Bài tập dài Mô Hình Hoá số 2

Bài Tập Dài Mô Hình Hoá Số 2 Nội dung bài báo cáo : + Đặt vấn đề và xây dựng bài toán. +Phân tích yêu cầu bài toán,tóm tắt phương pháp mô hình hóa hệ ngẫu nhiên. +Phân tích biến ngẫu nhiên. + Phân tích thuật giải. +Xây dựng lưu đồ. +Xác định điều kiện đầu,điều kiện mô phỏng và điều kiện ngừng mô phỏng. +Viết ch¬ơng trình mô phỏng trên máy tính. +Thiết kế giao diện. +Kiểm nghiệm kết quả mô phỏng. +Bình luận kết quả mô phỏng. I)Đặt vấn đề và xây dựng bài toán Trong thực tế ,các hệ thống sản xuất luôn chịu tác động của các yếu tố ngẫu nhiên mà thường thì rất khó kiểm soát được chúng , các yếu tố ngẫu nhiên này( như sự thay đổi của môi trường , sự thay đổi của tải ) hầu hết là bất lợi cho hệ thống .Trong phần này ta sẽ đi xây dựng bài toán mô phỏng một sự tác động ngẫu nhiên tới một hệ điều chỉnh truyền động điện thực. Như ta đã biết , khi một hệ điều chỉnh truyền động làm việc thì không tránh khỏi việc chịu ảnh hưởng của các nhiễu loạn như do sự thăng giáng của nhiệt độ xung quanh,dao động của nguồn điện(tần số,điện áp) và đặc biệt là nhiễu loạn phụ tải (như do cấu tạo không đồng đều của một phôi cần gia công trong máy cắt gọt kim loại ) mà nhiễu loạn này thường là ngẫu nhiên. Giả sử xét ảnh hưởng của nhiễu loạn phụ tải đối với hệ điều chỉnh truyền động sử dụng hệ T-Đ (Thyristor-Động cơ) có 2 vòng điều chỉnh cơ bản (mạch vòng dòng điện và mạch vòng tốc độ ) đều được tổng hợp theo tiêu chuẩn Modul tối ưu do đó hàm điều khiển mạch vòng tốc độ là khâu tỷ lệ , hàm điều khiển mạch vòng dòng điện là khâu tích phân tỷ lệ,do đó cấu trúc của hệ thống khi tổng hợp theo nhiễu loạn (sau khi đã xấp sỉ ) có dạng sau :

doc13 trang | Chia sẻ: lvcdongnoi | Ngày: 27/12/2012 | Lượt xem: 2085 | Lượt tải: 0download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Bài tập dài Mô Hình Hoá số 2, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Bµi TËp Dµi M« H×nh Ho¸ Sè 2 Néi dung bµi b¸o c¸o : + §Æt vÊn ®Ò vµ x©y dùng bµi to¸n. +Ph©n tÝch yªu cÇu bµi to¸n,tãm t¾t ph­¬ng ph¸p m« h×nh hãa hÖ ngÉu nhiªn. +Ph©n tÝch biÕn ngÉu nhiªn. + Ph©n tÝch thuËt gi¶i. +X©y dùng l­u ®å. +X¸c ®Þnh ®iÒu kiÖn ®Çu,®iÒu kiÖn m« pháng vµ ®iÒu kiÖn ngõng m« pháng. +ViÕt ch¬ng tr×nh m« pháng trªn m¸y tÝnh. +ThiÕt kÕ giao diÖn. +KiÓm nghiÖm kÕt qu¶ m« pháng. +B×nh luËn kÕt qu¶ m« pháng. I)§Æt vÊn ®Ò vµ x©y dùng bµi to¸n Trong thùc tÕ ,c¸c hÖ thèng s¶n xuÊt lu«n chÞu t¸c ®éng cña c¸c yÕu tè ngÉu nhiªn mµ th­êng th× rÊt khã kiÓm so¸t ®­îc chóng , c¸c yÕu tè ngÉu nhiªn nµy( nh­ sù thay ®æi cña m«i tr­êng , sù thay ®æi cña t¶i…) hÇu hÕt lµ bÊt lîi cho hÖ thèng .Trong phÇn nµy ta sÏ ®i x©y dùng bµi to¸n m« pháng mét sù t¸c ®éng ngÉu nhiªn tíi mét hÖ ®iÒu chØnh truyÒn ®éng ®iÖn thùc. Nh­ ta ®· biÕt , khi mét hÖ ®iÒu chØnh truyÒn ®éng lµm viÖc th× kh«ng tr¸nh khái viÖc chÞu ¶nh h­ëng cña c¸c nhiÔu lo¹n nh­ do sù th¨ng gi¸ng cña nhiÖt ®é xung quanh,dao ®éng cña nguån ®iÖn(tÇn sè,®iÖn ¸p) vµ ®Æc biÖt lµ nhiÔu lo¹n phô t¶i (nh­ do cÊu t¹o kh«ng ®ång ®Òu cña mét ph«i cÇn gia c«ng trong m¸y c¾t gät kim lo¹i …) mµ nhiÔu lo¹n nµy th­êng lµ ngÉu nhiªn. Gi¶ sö xÐt ¶nh h­ëng cña nhiÔu lo¹n phô t¶i ®èi víi hÖ ®iÒu chØnh truyÒn ®éng sö dông hÖ T-§ (Thyristor-§éng c¬) cã 2 vßng ®iÒu chØnh c¬ b¶n (m¹ch vßng dßng ®iÖn vµ m¹ch vßng tèc ®é ) ®Òu ®­îc tæng hîp theo tiªu chuÈn Modul tèi ­u do ®ã hµm ®iÒu khiÓn m¹ch vßng tèc ®é lµ kh©u tû lÖ , hµm ®iÒu khiÓn m¹ch vßng dßng ®iÖn lµ kh©u tÝch ph©n tû lÖ,do ®ã cÊu tróc cña hÖ thèng khi tæng hîp theo nhiÔu lo¹n (sau khi ®· xÊp sØ ) cã d¹ng sau : Víi ((d lµ nhiÔu lo¹n theo l­îng ®Æt . (Mc lµ nhiÔu lo¹n phô t¶i. Ti : H»ng sè thêi gian cña m¹ch vßng dßng ®iÖn . Tfw : H»ng sè thêi gian cña kh©u ph¶n håi tèc ®é. Khi xÐt ®¸p øng cña hÖ thèng theo nhiÔu lo¹n phô t¶i th× ta cho nhiÔu Lo¹n theo l­îng ®Æt b»ng kh«ng (((d=0) th× khi ®ã ta ®­îc cÊu tróc ®¬n gi¶n sau : XÐt ¶nh h­ëng cña nhiÔu lo¹n tíi hÖ thèng thùc chÊt lµ xÐt quan hÖ gi÷a l­îng thay ®æi tèc ®é øng víi l­îng thay ®æi phô t¶i . Trong s¬ ®å trªn th× K1 chÝnh lµ nghÞch ®¶o cña qu¸n tÝnh ®éng c¬,K lµ tÝch sè gi÷a hÖ sè ph¶n håi tèc ®é , hÖ sè ph¶n håi cña m¹ch vßng dßng ®iÖn vµ kh©u tû lÖ cña m¹ch vßng ®iÒu chØnh tèc ®é FR VËy néi dung bµi to¸n ®Æt ra lµ: M« pháng t¸c ®éng cña nhiÔu lo¹n phô t¶i víi ®¸p øng ®Çu ra lµ l­îng thay ®æi tèc ®é , víi gi¶ thiÕt r»ng nhiÔu lo¹n phô t¶i x¶y ra theo mét chu kú x¸c ®Þnh tr­íc (0.6s) mµ thêi gian tån t¹i nhiÔu lo¹n nµy lµ ph©n bè ngÉu nhiªn theo hµm ph©n bè ®Òu trong kho¶ng [0 0.3](s) vµ biªn ®é nhiÔu lo¹n còng tu©n theo ph©n bè ngÉu nhiªn theo hµm ph©n bè ®Òu trong kho¶ng [0 1](Nm) Cho Ti=2(ms),Tfw=2(ms),K=400,K1=0.05,TmÉu=1(ms) II)Ph©n tÝch yªu cÇu bµi to¸n vµ tÝnh to¸n ®­a ra ph­¬ng tr×nh sai ph©n. Theo ph©n tÝch trªn th× viÖc m« pháng ph¶i tho¶ c¸c yªu cÇu sau : +Thêi gian tån t¹i nhiÔu lo¹n lµ ngÉu nhiªn. +Biªn ®é nhiÔu lo¹n lµ ngÉu nhiªn. +Sau khi x¶y ra nhiÔu lo¹n phô t¶i th× sai lÖch tèc ®é kh«ng tù vÒ kh«ng(tån t¹i sai lÖch tÜnh ) +Khi hÕt nhiÔu lo¹n th× sai lÖch tèc ®é dÇn vÒ kh«ng . (Nªó m¹ch vßng tèc ®é ®­îc tæng hîp theo tiªu chuÈn Modul ®èi xøng th× sau khi x¶y ra nhiÔu lo¹n th× sai lÖch tèc ®é sÏ tù vÒ kh«ng (kh«ng cã sai lÖch tÜnh )). §Ó m« pháng bµi to¸n trªn th× b­íc ®Çu tiªn lµ cÇn ph¶i tÝnh to¸n trªn quan hÖ to¸n häc gi÷a hai ®¹i l­îng nhiÔu lo¹n víi l­îng thay ®æi tèc ®é (®­a ra d­íi d¹ng biÓu thøc ) sau ®ã thùc hiÖn sè ho¸ d­íi d¹ng ph­¬ng tr×nh sai ph©n . TÝnh to¸n ta ®­îc:   Tõ biÓu thøc trªn ta thÊy r»ng t¹i gi¸ trÞ v« cïng (cña thêi gian )(øng víi p(0) th× tû sè trªn lµ kh¸c kh«ng ,®iÒu ®ã cã nghÜa lµ tån t¹i sai lÖch tÜnh.   Thùc hiÖn sè ho¸ : Thay     C1=T2+2TT1+4T2 C2=2T2-8T2 C3=T2-2TT1+4T2 Ms=1/[T3(Z+1)3][K1KT3(Z3+3Z2+3Z+1)+2T2(Z3+Z2-Z-1)+ +4T1T(Z3-Z2-Z-1)+8T2(Z3-3Z2+3Z-1)] =1/[T3(Z+1)3][(K1KT3+2T2+4T1T+8T2)Z3+(3K1KT3+2T2-4T1T -24T2)Z2+(3K1KT3-2T2-4T1T+24T2)Z+K1KT3-2T2+4T1T-8T2] Ao= K1KT3-2T2+4T1T-8T2 A1=3K1KT3+2T2-4T1T-24T2 A2=3K1KT3-2T2-4T1T+24T2 A3= K1KT3+2T2+4T1T+8T2    (([i]={(Mk1(B3+B2+B1+B0)-A2(([i-1]-A1(([i-2]A0(([i-3]}/A3 III)Ph©n tÝch biÕn ngÉu nhiªn *)Thêi gian tån t¹i nhiÔu lo¹n TNL : Thêi gian tån t¹i nhiÔu lo¹n TNL lµ biÕn ngÉu nhiªn tu©n theo luËt ph©n bè ®Òu trong kho¶ng [0 0.3] (s). Kho¶ng ph©n bè ®Òu trªn ®­îc t¹o ra tõ ph©n bè ®Òu ngÉu nhiªn trong kho¶ng [0 1] nh©n víi 0.3. Khi ®ã thêi gian tån t¹i nhiÔu lo¹n tèi ®a lµ 0.3 (s) vµ thêi gian tån t¹i nhiÔu lo¹n nhá nhÊt lµ 0(s) Do xÐt nhiÔu lo¹n theo c¸c chu kú x¸c ®Þnh nªn thêi gian kh«ng x¶y ra nhiÔu lo¹n còng ph©n bè ng©ò nhiªn vµ b»ngTod= (0.6- TNL). *)Biªn ®é nhiÔu lo¹n (MC :tu©n theo luËt ph©n bè ngÉu nhiªn ph©n bè ®Òu trong kho¶ng [0 1]  (lín h¬n kh«ng do t¨ng momen t¶i) NÕu (MC cµng lín th× l­îng sôt tèc ®é cµng lín vµ sai lÖch tÜnh cµng lín. NÕu (M cµng nhá th× l­îng sôt tèc ®é cµng nhá vµ sai lÖch tÜnh cµng nhá. IV)Ph©n tÝch thuËt gi¶i Tõ ph­¬ng tr×nh sai ph©n ®· ®­îc thµnh lËp ë trªn ta thùc hiÖn ph©n tÝch thuËt gi¶i cho bµi to¸n. ViÖc tr­íc tiªn cÇn lµm lµ ph¶i x¸c ®Þnh c¸c ®iÒu kiÖn ®Çu,®iÒu kiÖn cuèi (ngõng ) m« pháng . Thêi gian m« pháng ph¶i ®­îc kiÓm so¸t (vÝ dô nh­ cã thÓ ®­îc ®­a vµo tõ bµn phÝm …).Trong ch­¬ng tr×nh m« pháng,®Ó thùc hiÖn viÖc nµy ta sö dông ®iÒu kiÖn tho¸t theo kiÓu ng¾t trong vßng lÆp. Sö dông hµm ph¸t sè ngÉu nhiªn b»ng phÇn mÒm m« pháng. ThuËt gi¶i cßn ®­îc ph©n tÝch kü h¬n trong ch­¬ng tr×nh phÇn mÒm m« pháng. V)X¸c ®Þnh ®iÒu kiÖn ®Çu,®iÒu kiÖn m« pháng ,®iÒu kiÖn ngõng m« pháng §iÒu kiÖn ®Çu cña mçi qu¸ tr×nh m« pháng ®­îc coi lµ thêi ®iÓm kh«ng cña hÖ thèng (hÖ thèng ®· ch¹y æn ®Þnh víi l­îng ®Æt tèc ®é ) §iÒu kiÖn m« pháng : kh« cã nhiÔu lo¹n theo l­îng ®Æt tèc ®é vµ hÖ thèng ®ang lµm viÖc. §iÒu kiÖn ngõng m« pháng : hÕt thêi gian m« pháng (®­îc ®Æt bëi ng­êi sö dông). VI)X©y dùng l­u ®å L­u ®å cña ch­¬ng tr×nh: VII)ViÕt ch­¬ng tr×nh m« pháng Sau ®©y lµ phÇn m· ch­¬ng tr×nh viÕt b»ng ng«n ng÷ Labwindows/CVI: //Noise.h #include #ifdef __cplusplus extern "C" { #endif /* Panels and Controls: */ #define PANEL 1 #define PANEL_GRAPH 2 #define PANEL_NU 3 #define PANEL_CLEAR 4 /* callback function: CLEAR */ #define PANEL_RUN 5 /* callback function: RUN */ #define PANEL_QUIT 6 /* callback function: QUIT */ #define PANEL_DECORATION 7 #define PANEL_DECORATION_2 8 #define PANEL_DECORATION_3 9 #define PANEL_DECORATION_4 10 #define PANEL_DECORATION_5 11 #define PANEL_DECORATION_6 12 #define PANEL_TEXTMSG 13 #define PANEL_DECORATION_7 14 #define PANEL_DECORATION_8 15 #define PANEL_DECORATION_9 16 #define PANEL_DECORATION_10 17 #define PANEL_DECORATION_11 18 #define PANEL_TEXTMSG_2 19 #define PANEL_TEXTMSG_3 20 #define PANEL_DECORATION_12 21 #define PANEL_TEXTMSG_4 22 #define PANEL_DECORATION_14 23 #define PANEL_DECORATION_15 24 #define PANEL_DECORATION_16 25 #define PANEL_DECORATION_17 26 #define PANEL_DECORATION_18 27 #define PANEL_DECORATION_19 28 #define PANEL_TEXTMSG_5 29 #define PANEL_TEXTMSG_6 30 #define PANEL_TEXTMSG_7 31 #define PANEL_TEXTMSG_8 32 #define PANEL_TEXTMSG_9 33 /* Menu Bars, Menus, and Menu Items: */ /* (no menu bars in the resource file) */ /* Callback Prototypes: */ int CVICALLBACK CLEAR(int panel, int control, int event, void *callbackData, int eventData1, int eventData2); int CVICALLBACK QUIT(int panel, int control, int event, void *callbackData, int eventData1, int eventData2); int CVICALLBACK RUN(int panel, int control, int event, void *callbackData, int eventData1, int eventData2); #ifdef __cplusplus } #endif //Noise.c #include #include "Noise.h" int handle,i,j,b=1,z=0,z1=0; double w[10000]; static int y=0; double Mc,r; double Time; float ti=0.002; float tf=0.002; float t=0.001; float a0,a1,a2,a3; float k=400; float k1=0.5; int TINH(double,int,int); int main (int argc, char *argv[]) { handle = LoadPanel (0, "Noise.uir", PANEL); DisplayPanel (handle); RunUserInterface(); return (0); } int TINH(double Delta,int p,int j){ float t1,t2; t1=tf+2*ti; t2=2*tf*ti; a0=k1*k*t*t*t-2*t*t+4*t1*t-8*t2; a1=3*k1*k*t*t*t-2*t*t-4*t1*t+24*t2; a2=3*k1*k*t*t*t+2*t*t-4*t1*t-24*t2; a3=3*k1*k*t*t*t+2*t*t+4*t1*t+8*t2; for(i=j;i<p;i++){ if(i<(int)(1000*Time)){ w[i+3]=(k1*t*t*t*10*Mc-a2*w[i+2]-a1*w[i+1]-a0*w[i])/a3; PlotLine(handle,PANEL_GRAPH,(i),w[i+2],(i+1),w[i+3],VAL_RED); } if(i>(int)(1000*Time)) i=p-1; } return 0; } int CVICALLBACK RUN(int panel,int contrl,int event,void* callbackData,int eventData1,int eventData2) { static int x=0; w[0]=0; w[1]=0; w[2]=0; z1=0; if(event==EVENT_COMMIT){ GetCtrlVal(handle,PANEL_NU,&Time); b=1; while(b){ r=(double)rand()/RAND_MAX; Mc=-r; z=(int)(r*300); z1=z+y; TINH(Mc,z+y,y); r=0.6-0.3*r; Mc=0; z=(int)r*1000; y=z+z1; TINH(Mc,y,z1); x++; if(y>(int)(1000*Time)) b=0; } } return 0; } int CVICALLBACK CLEAR(int panel,int contrl,int event,void* callbackData,int eventData1,int eventData2) { if(event==EVENT_COMMIT){ DeleteGraphPlot(handle,PANEL_GRAPH,-1,1); y=0; i=0; j=0; } return 0; } int CVICALLBACK QUIT(int panel,int contrl,int event,void* callbackData,int eventData1,int eventData2) { if(event==EVENT_COMMIT){ b=0; QuitUserInterface(0); } return (0); } VIII)ThiÕt kÕ giao diÖn Giao diÖn ®­îc thiÕt kÕ trªn File Noise.uir. //Noise.uir IX)KÕt qu¶ m« pháng Vµo thêi gian m« pháng lµ 1.5(s) ta cã kÕt qu¶ : Khi vµo thêi gian m« pháng lµ 2(s) ta ®­îc : X)B×nh luËn kÕt qu¶ m« pháng KÕt qu¶ thu ®­îc tho¶ m·n c¸c yªu cÇu ®Æt ra, ®iÒu nµy chøng tá viÖc gi¶i bµi to¸n trªn lµ ®óng ®¾n . Tuy nhiªn bµi to¸n trªn ®· ®­îc ®¬n gi¶n ho¸ tõ mét hÖ thèng thùc trong s¶n xuÊt , ®ã lµ viÖc ®Æt tr­íc chu kú x¶y ra nhiÔu lo¹n do ®ã ®· phÇn nµo lµm mÊt ®i tÝnh kh¸ch quan cña ®èi t­îng cÇn m« t¶.Ngoµi ra nÕu hÖ thèng ®­îc tæng hîp theo tiªu chuÈn Modul ®èi xøng th× kh«ng xuÊt hiÖn thµnh phÇn sai lÖch tÜnh (bµi to¸n chØ x©y dùng víi hÖ ®­îc tæng hîp theo tiªu chuÈn tèi ­u Modul) Víi c¸ch bè trÝ giao diÖn nh­ trªn , ta cã thÓ tù do vµo th«ng sè lµ thêi gian m« pháng mµ kh«ng bÞ giíi h¹n. Khi thùc hiÖn ch¹y m« pháng víi cïng mét thêi gian m« pháng th× ®¸p øng c¸c lÇn ch¹y kh«ng hoµn toµn gièng nhau , ®iÒu nµy chøng tá ta ®· m« pháng ®­îc mét hÖ cã c¸c tham sè cã ph©n bè ngÉu nhiªn. §Ó bµi to¸n cã tÝnh thùc tiÔn h¬n n÷a th× ta ph¶i kh¶o s¸t t­¬ng ®èi chÝn x¸c luËt ph©n bè ngÉu nhiªn cña c¸c biÕn ngÉu nhiªn. XI)Tµi liÖu tham kh¶o [1] : M« h×nh ho¸ hÖ thèng vµ m« pháng _PGS.TS NguyÔn C«ng HiÒn. [2] : §iÒu chØnh tù ®éng truyÒn ®éng ®iÖn PGS.TS Bïi Quèc Kh¸nh PGS.TS NguyÔn V¨n LiÔn [3]: Labwindows/CVI _National Instruments-2001 *************************************************

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docBài tập dài Mô Hình Hoá số 2.DOC