Điều khiển thích nghi phi tuyến cho robot công nghiệp trên cơ sở mạng nơ ron nhân tạo

1 MỞĐẦU Tìnhhìnhnghiêncứutrongvàngồinước Robot đặt móng từ năm 20 kỷ XX.Trảiquagầnmộtthếkỷ,kểtừđócáccơngtrìnhnghiêncứuvàcácsảnphẩmvề robotđượccơngbốvàpháttriểnkhơngngừng.Chínhvìvậy,luậnánchỉđềcập tới số kết nghiên cứu bật gần nước vềlĩnhv ự c đ i ề u k h i ể n r o b o t [ t r 1 L A ] M ặ c d ù đ ã c ó n h i ề u k ế t q u ả đ ợ c cơngbố,nhưngvẫncịnnhiềuvấnđềcầnđượcquantâm nghiêncứuvàgiảiquyếttiếp để nâng cao hơnnữa chấtlượng phục vụ robot.D o đ ó , t r o n g lĩnh vực thu hút quan tâm nghiên cứu nhà khoahọctrongvà ngồi nước Tínhcấpthiếtcủa luậnán Robotcơngnghiệplàmộttrongnhữngđốitượngđượcsửdụngphổbiếnvàmang lại hiệu cao trongsảnxuất,sinhhoạt, nhưngđồngthờicũnglàđốitượng có tính phi tuyến mạnh, có tham số bất định lớn chịu nhiều tácđộng nhiễu Song song với việc nâng cao độ xác khâu lắpghép khí điều khiển vấn đề quan trọng để cải thiệnđáng kể chất lượng làm việc robot Hiện nay, có nhiều phương pháp điềukhiển công bố áp dụng thành cơng cho robot, cho cácrobot có mơ hình xác định mơ hình có tham số bất định kiểu số.Nhưngđếnnay,bàitốnđiềukhiểnrobotvẫnlndànhđượcnhiềusựquantâmcủa nhà khoa họcnghiêncứugiảiquyếtđểcảithiệnhơnnữachấtlượngđộnghọccủarobot Điều khiển thích nghi toán tổng hợp điều khiển nhằm ln giữchấtlượnghệthốngđượcổnđịnh,chodùcónhiễukhơngmongmuốntácđộng,cósựthayđổ icấutrúchoặcthamsốkhơngbiếttrướccủađốitượngđiềukhiển.Nguntắchoạtđộngcủahệthốngđiều khiển thích nghi có thayđổicủađốitượng,bộđiềukhiểnsẽtựchỉnhđịnhcấutrúcvàthamsốnhằmđảmbảo chất lượng hệ thốnglàkhơngđổi[8].Hướngnghiêncứuđiềukhiểnthíchnghi cho robot nhà khoa học lĩnh vực quan tâm phát triểntrongnhữngnămgầnđây Vì vậy, nâng cao chất lượng hệ thống điều khiển robot dựa lý thuyếtđiều khiển thích nghi hướng mà luận án chọn để nghiên cứu đề xuất thuậttốnđiều khiểnthíchnghibềnvữngmớidựatrêncáccơngcụđiềukhiểnphituyến hàm điều khiển Lyapunov, kỹ thuật backstepping, điều khiển trượtkết hợp với mạng nơ ron nhân tạo Sự kết hợp hợp lý công cụ có khảnăng tạo điều khiển có cấu trúc nhằm đảm bảo nâng cao chất lượnglàm việc cho robot điều kiện cấu trúc tham số robot thay đổi cónhiễutác động Mụctiêucủaluậnán Mục tiêu luận án nghiên cứu đề xuất thuật tốn điều khiển thíchnghi phi tuyến sở mạng nơ ron nhân tạo cho robot công nghiệp bấtđịnhkiểu hàmsố đảmbảobámquỹđạo đặttrướcvàcókhảnăngkháng nhiễu 4 Đốitượngvàphạmvinghiêncứucủaluậnán - Đối tượng nghiên cứu: robot công nghiệpnbậc tự mô tả tốn họcbằngmộtmơ hình viphânphituyếnbấtđịnhkiểuhàmsố - Phạm vi nghiên cứu: Tập trung nghiên cứu phương pháp mơ tả tốn học chorobot n bậc tự có đặc tính bất định, phương pháp biến đổi mơ hìnhtốn học robot Nghiên cứu cơng trình cơng bố ngoàinước ởl ĩ n h v ự c đ i ề u k h i ể n t h í c h n g h i r o b o t đ ủ c c ấ u c h ấ p h n h , l ý t h u y ế t điều khiển phi tuyến, điều khiển thích nghi, mạng nơ ron nhân tạo, làm nềntảng cho việc phát triển giải thuật điều khiển thích nghi cho robotnbậc tựdo có mơ hình phi tuyến bất định kiểu hàm số Nghiên cứu cơng cụ phầnmềm để kiểm chứng tính đắn giải thuật đề xuất trongluậnán Ýnghĩakhoahọcvàthựctiễncủaluậnán - Ý nghĩa khoa học: Luận án nghiên cứu đề xuất thuật tốn cấu trúcđiều khiển thích nghi phi tuyến sở mạng nơ ron nhân tạo để điềukhiểnrobotnbậctựdocómơhìnhphituyếnbấtđịnhkiểuhàmsố,cónhiễut ácđộng,bámquỹđạo đặt vàđảmbảo hệkínổnđịnhtồncục - Ý nghĩa thực tiễn: Kiểm chứng khảnăng ứng dụng thực tế cácthuật tốn điều khiển thích nghi bền vững sở mạng nơ ron nhân tạođược đề xuấttrongluậnánbằngcác côngcụ mềm Nộidung luậnán Bố cục luận án bao gồm: phần mở đầu, chương trình bày nộidung kết nghiên cứu, phần cuối kết luận kiến nghị Tồn luậnánđượctrìnhbàytrong106trang,1danhmụcchữcáiviếttắtvàcáckýhiệu,4 bảngvà 59đồthị,hìnhvẽ Chương 1:NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀUKHIỂNROBOT 1.1 Mơhìnhtốnhọcvàđịnhhướngtrong thiếtkếđiềukhiểnchorobot 1.1.1 Mơhìnhtốnhọccủa robot 1.1.1.1 Độnghọcvịtrí Bài tốn động học thuận: Cho trước giá trị biến khớp, thơng sốhình học thơng số liên kết khâu Yêu cầu xác định vị trí vàhướngcủa khâuchấphànhcuối [3,4, 5] Bàitốnđộnghọcngược:Chotrướccácthơngsốhìnhhọcvàcácthơngsốliênkếtcủacáckhâu ,chotrướcvịtrívàhướngcủakhâuchấphànhcuối.ucầuxácđịnhgiátrịcủacácbiếnkhớpđể robotđạtđượchướngvàvịtríchotrước[3,6,7] 1.1.1.2 Độnghọcthuậnvậntốc Thể quan hệ tốc độ không gian khớp không gian làm việcquama trậnJacobian[30] 1.1.1.3 Độnglựchọc ÁpdụngphươngtrìnhEuler-Lagrangecho robotnbậctựdo,tacó[29,34,36]:  H  q  qCq,qqG(q)F( q) d 1.1.2 Địnhhướngtrongthiếtkếđiềukhiểnchorobot (1.8) Đặctính 1:[29,31]MatrậnqntínhH(q)là matrậnđối xứngxácđịnhdương cấpn.Nóthườnggợ i ýchox c địnhm ột hàmLyapunovt rong thiếtkếđiều khiển Đặct í n h : C(q,q)q, m a t r ậ n C q,q  R nnn [31]Vector tươnghỗv àl ytâm thỏamãn Cq,q cq Nq,qH  q2Cq,q vớic l0à hằngsốbịchặn làmatrậnđốixứnglệch,tacó:q T (1.11) N  q,qq (1.12) Đặctính3: [29]Tuyếntínhvớicácthamsốđộnglựchọc.Trongphươngtrìnhđộnglựchọc củarobotbiểudiễnquama trậnhồiquyWn h sau:  H qqCq,qqGqFqF  qH  qq N q,qq W(q,q,q)p (1.13) vớivectorpl vectorthamsố độnglựchọc v p  m,,m,I,,I,v,,v,k,,kT n1 n1 n1 (1.14) n Đặctínhnàyphùhợpchoviệc tổng hợpcácbộđiềukhiểnthíchnghi [29] Đặctính 4:Mơhìnhđộnglựchọccủarobotcó tínhphẳng[16,18] Được chứng minh từ mơ hình động lực học robot xây dựng sở hàmEuler-Lagrange trang 351 tài liệu [10] Thiết kế điều khiển sở ứngdụng tính phẳng: xây dựng điều khiển tựa phẳng, dựa vào tín hiệu đầu raphẳng tín hiệum o n g m u ố n đ ã b i ế t t r c t đ ó x c đ ị n h t í n h i ệ u đ ặ t đ ầ u vào để đemlạikếtquảnhưmongmuốn[18] Đặctính 5:Mơhìnhđộnglựchọccủarobotcótínhthụđộng [28,33] Xây dựng điều khiển tựa thụ động dựa nguyên lý dạng hàm lượngvàbùnănglượngtổnhaotrêncơsở hàmđiềukhiền Lyapunov 1.2 Điềukhiểnchuyểnđộngtaymáyrobot 1.2.1 Cácthuậttốnđiềukhiểnkinhđiển 1.2.1.1 Điềukhiểntrongkhơnggiankhớp a) Phươngphápđiềukhiển phituyếntrêncơsởmơhình: Thuậttốnđiềukhiểnđượctrìnhbàytrong[30]:  u (1.21) với:  H (q) vàu q KE KE ;trong đó:E  q  q d  V(q,q)G(q) D P d (1.22) với:K,K0 pi b) PhươngphápPDbùtrọngtrường,phươngphápsửdụngPID MômenđiềukhiểnPD[33]:  KE Kqp G(q) (1.25) MômenđiềukhiểnPID[33]:  K EK qK Edt d)GiảithuậtLi-Slotine Mơmenđiềukhiển[34]:   H (q)vC(q,q)vKr  G(q) (1.26) trongđó: v  q  (q q)q  E d (1.29) r vq (1.30) p D I D d d d r vqq q(q q)E E d v q  E 1.2.1.2 Điềukhiểntrongkhônggianlàmviệc (1.28) a) Điều khiển thông qua chuyển đổi đảo sang không gian khớp[34]Chuyểnđổiđảo: q ĐHĐ(X )  q  J X  q J X J X d d 1 d d d d (1.33) 11 d b) Điềukhiểntrựctiếp[34] PhươngphápJ : LuậtđiềukhiểntheophươngphápPD-bùtrọngtrường: (1.35)  KEp KqG(q) LuậtđiềukhiểntheophươngphápJ :  KJ 1(X X)KJ 1X G(q)J1K( X X)KX G(q) LuậtđiềukhiểntheophươngphápJT: P d D (1.36) Pd (1.41) 1.2.2 Cácthuậttoánđiềukhiểnnângcao 1.2.2.1 Cácthuậttốnđiềukhiểnthíchnghi Cácphươngpháp điều khiểnthíchnghi[ , 3 , 34] gồmcácthuậttốnsau: - Điềukhiểnthíchnghitheomơhìnhmẫu:Ứngdụngchohệthốngrobotđơng iảncósốbậc tự donhỏ - Điềuk h i ể n t h í c h n g h i d n g đ ộ n g l ự c h ọ c đ ả o : d ự a t r ê n p h n g p h p điềukhiểnphitruyếntrêncơ sởmơhình - ĐiềukhiểnthíchnghiLi-Slotine:dựatrênphươngphápLi-Slotinecơsở a) Điềukhiểnthíchnghitheomơhìnhđộnglựchọcđảo Luậtđiềukhiển Hˆ(q)  qKEKE  Nˆ(q,q) (1.45) J TFG(q)J TK P(X dX)K DXG(q) d d P Luậtcậpnhậtpˆp 1 1 TBTPx b) ĐiềukhiểnthíchnghitheophươngphápLi-Slotine Mơmenđiềukhiển Hˆ(q)vCˆ (q,q)vKrGˆ (q) (1.47) Trongđó:v qd (qd q)qd E    (1.48) rvqqdq(qd q)EE (1.49) Luậtcậpnhậtthích nghithamsốđộnglựchọc pˆ p1Y Tr 1.2.2.2 Tuyếntínhhóachínhxác Cơsởphươngpháptuyếntínhhóachínhxácđượcthểhiệntrong[8,9,19,20] a) Mơhìnhrobot2bậctựdo Xét cơcấu robotphẳng 2thanh nốivới cácthơngsố:l  1m;l 0.8m; (1.51) D m 1kg;m 1 kg;l g1 0.5 m;l g2 0.4m;I  2  0.728kgm ;I 0.196kgm  Yêu cầu tốn tìm điều khiển phản hồi phi tuyến để đưa đối tượng dạng tuyến tính tương đương từ áp dụng luật điều khiển nhưđốitượngtuyếntính b) Tuyếntínhhóachínhxác mơ hìnhrobot2bậctựdo Mơhìnhtrạngthái Khớp1: x11=x12 (1.60) x12=f1(x1) + G1u1 Khớp2: x21=x22 (1.61) x22= f 2(x2) + G2u2 Nhận xét: Sau áp dụng điều khiển tuyến tính hố xác cho đốitượng MIMO,tađượcmơhình trạng tháimớiởdạng chuẩn điềuk h i ể n v đồngthờitáchkênh Do vậy, trình thiết kế điều khiển cho khớpđượcthựchi ện hồn tồnđộclậpnhau màk h n g bịảnhhưở ng qualạigi ữ a cáckênh c) Thiếtkếbộđiềukhiểntrêncơ sởmơ hìnhtuyếntính[11,25,26] Áp dụng phương pháp thiết kế phản hồi trạng thái gán điểm cực nhằm đảm bảođộnghọchệ t hố ng bám, đểk sa i lệchbám,t ác gi ảsửdụngbộđiềukhi ển theoluậttíchphân.Chọnđiểmcựcđặttrước: s110;s2 5 R 5015, bộđiềukhiểntíchphânR I chovịngngồi,tachọnK  50 I Kếtquảmơphỏngkhisửdụngbộđiều khiểnRvà RI Hình1.17:Quỹđạocủa khớp1và2vớiquỹđạo đặtdạng hàm1(t) Hình1.18:Quỹđạocủakhớp1và2vớiquỹđạođặtdạnghàm tăngdần Hình1.19:Quỹđạocủa khớp1và2 với quỹđạođặtdạnghàmsin d) Kếtluận Cáckếtquảmơphỏngchothấychấtlượngcủahệthốngđiềukhiểntheophươngpháptuyếntínhh ốchínhxáckếthợpvớicácbộđiềukhiểntuyếntínhđảmbảothờigianđápứngnhanh,sai lệchbámnhỏ.Nhưvậy,vớibộđiềukhiểntuyếntínhhóachínhxác,ta tậnhưởngđượcnhữngkếtquảđẹpđẽcủalýthuyết điềukhiểntuyếntínhvàoviệctổnghợphệthốngđiềukhiểnchođốitượngphituyến.Đángtiếclàph ươngphápchỉápdụngđượcchocácđốitượngcómơhìnhchínhxác,khơngcóthànhphầnbất địnhvàkhơngchịuảnhhưởngcủanhiễu.Trongthựctế,tachỉcóthểmơtảgầnđúngmơhìn htốnhọccủađốitượngđiềukhiểnnóichung,riêngđốivớiđốitượnglàrobotthìmơhìnhcịn cótínhbấtđịnhcaovàchịuảnhhưởngcủanhiễu.Đócũngchínhlàlýdoluậnánkhơngchọnhướ ngđinàyđểpháttriểntiếpcácgiảithuậtđiềukhiểnchorobot 1.2.2.3 ĐiềukhiểnbámquỹđạochorobotbằngphươngphápJacobianxấpxỉt híchnghi a) Mơhìnhtốnhọccủa robot Phươngtrìnhđộnglựchọc tổngquátcủarobotnbậctựdo[30, 32]:  H q  q  H  q  Nq,q qG q   (1.73) 2  trongđó: q[q ,q q T Rnlàc c b i ế n k h p ; 2, , n] n quánt í n h ,  R H(q)Rnn làm ô m e n đ ặ t l ê n t r ụ c c c k h p c ủ a r o b o G(q)Rnlà t, thànhphầntrọnglựccủarobot, N (q,q)Rnnl matrậnđốixứnglệch b) Thiếtkếbộ điềukhiển Luậtđiều khiểnthíchnghitrêncơsởmatrậnJacobianxấp xỉ[35, 61]: T T  Jˆ q,Tˆ KDX KPX Jˆ q,Tˆ KSˆ  W q,q,qr,qrpˆ  làm a t r ậ n     x (1.88) Trongđó: X X  Xd,X X  Xd; K d,K p ,Kl cácmatrậnđườngchéo cấpn x c đ ị n h d n g C c t h ô n g s ố đ ộ n g h ọ c c l ˆcủa T màtrận ợ n g JacobianJˆ q,Tˆ đượccậpnhậtbởiluậtsau: TˆRYT q,q  Kd X KpX  vàcácthôngsốđộnglựchọc pˆWT q,q,qr,qrS pˆđượcướclượngbởiluậtcậpnhậtsau:  ff (1.89) (1.90) nn trongđó:RR ,R làcácmatrậnđườngchéocócácphầntửdương c) Kiểmchứngthuậttốntrên robotphẳng3 thanhnối Cácthôngsốthựccủarobotnhưsau: l,  lg m,m, m, l,l, l, lg 12 12 l,  lg 2 Quỹđạochuyểnđộngmongmuốn:  l3; I1  I2  I3 ml 11 12 x   t 2  3 8   d  cos 18 cos   t 375 7  t 2  3 8  y d sin 18  t sin   t 25 375        d    t 18  5t 30    t 1 18 150  1125   1125 (1.106)   Kếtquảmơphỏng:nhưhình1.21đếnhình1.22 Trườnghợp1:m  6kg;m 4kg;m 2kg;l 0.7m;l 0.6m;l 0.5m 3 Hình1.21:Quỹđạo xvà ytrong khơnggian làmviệc(trường hợp1) Trườnghợp2:m 110kg;m2 8kg;m3 6kg;l1 0.8m;l2 0.7m;l3 0.6m      Hình1.22:Quỹđạo xvà ytrong khơnggian làmviệc(trường hợp 2) d) Nhận xét:Từ phân tích lý thuyết theo tiêu chuẩn ổn định Lyapunov chothấy điều khiển thích nghi sử dụng ma trận Jacobian xấp xỉ đảm bảo hệthống ổn định tồn cục Kết mơ kiểm định hệ thống điều khiển làổnđịnh,cáctínhiệuvịtríthựccủataymáyrobothộitụvềcáctínhiệuvịtríđặt với tốc độ hội tụ nhanh sai số bám nhỏ thông số hệthống làbấtđịnhkiểuhằngsố 1.2.2.4 Điều khiển thích nghi bền vững sử dụng kỹ thuật backstepping trongđiềukhiển chuyển động củarobot Phươngphápthiếtkếbộđiềukhiểnbềnvữngkếthợpkỹthuậtbackstepping chuyển động bám quỹ đạo robot có nhiễu tác độngđảmb ả o s ự ổ n đ ị n h c ủ a h ệ k í n t h e o t i ê u c h u ẩ n ổ n đ ị n h L y a p u n o v P h n g pháp có thểs d ụ n g đ ể t h i ế t k ế b ộ đ i ề u k h i ể n c h o r o b o t c ó s ố b ậ c t ự d o lớn,cómơ hìnhxác định cónhiễutác động[20,21,22] 1.2.2.5 Điềukhiểnthíchnghi robottrêncơsởmờ vàmạngnơron Sửd ụ n g m n g N r o n (N N) để t h i ế t k ế đ i ề u c ho đ i ề u k hi ển ro bo t đ ảm bả osailệchbámvàcácsailệchướclượngtrọngsốlàbịchặn,mangđếnđặctính bền vững cho điều khiển kể đối tượng có tính phi tuyến, chưabiếtđầyđủthơngtinvềmơhì nh độnglựchọcvàcũng nhưkhicónhiễutác động.ÝnghĩatrongmộtsốứngdụngcủaNNđiềukhiểnrobotlàphùhợpdochínhđộngl ực học robot[24] 1.3 Hướngnghiêncứucủa luậnán 1.3.1 Phátbiểubàitoán Đối tượng robotnbậc tự do:Như trình bày phần 1.1, việc xác địnhchínhxácmơhìnhcủarobotcơngnghiệpgặpnhiềukhókhăn,đólàsựphứctạp việc xác định khối lượng, mơ men kích thước hình học củarobot, ngồi tham số cịn bị thay đổi phụ thuộc vào chế độ cơngtác robot Do đó, mơ hình động lực học tổng qt robot mơhình trạng thái bất định kiểu hàm số Đây mơ hình đối tượng trongbàitoánđiềukhiểnđược đềcậpđếntrongluậnán Mục tiêu điều khiển:là xây dựng điều khiển bám quỹ đạo đặt trướccho robot có mơ hình bất định kiểu hàm số đảm bảo hệ kín ổn định bền vữngtồncục(GAS),sailệchbámtiếnvềkhơngvàkhơngchịuảnhhưởngcủanhiễu 1.3.2 Phươngphápluận Căncứvàoviệcphântíchđặctínhđộnghọccủamơhìnhtrạngtháirobot,trêncơsởnghiên cứucácphươngphápđiềukhiểnphituyến,thíchnghivàmạngnơronnhântạođểtừđóđềxuấtcá cgiảithuậtđiềukhiểnđạtđượcmụctiêuđiềukhiển.Dovậy,địnhhướngnghiêncứucủaluậnánlàđềxuấtbộ điều khiển thích nghibềnvữngmớitrêncơsởkếthợpđiềukhiểnphituyếnvớimạngnơronnhântạo 1.4 Kếtluận Chương luận án trình bày phương pháp xây dựng mơ hình động lựchọcc ủ a r o b o t , p h â n tí ch c c đặct í n h đ ặ c t r n g c ủ a m hì nh r o b o t N g h i ê n cứumộtsốphươngpháptổnghợpbộđiềukhiểnđặctrưngchorobotcơngnghiệp, mơ từ đánh giá khả phát triển thuật toán điều khiểnmới sở phương pháp điều khiển Tuy nhiên, phần lớn cácphương pháp nghiên cứu đến thời điểm giải triệtđể toán tổng hợp điều khiển cho robot có mơ hình xác định mơhình bất định kiểu số, cịn đề xuất tổng hợp điều khiển chorobotcómơhìnhbất địnhkiểuhàm số Chương 2: ĐIỀU KHIỂN THÍCH NGHI TAY MÁY ROBOT SỬ DỤNGMẠNGNƠ RONTRÊNCƠSỞKỸTHUẬTBACKSTEPPING 2.1 Tổnghợpbộđiều khiểnthíchnghisử dụngmạngnơ ron Xétđốitượngphituyếncócấutrúc truyềnngược[21, 22]:  xif i x1,x2,,xi gi x1,x2,,xi xi1  x f  xg x  u (2.1) yn n n  x  x x,x, ,xTRn;uR;x 1)TRn; x, x d2 , ,x dn Ty,y, ,y(n d d 12 n d d1 d yR;i1,2, ,n1t n g ứnglàbiếntrạngthái,tínhiệuđiềukhiển,tínhiệu đặtvàđầurahệthống.Trong đótrơnb fi(.),fn(.)v ị chặn bấtđịnh 2.1.1 Xấpxỉhàmsốbằng mạngnơronnhântạo gi(.),gn(.)l nhữnghàmsố Dựav o c c p h â n t í c h t r o n g t i l i ệ u [ , , ] , c h ọ n M N N l p t r u y ề n thẳnglà lựa chọnhợplývớicácgiả thiếtsau: Giả thiết1:Biếtdấucủa gi0 0v biếttrướccác g x ,tồntạimộthằngsố hàmtrơn g x ,nhưvậy:g  x g  x g, x Ri i i i i i i i Giảthiết2:véctơ trạng tháimongmuốn i0 i xd vớii 1,2, ,n1l àliêntụcvà i biếttrước i x  R v i  di lànhữngtậpcompactbiếttrước di Giảthiết3:Chomộthàmtrơn hZ vàmộtxấpxỉMNN(1.1)luôntồntại cáct r ọ n g s ố l ý t n W*,V*đ ể  v i 0;Zz; Wˆ,Vˆl g trọngsốướclượngcủaW *vàV *.Saisốướclượngtrọngsốđuợcxácđịnh nhưsau: WWˆW*;VVˆV* (2.2) SửdụngMNNđểxấpxỉhàmtrơnbấtđịnhh  Z :Rm R Tacócấutrúcmạng:hˆ  ZW TSVTZ vớivéctơđầuvàolà: (2.3) Z  Z T,1T (2.4) T matrậntrọngsốtừlớp2đếnlớpralàW  (w,w, ,w)  R (2.7) 12 matrậntrọngsốtừlớpvàođếnlớp2làV   v,v, ,vTRm1 12 Sốlượngnơrontrongmộtlớpluônthỏamãn (2.8)  SaisốướclượngMNN(2.3)cóthểbiểudiễnnhưsau: TS TZ ' T T ' Wˆ (Vˆ )W *TS(V*TZ)W T(SˆSˆ Vˆ Z)Wˆ Sˆ VTZdu (2.12) 2.1.2 Tổnghợpbộđiềukhiểnthíchnghitrêncơsở kỹthuậtbackstepping Bước1 :[21,22,37]Xét(2.1),với i 1t a có:x 1 f 1(x1)g1(x1)x2 (2.27) T T Xấpxỉhàmbằngmạngnơron:h1(Z1)Wˆ S1(Vˆ Z1) (2.37) tacótínhiệuđiều khiển: u 1 1 k(t) 1  TS TZ Wˆ (Vˆ )] [k( t)z g1(x1) 1 g( z y) dZ WS 1 d 111 ˆTFˆ ' 1 Hằngsố 10,trọng sốNNcậpnhậtbởi  Wˆ [(Sˆ Sˆ 'Vˆ TZ)z  Wˆ] w1 11 11 1 ˆ ˆTSˆ '  W] 1 v1[ZW 11 1 v11 z Vˆ w11 (2.38) SVZ 111  ˆ 'Tˆ   (2.39) (2.40) thựchiệntươngtựchocáci 2, ,n1 Bướcn :X é t z n xn n1 chúngta có: zn  xn n1  fn (x)  gn (x)u n1 Bộđiềukhiểnđượcchọnnhư sau: TS TZ g (x ) u   k(t)z Wˆ (Vˆ )  z n1 n1 n1 N n n nn n n S gn(x)1  ˆT  ˆ '2Sˆ 'Vˆ TZ2 N ởđây:k( t) 1 ,z  )dZ W g( x nn n  nn1 n n1 nn n  n n F  (2.93) (2.94) (2.102) (2.103)  vớihằngsố n 0và luật học củamạngnơron Wˆ  (Sˆ Sˆ 'Vˆ TZ z  n wn n n) n Wˆ wnn    S z nn Vˆ ZWˆT ˆ ' Vˆ vn n n n n vnn  n 2.1.3 Phântíchtínhổnđịnh Tathấysau mỗibướcxuấthiện mộthàmxácđịnhdương: V zi(x , )d,i  2,3, ,n zi  ii 1 (2.104) (2.108) i1 vàt a c h ọ n n ó l m h m L y a p u n o v , đ â y l đ i ể m m ấ u c h ố t q u a n t r ọ n g c ủ a phươngpháp Theogiả thuyết1, chúngtabiết rằng: 1 i(xi1, i1)g 1(xi1, i1)/g i0 (2.109) vàcáctínhchấtsau: z2 21 21 (i)V zi z i i(xi1,zi i1)d z i d i (2.110) 2 (ii) (2.111) z21 i  Vzi z i    (x i i1,zi i1)d  g (x i gi00 i1,zi i1)d Ổnđịnhvàhiệuquảđiềukhiểncủahệthốngkínđượcđềcậptrongđịnhlý2.2 2.1.4 TổnghợpANNCcho robot1bậctựdo 2.1.4.1 Biếnđổimơ hìnhvềdạngtruyềnngượcchặt Xét mơ hìnhtaymáy1bậctự cóphươngtrìnhnhưsau: (Iml2)qKq N(mlMl) g.cosqu Đặt:yx;xx; x x,xT,T 1 2   x x lúcnày(2.133)viếtlại:  2x f (x)G(x).u vớ i f(x)  KNx2mlMlc gcosx1 I ml2 ;G(x) I ml2 làcáchàmbấtđịnhvàđượcxấp xỉbởimạngnơron3 lớp 2.1.4.2 Tổnghợp ANNC Từcơsởphântíchởphần2.1.2,acóbộ điềukhiển: S Z k(t)z WˆT (Vˆ T ) ;uzk(t)z WTS(V TZ) (2.133) (2.134) (2.135) 1 1 11 1 2 22 2 2.1.4.3 Kếtquảmôphỏng Cácthôngsốbộ điềukhiểnđượcchọn: 2 4  3.0;1 1.0; 25.0;  110 ; 110 ; 1103 w w v v 2 w w diag1.0; v v diag10.0 ˆ( vàcáctrọngsốkhởitạo:W 0)0.0,Wˆ(0)0.0;Vˆ(0),Vˆ( 0)lấyngẫunhiên 2 2 Cácthông số độnghọccủataymáy1 DOFnhưbảng2.1: Th1:B0.2(kgm2/s);I0.05(kg.m2);M1(kg);m0.1(kg);l0.4(m);l 0.15(m) c Th2:B0.2(kgm2/ c s);I0.05(kg.m2);M1.5(kg);m0.5(kg);l0.6(m);l0.3(m)CấutrúcNNđượcchọnvớ isốnơronởlớpvàovàlớpẩnlà3,3biểudiễntronghình2.4avà6,6biểudiễntrongh ình2.4b,vớithamsốđộnghọccủa robotđượcmơphỏng nhau(trườnghợp trongbảng2.1) a) nơron b)6nơron Hình2.4: Quỹđạovàsai lệchquỹđạokhi sốnơronlớpvàovà lớpẩnthayđổi Kết mơ hình 2.4 cho thấy: chọn NN có số phần tử nơ ronlớn lớp chất lượng hệ thống tốt Nhưng trongthực tế, chọn số nơ ron lớp lớn sẽảnhh n g đ ế n t h i g i a n h u ấ n l u y ệ n m n g đ ẫ n đ ế n k h ó đ ả m b ả o đ ợ c t í n h thờigianthực củabộđiềukhiển Dựa vào kết trên, NN thích hợp xấp xỉ hàm phi tuyến mạng nơ roncól p v o v l p ẩ n v i n r o n Đ ể k i ể m t r a ả n h h n g c ủ a s ự t h a y đ ổ i thamsốrobot,luậnánsửdụngNNtrongđólớpẩnvàlớpvàovới6nơronvàtham số robot thay đổi theo giá trị biểu diễn bảng 2.1 Cáckếtquảmôphỏngđược biểudiễn hình2.5 a)Trườnghợp b)Trườnghợp Hình2.5:Quỹđạovàsailệchquỹđạokhithayđổithơngsốđộnghọccủarobot Nhậnxét:Quacáckếtquảmơ phỏngchothấy - Khităngsốnơrontrongcáclớpthìthờigianđápứngqđộsẽgiảm(Hình2 4avàb) - Khithayđổicácthơngsốcủamơhìnhrobot(mvàl)chấtlượngcủahệthốngkínk hơngbịthayđổi(Hình2.5avàb)khichọnNNcócấutrúcphùhợp - ANNCcókhảnăngứngdụngchoRobotnbậctựdo 2.2 Tổnghợpbộ ANNCchorobotnbậctựdo 2.2.1 Biếnđổi mơhìnhvềdạngtruyềnngượcchặt Xét mơ hìnhđộnglựchọccủarobotnbậctựdonhư(1.8) H(q)q  C(q, q)q  G(q)  Fd (q) d   (2.139) Quamộtsốphépbiếnđổivàdựatrênđặctínhđốixứngxácđịnhdươngcủama trậnHta chuyển mơ hình (2.1.39) dạngnhệ truyền ngượcchặtnhư sau: xi1 qi xi1 q x ,vớix  ;i1,2, ,n (2.144) i i   q x i2 x i 2 f (x)u i i2 i i i Trongđó: fi(xi)làcáchàmtrơn chưabiết bịchặn 2.2.2 TổnghợpANNC Từ(2.144) tacó bộđiềukhiển chomỗihệconcủar o b o t nbậctựdo: TS T u g( x) z Z (2.145) (Vˆ );i1,2, ,n  k( t)z Wˆ i gi2 (xi2) i1i1i Luậtcập nhậtthamsố: Z ' T Wˆ(SˆSˆ Vˆ )z  i wi i ii ii Phépđổibiến i2 i2i i2i 2 T S 'z Wˆ ;Vˆ(ZWˆ ˆ  Vˆ ;i1,2, ,n vi ii i i vii  wii i uH1(q)  i i2 ii i H(q)u;i1,2, ,n ii (2.146) (2.147) 2.2.3 TổnghợpANNCcho robot2 bậctựdo 2.2.3.1 Biếnđổimơ hìnhvềdạngtruyềnngượcchặt Tương tựnhưmục2.2.1,nhưngvớii 1,2 2.2.3.2 Tổnghợp ANNC Tương tựnhưmục2.2.2,nhưngvớii 1,2 2.2.3.3 Kếtquảmôphỏng CácthamsốNNchọnnhưphầntrên,thôngsốđộnghọccủataymáythayđổitheocácgiátrị biểudiễnở bảng2.2 Th1:m15kg;m23kg;l10.45m;l20.35m Th1:m17kg;m25kg;l10.65m;l20.55m Quỹđạođặt: q1dsin(t) vàq2d0.5sin(t)+sin(0.5t),thamsốđộnghọccủahệ thống thay đổi theo bảng 2.2 thành phần bất định xấp xỉ NN có 6nơ ronởlớpvàovàlớpẩn,tađượccáckếtquảmơphỏngbiểudiễntừhình2.8đếnhình2.11 a) Trườnghợp b)Trườnghợp2 Hình2.8:Quỹđạo sailệch quỹđạo khớp a)Trườnghợp b)Trườnghợp Hình2.9:Quỹđạo sailệch quỹđạo khớp a)Trườnghợp b)Trườnghợp2 Hình2.10:Vậntốc vàsailệchvậntốccủakhớp a)Trườnghợp b)Trườnghợp Hình2.11:Vậntốc vàsailệchvậntốccủakhớp Nhậnxét:Cáckếtquảmơphỏngchothấy ANNCđápứngđượcđầyđủcácu c ầ u đ ặ t r a đ ố i v i b i t o n đ i ề u k h i ể n b m c h o r o b o t n b ậ c t ự d o m ô hì nh bấtđịnh dạng hàmsố Điềunàychot h ấ y k h ả ứ n g d ụ n g A N N C chocácđốitượngrobotcơngnghiệptrongthựctế 2.4Kếtluậnchương Chương trình bày phương pháp luận thiết kế điều khiển cho đốitượng phi tuyến bất định hàm số dạng truyền ngược chặt cách kết hợp kỹthuậtb a c k s t e p p i n g v i m n g nơr o n n h â n t o , đề x u ấ t p h n g p h p c h uy ển đổimơ hìnhđộng lựchọc củarobotvề dạng thích hợpvớiANNC ThayđổicấutrúccủaNNđểxácđịnhđượccấutrúcphùhợpđảmbảokhi thamsốđộnghọccủarobotthayđổichấtlượnghệthốngđiềukhiểntựđộng khơngđổi Cáck ế t q u ả m ô p h ỏ n g k i ể m c h ứ n g c h o m h ì n h r o b o t b ậc t ự d o c h o thấytínhđúngđắncủagiảithuậtđiềukhiểnvàkhảnăngứngdụngtrongthựctếchorobotcơngnghiệp Do giải thuật ANNC chưa quan tâm đến việc khắc phục nhiễu từ bênngoài tác động vào đối tượng điều khiển nên khơng đảm bảo chất lượnghoạtđộngcủarobottrongtrườnghợpcónhiễu Mặt khác để áp dụng phương pháp backstepping yêu cầu tốnphảitnthủđiềukiệncủagiảthiết1.Cónghĩalàphảitìmđượcgiátrịchặn trê gi xi củacủahàm g i xi ,màtrong thựctếcó th ểc ó nhữngtrườnghợp ( ) ( ) n khókhăn khơngthể tìm khơngthể ápdụngđ ợ c p h n g phápnày vàđâycũnglàhạnchếchínhcủaphươngpháp Để khắc phục hạn chế nghiên cứu nhằm giải đồngthời tính bất định kiểu hàm số robot khắc phục nhiễu Luận án đề xuấtphươngphápthiếtkếbộđiềukhiểntrượtnơronthíchnghibềnvững(RANNSMC)c hotay máy robotnbậc tựdo Chương3 ĐIỀU KHIỂN TRƯỢT NƠ RON THÍCH NGHI BỀN VỮNG CHO TAYMÁYROBOT BẤTĐỊNH HÀMSỐ 3.1 Đặtbàitoántổnghợpbộđiềukhiểntrượt Xét đối tượng phi tuyến bất định hàm số bậc hai thụ động dạng truyền ngược,có điểmcânbằngtạigốctọa độ cómơ hìnhđượcthể nhưsau [10],[27]: x1x2 ;với x= x1 x2 (3.1)  x f (x)u 2y  x  d trongđó f xl hàmphituyếntrơn,bấtđịnhbịchặnvàhệ(3.1)cóđiểmcân bằngtạigốctọađộ  d lànhiễungoạitácđộnglênhệthống 3.2 Tổnghợpbộđiều khiểntrượt Địnhnghĩamặttrượt: S(e) ee (3.2) trongđ ó : ewx;ewx wx Đ ể đ ả m b ả o k h i l i m e(t)0,p h ả i 1 t chọnhệsố 0v mặt trượt đảmbảođiềukiệnS (0)0 Chọnhàm Lyapunovcho hệkínnhưsau:V SMC (S) S2 (3.3) ĐạohàmtheothờigianhàmV . vàđểýđếnđiềukiệntrượttrongbiếnđổi, cuốicùngtaxácđịnhđượctínhiệuđiềukhiểntrượtu SMC: uSMC Ksgn(S)wwx1 f(x) (3.8) Muốnt ổ n g h ợ p đ ợ c b ộ đ i ề u k h i ể n t r ợ t ( ) t h ì c ầ n p h ả i b i ế t t r c h m f(x).Nhưngthựctếđốitượngcóf (x)l bấtđịnh.Dovậy,luậnánđềxuất sửdụng mạng nơronđểxấpxỉhàm f(x) Thay f(.)f ˆ(.)v o ( ) t a bộđiềukhiểntrượtchođốitượngbấtđịnhhàm uSM (3.9) Ksgn(Sc)wwx1fˆ(x) C 3.3 Xấpxỉhàmbấtđịnhbằngmạngnơronhướngtâm Từ(3.1)bỏquatácđộngcủanhiễu,biếnđổitacóthể viếtlạidướidạngsau:  (t)Ax(t)Bu(t)Fx (3.10) x yx1  0  ;B  ; F x0 F x   T trongđó, x(t)x(t) x(t)T; 0 A 1   a   a  21 22  vớiFxa21x1a22x2fx;a210;a22 (3.12) CấutrúcmạngRBFNNđượcmơtảnhưhình3.3 Hình3.3:CấutrúcmạngRBFNN khiđó:FxWiix (3.14) Trongđócáchàmcơsở  i xđ ợ c chọndướidạng[23]tr59:   xC2  xC2   i exp i i xexp     b2  b i i     i VớiC i làvéctơ2chiềubiểudiễntâmcủahàmcơsởthứi ,b i (3.15) i1 biểudiễnđộ trảirộngcủahàmcơsở Độnghọccủamơhìnhxấpxỉ đượcmiêutảbằngphươngtrình: ˆ xˆ m(t)Amxˆ m(t)Bmu(t)F x  yˆ Cmxˆ trongđó:x m(t) -véctơtrạngthái; (3.20) Am,Bm-cácmatrậnvớikíchthướctương ứng A A;BB;Fˆx 0Fˆx  ;C10 Lấyphươngtrình   T T m m m   (3.11)trừchophương trình(3.20)tađược:E (t)AmE(t)Fx  , (3.21) ˆ trongđó,E(t)x(t)x(t);Fx Fx F x 0Fx T; (3.22) m   FxF xFˆx.Quátrìnhhiệuchỉnhđượcthựchiệntrêncơsởsửdụng véctơsailệch E(t) vàđảmbảođể E(t)0, nghĩalàđảmbảođểhệthống (3.21) ổn định Định lý sau xác định điều kiện đủ để hệ thống (3.1) ổn địnhtiệmcận 3.4 Phântíchtính ổnđịnhcủahệ thống Định lý 3.1: Đối tượng (3.1) điều khiển RANNSMC (3.9) với xấp xỉ RBFNN (3.16) có luật cập nhật véc tơ trọng số W  (x)( p12e1  p22e2 ) ổn định tiệm cận Chứngminh ChọnhàmLyapunovchohệ(3.21)nhưsau: V(E,W)E TPE W T W vớiPlàmatrậnđốixứngxácđịnhdươngĐạohàm V(.)t h e o thờigianta được: V (E,W )  ET PE  ET PE WTW WTW Biếtđổivàthayvéctơtrọng số vào, cuốicùngtacó được: V(E,W)ET(ATPmPA) EETQE0 VậyhàmV . (3.23) (3.24) (3.30) địnhnghĩ aở (3 3) c h í n h làh m Lyapunovcủa h ệ , v ậ y địnhlýđãđượcchứng minh□ 3.5 TổnghợpRANNSMCchorobotnbậctựdo 3.5.1 Biếnđổi mơhìnhvềdạngtruyềnngượcchặt Các bước biến đổi mục 2.2.1, với mơ hình robot biểu diễn dạng truyềnngược cho phép sử dụng phương pháp thiết kế điều khiển trượt thích nghibềnvững(RANNSMC) có cấutrúcnhưhình3.6 3.5.2 Tổnghợpbộđiềukhiển Cấutrúcbộđiềukhiển Hình3.6:Hệthốngđiều khiểnrobotnDOF sửdụngbộ điềukhiểnRANNSMC -Tổnghợp bộđiềukhiểntrượt:xétmơhình(3.31) với fi(.)b i ế t t r c CácbướcTổnghợp nhưphần 3.2,tacóbộđiềukhiểnchocáckhớp: uiKsgn(Si)qidqidqifi(qi,qi);i1,2, ,n (3.34) Nhưngthựctếthì fi(qi,qi)t r o n g (3.31)làhàmphituyếnbấtđịnh.Dovậy,để sửdụngđượcbộđiềukhiển(3.34),luậnánđềxuấtsửdụngcấutrúcRBFNN đểxấpxỉhàm fi(qi,qi) XấpxỉhàmphituyếnbấtđịnhNhờmạ Fq,qt đ ó d ễ d n g x c đ ị n h ngnơronxấpxỉtacóđược f q,q theobiểuthứcsau: (3.35) f q,qF q,q(a21qa22q) trongđóa 21 0;a22 0l cácthamsốđượcchọn trước,lúcnàytacó: uiKsgn(Si)qidqidqifˆ(qi,qi);ii1,2, ,n Luậtcậpnhậttrọngsốcủamạng:Wii(q,q)p21e1p22e2 (3.36) (3.29) Quá trìnhhiệuchỉnh đượcthực trêncơsởsử dụngvéctơsailệchE (t)v đảmbảođểE (t)0 3.6 TổnghợpRANNSMCchorobot3bậctựdo 3.6.1 Biếnđổi mô hìnhvềdạngtruyềnngượcchặt XétrobotScara3bậctựdobaogồmcóhaikhớpquayvàmộtkhớptịnhtiến,Cáckhâu1, 2và3cókhốilượngvàchiềudàilầnlượtlà:m 1,l1;m2,l2;m3,l3 3.6.2 TổnghợpRANNSMC Cácbướcthiếtkếđượcthựchiệnnhưở mục3.5.2,tacó: ujKsgn(Sj)qjd qjd qj f jvới j1,2, ,n (3.64) 3.6.3 Kếtquảmôphỏng Cácthôngsốcủarobotchonhư sau: m3.27kg;m2.93kg;m2.13kg;l0.45m;l0.45m;l 3 0.565 Cácthôngsốbộđiềukhiển:  10; K 300 Quỹđạođặtcho3khớpnhưsau: qd1 (sin(t)esin(0.6t))sin(0.6t) (rad)  sin(0.5t) )sin(0.5t)( rad) dq2 (sin(t)e q 0.1sin(t)   d3 (3.65) (m) - Nhiễutải,tạicácthờiđiểmt  12(s);t 34(s) là: 101010T d - Lựcmasátnhớtvàkhô:F ms i 3*qi 2*sgnqi (3.66) (3.67) Lựcmasátvànhiễutrongbiểuthức(3.63)và(3.64)códạngnhưhình3.11 Hình 3.8:Quỹ đạo sai lệch quỹđạocủakhớp1 Hình 3.9: Quỹ đạo sai lệch quỹ đạo khớp Hình3.10:Quỹđạovàsailệchquỹ đạo khớp3 Hình3.11:Dạngđặctính củalựcma sátvà nhiễu tácđộng lêncáckhớp Hình3.12:Mơmenvàl ự c t c động lên khớp có ma sát vànhiễu tácđộng Nhận xét:Qua kết mô cho thấy với thuật tốn điều khiển trượtnơ ron thích nghi đề xuất, hệ thống điều khiển RANNSMC đảm bảo bámquỹđ o đ ặ t t r c v i s a i l ệ c h b m t i ế n v ề k h ô n g v b ù đ ợ c n h i ễ u t b ê n ngoàitác độngvàorobot 3.7Kếtluậnchương Chương luận án đề xuất giải thuật tổng hợp RANNSMC cho đốitượng truyền ngược bất định hàm số, phát biểu định lý 3.1 chứng minh tínhổnđịnhcủahệthốngkín.TổnghợpbộđiềukhiểnRANNSMCchorobotnbậctựdovàmơp hỏngkiểmchứngbằngmơhìnhrobot3bậctựdo.Kếtquảmơphỏngđãkhẳngđịnhkhảnăngápdụng giảithuậtđượcđềxuấtchocácđốitượngrobotcơngnghiệptrongthựctế Chương 4: ĐIỀU KHIỂN THÍCH NGHI BỀN VỮNG TAY MÁYROBOTSỬDỤNGMẠNGNƠRONKẾTHỢPĐIỀUKHIỂNTRƯỢT 4.1 Cơsởlý thuyết BộđiềukhiểnRACđượcxácđịnhbởibiểuthứcsau: u(t)uSMC( t)uNN( t) (4.1) ˆkết hợptasẽcó Nhiệmvụbàitốnlàtìm3thànhphầnđólàu u đượcbộ f NN; SMCvà điềukhiểnRAC 4.1.1 Điềuk h i ể n t h í c h n g h i s d ụ n g m n g n r o n t r ê n c s k ỹ t h u ật backstepping Cácbướctổnghợpbộđiềukhiểnb a c k s t e p p i n g tươngtựnhưchương2tacó được:  g i gixi i1 z xi1i1   ktz WˆTS Vˆ TZ  i i ii i i  (4.12) trọngsốcủamạngnơronđượccậpnhậtbởibiểuthức: Wˆ Sˆ Sˆ 'VTZ z  i ii ii wi   ˆ  ˆTSˆ 'z V  ZW  V ˆ vi i i ii vii     Wˆ wii (4.15)  vớ i2, ,n1 i Cuốicùngđếnbướcthứnchúngtacóbộđiềukhiểnnhưsau:    ggn(x) n1 (xn1 uNNn (4.17) S Z T T n  Wnˆ nnˆnn )  )k(t)z (V  4.1.2 Điềukhiểntrượt 4.1.2.1 Tổnghợp bộđiềukhiểntrượtchođốitượngxácđịnh Xéthệ truyềnngượcchặt [10,27]: x1  x2   x  f ( x)  u  n y x1 x1 x2 ;với x= (4.18) xn Địnhnghĩamộtmặttrượt: de  S(e)ae a dt dn2e e  an2 dtn2  dn1 dtn1 (4.19) chọncáchệsốa ic ủ a đathứcđặctính A(s)aas (4.20) an2 sn2 sn1 làđathứcHurwitz TổnghợptínhiệuđiềukhiểntrượtđượcdựatrênhàmLyapunovtacóbộđiều khiển[10, 27]:u SM Ksgn(S)D(e, ,e(n1))f (x) (4.26) trongđó:D (e, ,e(nC1))eae ae (n1)aw(n) (4.27) n2 n1 4.1.2.2 Tổnghợpbộđiềukhiểntrượtchođốitượngbấtđịnh cácbướcnhận dạnghàmbấtđịnh fˆ(x)b ằ n g mạngnơronnhântạotrêncơsở backsteppingđượcthực hiệnnhưsau:xấpxỉhàm:h (Z)W T S(VTZ (4.28) ) h(Z)x tacóhàmxấpxỉ: ii fi(xi) z i1i i( xi 1,zi i 1 )   d  xi1 i(xi) (x i1 0i ,z  i1 i )d i1 (4.39) thay f(.)f ˆ(.)v o (3.24)tađượcbộđiềukhiểntrượtchođốitượngbất định hàm: u SM C Ksgn(S)D(e, ,e(n1))f ˆ(x) (3.46) 4.2 TổnghợpRACchorobotnbậctựdo 4.2.1 Biếnđổi mơvềdạngtruyềnngượcchặt Mơh ì n h r ob ot n b ậ c t ự d o c h u y ể n d n g t r uy ền ng ượ c c h ặ t t n g t ựn h m ục2.2.1 4.2.2 TổnghợpbộđiềukhiểnRAC ÁpdụngTổng hợpbộ điềukhiểnRACcho khớp1 Bước1:Tínhhàmđiều S khiểntrunggian: Z T T k(t)z Wˆ (Vˆ 1 1 ) 1 (4.49) ˆđược cập nhật sau: TrọngsốW ˆ,V 1 Z Wˆ [(Sˆ Sˆ 'Vˆ T )z  w1 1 11 w11 Bước2:Chọnbộ điềukhiển: S u 1NN ek(t)e WˆT (Vˆ Wˆ];Vˆ  2 Z T ) S z [ZWˆT ˆ '   v1 11 11 Wˆ ] (4.52) v11 (4.53) TrọngsốWˆ2,Vˆ2đượccậpnhậtnhưsau: V TZ ' Wˆ[(SˆSˆ ˆ )z  w2 22 22 S 'z T Wˆ];Vˆ [ZWˆ ˆ   w22 v2 22 2 Wˆ ] (4.57) v22 Bước3:tachọnhàm: S1(e1)ae1 de1,a0 dt (4.58) Bước4:Xácđịnhđiềukiệntrượt 1S dV(S) tachọnS  Ksgn(S);vớiV  2 SS SKsgn(S)0;K dt Bước 5: Xác định thành phần trượt điều khiểnKếthợpđiềukiệntrượtta có: aq1dq1daq1(fˆu1)Ksgn(S1)0aq1dq1daq1(fˆu1)Ksgn(S1) 1   Vậytacóđược:u 1SMC Ksgn(S1)aq1dq1daq1fˆ (4.60) (4.61) (4.62) Trên sở bước Tổng hợp backstepping nhờ mạng nơ ron xấp xỉ để tínhcác hàm phi tuyến đối tượng tận dụng kết đưa vàothành phần điều khiển trượt Hàm phi tuyến bất định đối tượng đượcxácđịnhnhư sau: h( Z) qe 1 ( q,e )d  2(q1,e2 1)d  fˆ(q,q) 221 22 12 0 q (4.63)  121 2(q1) Bước6:Tổnghợp TbộđiềukhiểnRAC: S Z T u ek(t)e Wˆ (Vˆ )Ksgn(S)aqqaqfˆ (4.64)