1. Tính cấp thiết của đề tài
Hệ thống hụt (thiếu) cơ cấu chấp hành là đối tượng điều khiển có đặc điểm nhận
biết là số biến điều khiển nhỏ hơn số đầu ra của hệ thống hoặc số bậc tự do của hệ
thống lớn hơn số đầu vào của hệ thống đó. Điều khiển các hệ thống hụt cơ cấu chấp
hành là một lĩnh vực nghiên cứu được nhiều người quan tâm bởi vì những ứng dụng
rộng rãi của nó trong rô bốt, các phương tiện bay và các phương tiện trên biển. Một
số ví dụ về hệ thống hụt cơ cấu chấp hành như: Acrobot, con lắc ngược, xe tự hành,
phương tiện dưới nước và phương tiên bay.
Xe hai bánh tự cân bằng là một hệ thống hụt cơ cấu chấp hành. Trong thực tế
chúng ta có thể thấy các xe như Segway, Scooter được sử dụng rộng rãi trong di
chuyển ở các địa hình nhỏ như công viên và khu vui chơi giải trí, với mục đích an
ninh và thuận tiện. Đây là đối tượng phi tuyến nhiều vào nhiều ra, thiếu cơ cấu
chấp hành và không ổn định. Do đó, đối tượng này khó điều khiển.
Việc tổng quan các phương pháp điều khiển hệ thống hụt cơ cấu chấp hành là
rất cần thiết. Hiện tại chưa có tổng quan nào như thế đã được công bố. Các tổng
quan mới chỉ dừng lại cho một lớp đối tượng nhất định.
Hiện nay trên thế giới đang nghiên cứu và phát triển ô tô hai bánh dựa trên
nguyên lý làm việc của xe hai bánh tự cân bằng. Do đó việc nghiên cứu và nâng
cao chất lượng điều khiển của xe hai bánh tự cân bằng là rất cần thiết khi mô hình
xe bất định và có nhiễu tác động để tăng độ an toàn cho người sử dụng, xe có thể
hoạt động trong điều kiện phức tạp như lên xuống dốc, đường không bằng phẳng
hoặc khi có phát sinh sự cố như một cơ cấu chấp hành bị lỗi không hoạt động được.
Chính vì vậy, nghiên cứu sinh lựa chọn đề tài: Nghiên cứu ứng dụng điều khiển học
tăng cường cho xe hai bánh tự cân bằng có mô hình bất định không dừng và nhiễu
cơ cấu chấp hành.
2. Mục đích nghiên cứu
Mục đích của đề tài là nghiên cứu các phương pháp điều khiển cho đối tượng
hụt cơ cấu chấp hành và ứng dụng điều khiển xe hai bánh tự cân bằng, đề xuất
phương pháp điều khiển mới có thể xử lý được thành phần bất định của mô hình
và nhiễu tác động vào từ bên ngoài. Để thực hiện được mục tiêu này, luận án đặt
ra các nhiệm vụ chính sau đây:
❼
Tìm hiểu về các loại xe hai bánh tự cân bằng.
❼
Nghiên cứu, xây dựng mô hình toán học của xe hai bánh tự cân bằng phù hợp
với mục đích thiết kế bộ điều khiển, từ đó có thể đề xuất các phương pháp
điều khiển cho xe hai bánh tự cân bằng.
❼
Nghiên cứu và ứng dụng mạch cầu H, các nguyên tắc điều chỉnh sử dụng tín
hiệu PWM, xây dựng bộ lọc Kalman để lọc tín hiệu từ cảm biến. Nghiên cứu
các vi điều khiển để thực hiện các thuật toán điều khiển đề xuất.
1
