ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
TRẦN VĂN HOÀN
ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP ALADIN ĐỂ GIẢI BÀI
TOÁN TỐI ƯU TRONG ĐÁNH GIÁ TÍNH BỀN
VỮNG CỦA MẠNG TRUYỀN THÔNG
Chuyên ngành: KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA
Mã số: 8520216
LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA
Đà Nẵng - Năm 2020
Công trình được hoàn thành tại
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
Người hướng dẫn khoa học: TS. Trần Thị Minh Dung
Phản biện 1: TS. Nguyễn Lê Hòa
Phản biện 2: TS. Hà Xuân Vinh
Luận văn đã được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt
nghiệp thạc sĩ Kỹ thuật họp tại trường Đại học Bách Khoa vào
ngày 18 tháng 1 năm 2020
Có thể tìm hiểu luận văn tại:
Trung tâm thông tin - Học liệu, Trường ĐHBK – Đại học Đà Nẵng
Thư viện Khoa Điện, Trường ĐHBK – Đại học Đà Nẵng
1
MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Ngày nay với tốc độ phát triển nhanh chóng của khoa học công
nghệ, con người ngày càng nghiên cứu và chế tạo ra nhiều hệ thống có
độ phức tạp và chính xác cao, với rất nhiều đối tượng cùng tham gia
để hoàn thành những nhiệm vụ khó, nguy hiểm với tốc độ nhanh và
độ chính xác cao. Để điều khiển được một hệ đa đối tượng đạt hiệu
quả tối đa thì ngoài tốc độ điều khiển nhanh, chính xác ra thì độ mạnh,
hay là khả năng chịu đựng của nó khi hệ thống ngẫu nhiên xảy ra một
vài sự cố là rất cần thiết. Độ n định và tính bền vững của một mạng
điều khiển trong hệ thống là rất quan trọng. N thể hiện tính an toàn,
hiệu quả kinh tế trong quá trình hoạt động, sản xuất. Ngoài ra sự hiểu
biết về tính bền vững của mạng điều khiển c thể bảo vệ và cải thiện
hiệu suất của mạng một cách hiệu quả.
Lý thuyết đồ thị đã được khoa học phát triển từ rất lâu nhưng lại
có nhiều ứng dụng hiện đại. Đặc biệt trong khoảng vài chục năm trở
lại đây, cùng với sự ra đời của máy tính điện tử và sự phát triển nhanh
chóng của Tin học, Lý thuyết đồ thị càng được quan tâm đến nhiều
hơn. Đặc biệt là các thuật toán trên đồ thị đã c nhiều ứng dụng trong
nhiều lĩnh vực khác nhau như: Mạng máy tính, Lý thuyết mã, Tối ưu
hoá, Kinh tế học v.v...
Đồng thuận (consensus) là dựa trên thông tin địa phương và tương
tác giữa các đối tượng (ở đây là các nút) [6], làm thế nào tất cả các đối
tượng có thể đạt được một thỏa thuận. Đ là thiết kế một giao thức
mạng dựa trên thông tin địa phương thu được của đối tượng để sau đ
có một thỏa thuận chung. Các vấn đề về sự đồng thuận của MAS (multi
agent systems) đã nhận được sự quan tâm rất lớn từ các cộng đồng
2
nghiên cứu khác nhau do các ứng dụng rộng rãi của họ trong nhiều
lĩnh vực bao gồm toán học, vật lý, sinh học, khoa học máy tính, khoa
học xã hội.
Do đ để đánh giá tính bền vững của một mạng điều khiển tác giả
sử dụng thuật toán đồng thuận để kiểm tra sự đồng thuận của các đối
tượng (được mô hình hóa bằng đồ thị) trong thời gian hữu hạn và ứng
dụng phương pháp ALADIN (Augmented Lagrangian based
Alternating Direction Inexact Newton) [1] để đánh giá tính bền vững.
2. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu
a) Mục tiêu tng quan
Đề xuất ứng dụng phương pháp ALADIN (Augmented
Lagrangian based Alternating Direction Inexact Newton) trong việc
đánh giá tính bền vững mạng truyền thông của hệ thống đa đối tượng.
Xây dựng được hàm mục tiêu, điều kiện buộc và thuật toán trong
tính toán đánh giá bền vững của mạng điều khiển. Ứng dụng phương
pháp ALADIN để đánh giá mạng truyền thông.
b) Mục tiêu cụ thể
Tính toán đưa ra hàm mục tiêu, điều kiện ràng buộc và thuật toán,
đưa ra kết quả mô phỏng đánh giá tính bền vững của một vài mô hình
bằng Matlab.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
a) Đối tượng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu là hệ thống điều khiển đa đối dựa trên cơ sở
lý thuyết đồ thị. Coi các đối tượng là các nút trong đồ thị.
Đề tài chỉ thực hiện nghiên cứu trong phạm vi các đối tượng là các
nút trên cơ sở lý thuyết đồ thị và mô phỏng trên Matlab, không thực
hiện trên mô hình đối tượng thực tế
3
Để đơn giản, Luận văn dựa trên cơ sở lý thuyết đồ thị coi các đối
tượng là các nút (các đỉnh) trong đồ thị, được kết nối với nhau nhờ các
cạnh.
b) Phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu lý thuyết: nghiên cứu lý thuyết thuật toán đồng thuận,
lý thuyết đồ thị và xây dụng hàm mục tiêu, thuật toán đồng thuận trong
hệ đa đối tượng. Nghiên cứu ứng dụng phương pháp ALADIN trong
đánh giá tính bền vững của mạng điều khiển.
Nghiên cứu thực tế: khi đã c đầy đủ cơ sở lý thuyết, tác giả sẽ
tiến hành mô phỏng trên Matlab để kiểm tra và đánh giá tốc độ của
thuật toán, tính bền vững của một số mô hình.
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
a) Ý nghĩa khoa học
Ngoài các phương pháp tối ưu kinh điển như: Lagrange, QP, SQP,
Gradient, Newton-Raphson, Gaus – Newton…đề tài sẽ mang đến
thêm một hướng đi bằng cách ứng dụng phương pháp ALADIN để
giải bài toán tối ưu.
b) Ý nghĩa thực tiễn
Đề tài nhằm xây dựng và đánh giá tính bền vững của mạng điều
khiển hệ đa đối tượng bằng cách đồng thuận các đối tượng trong mạng
với nhau trong một thời gian hữu hạn, dng phương pháp ALADIN
đánh giá tính bền vững của mạng truyền thông. Nhằm đưa ra các giải
pháp hoặc cải thiện hệ thống ph hợp, thích nghi với từng chức năng,
nhiệm vụ.