Nghiên cứu giải pháp nâng cao độ chính xác cho chuẩn đo lường lực kiểu khuếch đại đòn bẩy sử dụng gối điện tử điều khiển theo..

Nội dung tài liệu: Nghiên cứu giải pháp nâng cao độ chính xác cho chuẩn đo lường lực kiểu khuếch đại đòn bẩy sử dụng gối điện tử điều khiển theo..

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ QUÂN SỰ PHẠM THANH HÀ NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP NÂNG CAO ĐỘ CHÍNH XÁC CHO CHUẨN ĐO LƯỜNG LỰC KIỂU KHUẾCH ĐẠI ĐÒN BẨY SỬ DỤNG GỐI ĐIỆN TỬ ĐIỀU KHIỂN THEO ĐỘ BIẾN DẠNG Ngành: Kỹ thuật điện tử Mã số: 9 52 02 03 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI - 2022
2. Công trình hoàn thành tại: 1 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ Viện Khoa học và Công nghệ quân sự, Bộ Quốc phòng 1. Phạm Thanh Hà, Đào Mộng Lâm, Vũ Khánh Xuân, Nguyễn Đức Dũng, Đào Xuân Việt, Lê Hữu Thắng (2016) “Nghiên cứu tính toán, thiết kế gối điện tử Người hướng dẫn khoa học: hoạt động dựa trên hiệu ứng áp trở, Tạp chí Nghiên cứu Khoa học và công 1. PGS.TS ĐÀO MỘNG LÂM nghệ quân sự, Đặc san Viện Tên lửa, (09), tr.102-108. 2. PGS.TS VŨ KHÁNH XUÂN 2. Phạm Thanh Hà (2019), “Establishment the parasitic oscillation model’s balance control of LA-FSM by using strain controlled electronic hinge”, Phản biện 1: PGS.TS Ngô Xuân Quyền Military science and technology, (60A), tr.31-40. 3. Phạm Thanh Hà, Vũ Khánh Xuân, Phạm Quang Minh (2020), “Giải pháp xử lý nhiễu dao động ký sinh cho tín hiệu kênh điều khiển cân bằng đòn bẩy của Phản biện 2: TS Nguyễn Tùng Anh LA-FSM”, Tuyển tập báo cáo khoa học Hội nghị đo lường toàn quốc lần thứ VII, tr.505-511. Phản biện 3: TS Vũ Lê Hà 4. Phạm Thanh Hà (2020), “Giải pháp xử lý nhiễu dao động ký sinh cho tín hiệu kênh điều khiển cân bằng đòn bẩy của máy chuẩn lực kiểu khuếch đại đòn bẩy (LA-FSM) bằng thuật toán lọc IIR”, Tạp chí Nghiên cứu Khoa học và công nghệ quân sự, Đặc san Viện điện tử, (09), tr.212-219. Luận án được bảo vệ tại Hội đồng đánh giá luận án cấp Viện, họp tại: Viện Khoa học và Công nghệ quân sự vào hồi: giờ phút, ngày tháng năm 2023 Có thể tìm hiểu luận án tại: - Thư viện Viện Khoa học và Công nghệ quân sự. - Thư viện Quốc gia Việt Nam.
3. 24 1 đáng kể ảnh hưởng của nhiễu dao động ký sinh trong kênh điều khiển cân bằng đòn MỞ ĐẦU bẩy, từ đó cải thiện được độ chính xác của LA-FSM. 1. Tính cấp thiết của đề tài luận án 3. Hướng nghiên cứu tiếp theo: Mô hình toán học mô tả nhiễu dao động ký sinh trong kênh điều khiển cân Chuẩn đo lường lực là phương tiện kỹ thuật để thể hiện, duy trì đơn vị đo bằng đòn bẩy của LA-FSM đã chỉ rõ tác động của các dao động này đối với hệ của đại lượng đo lực và được dùng làm chuẩn để so sánh với phương tiện đo hoặc thống. Từ kết quả này cho phép mở ra hướng nghiên cứu tiếp theo là cải tiến LA- chuẩn đo lường khác, được liên kết với chuẩn cấp cao hơn và được dùng để sao FSM thành một hệ thống đo lường tự động, đa tham số. truyền chuẩn cho các chuẩn cấp thấp hơn, các phương tiện đo lực, các thiết bị có Đồng thời, kết quả xử lý nhiễu dao động ký sinh cho kênh điều khiển cân liên quan đến đại lượng lực. Chuẩn đo lường lực giữ vai trò quan trọng trong hệ bằng đòn bẩy của LA-FSM bằng áp dụng thuật toán lọc IIR là cơ sở vững chắc thống các chuẩn đo lường quốc gia, trong đó máy chuẩn lực kiểu khuếch đại đòn cho việc cải tiến LA-FSM 1MN thuộc chuẩn đo lường lực của Việt Nam (đang bẩy (LA-FSM) thuộc loại chuẩn đầu/chuẩn thứ trong hệ thống chuẩn đo lường lĩnh đặt tại Khu Công nghệ cao Hòa Lạc). Đây cũng là hướng nghiên cứu tiếp theo vực lực. của luận án nhằm góp phần nâng cao năng lực của hệ thống chuẩn đo lường lực Trong quá trình phát triển, chuẩn đo lường lực nói chung và LA-FSM nói Việt Nam, phù hợp với xu hướng phát triển và hội nhập quốc tế về lĩnh vực đo riêng luôn được quan tâm nghiên cứu cải tiến và hoàn thiện bằng nhiều giải pháp lường lực hiện nay. nhằm hướng tới mục tiêu ngày một nâng cao độ chính xác của chuẩn và mở rộng dải thể hiện. Ban đầu, LA-FSM được thiết kế chế tạo thể hiện nguyên lý cơ học cơ bản để tạo ra các lực chuẩn. Trong đó, cơ cấu khuếch đại đòn bẩy chỉ sử dụng các dao - gối cơ khí như dao - gối phẳng hoặc vòng bi, và việc xác định trạng thái cân bằng đòn bẩy được xác định bằng mắt thông qua kim chỉ hoặc ni-vô. Trong những năm gần đây, LA-FSM đã có nhiều cải tiến lớn, được xây dựng trên cơ sở tích hợp các kỹ thuật và công nghệ của nhiều ngành kỹ thuật trong đó có kỹ thuật điện tử. Sự tham gia của kỹ thuật điện tử trong LA-FSM không chỉ nằm ở việc chỉ thị số giá trị lực hoặc ở khâu điều khiển nhằm tự động hóa các thao tác vận hành, mà trong một số trường hợp, kỹ thuật điện tử đã tham gia vào và làm biến đổi cả về hình thức của nguyên lý cơ học cần thể hiện. Một trong những xu hướng ứng dụng kỹ thuật điện tử trong vài năm gần đây là việc sử dụng gối điện tử điều khiển theo độ biến dạng thay cho các dao - gối hoặc vòng bi cơ học trong hệ khuếch đại đòn bẩy. Việc ứng dụng kỹ thuật điện tử theo hướng này đang mở ra nhiều khả năng vượt trội mà các LA-FSM thuần cơ khí không thể có được. Với sự tham gia của kỹ thuật điện tử, nhiều khả năng và đặc tính mới đã hình thành, như: khả năng nâng cao độ chính xác và độ ổn định của giá trị lực chuẩn được thể hiện, khả năng mở rộng dải đo và khả năng tự động hóa cao. Ở nước ta, hệ thống chuẩn lực hiện nay còn thiếu về dải thể hiện và còn yếu về độ chính xác và độ tin cậy. Hệ thống chuẩn lực chủ yếu gồm các máy chuẩn lực thế hệ cũ đã được trang bị từ lâu, là loại máy được thiết kế chế tạo thuần túy cơ học. Gần đây, năng lực của hệ thống chuẩn lực đã được cải thiện bằng việc đầu tư
4. 2 23 thêm một LA-FSM sử dụng gối điện tử điều khiển theo độ biến dạng LA-FSM KẾT LUẬN 1MN (lắp đặt tại Khu Công nghệ cao Hòa Lạc). Mặc dù vậy, máy chuẩn lực này Việc nghiên cứu xây dựng giải pháp nâng cao độ chính xác cho máy chỉ đạt độ chính xác 1×10-4 và dừng lại ở dải đo tới 1 MN. chuẩn lực kiểu LA-FSM sử dụng gối điện tử điều khiển theo độ biến dạng Với mục đích tiếp cận và đồng hành cùng xu thế ứng dụng kỹ thuật điện tử là yêu cầu khoa học và yêu cầu thực tiễn hiện nay đối với lĩnh vực đo lường vào máy chuẩn lực nhằm tiếp tục cải thiện chất lượng, việc đi sâu nghiên cứu để lực. Thông qua thực hiện nội dung nghiên cứu, luận án đã đạt được những đưa ra các giải pháp kỹ thuật mới hướng tới áp dụng nâng cao độ chính xác cho kết quả sau: LA-FSM 1MN là rất cần thiết. 1. Các kết quả nghiên cứu của luận án: Có thể nói rằng, việc nghiên cứu nâng cao độ chính xác đối với LA-FSM sử 1) Phân tích và xác định được yếu tố chi phối tối ưu trong bài toán tối ưu nâng dụng gối điện tử điều khiển theo độ biến dạng, trước hết là yêu cầu tự thân của cao độ chính xác của LA-FSM hiện nay là tác động của nhiễu dao động ký sinh chuẩn, sau đó là yêu cầu mang tính cam kết trách nhiệm nhà nước vào sự hội nhập kiểu con lắc và kiểu bồng bềnh, từ đó xác định hướng giảm thiểu ảnh hưởng của quốc tế về khoa học đo lường trong lĩnh vực đo lực mà Việt Nam là thành viên của nó bằng áp dụng phương pháp xử lý thông tin đo. tổ chức đo lường quốc tế. Việc nghiên cứu này còn là yêu cầu của sự phát triển 2) Xây dựng được mô hình kênh điều khiển cân bằng đòn bẩy cho LA-FSM, kinh tế - xã hội, quốc phòng - an ninh ở trong nước, cũng như đảm bảo cho hội từ đó xác lập được mô hình toán học cho nhiễu dao động ký sinh kiểu con lắc nhập và hợp tác kinh tế quốc tế. Xuất phát từ vai trò và đặc điểm cấu trúc của và kiểu bồng bềnh bẩy. Mô hình toán học này là cơ sở để xây dựng giải pháp chuẩn đo lường lực kiểu khuếch đại đòn bẩy sử dụng gối điện tử điều khiển theo xử lý tín hiệu nhằm giảm thiểu ảnh hưởng của nhiễu dao động ký sinh kiểu con độ biến dạng, việc nghiên cứu xây dựng giải pháp khoa học và công nghệ hướng lắc và kiểu bồng bềnh đến độ chính xác của hệ thống. đến nâng cao độ chính xác ngày càng trở nên cấp thiết hơn. 3) Trên cơ sở mô hình toán học của nhiễu trong kênh điều khiển cân bằng đòn Chính vì vậy, đề tài của luận án hướng tới nghiên cứu giải pháp nâng cao độ bẩy của LA-FSM, đã đề xuất xây dựng được giải pháp xử lý nhiễu dao động ký chính xác cho chuẩn đo lường lực kiểu khuếch đại đòn bẩy sử dụng gối điện tử sinh bằng áp dụng thuật toán lọc theo định dạng bộ lọc số IIR, đảm bảo giảm điều khiển theo độ biến dạng là có tính cấp thiết và thời sự. thiểu ảnh hưởng của nhiễu dao động ký sinh kiểu con lắc và kiểu bồng bềnh để Vì vậy, đề tài của luận án “Nghiên cứu giải pháp nâng cao độ chính xác nâng cao độ chính xác cho LA-FSM từ 1,4×10-4 đến 3,5×10-5. cho chuẩn đo lường lực kiểu khuếch đại đòn bẩy sử dụng gối điện tử điều Các kết quả nghiên cứu của luận án là cơ sở khoa học cho các nghiên cứu khiển theo độ biến dạng” có tính cấp thiết và thời sự. tiếp theo đối với lĩnh vực chuẩn đo lường lực, góp phần thúc đẩy sự phát triển về 2. Mục tiêu của luận án trình độ khoa học và công nghệ của chuẩn đo lường lực Việt Nam, cũng như đối Mục tiêu nghiên cứu của luận án là nghiên cứu đề xuất một giải pháp nâng với lĩnh vực cơ - điện tử và kỹ thuật điện tử nói chung. cao độ chính xác cho chuẩn đo lường lực kiểu khuếch đại đòn bẩy sử dụng gối 2. Đóng góp mới của luận án: điện tử điều khiển theo độ biến dạng bằng kỹ thuật điện tử, trong đó hướng tới Luận án có các đóng góp mới về mặt khoa học như sau: giảm thiểu ảnh hưởng của các nhiễu dao động và moment ký sinh. 1) Xây dựng mô hình toán học của kênh điều khiển cân bằng đòn bẩy và mô 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu hình toán học nhiễu dao động ký sinh kiểu con lắc và kiểu bồng bềnh trong hệ thống chuẩn đo lường lực kiểu khuếch đại đòn bẩy LA-FSM. Các mô hình toán học đã Đối tượng nghiên cứu của luận án là chuẩn đo lường lực kiểu khuếch đại xây dựng được là cơ sở để nghiên cứu, đánh giá và xây dựng giải pháp xử lý nhiễu đòn bẩy LA-FSM sử dụng gối điện tử điều khiển theo độ biến dạng. Phạm vi dao động ký sinh cho LA-FSM. nghiên cứu của luận án gồm các vấn đề liên quan đến xây dựng giải pháp nâng 2) Đề xuất giải pháp xử lý nhiễu dao động ký sinh trong kênh điều khiển cân cao độ chính xác đối với các LA-FSM sử dụng gối điện tử điều khiển theo độ bằng đòn bẩy bằng áp dụng thuật toán lọc theo định dạng bộ lọc số IIR. Giải pháp biến dạng và được thực hiện bằng kỹ thuật điện tử. đề xuất, với khả năng thực hiện không quá phức tạp và có tính mở, có thể khắc phục
5. 22 3 3.5. Kết luận Chương 3 4. Phương pháp nghiên cứu 1) Giải pháp xử lý nhiễu dao động ký sinh bằng áp dụng thuật toán lọc IIR - Sử dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết, phân tích giải tích toán học chính là đưa vào kênh điều khiển cân bằng đòn bẩy một bộ lọc số IIR’ đối với về quá trình động học của hệ thống LA-FSM trong mối liên hệ và chi phối của nhiễu dao động ký sinh kiểu con lắc và kiểu bồng bềnh. Thuật toán lọc được thiết các yếu tố đến độ chính xác để xác lập mô hình toán học cho hệ thống dưới tác kế theo phương pháp Elliptic với cấu trúc theo dạng thức Cascade gồm 4 tầng lọc bậc 2 DCR, có cấu trúc như Hình 3.23, với biểu thức hàm truyền (3.25) và mô động của các yếu tố này, trong đó có các nhiễu dao động ký sinh kiểu con lắc và hình toán học (3.26) ~ (3.30). kiểu bồng bềnh. 2) Việc áp dụng thuật toán lọc theo định dạng bộ lọc số IIR được thiết kế để - Sử dụng kỹ thuật mạch điện tử và lý thuyết xử lý tín hiệu, tiến hành xây xử lý nhiễu dao động ký sinh kiểu con lắc và kiểu bồng bềnh trong tín hiệu kênh dựng giải pháp giảm thiểu ảnh hưởng của các yếu tố chi phối nói trên để cải thiện điều khiển cân bằng đòn bẩy cho phép nâng cao độ chính xác từ 1,4×10-4 đến cỡ độ chính xác, trong đó có thiết kế thuật toán lọc phù hợp với mô hình kênh điều -5 3,5×10 . Độ chính xác này không thể đạt được nếu chỉ bằng các giải pháp cơ khí. khiển cân bằng đòn bẩy và đặc tính của nhiễu dao động ký sinh. 3) Giải pháp xử lý nhiễu dao động ký sinh bằng thuật toán lọc IIR là giải - Sử dụng công cụ mô phỏng bằng MATLAB để đánh giá tính hiệu quả của pháp không phức tạp về kỹ thuật và phù hợp với thực tiễn (không đòi hỏi cải hoán giải pháp và xác định phạm vi ứng dụng. nhiều về lĩnh vực cơ khí), do đó việc áp dụng là khả thi cho tất cả các LA-FSM có cùng cấu hình và khi yêu cầu độ chính xác đạt tới 3,5×10-5. 5. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của luận án Chuẩn đo lường lực LA-FSM là chuẩn đầu/thứ trong hệ thống chuẩn đo lường của quốc gia. Việc nghiên cứu nâng cao độ chính xác của nó luôn có ý nghĩa khoa học và thực tiễn cao. Theo đó: - Đối với khoa học đo lường, kết quả nghiên cứu này không chỉ là giải pháp tốt cho vấn đề nâng cao độ chính xác của LA-FSM mà còn mở ra khả năng mở rộng dải thể hiện lực chuẩn, đáp ứng tốt khả năng hội nhập và hợp tác quốc tế về lĩnh vực đo lường lực. - Đối với kỹ thuật điện tử, kết quả nghiên cứu này đã đưa ra một hướng hay một giải pháp xử lý các nhiễu dao động cơ học ký sinh phát sinh và tồn tại ngay trong các hệ thống vật lý thông qua xử lý thông tin đo. Theo đó, một thuật toán lọc được xây dựng trên nền tảng của bộ lọc số IIR là một giải pháp mạnh, cho phép xử lý tốt các vấn đề nhiễu trong các hệ thống vật lý như nhiễu dao động ký sinh kiểu con lắc và kiểu bồng bềnh có trong LA-FSM. 6. Bố cục của luận án Ngoài phần mở đầu, kết luận, danh mục các công trình đã công bố của tác giải và tài liệu tham khảo, nội dung của Luận án được bố cục thành 3 chương.
6. 4 21 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU NÂNG CAO ĐỘ CHÍNH Từ những điều kiện thực hiện bài toán, có thể đưa ra một số giới hạn và XÁC CHO CHUẨN ĐO LƯỜNG LỰC KIỂU KHUẾCH ĐẠI ĐÒN BẨY khuyến nghị cho việc áp dụng giải pháp đã đề xuất như sau: SỬ DỤNG GỐI ĐIỆN TỬ ĐIỀU KHIỂN THEO ĐỘ BIẾN DẠNG VÀ 1) Giải pháp xử lý nhiễu dao động ký sinh bằng thuật toán lọc IIR được HƯỚNG NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN thực hiện dựa trên mô hình nhiễu ở dạng tổng quát, đáp ứng với các điều kiện 1.1. Khái quát về chuẩn đo lường lực kiểu khuếch đại đòn bẩy sử dụng gối khắc nghiệt của bài toán. Do đó, giải pháp có thể áp dụng cho tất cả các LA- điện tử điều khiển theo độ biến dạng FSM có dải thể hiện lực chuẩn khác nhau, được thiết kế theo cấu hình như Nguyên lý tạo lực của LA-FSM được trình bày tại Hình 1.1, trong đó sử Hình 3.1 và đã áp dụng các giải pháp cơ khí và điện tử như được nêu ở công dụng khuếch đại đòn bẩy đối với lực chuẩn được tạo ra theo nguyên lý lực trọng trình [37], [47] và [48]. trường, với: Theo đó, các yếu tố cần bảo đảm để có thể áp dụng gồm: F m g (1.1) a. LA-FSM sử dụng ba bản lề đàn hồi điện tử có độ nhạy phù hợp với sự biến thiên của moment lực tại các khớp nối truyền lực của hệ khuếch đại đòn bẩy; Ở đây, F - véctơ lực tạo ra từ tải trọng, N; m - khối lượng của tải trọng, kg; còn b. Các số liệu về các tham số hệ thống (khối lượng quả tải, độ cao tâm khối g 2 - véctơ gia tốc trọng trường nơi đặt tải trọng, m/s . và độ dài quang treo,) được cho cụ thể (theo số liệu thiết kế) hoặc có thể xác định trực tiếp được; c. Các tín hiệu từ các bản lề điện tử trong kênh điều khiển cân bằng đòn bẩy được khuếch đại và gia công xử lý thành tín hiệu số theo từng kênh riêng biệt tương ứng. 2) Giải pháp xử lý nhiễu dao động ký sinh bằng thuật toán lọc IIR được thực hiện ở dạng tổng quát, xét đến các tác động đồng thời của nhiều yếu tố, do vậy Hình 1.1. Sơ đồ nguyên lý tạo lực của LA-FSM. cho phép xây dựng LA-FSM thành hệ tự động đo đa tham số. F F Q 3) Giải pháp xử lý nhiễu dao động ký sinh bằng thuật toán lọc IIR được thực 2 1 LA (1.3) hiện không quá phức tạp về kỹ thuật và không đòi hỏi phải cải hoán về cơ khí, Ở đây, F - lực tạo ra từ tải trọng, N; QLA = l1/l2 - hệ số khuếch đại đòn bẩy, 1 do đó việc áp dụng là khả thi cho tất cả các LA-FSM có cùng cấu hình và khi yêu l1 - chiều dài của cánh tay đòn dài và l2 - chiều dài của cánh tay đòn ngắn. cầu độ chính xác đạt tới 3,5×10-5. Cấu trúc của LA-FSM bao gồm ba bộ phận chính: hệ tạo lực tải trọng, hệ 4) Do thuật toán lọc được xây dựng theo định dạng bộ lọc số IIR nên giải pháp khuếch đại đòn bẩy và hệ truyền lực đòn bẩy (Hình 1.4). Trong đó, gối tựa đòn này cũng hàm chứa các ưu nhược điểm của bộ lọc số IIR, như: bẩy là gối điện tử điều khiển theo độ biến dạng. Việc kiểm soát sự cân bằng đòn bẩy - Có khối lượng tính toán nhỏ, thuận tiện cho áp dụng đối với các hệ thống được thực hiện một cách tự động thông qua kênh điều khiển cân bằng đòn bẩy sử hay thiết bị làm việc độc lập. dụng gối điện tử điều khiển theo sự biến dạng. - Có sự phi tuyến pha, cũng như còn tồn tại độ gợn ở cả dải thông và dải Mô hình cấu trúc gối điện tử điều khiển theo độ biến dạng và cấu trúc tổng thể chắn, và cần giám sát tính ổn định. Tuy vậy, các yêu cầu này cơ bản thỏa của LA-FSM sử dụng gối điện tử điều khiển theo độ biến dạng như Hình 1.5. mãn trong điều kiện thực tế cũng như kỹ thuật và công nghệ hiện nay. 5) Nâng cao độ chính xác cho LA-FSM là yêu cầu khoa học và nhu cầu thực tiễn đối với chuẩn đo lường lực hiện nay nên việc áp dụng giải pháp này là thực sự cần thiết, cho phép nâng cao trình độ chuẩn đo lường và phù hợp với xu hướng hội nhập và phát triển. Như vậy, việc xây dựng thuật toán lọc theo định dạng bộ lọc số IIR như trên hoàn toàn phù hợp với mô hình kênh điều khiển cân bằng đòn bẩy và đặc tính của nhiễu dao động ký sinh trong LA-FSM. Giải pháp đáp ứng hoàn toàn yêu cầu khoa học và yêu cầu thực tiễn, cũng như đã giải quyết đầy đủ các nhiệm vụ đối với bài toán nâng cao độ chính xác cho LA-FSM hiện nay, và thỏa mãn Hình 1.4. Mô hình cấu trúc LA-FSM sử dụng gối điện tử điều khiển theo độ biến dạng. mục tiêu nghiên cứu mà luận án đã đặt ra.
7. 20 5 Hình 3.36. Kết quả xử lý nhiễu Hình 3.37. Kết quả xử lý nhiễu tổng hợp tổng hợp ở mức tải 20 kN. ở mức tải 100 kN. Hình 1.5. Mô hình cấu trúc gối điện tử điều khiển theo độ biến dạng (a) và cấu trúc tổng thể của LA-FSM (b). Mô hình kênh điều khiển cân bằng đòn bẩy của LA-FSM khi này được mô tả khái quát như Hình 1.6, và độ chính xác phụ thuộc vào khả năng xác định và thiết lập trạng thái cân bằng đòn bẩy. Hình 3.38. Kết quả xử lý nhiễu Hình 3.39. Kết quả xử lý nhiễu tổng hợp tổng hợp ở mức tải 200 kN. ở mức tải 500 kN. Hình 3.40. Kết quả xử lý nhiễu tổng hợp ở mức tải 1 MN (sử dụng toàn bộ 26 quả tải). Bộ lọc IIR’ được thiết kế theo phương pháp Elliptic với dạng thức cấu trúc Hình 1.6. Mô hình kênh điều khiển cân bằng đòn bẩy của LA-FSM CR gồm 4 tầng lọc DCR như trên có khả năng lọc tốt, hoàn toàn phù hợp với thực tiễn của bài toán xử lý nhiễu dao động ký sinh. Khi phân tích thành phần sai số của LA-FSM và các giải pháp khắc phục 3.4. Giới hạn và khuyến nghị cho thấy dao động kiểu con lắc (pendulum) và kiểu bồng bềnh (bounce-mode) Các kết quả mô phỏng đã cho thấy rõ về hiệu quả áp dụng giải pháp xử lý cùng với các moment ký sinh tạo nên nhiễu dao động ký sinh trong kênh điều nhiễu dao động ký sinh bằng thuật toán lọc theo định dạng bộ lọc số IIR để thực khiển cân bằng đòn bẩy, ảnh hưởng lớn đến độ chính xác của LA-FSM. Do vậy, hiện bài toán nâng cao độ chính xác của LA-FSM sử dụng gối điện tử điều khiển để nâng cao độ chính xác của LA-FSM thì cần phải xem xét giảm thiểu thành theo độ biến dạng. phần sai số này.
8. 6 19 1.2. Bài toán tối ưu và tình hình nghiên cứu có liên quan về nâng cao độ Theo đó, phương sai của các thành phần sai lệch sẽ là: chính xác cho LA-FSM 2 5 2K 2 Ki 3, 2 10 Xuất phát từ bài toán tối ưu nâng cao độ chính xác của các hệ thống đo i lường, mà theo đó đối với các hệ thống thực hiện phép đo lặp thường sử dụng Khi chưa áp dụng bộ lọc IIR’: phương pháp xử lý tối ưu thông tin đo tương ứng với đưa vào hệ thống bộ lọc 2 2(1,35 10 4 ) 2 (3,2 10 5 ) 2 1,4 10 4 hay bộ xử lý tương quan nhiều chiều. 2 2/N 2 K Từ tìm hiểu kết quả các công trình nghiên cứu có liên quan ở trong và ngoài Khi áp dụng giải pháp gần đúng bằng đưa vào các hệ số tỷ trọng và giải pháp gần nước đã công bố thời gian qua cho thấy, việc nâng cao độ chính xác cho LA-FSM đúng đối với sự cong đòn bẩy nêu ở mục 2.5.2, sai số của hệ thống hiện tại được đều được thực hiện bằng cải tiến cơ khí và đưa vào các hệ số hiệu chỉnh ứng với công bố khoảng từ 9×10-5 (ở Ấn độ [38]) đến 1×10-4 (ở Việt Nam [71]). các yếu tố tác động được xét trong trạng thái tĩnh. Còn khi đã áp dụng bộ lọc IIR’: Bài toán tối ưu nâng cao độ chính xác đối với LA-FSM hiện nay được xác 2 2 4 2 5 2 5 định như sau: 2 LOC 2/ N LOC 2 K (1,35 10 / 47,8) (3,2 10 ) 3,5 10 - Yếu tố chi phối tối ưu là các nhiễu dao động ký sinh gây ra do dao động Nói cách khác, sử dụng bộ lọc IIR’ sẽ cho phép đảm bảo độ chính xác của LA- kiểu con lắc và kiểu bồng bềnh (có tính đến sự cong của đòn bẩy do tải). FSM đến 3,5×10-5 , tức là nâng cao độ chính xác từ 1,4×10-4 đến 3,5×10-5. - Thực hiện tối ưu hóa theo tiêu chuẩn về độ chính xác bằng giảm thiểu ảnh 3.3.2. Khả năng xử lý tổ hợp nhiễu cộng: hưởng của nhiễu dao động ký sinh kiểu con lắc và kiểu bồng bềnh (có tính đến sự cong đòn bẩy). Khi mô phỏng với nhiễu cộng phức hợp, có tần số ở các dải khác nhau Bằng kỹ thuật điện tử và dựa trên lý thuyết xử lý tín hiệu, bài toán tối ưu (trong đó có nhiễu nguồn điện lưới), kết quả mô phỏng được mô tả trên các Hình nâng cao độ chính xác cho LA-FSM cần giải quyết hai vấn đề: 3.36 đến 3.40. 1) Xác lập mô hình kênh điều khiển và mô hình nhiễu dao động ký sinh đầy đủ hơn (giải pháp giảm thiểu sai số lý thuyết); F2lc = GTTL ± Δ2-LOC 2) Xây dựng thuật toán lọc nhiễu phù hợp với mô hình kênh và đặc tính của nhiễu dao động ký sinh (giải pháp giảm thiểu sai số thuật toán và sai số thiết Từ nguồn sai bị). số do nhiễu Từ nguồn Đây chính là yêu cầu khoa học và thực tiễn đối với Luận án, là hai nội dung dao động ký khác sinh kiểu con Luận án đã thực hiện giảm thiểu được đi sâu giải quyết và trình bày trong Chương 2 và 3. Với cách tiếp cận này, lắc và kiểu bằng áp dụng bộ lọc IIR’ cho xử lý các khâu mà Luận án tác động được chỉ ra trên Hình 1.10 và Hình 1.11. bồng bềnh tín hiệu kênh điều khiển cân bằng đòn bẩy Kết quả là giảm mức nhiễu dao động Giảm xấp xỉ Giữ ký sinh cho tín hiệu kênh điều khiển 47,8 lần nguyên và cân bằng đòn bẩy lựa chọn phù hợp Giảm sai số từ 1,4×10-4 xuống Kết quả tổng hợp là nâng cao độ -5 chính xác của LA-FSM cỡ 3,5×10 Hình 1.10. Mô hình hệ thống của LA-FSM và khâu được luận án tác động. Hình 3.35. Lược đồ diễn giải tác động của giải pháp đề xuất.
9. 18 7 Biên độ (N) Biên độ (N) Biên Biên độ (N) Biên độ (N) Biên Hình 3.33. Mức suy giảm nhiễu dao Hình 3.34. Mức suy giảm nhiễu dao động ký sinh ở mức tải 500 kN. động ký sinh ở mức tải 1MN. Bảng 3.3. Mức suy giảm nhiễu dao động ký sinh. Mức suy giảm sau 10 giây Mức tải, Tần số cơ Biên độ nhiễu Biên độ nhiễu Hình 1.11. Mô hình kênh điều khiển cân bằng đòn bẩy của LA-FSM Stt m = N bản, Hz lớn nhất trước lớn nhất sau sg mà luận án nghiên cứu. A0loc/Aloc khi lọc, A0loc khi lọc, Aloc 1.3. Kết luận Chương 1 1 20 000 0,3621 2,389 0,049 47,8 1. Nghiên cứu nâng cao độ chính xác đối với LA-FSM vẫn luôn là vấn đề 2 100 000 0,3508 12,214 0,255 47,8 cần thiết và quan trọng. 3 200 000 0,3220 24,431 0,511 47,8 2. Độ chính xác của LA-FSM chịu ảnh hưởng lớn của các dao động và 4 500 000 0,2929 63,158 1,322 47,8 moment ký sinh. Tuy nhiên vấn đề giảm thiểu ảnh hưởng của các yếu tố này chưa 5 1000 000 0,2426 134,735 2,816 47,8 được giải quyết hiệu quả. Từ (3.19), phương trình lực chuẩn được tạo ra trong hệ tạo lực đòn bẩy khi 3. Để nâng cao độ chính xác, đề xuất hai vấn đề: Xác lập mô hình kênh đòn bẩy ở trạng thái cân bằng sẽ là: điều khiển cân bằng đòn bẩy và mô hình nhiễu dao động ký sinh; Xây dựng giải pháp xử lý tín hiệu kênh điều khiển cân bằng đòn bẩy bằng áp dụng thuật toán F GTTL (3.31) 2lc 2 LOC lọc nhiễu phù hợp mô hình kênh điều khiển cân bằng đòn bẩy và đặc tính của 2 2 nhiễu dao động ký sinh. với 2 LOC 2 / N LOC 2K , 2 / N LOC - phương sai xác định điểm “0” theo y''(n), - phương sai của các sai lệch do các yếu tố khác. 2K CHƯƠNG 2. XÁC LẬP MÔ HÌNH KÊNH ĐIỀU KHIỂN CÂN BẰNG ĐÒN Bảng 3.4. Các thành phần sai lệch do các yếu tố khác. BẨY VÀ MÔ HÌNH NHIỄU DAO ĐỘNG KÝ SINH TRONG LA-FSM Yếu tố gây sai lệch Ký hiệu Mức sai lệch Nguồn dữ liệu 2.1. Sự cần thiết và yêu cầu xác lập mô hình kênh điều khiển cân bằng đòn Sai lệch tỷ lệ khuếch đại đòn bẩy do Đã phân tích ở 1×10-6 bẩy và nhiễu dao động ký sinh trong LA-FSM gia công lắp đặt 2K1 Chương 1. Từ bài toán tối ưu nâng cao độ chính xác và từ yêu cầu hiệu quả của phép Sai lệch do thành phần lực xuyên Đã phân tích ở 2,5×10-6 lọc nhiễu, cần thiết phải xác lập mô hình kênh điều khiển cân bằng đòn bẩy và chéo, nhỏ hơn 2K 2 Chương 1. nhiễu dao động ký sinh. Sai lệch do thiết lập phương ngang Đã phân tích ở 1,37×10-7 của bàn trượt, nhỏ hơn 2K3 Chương 1. 2.2. Thiết lập mô hình kênh điều khiển cân bằng đòn bẩy của LA-FSM Sai số lượng tử của XL-CT (với Fs = Khả năng công Xét LA-FSM sử dụng ba gối điện tử điều khiển theo độ biến dạng như Hình 1×10-6 100 Hz), nhỏ hơn 2K 4 nghệ hiện nay. 2.1, có sự biến đổi lực - moment - tín hiệu điện - lực trong kênh điều khiển cân Sai lệch do sự phi tuyến của BĐĐL, Khả năng công bằng đòn bẩy như Hình 2.2 và Hình 2.3. 1×10-5 nhỏ hơn 2K5 nghệ hiện nay. Sai lệch do hệ tạo lực điều chỉnh, nhỏ Khả năng công 3×10-5 hơn. 2K6 nghệ hiện nay.
10. 8 17 Biên độ (N) Biên độ (N) Hình 3.25. Kết quả xử lý nhiễu dao Hình 3.26. Kết quả xử lý nhiễu dao động ký sinh ở mức tải 20 kN. động ký sinh ở mức tải 100 kN. Hình 2.1. LA-FSM sử dụng ba gối điện tử điều khiển theo độ biến dạng. Hình 3.27. Kết quả xử lý nhiễu dao Hình 3.28. Kết quả xử lý nhiễu dao động ký sinh ở mức tải 200 kN. động ký sinh ở mức tải 500 kN. Hình 2.2. Sơ đồ mô tả diễn tiến biến đổi lực - moment - tín hiệu điện - lực. Hình 3.29. Kết quả xử lý nhiễu dao Hình 3.30. Mức suy giảm nhiễu dao động ký sinh ở mức tải 1 MN. động ký sinh ở mức tải 20 kN. Biên độBiên(N) Biên độ (N) độBiên Hình 3.31. Mức suy giảm nhiễu dao Hình 3.32. Mức suy giảm nhiễu dao động ký sinh ở mức tải 100 kN. động ký sinh ở mức tải 200 kN. Hình 2.3. Sơ đồ kênh điều khiển cân bằng đòn bẩy sử dụng phương pháp xử lý thông tin đo.
11. 16 9 Và hàm lọc của bộ lọc IIR’ được mô tả theo toán học có dạng: y[n].g y[n 1].g .b [1] y[n 2].g .b [2] y [n 1].a [1] y [n 2].a [2] y [n] (3.26) Từ nguyên lý điều khiển cân bằng đòn bẩy: 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 F F Δ F (2.1) 2lc 2 2 y1[n].g2 y1[n 1].g2.b2[1] y1[n 2].g1.b2[2] y2[n 1].a2[1] y2[n 2].a2[2] y2[n](3.27) * F2đc F2đc K Uđc F2 (2.2) y2[n].g3 y2[n 1].g3.b3[1] y2[n 2].g3.b3[2] y3[n 1].a3[1] y3[n 2].a3[2] y3[n](3.28) * Ở đây, F2 đc và F2 đc - giá trị hiện thời và giá trị tiền định; K - hệ số chuyển đổi y3[n].g4 y3[n 1].g4.b4[1] y3[n 2].g4.b4[2] y4[n 1].a4[1] y4[n 2].a4[2] y4[n] (3.29) y [n].g y'[n]. (3.30) của HTLĐC. 4 0 Khi đạt đến trạng thái cân bằng: Sơ đồ cấu trúc bộ lọc IIR’ dùng cho xử lý tín hiệu kênh điều khiển cân bằng F F F GTTL (2.3) đòn bẩy được thiết kế như trên Hình 3.23. Mô hình phép xử lý nhiễu dao động 2lc 2 2đc 2 2 2 2 ký sinh bằng áp dụng bộ lọc số IIR được mô tả như trên Hình 3.24. Ở đây, 2 2 / N 2 K , 2 / N - sai lệch do nhiễu dao động ký sinh kiểu con lắc và kiểu bồng bềnh, 2K - sai lệch do các yếu tố khác. Theo đó: Hình 3.24. Mô hình phép xử lý nhiễu dao động ký sinh bằng áp dụng bộ lọc số IIR trong kênh điều khiển cân bằng Hình 3.23. Sơ đồ cấu trúc bộ lọc IIR’ đòn bẩy của LA-FSM. dùng cho xử lý tín hiệu kênh điều khiển cân bằng đòn bẩy được thiết kế. 2.3. Xác lập mô hình nhiễu dao động ký sinh kiểu con lắc và kiểu bồng bềnh trong LA-FSM Bộ lọc IIR’ có sơ đồ cấu trúc như Hình 3.23, hàm truyền có dạng (3.25) và Tiến hành xem xét ba vấn đề: Sự phát sinh và cơ chế hình thành nhiễu lực; hàm lọc có dạng (3.26) - (3.30). Bộ lọc được xây dựng có cấu trúc phân tầng kiểu Đặc tính của nhiễu lực; Mức độ ảnh hưởng nhiễu dao động ký sinh. Theo đó, lực CR (cascade) với 4 tầng lọc bậc 2 DCR. Dựa vào cấu trúc và hàm truyền, ta hoàn và nhiễu lực tại đầu ra có thể xác lập bằng toán học ở dạng: toàn xây dựng được chương trình tính toán trên máy tính. Khi này, mô hình xử l1 (1 tan  acong ) mg A cos[ e k td t / 2 cos  t 2 cos e k td t / 2  (2.94) lý nhiễu dao động ký sinh trong kênh điều khiển cân bằng đòn bẩy cho LA-FSM l  0  td 0 đã được nêu ở Hình 3.3 sẽ được mô tả cụ thể hơn theo Hình 3.24. 2 3.3. Hiệu quả xử lý nhiễu dao động ký sinh khi áp dụng thuật toán lọc IIR (2.95) 3.3.1. Khả năng giảm thiểu sai số do nhiễu dao động ký sinh:  TC a qE a0 Khả năng giảm thiểu sai số do nhiễu dao động ký sinh là giảm thiểu sai số xác A 3 R m m g định điểm cân bằng của đòn bẩy, tức là xác định điểm “0” theo y''(n) 0 thay cho y(n) 0 trên sơ đồ Hình 3.3. 2 TC a qE a0    1  TC Kết quả xử lý nhiễu dao động ký sinh ở các mức tải khác nhau được mô phỏng R m m g tính toán và trình bày tại các Hình 3.25 đến Hình 3.34.
12. 10 15 2000.0204 Khả năng xử lý nhiễu được thể hiện qua tín hiệu ra của bộ lọc IIR’ được bổ 2000.0202 sung như mô tả từ Hình 3.17, 3.18, 3.19 và 3.20. 2000.02 2000.0198 2000.0196 0 5 10 15 20 25 30 0.2804 0.2802 0.28 0.2798 gttl = 20 000 N, m = 204.390824 kg; g = 9.78664322 m/s2, l1 = 1.260 m, l2 = 0.126 m 0.2796 0 5 10 15 20 25 30 Thời gian (s) Hình 2.12. Một ví dụ về độ lớn, sự biến thiên và phổ của lực và nhiễu lực F Xét mức độ ảnh hưởng theo:  ( N  td )l 2 P Q LA Hình 3.17. Khả năng lọc của bộ lọc Hình 3.18. Khả năng lọc của bộ lọc IIR’ ứng với tải nhỏ nhất (khi sử IIR’ ứng với tải toàn phần (khi sử dụng quả tải đầu tiên). dụng toàn bộ 26 quả tải). Hình 2.13. Một ví dụ về độ lớn Hình 2.14. Một ví dụ về độ lớn và sự biến thiên của lực và nhiễu và sự biến thiên của hệ số η Nhiễu phát sinh ngay trong bản thân nguyên lý tạo lực và do tác động xếp chồng của nhiều yếu tố. Nhiễu có dạng phức tạp, có đặc tính ngẫu nhiên biến đổi Hình 3.19. Tín hiệu ra của bộ lọc IIR’ Hình 3.20. Tín hiệu ra của bộ lọc IIR’ chậm, không trắng Gauss, không dừng và đột biến. Ảnh hưởng của nhiễu là khá đối với tải nhỏ nhất (khi sử dụng quả với tải toàn phần (khi sử dụng toàn bộ -4 tải đầu tiên). 26 quả tải). lớn, cỡ xấp xỉ 1,5×10 . 2.4. Xác lập mô hình nhiễu dao động ký sinh trong kênh điều khiển cân bằng Bộ lọc IIR’ tổng hợp theo phương pháp Elliptic là tối ưu về cấu trúc (số đòn bẩy của LA-FSM khâu lọc ít nhất - là 4), chất lượng lọc và tốc độ xử lý đáp ứng bài toán xử lý nhiễu dao động ký sinh. + Mô hình nhiễu xác lập từ quá trình lực - moment: 3.2.3. Xây dựng thuật toán lọc IIR dùng cho xử lý nhiễu dao động ký sinh trong l a (l a l1 )(1 tan  acong ) A k t / 2 F (t) mg cos e td cos  t  kênh điều khiển cân bằng đòn bẩy của LA-FSM: 2 / N l l sin  0  td 2 b blech Khi chọn phương pháp Elliptic với khâu lọc bậc 2 kiểu DCR, hàm truyền của bộ lọc IIR’ có dạng: (l a l1 )(1 tan  acong ) k t / 2 td (2.115) 2mg cos 0 e GTTL 1 2 4  l 2 lb sin  blech 1 bi [1].z bi [2].z H (z) g 0  g i 1 2  i 1 1 a [1].z a [2].z l a (l a l1 )(1 tan  acong )A i i  k td t / 2 F t mg cos e cos  t  1 2 1 2 2đc 0  td 1 b [1].z b [2].z 1 b [1].z b [2].z l 2 lb sin  blech 1 1 2 2 g1 1 2 g 2 1 2 1 a1[1].z a1[2].z 1 a2 [1].z a2 [2].z (la l1 )(1 tan  acong ) k t / 2 2mg cos( e td ) GTTL (2.116) 1 2 1 2 0 1 b3[1].z b3[2].z 1 b4 [1].z b4 [2].z l 2 lb sin  blech (3.25) g3 1 2 g 4 1 2 g0 1 a3[1].z a3[2].z 1 a4 [1].z a4[2].z
13. 14 11 Bảng 3.2. Thiết lập các tham số đặc tả của bộ lọc IIR’. Khi đạt sự cân bằng, ta có: y(t) F2 / N (t) F2đc (t) 0 (2.117) Tham số đặc tả Lựa chọn Lý do lựa chọn + Mô hình nhiễu xác lập từ tín hiệu điện: U (n) U (n) U (n) Lọc thông Nhiễu dao động ký sinh có phổ tần 1 2 3 (2.127) Kiểu bộ lọc y(n) 0 thấp IIR số tập trung ở dải tần số siêu thấp S 1 l 2 lb sin  blech S 2 l 2 lb sin  blech S 3 l 2 l b sin  blech Tần số giới hạn dải thông, Hz 5 Tới thành phần nhiễu 1/100 x(n) F2 / N (n) F2 / N (n) GTTL Tần số giới hạn dải chắn, Hz 8 Tới thành phần nhiễu 1/1000 l a (l a l1 )(1 tan  acong ) A k t / 2 Độ gợn dải thông, dB 0,1 Tham số điển hình mg cos e td n cos  t  l l sin  0  td n Độ suy hao dải chắn, dB - 80 Tham số điển hình 2 b blech Tần số lấy mẫu, Hz 100 Theo LA-FSM 1MN tại Việt Nam (la l1 )(1 tan  acong ) k t / 2 td n (2.128) 2mg cos 0 e GTTL 3.2.2. Xác định đặc tính và cấu trúc của bộ lọc IIR’ dùng cho LA-FSM: l2 lb sin  blech Để lựa chọn phương pháp thiết kế cho phù hợp và hiệu quả, từ mô hình x2đc (n) xˆ2đc (n 1) y(n 1) (2.129) toán học của nhiễu dao động ký sinh ta thực hiện mô phỏng đồng thời với 4 Với: phương pháp thiết kế điển hình, gồm: Elliptic, Butterworth, Chebyshev I và la (la l1 )(1 tan  acong )A k t / 2 Chebyshev II. Các đáp ứng cơ bản và tham số cấu trúc của bộ lọc IIR’ ứng với 4 ˆ td 0 x2đc (0) x(0) mg cos 0e cos  td t0  phương pháp thiết kế được trình bày trên các Hình 3.14, 3.15 và 3.16. l2 lb sin blech Đáp ứng pha 0 (l a l1 )(1 tan  acong ) k t / 2 td 0 (2.130) 2mg cos 0 e GTTL -5 l 2 lb sin  blech -10 -15 y(0) 0. (2.131) -20 Pha (rad) Pha -25 Khi đạt sự cân bằng, ta có: Elliptic -30 Butterworth Chebyshev Type I S S -35 Chebyshev Type II y(n)  ak y(n k)  bk x(n k) (2.134) 0 5 10 15 20 25 k 1 k 0 Tần số (Hz) với các hệ số a0 = 1, a1:S = -1, b0 = 1, b1:S-1 = 0, bS = -1. Mô hình toán học kênh điều khiển cân bằng đòn bẩy của LA-FSM có thể thiết lập như một bộ lọc số đệ quy có đáp ứng xung dài vô hạn IIR đối với nhiễu dao động ký sinh kiểu con lắc và kiểu bồng bềnh. 2.5. Kết luận Chương 2 1. Các dao động kiểu con lắc và kiểu bồng bềnh phát sinh và luôn tồn tại trong Đáp ứng biên độ (dB) 0 LA-FSM, được phản ánh qua nhiễu dao động ký sinh trong kênh điều khiển -20 cân bằng đòn bẩy. Elliptic Butterworth Chebyshev Type I -40 Chebyshev Type II 2. Mô hình kênh điều khiển cân bằng đòn bẩy có dạng một bộ lọc IIR đối với Biên độ (dB) độ Biên -60 nhiễu dao động ký sinh. -80 3. Nhiễu dao động ký sinh có đặc tính ngẫu nhiên biến đổi chậm, không phải -100 tạp trắng Gauss, không dừng và có tính đột biến. Ảnh hưởng của nhiễu đến 0 5 10 15 20 25 Tần số (Hz) độ chính xác của LA-FSM là cỡ 1,5×10-4. Hình 3.14. Các đáp ứng cơ bản của Hình 3.15. Các đặc tính ổn định của 4. Nâng cao độ chính xác cho LA-FSM có thể thực hiện bằng thuật toán lọc bộ lọc IIR’ ứng với 4 phương pháp bộ lọc IIR’ ứng với các phương pháp có định dạng bộ lọc số IIR để lọc nhiễu dao động ký sinh, phù hợp với mô thiết kế khác nhau. thiết kế khác nhau. hình kênh và nhiễu.
14. 12 13 CHƯƠNG 3. XÂY DỰNG GIẢI PHÁP XỬ LÝ NHIỄU DAO ĐỘNG KÝ S S 1. y(n)  a1k y(n k) b1k x(n k) (3.10) SINH CHO TÍN HIỆU KÊNH ĐIỀU KHIỂN CÂN BẰNG ĐÒN BẨY k 1 k 0 CỦA LA-FSM BẰNG ÁP DỤNG THUẬT TOÁN LỌC IIR x(n) F2 / N (n) F2 / N (n) GTTL (3.11) 3.1. Cơ sở xây dựng giải pháp xử lý nhiễu dao động ký sinh bằng thuật toán S lọc theo định dạng IIR x2đc (n) x(0)  y(n k) F2đc (n) (3.12) - Xuất phát từ bài toán tối ưu nâng cao độ chính xác cho LA-FSM; k 0 - Xuất phát từ đặc tính của nhiễu dao động ký sinh trong LA-FSM; S S y'(n) a y'(n k) b y(n k) - Xuất phát từ mô hình kênh điều khiển cân bằng đòn bẩy. 2.  2k  2k (3.13) k 1 k 0 Việc xử lý nhiễu dao động ký sinh được thực hiện bằng đưa thêm thuật toán lọc theo định dạng bộ lọc số IIR vào kênh điều khiển cân bằng đòn bẩy có S S y'(n) a3k y'(n k) y(n) b3k x(n k) (3.14) thể mô tả như mô hình trên Hình 3.1, Hình 3.2 và Hình 3.3. k 1 k 0 y'(n)  YIIR[x(n)] y(n) (3.15) 3. y''(n) y'(n) y(n) y''(n) y'(n) x(n) (3.16) Ở đây, (3.16) chính là tín hiệu được dùng để xác định “điểm 0” hay trạng thái cân bằng đòn bẩy. Và ta sẽ có: F2 / N GTTL F2đc LOC 2 LOC 0 (3.17) F2 / N F2đc LOC GTTL 2 LOC 0 (3.18) Khi đạt trạng thái cân bằng đòn bẩy, ta sẽ có được: Hình 3.1. Sơ đồ phần biến đổi tín hiệu của kênh điều khiển cân bằng đòn bẩy. F2lc F2 / N F2đc LOC GTTL 2 LOC (3.19) 2 2 với 2 LOC 2/ N LOC 2 K , trong đó 2/ N LOC - là phương sai xác định điểm “0” theo y''(n) , còn 2 K - phương sai của sai lệch do các yếu tố khác. Biểu thức (3.19) hoàn toàn đồng nhất với (2.4) tại mục 2.2 và thỏa mãn yêu cầu của bài toán. Bài toán nâng cao độ chính xác của LA-FSM khi này đưa về tổng hợp bộ lọc IIR’ có đặc tính phù hợp mô hình và đặc tính nhiễu. 3.2. Xây dựng thuật toán lọc IIR cho giải pháp xử lý nhiễu dao động ký sinh Hình 3.2. Mô hình hệ thống xử lý nhiễu dao Hình 3.3. Mô hình phép xử lý trong kênh điều khiển cân bằng đòn bẩy của LA-FSM động ký sinh bằng bộ lọc số IIR trong kênh nhiễu dao động ký sinh bằng bộ 3.2.1. Xác định tham số đặc tả của bộ lọc IIR’ dùng cho LA-FSM: điều khiển cân bằng đòn bẩy của LA-FSM. lọc số IIR trong kênh điều khiển cân bằng đòn bẩy của LA-FSM. Sau khi thực hiện phép mô phỏng để chứng minh rằng kênh điều khiển cân bằng đòn bẩy tương ứng với bộ lọc IIR ban đầu không có đặc tính lọc nhiễu dao Quá trình lọc nhiễu dao động ký sinh diễn ra trong kênh điều khiển mới có động ký sinh, và căn cứ vào đặc tính của nhiễu ta chọn các tham số đặc tả của bộ thể diễn giải bằng toán học ở dạng: lọc IIR’ theo Bảng 3.2.