Đồ án tốt nghiệp - Điều khiển cân bằng hệ con lắc ngược quay song song dựa trên anfis

Tên môn học: Khóa luận tốt nghiệp

Giá: 93.000đ

Tổng thanh toán:

93.000đ

Người đăng tải:

#10377

Chi tiết tài liệu :

Đồ án tốt nghiệp ngành Công nghệ Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa - Điều khiển cân bằng hệ con lắc ngược quay song song dựa trên anfis - Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh (HCMUTE)

Định dạng	PDF
Dung lượng	8.15 MB
Số trang	88
Ngành	CNKT điều khiển và TĐH

Lượt xem	437
Ngày đăng	04/01/2026

BỘ GIÁO DỤC &amp ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN

-⸙∆⸙-

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:
ĐIỀU KHIỂN CÂN BẰNG HỆ CON LẮC NGƯỢC
QUAY SONG SONG DỰA TRÊN ANFIS
GVHD: THS. LÊ THỊ THANH HOÀNG
SVTH : NGUYỄN CHÍ HƯNG
MSSV : 20151487
SVTH : TRẦN VĂN SĨ
MSSV : 20151554
Khoá : 2020-2024
Ngành : CNKT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HOÁ

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 6 năm 2024

BỘ GIÁO DỤC &amp ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN

-⸙∆⸙-

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:
ĐIỀU KHIỂN CÂN BẰNG HỆ CON LẮC NGƯỢC
QUAY SONG SONG DỰA TRÊN ANFIS
GVHD: THS. LÊ THỊ THANH HOÀNG
SVTH : NGUYỄN CHÍ HƯNG
MSSV : 20151487
SVTH : TRẦN VĂN SĨ
MSSV : 20151554
Khoá : 2020-2024
Ngành : CNKT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HOÁ

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 6 năm 2024

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
***

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên Sinh viên: NGUYỄN CHÍ HƯNG

MSSV: 20151487

Họ và tên Sinh viên: TRẦN VĂN SĨ

MSSV: 20151554

Ngành: CNKT Điều khiển và Tự động hóa
Lớp: 201514A
Giảng viên hướng dẫn: THS. LÊ THỊ THANH HOÀNG ĐT: 0903 945 741
Ngày nhận đề tài: 12/12/2024
Ngày nộp đề tài: 21/06/2024
1. Tên đề tài: ĐIỀU KHIỂN CÂN BẰNG HỆ CON LẮC NGƯỢC QUAY

SONG SONG DỰA TRÊN ANFIS
2. Nội dung thực hiện đề tài:

Dự án này tập trung vào xây dựng mô hình phần cứng cho hệ thống con lắc
ngược quay song song, với mục tiêu đảm bảo cân bằng quanh điểm làm việc. Để
đạt được điều này, nhóm sinh viên sẽ thực hiện các công việc sau:
• Xây dựng mô hình phần cứng cho hệ thống con lắc ngược quay song
song.
• Thiết kế bộ điều khiển Linear Quadratic Regulator (LQR) để điều khiển
cân bằng cho con lắc thứ nhất và điều khiển chống dao động cho con lắc
thứ hai.
• Sử dụng Hệ thống suy luận thần kinh mờ thích ứng (ANFIS) trên Con
lắc ngược quay song song để tối ưu hóa hiệu suất của hệ thống.
• Thực hiện thử nghiệm với các trường hợp khác nhau về độ dài của hai
thanh con lắc để đánh giá hiệu suất của hệ thống trong từng trường hợp
cụ thể.
• Đưa ra những đánh giá và kết luận cụ thể về hiệu suất và ứng dụng của
hệ thống dựa trên kết quả thu được từ các thử nghiệm và khảo sát.
Các bước này sẽ giúp nhóm sinh viên hiểu rõ hơn về hiệu suất và khả năng
ứng dụng của hệ thống con lắc ngược quay song song trong các tình huống khác
nhau.
3. Sản phẩm:

Mô hình phần cứng, phần mềm mô phỏng, luận văn báo cáo.

...

...
p một
cách hiệu quả. Với sự tích hợp sâu với MATLAB/Simulink, nó cung cấp một giải
pháp toàn diện cho các kỹ sư, nhà nghiên cứu và sinh viên trong nhiều lĩnh vực công
nghiệp và học thuật, cung cấp các khối phần cứng ảo, giúp người dùng mô phỏng các
thiết bị điện tử mà không cần sử dụng phần cứng thực tế, tiết kiệm chi phí và thời
gian.

PHỤ LỤC
III.Nghiên cứu thêm so sánh 2 bộ điều khiển LQR và LQG

Hình III. 1: Sơ đồ mô phỏng bộ điều khiển LQG

Hình III. 2: Sơ đồ mô phỏng bộ điều khiển LQR

PHỤ LỤC
Ma trận Q và R của bộ điều khiển LQR:
???? = ????????????????{9,5.105 104 105 103 102 101 } R=0.5
???? = 105 [−0.1378 1.1022 0.0000 − 0.1508 0.2433 0.0046]
Ma trận Q và R của bộ điều khiển LQG:
???? = ????????????????{195.105 20.106 20.109 101 , 101 101 } R=0.5
∗

???? = 106 [−0.6245 1.5121 0.1965 − 0.3332 0.3341 0.0086]

Hình III. 3: So sánh đáp ứng ngõ ra 2 bộ điều khiển của thanh cánh tay

Hình III. 4: So sánh đáp ứng ngõ ra 2 bộ điều khiển của con lắc thứ nhất

PHỤ LỤC

Hình III. 5: So sánh đáp ứng ngõ ra 2 bộ điều khiển của con lắc thứ hai
Nhận xét:
Từ hình 3 cho thấy đáp ứng góc thanh cánh tay của bộ điều khiển LQG ít dao
động hơn bộ điều khiển LQR, ổn định và phản hồi nhanh hơn bộ điều khiển LQR 5
(s). Từ hình 4 cho thấy đáp ứng góc con lắc thứ nhất của bộ điều khiển LQG ít dao
động hơn bộ điều khiển LQR, ổn định và phản hồi nhanh hơn bộ điều khiển LQR 4
(s). Từ hình 4 cho thấy đáp ứng góc con lắc thứ hai của bộ điều khiển LQG có độ vọt
lố nhỏ hơn bộ điều khiển LQR nhưng thời gian ổn định tại vị trí làm việc dài hơn.
Bộ điều khiển LQG bao gồm một bộ lọc Kalman, cho phép nó xử lý nhiễu và
không chắc chắn trong hệ thống một cách hiệu quả. Trong khi đó, LQR chỉ tối ưu hóa
điều khiển dựa trên mô hình hệ thống lý tưởng, không xem xét nhiễu hoặc sự không
chắc chắn. Bộ lọc Kalman trong LQG giúp ước lượng trạng thái của hệ thống từ các
phép đo đầu vào và đầu ra, giúp LQG có thể hoạt động hiệu quả ngay cả khi không
thể đo đạc toàn bộ trạng thái.

PHỤ LỤC

Hình III. 6: Thông số của khối nhiễu

Hình III. 7: So sánh đáp ứng của thanh cánh tay khi có nhiễu

PHỤ LỤC

Hình III. 8: So sánh đáp ứng của con lắc thứ nhất khi có nhiễu

Hình III. 9: So sánh đáp ứng của con lắc thứ nhất khi có nhiễu
Nhận xét:
Hình 7,8,9 cho thấy bộ điều khiển LQR và LQG có đáp ứng hệ thống tốt khi và
chỉ khi hệ thống không bị nhiễu nếu có nhiễu hệ thống hoặc nhiễu đo lường thì chất
lượng điều khiển sẽ bị ảnh hưởng đáng kể, nhưng đáp ứng của LQG trơn tru và tốt
hơn của LQR