intTypePromotion=3

Tổng hợp bộ điều khiển trượt mờ cấu trúc biến đổi kháng nhiễu (ASF-VSC) cho hệ phi tuyến bất định

Chia sẻ: Thi Thi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:9

0
3
lượt xem
0
download

Tổng hợp bộ điều khiển trượt mờ cấu trúc biến đổi kháng nhiễu (ASF-VSC) cho hệ phi tuyến bất định

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài báo trình bày thuật toán tổng hợp bộ điều khiển cấu trúc biến đổi ASF-VSC cho hệ phi tuyến bất định trên cơ sở phân vùng trạng thái. Bên ngoài lớp biên của mặt trượt, bộ điều khiển vùng ngoài thích nghi tham số đa kháng nhiễu được đưa vào; bên trong lớp biên của mặt trượt, vùng chịu ảnh hưởng của chattering, bộ điều khiển vùng trong thích nghi tham số có một vi lượng kháng nhiễu vừa đủ được thay thế.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Tổng hợp bộ điều khiển trượt mờ cấu trúc biến đổi kháng nhiễu (ASF-VSC) cho hệ phi tuyến bất định

  1. Nghiên cứu khoa học công nghệ TỔNG HỢP BỘ ĐIỀU KHIỂN TRƯỢT MỜ CẤU TRÚC BIẾN ĐỔI KHÁNG NHIỄU (ASF-VSC) CHO HỆ PHI TUYẾN BẤT ĐỊNH Vũ Quốc Huy1*, Nguyễn Quang Hùng1, Nguyễn Vũ2 Tóm tắt: Bài báo trình bày thuật toán tổng hợp bộ điều khiển cấu trúc biến đổi ASF-VSC cho hệ phi tuyến bất định trên cơ sở phân vùng trạng thái. Bên ngoài lớp biên của mặt trượt, bộ điều khiển vùng ngoài thích nghi tham số đa kháng nhiễu được đưa vào; bên trong lớp biên của mặt trượt, vùng chịu ảnh hưởng của chattering, bộ điều khiển vùng trong thích nghi tham số có một vi lượng kháng nhiễu vừa đủ được thay thế. Vi lượng kháng nhiễu được suy luận từ hệ lô-gic mờ. Cơ sở đưa ra luật mờ dựa trên sự phân chia hợp lý miền giá trị của hàm trượt. Dựa trên lý thuyết ổn định Lyapunov, tính ổn định của hệ thống được khẳng định. Từ khóa: Điều khiển thích nghi, Bền vững, VSC, Mờ trượt, Phân vùng trạng thái, Hệ phi tuyến bất định. 1. MỞ ĐẦU Xét hệ phi tuyến bất định dưới tác động của nhiễu có mô tả động học như sau: D( q ) q  C ( q , q ) q  d  u (1.1) Trong (1.1), D là ma trận quán tính; C là ma trận coriolis và hướng tâm; u là véc-tơ mô-men tổng quát tác động lên các khớp quay; q là véc-tơ biến khớp; d là véc-tơ nhiễu. Để điều khiển đối tượng dạng (1.1), rất nhiều công trình nghiên cứu dựa trên hàm trượt kiểu PID [11], kiểu PD của sai lệch bám đưa ra luật điều khiển phản hồi trạng thái thích nghi [6], thích nghi bền vững [1, 6], điều khiển mờ [2] và điều khiển nơ-ron [4, 10] trên toàn bộ không gian trang thái; đưa ra kết quả kiểm chứng chất lượng của hệ thống chủ yếu với giả thiết nhiễu bị chặn và thích ứng trơn, độ bất định mở rộng đến 30% giá trị thật [10]. Những chỉ tiêu chất lượng được quan tâm nghiên cứu gồm tính bền vững (ổn định với nhiễu), tính thích nghi (với sự bất định của thông số), đặc tính quá độ (chỉ tiêu tác động nhanh), độ trơn của tín hiệu điều khiển (ổn định về cơ) và sai số bám sát. Về mặt cấu trúc, những bộ điều khiển đã đề xuất đều có thành phần điều khiển tương đương và thành phần điều khiển bền vững. Một số nghiên cứu dùng lô-gic mờ để xấp xỉ thành phần tương đương [2] và xấp xỉ trực tiếp bộ điều khiển hồi tiếp tuyến tính hóa [8], đánh giá nhiễu và sự bất định bằng mạng nơ-ron RBF [4]. Phổ biến hơn cả trong các nghiên cứu là sử dụng hàm dấu và một số biến thể của hàm dấu như hàm bão hòa [5], hàm bão hòa bổ sung thêm thành phần tích phân [9], tích của hàm dấu với thừa số trượt có tham số lũy thừa hiệu chỉnh theo luật mũ [5] để tạo ra luật điều khiển bền vững. Nghiên cứu trong [12] còn sử dụng mạng nơ-ron để thay thế hàm dấu trong bộ điều khiển. Thực tế cho thấy bộ điều khiển trượt SMC thông thường cho đáp ứng quá độ nhanh, thích hợp với vùng chịu tác động mạnh của nhiễu song vẫn tồn tại sự dao động/rung (chattering). Vấn đề rung rất quan trọng trong các hệ cơ học, nó có thể làm hư hỏng các bộ phận chịu lực cơ khí, gây ra những đáp ứng quá độ phụ, làm cho hệ thống có thể không xác lập được mà sẽ liên tục chuyển đổi xung quanh trạng thái xác lập với một vùng bán kính bền vững. Lý thuyết và thực nghiệm cho thấy ở lân cận điểm cân bằng các phương pháp điều khiển bền vững riêng lẻ rất khó đạt được sai lệch cực tiểu [3]. Hướng nghiên cứu đang thu hút nhiều sự quan tâm là kết hợp giữa các phương pháp điều khiển để nâng cao chỉ tiêu chất lượng. Vấn đề đặt ra là làm sao tạo được liên kết chặt chẽ giữa luật này với luật khác và liên kết như thế nào để cải thiện các chỉ tiêu chất lượng hơn nữa. Hạn chế của kỹ thuật lớp biên sử dụng cùng với hàm dấu hay hàm bão hòa [5, 6] để áp chế chattering dẫn đến sự thỏa hiệp giữa tính trơn của tín hiệu điều khiển và độ chính xác Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Kỷ niệm 55 năm Viện KHCNQS, 10 - 2015 225
  2. Kỹ thuật điều khiển & Điện tử điều khiển. Nghiên cứu [7] hiệu chỉnh độ rộng lớp biên chỉ khả dụng cho hệ tuyến tính. Phát triển tiếp kỹ thuật lớp biên, chúng tôi đề xuất bổ sung kỹ thuật phân vùng trạng thái, kết hợp với một biến thể nữa của hàm dấu gọi là hàm dấu mờ để nâng cao chất lượng hệ thống, tạo ra bộ điều khiển ASF-VSC: một thuật toán điều khiển có cấu trúc biến đổi (VSC - Variable Structure Controller) kết hợp luật đánh giá trượt thích nghi tham số hằng (AS - Adaptive Sliding mode) và lượng bù nhiễu (trong lớp biên) bằng hệ lô-gic mờ (F - Fuzzy). Tính ổn định của hệ thống được chứng minh bằng tiêu chuẩn Lyapunov. Phân vùng trạng thái có nghĩa bên ngoài lớp biên, bộ điều khiển thích nghi tham số đa kháng nhiễu được đưa vào; bên trong lớp biên, vùng chịu ảnh hưởng của chattering, bộ điều khiển có một vi lượng kháng nhiễu vừa đủ được thay thế. Vi lượng kháng nhiễu được suy luận từ hệ lô-gic mờ. Cơ sở của luật mờ dựa trên sự phân chia hợp lý miền giá trị hàm trượt. 2. THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN AFS-VSC VỚI HÀM DẤU MỜ SgnF 2.1. Hàm dấu mờ Hàm dấu mờ (một biến thể mới của hàm dấu) được đề xuất như sau:  K Di Si  K i  sgn pi : Si  i sgnF( pi )   ; i  1,..., n (2.1)  K Di Si  K  i  sgn pi  fuzzy( pi  K i sgn pi ) : Si  i S Trong đó: pi  i ; i  1,..., n ; i là độ dày lớp biên Bi (t ) của mặt trượt Si  0 . i   B i (t )  qi , Si ( q , t )  i ; i  0; i  1,..., n (như biểu diễn trên hình 1). K D   K Di  ; K   K i ; K    K i  ; K  i  0; i  1,..., n là các ma trận chéo xác định dương. fuzzy( pi  K i sgn pi ) là hệ lô-gic mờ thứ i . 2.2. Thuật toán điều khiển ASF-VSC Thuật toán điều khiển ASF-VSC được phát biểu thông qua định lý dưới đây. Định lý: Cho hệ thống mô tả bởi (1.1) với luật điều khiển: u  Dq ˆ   sgnF( p ) ˆ   Cq (2.2) r r Mặt trượt: S  qe  Iqe  0 ( I là ma trận đơn vị). (2.3) Trong đó: qr  qd  qe ;   diag (1 , 2 ,..., n ); i   , i  1,..., n ;  Dˆ là đánh giá của D ; Cˆ là đánh giá của C ; d bị chặn. qe  qd  q là sai lệch giữa tín hiệu chủ đạo qd và tín hiệu đầu ra q ; sgnF( p ) là hàm dấu mờ được định nghĩa theo (2.1). Luật điều khiển (2.2) với mặt trượt (2.3) đảm bảo hệ thống ổn định và đưa sai lệch bám qe hội tụ về 0 . Chứng minh: Theo giả thiết, mặt trượt có dạng: S  qe  Iqe  0 Nếu đảm bảo trạng thái của hệ nằm trên mặt trượt thì nghiệm của (2.3) có dạng hàm mũ qei  e- i t ;  i  0; i  1,..., n . Khi t   thì qe  0 . Sai lệch bám hội tụ về 0 . - Trường hợp Si (t ) nằm phía ngoài lớp biên Bi (t ) 226 V. Q. Huy, N. Q. Hùng, N. Vũ, “Tổng hợp bộ điều khiển trượt mờ… phi tuyến bất định.”
  3. Nghiên cứu khoa học công nghệ Khi Si (t ) nằm phía ngoài lớp biên Bi (t ) , hàm dấu mờ (2.1) có dạng: sgnF( p)  K sgn p  K D S , luật điều khiển (2.2) trở thành: u  Dq ˆ   Ksgn( S )  K S ˆ   Cq (2.4) r r D Động học của đối tượng: u  D ( q ) q  C ( q , q ) q  d (2.5) Trong (2.5) , các ma trận D( q ) , C ( q , q ) có các thành phần phụ thuộc đầu ra thay đổi, còn các thành phần khác là cố định. Biểu diễn thành phần cố định bởi một véc-tơ tham số hằng  , biểu diễn thành phần đầu ra bởi ma trận Y ( q , q , q) . Như vậy có thể biểu diễn (2.5) dưới dạng phương trình hồi quy [1]: u  Y ( q , q , q)  d . Tương tự có thể biểu diễn (2.4) dưới dạng phương trình hồi quy: u  Y ( q, q , qr , qr )ˆ  Ksgn( S )  K D S (2.6) Trong đó ˆ là tham số đánh giá của  . Đặt   ˆ   là sai lệch đánh giá tham số. Chọn hàm Lyapunov V với K m là ma trận chéo xác định dương: 1 1 V ( S ,  )  S T D( q ) S   T K m  0 S ,   0 (2.7) 2 2 Đặt các sai lệch đánh giá: D  Dˆ  D; C  Cˆ  C . Cân bằng (2.4) và (2.5) với để ý rằng qr  q  S ; qr  q  S sẽ có được: DS   Y   CS  K S  Ksgn( S )   d D (2.8) Đạo hàm V theo thời gian: 1 V  S T DS  S T DS    T K  m (2.9) 2 Thay (2.8) vào (2.9): 1    T K   S T d V   S T Y   CS  K D S  Ksgn( S )  S T DS m 2 1  S T ( D  2C ) S  ( S T Y    T K m )  S T K D S  S T Ksgn( S )  S T d 2 Do D  2C là ma trận đối xứng lệch [15] nên S T ( D  2C ) S  0 .  V  ( S T Y   T K m )  S T K D S  S T Ksgn( S )  S T d  [ T (Y T S  K  )]T  S T K S  S T Ksgn( S )  S T d m D  { [Y S  K m (ˆ   )]}T  S T K D S  S T Ksgn( S )  S T d T T Vì  là véc-tơ tham số hằng nên   0 . V  [ T (Y T S  K ˆ )]T  S T K S  S T  Ksgn( S )  d  m D (2.10) n Đặt V1   S T  Ksgn( S )  d  . Ở dạng vô hướng: V1   Si  K i sgn( Si )  di  . i 1 Dưới đây sẽ tìm điều kiện để V1  0 . Khi Si  0 : V1  0  K i  d i  0  K i  d i max  sup d i Khi S  0 : V  0  K  d  0  K   d  K  d i 1 i i i i i  sup d i i max Kết hợp cả hai trường hợp trên có được: K i  di max  sup di ; i  1,..., n . Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Kỷ niệm 55 năm Viện KHCNQS, 10 - 2015 227
  4. Kỹ thuật điều khiển & Điện tử Như vậy, chọn luật thích nghi tham số  và chọn K như (2.11) sẽ được  V  0 S ,   0 . Theo lý thuyết ổn định Lyapunov hệ thống sẽ ổn định tiệm cận toàn cục. ˆ  K m1Y T ( q, q , qr , qr ) S (2.11) K i  di max  sup di ; i  1,..., n - Trường hợp Si (t ) nằm phía trong lớp biên Bi (t ) Khi Si (t ) nằm phía trong lớp biên Bi (t ) , biểu thức (2.1) có dạng: sgnF( pi )  K Di Si  fuzzy( pi  K i sgn pi ); i  1,..., n Luật điều khiển (2.2) trở thành: T ˆ   K S  K sgn( S )  K ; K   K ˆ   Cq u  Dq r r D  F F  F1 ,..., K Fn  (2.12) Trong đó K Fi là lượng điều khiển bổ sung được suy luận bởi một hệ lô-gic mờ thứ i : K Fi  fuzzy( pi  K i sgn pi ); i  1,..., n Định nghĩa hệ mờ thứ i bằng m tập mờ với m biến ngôn ngữ với hàm thuộc dạng Gauss, luật mờ dạng sum-min, giải mờ bằng phương pháp trọng tâm. m j  i [ Aij (Si )] j 1 K Fi  m  iT  i ( Si ) (2.13) j [ j 1 Ai (Si )] T Với: i   i1 , ... ,im  là véc-tơ tham số hiệu chỉnh. T  i ( Si )   i1 ( Si ), ... ,  im ( Si )  là véc-tơ hàm cơ sở.  Aik (Si )   Si   i j    ik ( Si )  m ;  Ai j (Si )= exp     ; k  1,..., m; i  1,..., n; j  1,..., m j     i j   [ Ai (Si )] j 1 Chọn hàm Lyapunov như (2.7). Đạo hàm V ( S ,  ) theo thời gian cho kết quả như (2.9). Cân bằng (2.12) và (2.5) với để ý rằng q  q  S ; q  q  S sẽ tính được: r r DS   Y   CS  K D S  K  sgn( S )  K F   d (2.14) Thay (2.15) vào (2.9), biến đổi tương tự như phần trên có được: V  [ T (Y T S  K mˆ )]T  S T K D S  S T K  sgn( S )  S T  K F  d  (2.15) Đặt V2   S T K  sgn( S )  S T  ; với   K F  d là véc-tơ sai lệch đánh giá; i max là sai lệch đánh giá lớn nhất tương ứng với hệ mờ thứ i . Khai triển ở dạng vô hướng: n V2   Si  K i sgn( Si )  i  . Tương tự như phần trên tìm được điều kiện K  i  i max để i 1 V2  0 . Luật cập nhật tham số  và cách chọn K i như sau: ˆ  K 1Y T ( q, q , q , q ) S m r r (2.16) K i  i max ; i  1,..., n Theo nguyên lý ổn định Lyapunov hệ thống sẽ ổn định tiệm cận. Định lý đã được chứng minh. ■ 228 V. Q. Huy, N. Q. Hùng, N. Vũ, “Tổng hợp bộ điều khiển trượt mờ… phi tuyến bất định.”
  5. Nghiên cứu khoa học công nghệ 3. BỘ SUY LUẬN MỜ VỚI KỸ THUẬT PHÂN VÙNG TRẠNG THÁI Dưới tác động của nhiễu, hệ thống có thể bị văng khỏi mặt trượt. Với bộ điều khiển ở vùng ngoài lớp biên Bi (t ) sẽ đảm bảo cho hệ quay trở về trong lân cận mặt trượt. Khi mặt trượt Si (t )  0 nằm phía trong lớp biên Bi (t ) , trạng thái của hệ chịu ảnh hưởng của chattering. Do vậy trong lớp biên chỉ cần thành phần bù bằng hệ lô-gic mờ có bổ sung một vi lượng kháng nhiễu vừa đủ với mục đích chủ yếu là hạn chế chattering. Tư tưởng thiết kế hệ lô-gic mờ theo trạng thái của hệ thống được gọi là kỹ thuật phân vùng trạng thái như biểu diễn trên hình 1. Diễn giải kỹ thuật này như sau: + Khi quỹ đạo trạng thái còn xa mặt trượt, chọn K F lớn để tăng tính bền vững và đẩy quỹ đạo trạng thái hệ thống nhanh tiến về mặt trượt. + Khi quỹ đạo trạng thái tiến đến gần mặt trượt, chọn K F nhỏ nhằm giảm sự thay đổi liên tục của tín hiệu điều khiển u . + Khi quỹ đạo trạng thái đã nằm trên mặt trượt, chọn K F  0 để loại bỏ sự thay đổi liên tục của tín hiệu điều khiển u . Hình 1. Mô tả lớp biên, mặt trượt, ảnh pha và luật chọn K F . Bộ suy luận mờ được thiết kế có dạng SISO với biến đầu vào  Si  pi  K i sgn pi là tổng đại số của pi và vi lượng kháng nhiễu K  i sgn pi ; i  1,..., n ; đầu ra là tác động điều khiển bổ sung K Fi . Hình 2. Sơ đồ cấu trúc bộ điều khiển VSC trượt mờ thích nghi. Mờ hóa đầu vào  Si  pi  K i sgn pi bằng hàm thuộc  Aj (  Si ) , j  1,...,5 dạng Gauss với 5 tập mờ tương ứng với 5 biến ngôn ngữ. Giải mờ bằng phương pháp trọng tâm. Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Kỷ niệm 55 năm Viện KHCNQS, 10 - 2015 229
  6. Kỹ thuật điều khiển & Điện tử Dựa trên sự phân chia hợp lý miền giá trị hàm trượt, 5 luật mờ được xây dựng: R1: Nếu  Si  0 (dương lớn – DL) thì K Fi  0 (dương lớn – DL) R2: Nếu  Si  0 (âm lớn – AL) thì K Fi  0 (âm lớn – AL) R3: Nếu  Si  0 (dương nhỏ – DN) thì K Fi  0 (dương nhỏ – DN) R4: Nếu  Si  0 (âm nhỏ – AN) thì K Fi  0 (âm nhỏ – AN) R5: Nếu  Si  0 (bằng không – BK) thì K Fi  0 (bằng không – BK) Sơ đồ cấu trúc bộ điều khiển VSC trượt mờ thích nghi được thể hiện trên hình 2. Khối bão hòa có ngưỡng tương ứng với mô-men cực đại của cơ cấu chấp hành; các đánh giá tham số động học của đối tượng cũng được thể hiện trong sơ đồ điều khiển; khối mờ fuzzy đóng vai trò là bộ tạo tín hiệu điều khiển bổ sung K F ; khối chuyển mạch SWITCH có chức năng lựa chọn tín hiệu điều khiển bên trong hoặc bên ngoài lớp biên của mặt trượt tạo thành bộ điều khiển VSC hoàn chỉnh. 4. MÔ PHỎNG, THẢO LUẬN 4.1. Mô hình đối tượng và thông số mô phỏng Mô hình động học ĐQS: Đối tượng thực hiện mô phỏng là cơ hệ quay-quét của đài quan sát (ĐQS) [1] coi như một tay máy có hai khớp quay trên một bệ gắn liền với phương tiện cơ động để quan sát mục tiêu bằng camera. Hệ Euler-Lagrange này được chúng tôi xây dựng có mô tả động học như sau:   sin 2  d A uA   J Az   J Ex sin 2   J Ez cos 2      ( J Ex  J Ez )     1 uE  J Ey   ( J Ex  J Ez )   sin 2  d E  2 Chỉ số dưới A biểu diễn kênh phương vị với góc  ; chỉ số dưới E biểu diễn kênh tà với góc  ; nhiễu mô-men là d A và d E (do chuyển động phương tiện gây nên); điều khiển mô-men là uA và uE . Ma trận mô-men quán tính khối tà và khối phương vị:  J Ax 0 0  0,065 0 0   J Ex 0 0  0,018 0 0   J A   0 J Ay 0    0    0,069 0  ; J E   0 J Ey 0    0   0,024 0   0 0 J Az   0 0 0,07  0 0 J Ez   0 0 0,025 Vec-tơ tham số và bộ hồi quy: T T    J Az J Ex J Ez J Ey J Ex  J Ez  ; q     1  1  r r sin 2  r cos 2  0  r  sin 2    r sin 2   2 2 Y    0 0 0   1  r     r sin 2  2  Tham số mô phỏng: 4 0  0.01 0  10 0  2 0 0.005 0    ; Km    ; KD    ;K   ; K    0 10   0 0.01  0 10  0 2  0 0.005 Mô hình nhiễu: Trong điều kiện chiến đấu thực tế trên biển [14], với sóng biển cấp 3 - cao 0,8m sẽ tạo ra lắc mạn 8 độ, tần số 0,3Hz; lắc mũi 2,5 độ, tần số 0,6Hz. Khi ĐQS đặt trên phương tiện đứng tại chỗ, giả thiết bệ đài nghiêng 5 độ tại thời điểm thiết lập ban đầu. 230 V. Q. Huy, N. Q. Hùng, N. Vũ, “Tổng hợp bộ điều khiển trượt mờ… phi tuyến bất định.”
  7. Nghiên cứu khoa học công nghệ Cơ cấu chấp hành: Động cơ PMSM loại ASDA-B2 của Delta: mô-men cực đại Tmax  2,39 Nm ; mô-men quán tính động cơ J m  1,13.104 kgm 2 ; hệ số ma sát tải b  103 Nm / (rad / s ) ; hệ số khuếch đại khâu điều chỉnh mô-men K m  0,716 Nm / V . 4.2. Kết quả mô phỏng và bình luận Mô phỏng được thực hiện trên MATLAB/Simulink. * Trường hợp ĐQS đặt trên phương tiện cơ động đứng tại chỗ: đầu vào dạng step. Hình 3. Đáp ứng quá độ và sai lệch tĩnh. Hình 4. Mô-men điều khiển, mặt trượt và quỹ đạo pha với đầu vào step. Hình 5. Mô-men điều khiển, sai lệch và quỹ đạo pha khi không phân vùng trạng thái. * Trường hợp ĐQS đặt trên tàu biển: đầu vào dạng sin. Hình 6. Đáp ứng với tín hiệu sin và sai lệch bám. Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Kỷ niệm 55 năm Viện KHCNQS, 10 - 2015 231
  8. Kỹ thuật điều khiển & Điện tử Hình 7. Mô-men điều khiển, mặt trượt và quỹ đạo pha với đầu vào sin. Nhận xét: Kết quả mô phỏng trong trường hợp ĐQS đặt trên xe cơ động đứng tại chỗ, góc nghiêng bệ lớn nhất 5 độ (hình 3 và hình 4) và ĐQS đặt trên tàu biển chịu tác động của sóng biển cấp 3 (hình 6 và hình 7) cho thấy hệ thống xác lập trước 0,5s với sai số bám rất nhỏ (±1mrad), mô-men điểu khiển không có sự đổi dấu liên tục, mặt trượt không còn chattering. Trong trường hợp không áp dụng kỹ thuật phân vùng trạng thái, mô phỏng bằng cách cho i  0; i  1,..., n ; kết quả trên hình 5 cho thấy sai lệch lớn hơn 2 lần (±2mrad), mô- men điều khiển đổi dấu liên tục (rung cơ học), mặt trượt còn tồn tại hiện tượng chattering. Như vậy bộ điều khiển đề xuất đảm bảo hệ thống có chất lượng rất tốt. 5. KẾT LUẬN Bài báo trình bày thuật toán tổng hợp bộ điều khiển trượt mờ cấu trúc biến đổi ASF- VSC cho hệ phi tuyến bất định dưới tác động của nhiễu. Luật điều khiển dựa trên sự phát triển kỹ thuật lớp biên trong điều khiển trượt, đề xuất mới kỹ thuật phân vùng trạng thái và một biến thể mới của hàm dấu gọi là hàm dấu mờ. Bên ngoài lớp biên của mặt trượt, bộ điều khiển thích nghi tham số đa kháng nhiễu được đưa vào; bên trong lớp biên của mặt trượt, vùng chịu ảnh hưởng của chattering, bộ điều khiển gồm thành phần bù bất định bằng hệ lô-gic mờ có một vi lượng kháng nhiễu vừa đủ được thay thế. Cơ sở đưa ra luật mờ dựa vào sự phân chia hợp lý miền giá trị của hàm trượt. Tính ổn định của hệ được chứng minh bằng tiêu chuẩn Lyapunov. Kết quả tổng hợp đã được mô phỏng kiểm chứng với đối tượng ĐQS cơ động, chịu tác động mạnh của sóng biển cấp 3. Để kết quả nghiên cứu được trọn vẹn, tác giả sẽ thực hiện tiếp mô phỏng đánh giá với nhiễu chuyển động của phương tiện cơ giới đường bộ với một số mặt đường đặc trưng [13, 16] có độ mấp mô khác nhau. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Vũ Quốc Huy, Trần Ngọc Bình, Nguyễn Vũ, Nguyễn Quang Hùng, “Một thuật toán thích nghi điều khiển ổn định đường ngắm cho đài quan sát quang điện tử”, Tạp chí Nghiên cứu KHCNQS, Số đặc san TĐH , 2014, tr. 119-127. [2]. Phan Xuân Minh, Nguyễn Tiến Hiếu, “Điều khiển thích nghi tay máy trên cơ sở hệ mờ”, VICA6, 2005, tr. 370-375. [3]. Nguyễn Công Hiền, Nguyễn Hoàng Mai, “Điều khiển thích nghi trong hệ tay máy”, VICA6, 2005, tr. 212-120. [4]. Phạm Thượng Cát, Nguyễn Tuấn Minh, “Phương pháp điều khiển bền vững cho hệ robot camera bám mục tiêu di động”, Tạp chí Tin học và điều khiển học, Số 4, 2009, tr. 371-380. [5]. John Y. Hung, Weibing Gao and James C. Hung, “Variable Structure Control: A Survey”, IEEE Trans. Industrial Electronics, Vol. 40, No. 1, 1993. 232 V. Q. Huy, N. Q. Hùng, N. Vũ, “Tổng hợp bộ điều khiển trượt mờ… phi tuyến bất định.”
  9. Nghiên cứu khoa học công nghệ [6]. J.J.E. Slotine and W. Li, “Applied nonlinear control”, Prentice Hall, Englewood cliff, new Jersey, 1991. [7]. M. Chen, Y. Hwang and M. Tomizuka, “A state-dependent boundary layer design for sliding mode control”, IEEE Trans. on Control, Vol. 47, No. 10, 2002, pp. 1677-1681. [8]. Huỳnh Thái Hoàng, Nguyễn Thúc Loan, Nguyễn Phương Hà, “Điều khiển mờ thích nghi trực tiếp hệ phi tuyến có đặc tính động học không”, VICA6, 2005, tr. 239-244. [9]. Sangveraphunsiri V. and Malithong K., “Control of inertial stabilization systems using robust inverse dynamics control and sliding mode control”, The 6th International Conference on Automotive Engineering – ICAE6, Bangkok, Thailand, 2010. [10].Nguyễn Trần Hiệp, Phạm Thượng Cát,“Điều khiển rôbôt theo nguyên lý trượt sử dụng mạng nơron”, Tạp chí Tin học và điều khiển học, Số 3, 2008, tr. 236-246. [11].Yangmin Li,“Adaptive Sliding Mode Control With Perturbation Estimation and PID sliding Surface for Motion Tracking of a Piezo-Driven Micromanipulator”, IEEE Trans. On Control Systems Technology, Vol. 18, No. 4, 2010, pp.798-810. [12].Li Jian Jun,“Application of self tuning PID controller based on RBF network”, IEEE, 2010, pp. 544-546. [13].Phạm Hải An,“Về một phương pháp nhận dạng chuyển động cho một lớp phương tiện cơ giới quân sự sử dụng đa cảm biến”, Luận án TSKT, Hà Nội, 2012. [14].Trần Vĩnh và các cộng sự,“Chế thử công nghệ, thiết kế chế tạo bệ tự động ổn định cho các súng máy tự động lắp trên tàu tuần tra biển”, Báo cáo tổng hợp, Bộ quốc phòng, 2012. [15].Petros A Ioannou, Jing Sun, “Robust and adaptive motion control”, Prentice-Hall, 2012. [16].Nguyễn Văn Trà, Nguyễn Phúc Hiểu, Phạm Đình Vi,“Đo mấp mô biên dạng một số đường ô tô Việt Nam”, Tạp chí Nghiên cứu KHCNQS, Số 10, 2005, tr. 67-72. ABSTRACT ON A SILIDING FUZZY VARIABLE STRUCTURE ANTI-DISTURBANCE CONTROLLER (ASF-VSC) FOR UNCERTAIN NONLINEAR SYSTEMS This paper presents a variable structure controller ASF-VSC based on state partition. Beside boundary layer, a parameters adaptive anti-disturbance controller is setup. Inside boudary layer, the zone suffering from chattering, another parameters adaptive anti-disturbance micro volume controller is setup. The anti- disturbance micro volume is infered by fuzzy logic systems. The fuzzy rules are based on reasonably splitting range of sliding function’s values. Global asymptotical stability is proved by Lyapunov criterion. Keywords: Adaptive control, Robust, VSC, Sliding fuzzy, State partition, Uncertain nonlinear systems. Nhận bài ngày 15 tháng 7 năm 2015 Hoàn thiện ngày 15 tháng 8 năm 2015 Chấp nhận đăng ngày 10 tháng 9 năm 2015 1 Địa chỉ: Viện Tự động hóa KTQS; 2 Viện KH-CN quân sự; * Email: maihuyvu@gmail.com. Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Kỷ niệm 55 năm Viện KHCNQS, 10 - 2015 233

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản