1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài luận án
Giai đoạn gần đây, các loại robot đang được phát triển mạnh mẽ và được
ứng dụng ở tất cả các lĩnh vực của đời sống kinh tế, xã hội và quốc phòng, đặc
biệt, sau khi đại dịch COVID-19 đã làm thay đổi mọi mặt của đời sống xã hội
loài người. Trong đó, robot tự hành chiếm một vị trí quan trọng và là đối tượng
nghiên cứu phổ biến trong nước và trên thế giới. Trong số các dạng robot tự
hành tiên tiến hiện nay, robot tự hành bốn bánh lái chủ động (4WD4WS) là dạng
robot dư dẫn động, sử dụng bốn bánh xe truyền động độc lập và bốn bánh lái
độc lập, có khả năng di chuyển linh hoạt với các chế độ điều khiển khác nhau.
Trong các bài toán điều khiển robot tự hành, bài toán điều khiển bám quỹ
đạo luôn là nhiệm vụ hàng đầu của. Việc đạt độ chính xác cao trong chuyển động
robot thường rất khó khăn bởi những yếu tố phi tuyến, bất định luôn tồn tại trong
mô hình robot. Rất nhiều nghiên cứu hiện có chia bài toán điều khiển bám quỹ
đạo của các loại robot tự hành có bánh lái thành hai thành phần, điều khiển động
lực truyền động và điều khiển góc lái. Tuy nhiên phần lớn trong số đó đặt trọng
số lên phần động lực truyền động, còn bài toán điều khiển góc lái chưa được
quan tâm đúng mực. Trong khi đó để bám được một quỹ đạo yêu cầu tốt với các
xe robot có bánh lái thì giải pháp tối ưu hơn là duy trì một tốc độ cho thân xe
sao cho lực li tâm không vượt quá giới hạn cho phép và tập trung nhiều hơn vào
điều khiển góc lái.
Khi đó, bài toán bám quỹ đạo có thể được tổng hợp với hai vòng điều khiển,
vòng ngoài sẽ coi góc lái của các bánh xe là đầu vào điều khiển. Vòng trong sẽ
là các bộ điều khiển bánh lái bám theo các góc lái yêu cầu. Với vòng ngoài hiện
tại các giải pháp hiện có thường sử dụng các bộ điều khiển động hình học ngang
thân xe (hay các thuật toán dẫn đường hình học), tuy nhiên trong những ưu điểm
riêng của xe robot dạng 4WD4WS thì các thuật toán này chưa tận dụng được.
Do vậy cần thiết phải xây dựng một thuật dẫn có thể tận dụng tốt hơn đặc điểm
động học độc đáo của 4WD4WS. Ở vòng điều khiển trong, hiện nay các tác giả
đa phần sử dụng những bộ điều khiển kinh điển như PI và PID thì hiệu quả bám
quỹ đạo sẽ thấp, đặc biệt là khi bánh lái chịu tải thay đổi từ tương tác giữa lốp
xe với mặt đường. Như vậy vòng trong cũng cần được cải thiện bằng những
thuật toán điều khiển bền vững và tiên tiến hơn.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Nghiên cứu, đề xuất thuật toán điều khiển trượt bám quỹ đạo mới cho robot
bốn bánh truyền động và bốn bánh lái độc lập 4WD4WS có mô hình phi tuyến
bất định. Với mục tiêu như vậy luận án đặt ra hai mục tiêu cụ thể sau đây:
- Xây dựng thuật toán dẫn đường hình học mới cho robot 4WD4WS.
- Xây dựng thuật toán điều khiển bám góc lái mới cho robot 4WD4WS
trên nền tảng của điều khiển phi tuyến và điều khiển bền vững.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
