện thí nghiệm
Sinh viên:
- Thực hiện thí nghiệm
- Báo cáo kết quả thí nghiệm
Kiểm tra:
Sinh viên
thực hiện thí
nghiệm và
giải thích kết
quả thí
nghiệm
2.1
2.4
3.1
4.3.1
4.3.2
4.4
8. Thông tin liên hệ
Bộ môn/Khoa phụ trách Bộ môn Điều khiển tự động, Khoa Điện - Điện T
Văn phòng 208B3 – 268 Lý Thường Kiệt, Q. 10, TP. HCM
12/12
Điện thoại 08-38 654 357
Giảng viên phụ trách PGS. TS. Huỳnh Thái Hoàng
Email [email protected]
Tp.Hồ Chí Minh, ngày 1 tháng8 năm 2014
TRƢỞNG KHOA CHỦ NHIỆM BỘ MÔN CB PHỤ TRÁCH LẬP ĐỀ CƢƠNG