Thiết kế thử nghiệm hệ nâng vật trong từ trường giá rẻ dùng trong nghiên cứu và giảng dạy

Abstract

Bài báo nhằm giới thiệu mô hình thực nghiệm điều khiển hệ thống nâng vật trong từ trường với giá rẻ phục vụ cho nghiên cứu và giảng dạy. Mô hình phần cứng đã được xây dựng để áp dụng các giải thuật điều khiển từ lý thuyết mô phỏng vào trong thực tiễn. Việc này giải quyết được tình trạng thiếu thiết bị vật lý để kiểm chứng các nguyên lý, lý thuyết điều khiển. Theo đó, bộ điều khiển LQR (Linear Quadratic Regulator) và bộ lọc Kalman được thiết kế nhằm điều khiển ổn định được viên bi sắt ở các vị trí khác nhau. Bộ lọc Kalman được sử dụng để ước lượng các biến trạng thái của hệ thống giúp hỗ trợ bộ điều khiển LQR nâng giữ vật tại các vị trí mong muốn. Kết quả đạt được là mô hình phần cứng giá rẻ nhưng hoạt động truyền nhận dữ liệu hiệu quả, có khả năng điều khiển giữ được vật ổn định tại các vị trí cân bằng khác nhau với sai số xác lập lớn nhất chỉ khoảng 4%. Ngoài ra, với nhiễu tác động là sự thay đổi khối lượng vật thì vị trí vật vẫn được điều khiển giữ cân bằng ổn định. Nhiễu đo đạt từ các cảm biến cũng có ảnh hưởng đến chất lượng của bộ điều khiển LQG (Linear Quadratic Gaussian) đã thiết kế.

Keywords

• Nâng vật trong từ trường, bộ điều khiển LQR, bộ lọc Kalman, biến trạng thái