CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ

PHỤ LỤC

Phụ lục 1: Tóm tắt thuật tốn tối ưu hóa vượt khe

Nội dung chính của của lý thuyết qui hoạch phi tuyến, tức lý thuyết về các

phương pháp tối ưu hố hàm phi tuyến là nghiên cứu các tính chất của hàm mục

tiêu và xây dựng các thuật toán lặp liên tiếp, tiến dần đến nghiệm tối ưu. Thuật tốn

tối ưu hóa vượt khe được xây dựng trên cơ sở hai khái niệm: hướng thay đổi hàm

mục tiêu và bước vượt khe.

Phương trình lặp của thuật tốn là:

xk+1 = xk + k+1sk

Trong đó: k = 0,1 ...

xk, xk+1 lần lượt là điểm đầu và cuối của bước lặp thứ (k+1)

k+1 là bước vượt khe

sk là hướng tìm kiếm trong khơng gian Ơclít n chiều: En.

Bước vượt khe đảm bảo điểm đầu và điểm cuối của mỗi bước lặp luôn nằm về

hai phía điểm cực tiểu của hàm mục tiêu trong hướng sk.

Sơ đồ thuật giải xác định bước vượt khe thể hiện trên hình 1:



Hình 1. Sơ đồ khối xác định bước vượt khe

-1-



Giả sử có hàm cực tiểu hóa J(x), xEn. Tại bước lặp thứ (k+1), ký hiệu hàm một

biến:

h() = J(xk+1) = J(xk + sk)

Giả sử  là điểm cực tiểu:

h( * )  min h( )

 0



.



Độ dài bước v được chọn:

v, a[h(0)-h()]
Với 0 ≤ a ≤ b ≤ 1, là các hệ số vượt trên và dưới.

Trình tự thuật giải xác định bước vượt khe:

Cho trước: εP > 0, β > 1, 0 < < 1, A > 0.

Bước 1: Cho p1 = 0, p2 = A và tăng liên tiếp theo qui tắc: p1 := p2, p2 := βp2 cho

đến khi h(p2)  h(p1), thì được đoạn (p1,p2) và tiếp tục bước 2.

Bước 2: Nếu p2-p1 ≤ εP thoả mãn, tức khơng tìm được bước vượt khe với độ

chính xác εP. Gán v := p và kết thúc, quay về chương trình chính. Trái lại,

chuyển sang bước 3.

Bước 3: Tính p := p1+(p2-p1) và Δ = [h(0)-h(p1)], chuyển sang bước 4.

Bước 4: Nếu h(p)-h(p1) > bΔ, gán p2 := p; nếu h(p)-h(p1) < aΔ, thì gán p1 := p;

lặp lại từ bước 2. Trường hợp còn lại, bΔ > h(p)-h(p1) > aΔ và v = p là

bước vượt khe. gán A := v và trở về chương trình chính.

Hướng sk được xác định sao cho sau mỗi bước lặp, hàm mục tiêu giảm, tức là

J(xk+1)
hướng chuyển động sk sẽ tạo thành một thuật toán tối ưu hoá kiểu vượt khe. Thuật

tốn vượt khe có sơ đồ khối như hình 2:

Các thơng số cho trước như sau:

 = 0,382; a= 0; b = 0,5.

Tại bước lặp đầu tiên (k = 0), cho điểm xuất phát x0, giá trị bước ban đầu

A = 0,1.



-2–



Véctơ chuyển động ban đầu thường xác định là đối gradien của hàm mục tiêu tại

điểm xuất phát: s0 = -J(x0). Q trình tối ưu hố lặp theo phương pháp vượt khe

xảy ra ở bước thứ k+1 gồm hai giai đoạn chính, như sau:

- Tính gradien J(xk) và xác định hướng sk.

- Chuyển dịch theo hướng sk cho đến khi đạt sườn dốc lên của khe, tức thỏa mãn

điều kiện vượt khe (5). Kết thúc bước lặp k+1, được điểm xấp xỉ mới: xk+1 =

xk + k+1sk, trong đó k+1 = v là bước vượt khe.



Hình 2. Giải thuật phương pháp tối ưu hóa vượt khe

Quá trình lặp tiếp diễn cho đến khi thoả mãn các điều kiện dừng đã định trước.

Một trong những hướng tìm kiến rất hiệu quả là hướng chiếu Affine.



-3-



Phụ lục 2: Hệ thống thí nghiệm điều khiển mức nước



Hệ thống bao gồm: Ba bồn nước, bồn nước cần điều khiển mức làm bằng tơn có

dung tích là 0,02 m3, một bồn nước có dung tích 0,07m3 làm bằng tơn ở trên cao để

tạo áp lực dòng chảy vào bồn nước cần điều khiển, một bồn chứa dung tích 0,12 m3

nước làm bằng nhựa (bồn B), một máy bơm nước. Hệ thống sử dụng các ống nước

bằng nhựa Tiền Phong kích thước ϕ21, hệ thống nước tuần hoàn. Một van điều

khiển bằng tín hiệu điện để điều chỉnh lưu lượng nước đi vào bồn nước cần điều

khiển mức và năm van chặn.

Ngoài ra hệ thống còn bao gồm hệ thống thu thập dữ liệu, giám sát và điều khiển

và một phần mềm thu thập dữ liệu, giám sát và điều khiển trên máy tính.

-4–



Phụ lục 3: Các cơng cụ phần cứng, phần mềm sử dụng

1. Cảm biến siêu âm SRF05



Module cảm biến siêu âm SRF05 dùng để đo khoảng cách đến vật chắn bằng

sóng siêu âm. Module có 2 đầu là đầu thu và đầu phát sóng, khoảng cách được xác

định bằng cách đo khoảng thời gian mà sóng siêu âm được phát ra từ module truyền

đến vật chắn rồi phản hồi về.

Sử dụng bằng cách truyền 1 xung vào chân trigger của module, sau đó chờ 1

xung trả về trên chân echo, độ dài của xung phản hồi tương ứng với thời gian của

sóng siêu âm truyền trong khơng khí, từ đó tính ra được khoảng cách đến vật thể

chắn.

Thơng số kỹ thuật:

-



Điện áp hoạt động: 5V



-



Sai số: 1mm



-



Dòng cấp: 30mA, 50mA Max.



-



Tần số: 40KHz



-



Phát hiện vật cản trong khoảng: 3cm đến 3m



-



Kích thước nhỏ gọn: 43mm x 20mm x 17mm



2. Cảm biến lưu lượng S201



Cảm biến lưu lượng nước được cấu tạo bằng thân nhựa, có 1 cánh quạt nước và

cảm biến hall. Khi nước chảy qua van cảm biến làm động cơ quay dẫn đến sự thay

đổi trạng thái đầu ra của cảm biến Hall cho ra tín hiệu xung đầu ra.

Thơng số kỹ thuật:

-



Điện áp làm việc: 5V-24V



-



Dòng làm việc lớn nhất cho phép: 15 mA (DC 5V)



-



Trọng lượng: 43 g



-



Phạm vi tốc độ lưu lượng: 1~30 L/min

-5-



-



Nhiệt độ làm việc: 0°C~80°C



-



Nhiệt độ lưu chất: <120°C



-



Độ ẩm hoạt động: 35%~90%RH



-



Áp suất hoạt động: dưới 1.75Mpa



-



Nhiệt độ dự phòng: -25°C~+80°C



-



Độ ẩm dự phòng: 25%~90%RH



Tần số tín hiệu đầu ra: F=7.5xQ (L/Phút)

Trong đó:

Q: Lưu lượng nước

F: Tần số tín hiệu đầu ra (Hz)

7.5: Hằng số

VD: 1L nước sẽ có cơng thức : 1x7.5x60 = 450 xung

3. Động cơ RC Servo MG90S



Động cơ RC Servo MG90S có kích thước nhỏ với bánh răng được làm bằng kim

loại cho lực kéo mạnh và độ chính xác cao. Động cơ MG90S thường được sử dụng

để làm các mơ hình nhỏ hoặc các cơ cấu kéo không cần đến lực nặng, động cơ RC

Servo MG90S có tích hợp sẵn Driver điều khiển động cơ bên trong nên có thể dễ

dàng điều khiển góc quay bằng phương pháp điều biến độ rộng xung PWM.

Thông số kỹ thuật:

-



Điện áp cung cấp: 4.8 ~ 6.6V



-



Lực kéo: 1.8kg/cm cho 4.8V, 2.2kg/cm cho 6.6V



-



Dải nhiệt độ hoạt động: - 30 đến 60°C



-



Tốc độ: 0.1 sec/60o (4.8V), 0.08 sec/60o (6V)



-



Chất lượng răng: nhơm hợp kim



-



Góc quay: 180°



-



Khối lượng: 13.4g



-



Kích thước: 22.8 x 12.2 x 28.5mm



-6–



4. Mạch điều khiển thực tế



-7-



Phụ lục 4: Các khối chính trong mạch điều khiển và mạch in

1. Khối vi điều khiển chính



-8–



2. Khối nguồn



3. Khối hiển thị LCD



4. Khối đo mức



-9-



5. Khối đo lưu lượng



6. Khối giao tiếp với máy tính



7. Mạch in phần cứng bộ điều khiển

Mạch in lớp trên



- 10 –



Mạch in lớp dưới



- 11 -