Đang tạo bản xem trước...
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI VI THỊ THANH HƯƠNG NGHIÊN CỨU TỐI ƯU THAM SỐ BỘ ĐIỀU KHIỂN LỰC KHOAN TRÊN MÁY CÔNG CỤ BẰNG THUẬT TOÁN DI TRUYỀN Ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 8520202 ĐỀ ÁN TỐT NGHIỆP THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN NGƯỜI HƯỚNG DẪN: TS: PHÍ HOÀNG NHÃ Hà Nội – 2026
i MỤC LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT .................................................................iii DANH MỤC CÁC BẢNG...............................................................................iv DANH MỤC CÁC HÌNH................................................................................. v LỜI CẢM ƠN ..................................................................................................vi LỜI CAM ĐOAN............................................................................................vii MỞ ĐẦU........................................................................................................... 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BÀI TOÁN ĐIỀU KHIỂN LỰC KHOAN TRÊN MÁY CÔNG CỤ ................................................................................... 4 1.1 Máy công cụ (CNC) ............................................................................. 4 1.1.1 Máy thông thường ................................................................................ 4 1.1.2 Máy tự động.......................................................................................... 5 1.1.3 Phân loại các phương pháp điều khiển lực khoan.............................. 10 1.1.4 Tầm quan trọng của điều khiển lực khoan ......................................... 11 1.1.5 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển.......................................................... 13 1.2 Tổng quan về tình hình nghiên cứu.................................................... 13 1.2.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu trong nước...................................... 14 1.2.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu nước ngoài...................................... 15 1.3 Kết luận chương I ............................................................................... 18 CHƯƠNG 2: THUẬT TOÁN DI TRUYỀN.................................................. 20 2.1 Khái niệm chung.................................................................................... 20 2.2 Quy trình của thuật toán di truyền......................................................... 22 2.2.1 Đánh giá độ thích nghi ....................................................................... 24
ii 2.2.2 Chọn lọc.............................................................................................. 24 2.2.3 Lai ghép .............................................................................................. 26 2.2.4 Đột biến .............................................................................................. 27 2.2.5 Điều kiện dừng ................................................................................... 28 2.3 Ưu điểm và nhược điểm của GA........................................................... 29 2.4 Cơ sở phương pháp sử dụng GA tìm thông số PID .............................. 29 2.5 Kết luận chương 2 ................................................................................. 31 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN LỰC KHOAN TRÊN MÁY CNC TỐI ƯU HÓA THAM SỐ BẰNG THUẬT DI TRUYỀN............................. 32 3.1 Mô hình toán hệ thống........................................................................... 32 3.2 Thiết kế bộ điều khiển lực khoan trên máy CNC tối ưu hóa tham số bằng thuật di truyền.............................................................................................. 33 3.2.1 Bộ điều khiển PID - GA..................................................................... 33 3.2.2 Kết quả mô phỏng, đánh giá............................................................... 40 3.2.3 Kết quả mô phỏng PID-GA, PID và PID mờ..................................... 55 KẾT LUẬN..................................................................................................... 61 DANH MỤC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐỀ ÁN................... 63
iii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT CNC (Computer Numerical Control): Máy tự động m.c.c: máy công cụ PID (Proportional – Integral – Derivative): là bộ điều khiển phản hồi trong kỹ thuật điều khiển. GA (Genetic Algorithm): là một thuật toán tối ưu hóa dựa trên tiến hóa sinh học. GA PID: sự kết hợp giữa Thuật toán di truyền và Bộ điều khiển PID. SMC (Sliding Mode Control - SMC): Điều khiển trượt CLTN: Chọn lọc tự nhiên IAE : Tổng sai số tuyệt đối, giúp giảm sai số tích lũy. ISE : Bình phương sai số, giúp phạt nặng các sai số lớn. ITAE : Sai số tuyệt đối theo thời gian. TH1: Trường hợp 1 TH2: Trường hợp 2
iv DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Các đặc điểm của máy CNC............................................................. 6 Bảng 3.1: Tham số bộ điều khiển PID theo GA. ............................................ 34 Bảng 3.2a: Bảng thông số bộ điều khiển PID ở TH1 ..................................... 41 Bảng 3.2b: Bảng thông số bộ điều khiển PID ở TH2 ..................................... 41 Bảng 3.3: Bảng chất lượng điều khiển tại tín hiệu đặt 1(t) ở TH1 ................. 43 Bảng 3.4: Bảng chất lượng điều khiển tại tín hiệu đặt 1(t) ở TH2 ................. 43 Bảng 3.5: Bảng chất lượng điều khiển khi tăng lực khoan từ 500-600 TH1.. 46 Bảng 3.6: Bảng chất lượng điều khiển khi tăng lực khoan từ 500-600 TH2.. 46 Bảng 3.7: Bảng chất lượng điều khiển khi giảm lực khoan từ 500N-300N TH1 ......................................................................................................................... 49 Bảng 3.8: Bảng chất lượng điều khiển khi giảm lực khoan từ 500N-300N TH2 ......................................................................................................................... 49 Bảng 3.9: Bảng chất lượng điều khiển nhiễu tác động ở giây thứ 4 ở TH1 ... 52 Bảng 3.10: Bảng chất lượng điều khiển nhiễu tác động ở giây thứ 4 ở TH2 . 52 Bảng 3.11: Chất lượng điều khiển với tín hiệu đặt 1(t). ................................. 55 Bảng 3.12: Chất lượng điều khiển khi tăng/giảm lực. .................................... 58 Bảng 3.13 Chất lượng điều khiển khi có nhiễu............................................... 59
v DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1: Sơ đồ điều khiển quá trình theo công nghệ truyền thống ................. 4 Hình 1.2: Sơ đồ điều khiển quá trình với máy tự động.................................... 7 Hình 1.3: Sơ đồ tổng quát thể hiện cấu trúc của hệ thống điều khiển lực khoan. ......................................................................................................................... 13 Hình 2.1: Mô phỏng thuật toán di truyền........................................................ 20 Hình 2.2: Các bước giải thuật toán di truyền .................................................. 23 Hình 3.1: Lưu đồ thuật toán PID- GA............................................................. 35 Hình 3.2: Đáp ứng của hệ thống tại tín hiệu đặt 1(t) ở TH1........................... 42 Hình 3.2: Đáp ứng của hệ thống tại tín hiệu đặt 1(t) ở TH2........................... 42 Hình 3.7: Tín hiệu đáp ứng khi thay giảm lực khoan từ 500N-300N TH2 .... 48 Hình 3.8: Tín hiệu đáp ứng khi có nhiễu ở giây thứ 4 TH1............................ 51 Hình 3.9: Tín hiệu đáp ứng khi có nhiễu ở giây thứ 4 TH2............................ 51 Hình 3.10: Đáp ứng hệ thống với tín hiệu đặt 1(t)......................................... 55 Hình 3.11: Đáp ứng hệ thống khi tăng lực khoan từ 500N lên 600N............. 57 Hình 3.12: Đáp ứng hệ thống khi giảm lực khoan từ 500N xuống 300N....... 57 Hình 3.13 Đáp ứng hệ thống khi có nhiễu tác động ở giây thứ 4................... 59
vi LỜI CẢM ƠN Trong quá trình thực hiện luận văn cũng như trong những năm học vừa qua, em đã nhận được sự chỉ bảo và hướng dẫn tận tâm của TS Phí Hoàng Nhã. Em xin gửi tới thầy lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất. Ngoài ra, em cũng xin gửi lời cảm ơn tới các thầy giáo, cô giáo, cán bộ, nhân viên Trường Điện – Điện tử, trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội đã tận tình dạy dỗ và giúp đỡ em trong những năm trên giảng đường đại học và cao học. Nhân dịp này, em cũng xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè đã động viên, khuyến khích và tạo điều kiện cho em trong quá trình học tập và quá trình thực hiện luận văn này. Do hạn chế về kiến thức, kinh nghiệm, thời gian tìm hiểu và thực hiện nên đề án chắc chắn còn thiếu sót. Em rất mong sẽ nhận được nhiều ý kiến đóng góp của thầy, cô và các bạn để em có được cái nhìn sâu sắc hơn về vấn đề này.
vii LỜI CAM ĐOAN Tôi tên là: Vi Thị Thanh Hương Học viên cao học khóa: K14.2 – Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Tôi xin cam đoan rằng luận văn với đề tài “Nghiên cứu tối ưu tham số bộ điều khiển lực khoan trên máy công cụ bằng thuật toán di truyền” là công trình nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng dẫn khoa học của TS. Phí Hoàng Nhã. Các số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là hoàn toàn trung thực và chưa từng được sử dụng để bảo vệ một học vị nào. Mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn đều đã được ghi rõ nguồn gốc. Tôi đã nghiêm túc tiếp thu, chỉnh sửa luận văn dựa trên các ý kiến đóng góp từ người hướng dẫn để hoàn thiện công trình này. Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về lời cam đoan này. Hà Nội, ngày 3 tháng 3 năm 2026 Người cam đoan Vi Thị Thanh Hương
Hiển thị 8 trang đầu. Tải tài liệu để xem đầy đủ.
Chưa có bình luận nào. Hãy là người đầu tiên!
Bình luận (0)
Chưa có bình luận nào. Hãy là người đầu tiên!