Bộ điều khiển PID

[Mecha]

Theo anh được biết thì phương pháp Ziegler-Nichols (hay còn gọi là phương pháp thực nghiệm) có thể áp dụng để xác định thông số bộ điều khiển PID cho hầu hết các trường hợp với điều kiện là phải “bring feedback system at the border of instability” để xác định được Kth and Tth.

Một cấu trúc điều khiển tổng quát thường có hai khâu:

- Khâu điều khiển phản hồi feedback control (FC) có vai trò ổn định hệ thống. PID thường hay được dùng với chức năng này. Ưu điểm của PID là đơn giản và cho một chất lượng điều khiển có thể chấp nhận được. Tuy nhiên PID bị ảnh hưởng mạnh bởi nhiễu vì nhiễu theo đường phản hồi rồi qua khuếch đại của bản thân PID nên tín hiệu điều khiển luôn chứa đựng cả thành phần nhiễu => có thể làm hệ thống mất ổn định. Giải pháp là sử dụng bộ lọc biến trang thái (State Variable Filter SVF) hoặc Kalman filter để thu được tín hiệu “sạch” trước khi phản hồi về bộ điều khiển.

- Khâu điều khiển Feedforward Control (FFC) có vai trò nâng cao chất lượng điều khiển (giảm tracking error, tăng tốc độ đáp ứng, mở rộng bandwidth, giảm ảnh hưởng của system disturbances and nhiễu đo lường đến hệ thống).

Nguyên tắc của điều khiển FFC là tạo ra được nghịch đảo của đối tượng điều khiển (P^-1) và khi đó hàm truyền của hệ kín sẽ tiến tới 1 => output sẽ tiến tới setpoint. Nhưng thực tế là luôn tồn tại system disturbances tại đầu vào của đối tượng và nhiễu đo lường tại đầu ra của đối tượng cho nên thông số của đối tượng luôn biến đổi theo thời gian. Vì vậy mà các thông số của FFC chọn tại thời điểm ban đầu sẽ không thể tạo được P^-1 vì vậy mà cần phải có Learning Feedforward Control (LFFC) với khả năng thay đổi các thông số của FFC theo sự thay đổi của đối tượng để luôn tạo ra được P^-1. Cơ chế learning của LFFC thường được thực hiện theo hai cách: (i) learning dựa trên ổn định Lyapunov, nghĩa là các hệ số của FFC được chỉnh định sao cho thỏa mãn tiêu chuẩn ổn định Lyapunov (ii) learning dựa trên mạng nơ ron (MLP hoặc B-spline) với feedback control signal được sử dụng làm tín hiệu learning.

Tuy nhiên LFFC + FC vẫn bị ảnh hường bởi nhiễu do đường phản hồi feedback. Nên một giải pháp là switch off feedback control. Khi đó LFFC vẫn có thể đảm bảo tốt chất lượng điều khiển hệ thống.