Điều khiển phi mô hình hướng dữ liệu mfc ipid cho một lớp hệ cơ điện nguyễn quang hùng

ISSN 1859 – 1043 ISSN 1859 - 1043 T¹p chÝ Nghiên cứu khoa học công nghệ quân Journal of military science and technology Hội thảo Quốc gia ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ CAO VÀO THỰC TIỄN Số Đặc san Hội thảo Quốc gia FEE , 12-2022 Ban tổ chức Hội thảo năm 2022 SỐ ĐẶC SAN 12 - 2022 Dấu vết từ trường mơ hình cầu kéo dài tính phương pháp phần viƯn khoa häc vµ nghƯ quân tcông hu hn Academy of military science and technology Tạp chí Nghiên cứu Khoa học Cơng nghệ quân - Xuất tháng 2, 4, 6, 8, 10, 12 (ngôn ngữ tiếng Anh, Việt); Xuất tháng 11 (ngôn ngữ tiếng Anh); Xuất tháng 12 Số đặc biệt Tin học Điều khiển (ngôn ngữ tiếng Anh) Hội Đồng Biên Tập Chủ tịch Nguyễn Trang Minh Tổng Biên tập Nguyễn Mạnh Thắng Các Ủy viên Nguyễn Doãn Phước Nguyễn Vũ Nguyễn Trung Kiên Nguyễn Đức Cương Phan Văn Chương Lê Đức Hạnh Trần Ngọc Thanh Đỗ Ngọc Khuê Nguyễn Đức Hùng Nguyễn Việt Bắc Trần Đại Lâm Ninh Đức Hà Lê Anh Kiên Trần Xuân Nam Vũ Lê Hà Bùi Ngọc Mỹ Chử Đức Trình Nguyễn Quốc Cường Vũ Tuấn Anh Hồ Quang Quý Nguyễn Mạnh Thắng Nguyễn Hiếu Minh Nguyễn Long Giang Đỗ Việt Bình Thư ký Đỗ Thành Việt Viện Khoa học Công nghệ quân sự; Viện Khoa học Công nghệ quân sự; Đại học Bách khoa Hà Nội; Viện Khoa học Công nghệ quân sự; Viện Khoa học Công nghệ quân sự; Hội Hàng không Vũ trụ Việt Nam; Viện Khoa học Công nghệ quân sự; Viện Khoa học Công nghệ quân sự; Viện Khoa học Công nghệ quân sự; Liên hiệp Hội Khoa học Kỹ thuật Việt Nam; Viện Khoa học Công nghệ quân sự; Viện Khoa học Công nghệ quân sự; Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam; Viện Khoa học Công nghệ quân sự; Viện Khoa học Công nghệ quân sự; Học viện Kỹ thuật quân sự; Viện Khoa học Công nghệ quân sự; Viện Khoa học Công nghệ quân sự; Đại học Quốc gia Hà Nội; Đại học Bách khoa Hà Nội; Viện Khoa học Công nghệ quân sự; Viện Khoa học Công nghệ quân sự; Viện Khoa học Công nghệ quân sự; Viện Khoa học Công nghệ Mật mã Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam; Viện Khoa học Công nghệ quân sự; Viện Khoa học Công nghệ quân Toà soạn: 17 phố Hoàng Sâm, Nghĩa Đô, Cầu Giấy, Hà Nội Email: contact@jmst.info; Điện thoại: 069.516104; 098.339.6602 Một số hình ảnh báo cáo Tiểu ban khoa học THỂ LỆ VIẾT VÀ GỬI BÀI Tác giả phải cam kết nội dung gửi đăng kết riêng, chưa công bố chưa gửi đăng tạp chí khác Bản thảo gửi đến hai phản biện độc lập lĩnh vực nghiên cứu Bài gửi đăng phải viết cẩn thận tiếng Anh tiếng Việt, văn phạm, đánh máy rõ ràng máy vi tính, chừa lề cm, 2,86 cm, phải 3.36cm, trái 2.5 cm in mặt giấy khổ A4 thành hai gửi qua email theo contact@jmst.info, nộp trực tuyến qua hệ thống website https://online.jmst.info Dung lượng báo bao gồm bảng biểu, hình vẽ, thích, tài liệu tham khảo theo qui định trang A4 (trong trường hợp báo có kết bật số trang tăng khơng q 12 trang) Nội dung trình bày sau (File mẫu trang Website https://online.jmst.info) - Tên báo: NGHIÊN CỨU… (TIMES NEW ROMAN_B_13), dòng; Tên báo dài khoảng 100 ký tự, tránh dùng thuật ngữ kỹ thuật, từ viết tắt, dấu chấm, dấu ngoặc - Tên tác giả: Nguyễn Văn A, Trần Ngọc B, (Times New Roman_12), dòng; - Tóm tắt: Trong báo, số nghiên cứu… (Abstract- Times New Roman-11); Phần tóm tắt cần cung cấp lượng thơng tin cần thiết để qua người đọc hiểu nội dung viết (từ 150 đến 250 từ) Sau phần tóm tắt có nhóm từ khố (Keywords) liên quan đến lĩnh vực khoa học công nghệ mà báo quan tâm - Từ khóa: Chuyên ngành, lĩnh vực KHCN, vấn đề quan tâm,… (Times New Roman_9); - Mục chính: MỞ ĐẦU, , KẾT LUẬN, TÀI LIỆU THAM KHẢO (TIMES NEW ROMAN_B_11), dòng; - Mục nhỏ: 1.2 Cơ sở lý thuyết (Times New Roman_11_B), lề trái; - Tiểu mục: 1.2.1 Những nguyên lý (Times New Roman_11_Italic), trái; - Nội dung: Xuất phát từ nguyên lý hoạt động… (Times New Roman_11), hai lề; Xuống dòng lùi vào 0.5 cm; - Tài liệu tham khảo, trích dẫn phải có đủ thơng tin sau: - Sách: Họ tên tác giả (hoặc chủ biên), “Tên sách”, Nhà xuất bản, năm xuất bản, trang - Tạp chí: Họ tên tác giả, “Tên báo,” Tên tạp chí, tập, số, năm, trang - Báo cáo hội nghị: Họ tên tác giả, “Tên báo cáo”, Tên tuyển tập, nơi thời gian tổ chức hội nghị, trang - Luận văn (đề tài): Họ tên tác giả, “Tên luận văn (đề tài)”, Nơi bảo vệ, năm, trang - Địa : Viện KH-CN quân (Times New Roman_10), lề trái, đặt cuối - Các hình vẽ phải rõ nét chuẩn xác Hình ảnh phải thích đầy đủ, sử dụng thủ tục Group để liên kết hình lời giải cho hình Trình bày cơng thức ký hiệu tốn học thủ tục MathType Số cơng thức lề phải Ngồi tóm tắt tiếng Anh, viết phải có phần Title (TIMES NEW ROMAN_B_11) Abstract (Times New Roman_I_11) tiếng Việt ngược lại Nội dung liên quan tới việc bảo mật thông tin phải thủ trưởng đơn vị chủ quản phê duyệt cho đăng văn gửi kèm theo báo Tạp chí khơng đăng khơng theo thể thức nói khơng trí phản biện Địa liên hệ: Toà soạn Tạp chí Nghiên cứu Khoa học Cơng nghệ qn Số 17 Hồng Sâm, Nghĩa Đơ, Cầu Giấy, Hà Nội E-mail: contact@jmst.info Điện thoại: 069.516.104; 098.339.6602 Được xuất Viện Khoa học Công nghệ quân Giấy phép hoạt động báo chí số 612/GP-BTTTT, cấp lại ngày 21 tháng 12 năm 2020 số 366/CBC-KTBC&HDNV ngày 15/4/2022 Bộ Thông tin Truyền thông.của Bộ Thông tin Truyền thông; ISSN: 1859 - 1043 In Công ty c phn in Sao Vit Tạp chí NGHIêN CứU KHOA HọC Và CôNG NGHệ quân MC LC NHNG VN ĐỀ CHUNG 01 Nguyễn Thanh Thủy Xu hướng tích hợp công nghệ xuyên ngành nghiên cứu triển khai công nghệ Công nghiệp 4.0 với công nghệ hàm mũ trí Tuệ nhân tạo 5-9 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CƠNG NGHỆ Điều khiển – Tự động hóa 02 Hoang Duy, Do Manh Dung, Nguyen Hoai Nam, Nguyen Doan Phuoc Directly adaptive control for robotic manipulators with time varying uncertainties 10 - 16 03 Vũ Anh Hiền, Trần Hữu Phương, Bùi Văn Tuân, Nguyễn Đăng Hưng Về giải pháp đo hệ số lệnh từ đài điều khiển khí cụ bay tầm gần ứng dụng vi mạch tích hợp 17 - 24 04 Vương Anh Trung, Ngô Văn Tài, Nguyễn Sỹ Hiếu Tối ưu hoá quỹ đạo bay thiết bị bay khơng người lái 25 - 32 05 Hồng Minh Sáng, Lê Trần Thắng Ứng dụng lọc phi tuyến nâng cao chất lượng xử lý ảnh động 33 - 40 06 Nguyễn Minh Đông, Ngô Mạnh Tiến, Đỗ Quang Hiệp, Bùi Văn Bắc, Chu Văn Vương, Nguyễn Đức Thắng Xây dựng điều khiển mặt trượt động điều khiển bám quỹ đạo cho robot tự hành đa hướng bốn bánh Mecanum 41 - 49 07 Nguyễn Văn Đức, Nguyễn Quang Hùng, Vũ Quốc Huy Điều khiển phi mơ hình hướng liệu MFC-iPID cho lớp hệ điện 50 - 57 08 Hoàng Mạnh Tưởng, Lê Tuấn Anh Xác định góc tư trục rulo hình trụ nhờ sử dụng cảm biến quay đo tốc độ góc 58 - 64 09 Nguyễn Văn Trung, Trần Ngọc Châu, Nguyễn Như Toàn, Lê Đức Thịnh, Nguyễn Danh Huy, Nguyễn Tùng Lâm, Hồng Đức Chính Bộ điều khiển bên xe tự hành dựa điều khiển trượt kết hợp với luật tiệm cận tiếp cận theo cấp số nhân 65 - 72 10 Vũ Gia Hưng, Lê Văn Dương, Hồng Ngọc Dũng, Ngơ Ánh Dương, Lê Đức Thịnh, Nguyễn Danh Huy, Nguyễn Tùng Lâm So sánh chất lượng điều khiển SMC, Backstepping PID sử dụng cho hệ thống treo nửa xe chủ động phi tuyến 73 - 80 11 Lê Ngọc Hội, Nguyễn Quang Địch, Lê Đức Thịnh, Nguyễn Tùng Lâm Điều khiển trượt cho ổ từ dọc trục cấu trúc nguyên khối bậc tự 81 - 89 Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san Hội thảo Quốc gia FEE, 12 - 2022 Điện tử – Vật lý – Đo lường 12 Lê Dỗn Trinh, Trần Thị Nhung Phân tích tổng hợp ăng ten ống dẫn sóng có khe ngang với phân bố biên độ theo hinh sin 90 - 95 13 Nguyễn Thị Thảo, Cao Văn Toàn, Phan Huy Anh, Nguyễn Thị Thu Trang Giải pháp xây dựng hệ định vị mặt đất phạm vi hẹp hoạt động độc lập với hệ thống định vị vệ tinh 96 - 103 14 Nguyễn Thanh Tùng, Đào Huy Du, Vũ Ngọc Kiên So sánh, đánh giá số thuật toán giảm bậc cho hệ thống điện bậc cao 104 - 111 15 Nguyễn Minh Thắng, Phạm Hữu Lập, Nguyễn Đình Thuận Nghiên cứu, phát triển lọc ghép chéo ống dẫn sóng chữ nhật dùng chèn mặt phẳng E 112 - 120 16 Trần Minh Nghĩa, Lưu Đức Thọ, Phạm Khắc Lanh, Lương Văn Trình, Nguyễn Văn Việt Tính tốn, thiết kế chiếu xạ dải tần rộng anten định hướng ứng dụng đa thụ động 121 - 128 17 Vũ Chí Thanh, Bùi Chí Thanh, Tạ Văn Tuấn, Phùng Ngọc Anh Nghiên cứu đặc tính phổ hàm tự tương quan tín hiệu đa điều tần phi tuyến 129 - 137 18 Lê Vũ Nam, Mai Nguyệt Công Thiết kế chế tạo cách tử 2D dùng hệ thống đo lường đa chiều 138 - 145 19 Phạm Thanh Quang, Lê Văn Hồng, Trần Quốc Tuấn Nghiên cứu, tính tốn cơng suất laser cho thiết bị phát khí tài quang điện tử đối phương sở kết hợp lý thuyết thực nghiệm 146 - 153 20 Đỗ Xuân Doanh, Trần Tiến Bảo, Nguyễn Thành Lâm, Nguyễn Anh Tuấn Phương pháp đánh giá đa tiêu chí ứng dụng lĩnh vực ngụy trang 154 - 163 Toán học – Công nghệ thông tin 21 Nguyen Kim Tuan, Nguyen Vinh Thai, Luu Hong Dung A new construction method of digital signature scheme based on the discrete logarithm combining find root problem on the finite field Fp 164 - 170 22 Đặng Hoàng Minh, Phùng Như Hải, Lưu Văn Sáng, Vũ Hoàng Minh Phương pháp dựa học máy theo dõi chuyển động thể người với số lượng cảm biến 171 - 176 Cơ học – Cơ khí động lực 23 24 Tran Huu Danh, Nguyen Dinh Ngoc, Nguyen Thi Thanh Nga, Vu Ngoc Pi, Nguyen Ngoc Thieu Application of MOORA and MEREC methods to select the best schema of scissors mechanisms Sái Mạnh Thắng, Nguyễn Bích Vân Nghiên cứu xử lý nhiệt thép 03Ni18Co9Mo5TiAl cho tính tổng hợp cao ứng dụng sản phẩm quốc phịng 177 - 184 185 - 190 Mơc lôc, Số Đặc san Hội thảo Quốc gia FEE, 12 - 2022 25 Hoàng Thế Dũng, Đỗ Kim Quang 191 - 198 Nghiên cứu thiết kế động phương tiện mang thử nghiệm thiết bị điện tử khoang chế độ vượt âm Hóa học – Sinh học – Môi trường 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 Vi Thị Mai Hương Nghiên cứu hiệu xử lý rác thải sinh hoạt hữu hộ gia đình mơ hình thùng rác có sử dụng giun Quế tỉnh Thái Nguyên Nguyễn Minh Trí, Vũ Ngọc Toán, Lê Hồng Minh, Lê Ngọc Hoan, Nguyễn Y Phụng Phương pháp phát nhanh chất độc sulfur mustard môi trường nước sử dụng thuốc thử - (4 - nitrobenzyl)pyridine Nguyễn Văn Tính, Hồng Trung Hữu, Hoàng Khắc Hoằng, Nguyễn Văn Hiếu Ảnh hưởng số yếu tố đến đặc trưng lượng tốc độ cháy thuốc hỏa thuật silic chì tetra oxit sử dụng số loại hỏa cụ Lê Thanh Bắc, Nguyễn Thị Hoài Phương, Lã Đức Dương, Trần Văn Cương Nghiên cứu lựa chọn vật liệu gốm xốp mang vật liệu khung kim ứng dụng xử lý khí Ninh Đức Hà, Nguyễn Quế Châu, Lê Thanh Bắc, Nguyễn Thị Hoài Phương Nghiên cứu đánh giá khả mang nhả hoạt chất 5-fluorouracil vật liệu FeBDC-PEG 199 - 206 Trần Tuấn Việt, Trần Ngọc Lam Tuyền, Nguyễn Thị Ngọc Phượng, Trần Hải Nam, Nguyễn Tất Thành Tính tốn mơ lan truyền carbon monoxit khơng khí quanh trường bắn mơ hình khí tượng AERMOD Đồn Văn Phúc, Nguyễn Tiến Mạnh Khảo sát trình chế tạo sợi in 3D compozit sở nhựa pla bột nhôm mác AlSi10Mg Nguyễn Hà Trung, Nghiêm Ngọc Hoa, Nguyễn Lâm Anh, Lê Huy Hoàng, Phạm Kiên Cường Xác định điều kiện thu nhận sinh khối Bacillus subtilis để tạo chế phẩm SynbioticPlus Lê Duy Khánh, Tô Lan Anh, Dương Thị Thanh Loan, Nguyễn Thị Nhung, Nguyễn Lê Tú Quỳnh, Nguyễn Khánh Hoàng Việt Nghiên cứu xây dựng công thức hệ chất hoạt động bề mặt phù hợp cho chế tạo chất tẩy rửa làm dụng cụ cấp dưỡng điều kiện nước mặn Le Thi Thuy Nguyen, Dinh Hong Thang, Vu Thi Hao, Nguyen Khac Manh, Tran Tuan Viet Using QuEChERS sample preparation technique followed by ICP-MS method to determination Cr(III) and Cr(VI) in seawater H Wien Nie, Vu Thi Hao, Tran Thi Hoai, Mai Gia Thao, Bui Cong Gia Bao, Nguyen Khac Manh, Thai Tien Dung Determination of total nitrogen and phosphorus in soil by ion chromatography with conductivity detector following persulfate digestion method Nguyen Duy Anh, Nguyen Huu Van, Tran Van Hien Study on synthesis of biodegradable polyurea grease using modified vegetable oil 237 - 243 Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san Hội thảo Quốc gia FEE, 12 - 2022 207 - 212 213 - 220 221 - 229 230 - 236 244 - 252 253 - 259 260 - 265 266 - 271 272 - 278 279 - 284 38 Nguyễn Hữu Vân, Nguyễn Duy Anh Nghiên cứu chế tạo đánh giá hiệu sử dụng hệ phụ gia bôi trơn sở vật liệu graphen biến tính nano kim loại 285 - 293 39 Tran Ngoc Lan, Nguyen Tran Thuat, Hoang Ngoc Lam Huong, Nguyen Van Quynh Effects of silver incorporation on electrical and optical properties of CuAl XOY thin films Nguyễn Đức Hiếu, Nguyễn Quang Thuấn, Bùi Thanh Tùng, Đào Phúc Định, Lê Long Biên, Nguyễn Duy Hiệp, Nguyễn Thế Thành Luân, Nguyễn Thị Minh Hồng, Phạm Đức Thắng, Nguyễn Huy Tiệp Khảo sát tính chất tinh thể perovskite (C6H5C2H4NH3)2PbCl4 chế tạo phương pháp bay siêu bão hòa Lê Việt Cường Nghiên cứu chế tạo dãy vi cấu trúc từ NdFeB phương pháp in phun 294 - 302 40 41 303 - 308 309 - 314 Môc lôc, Số Đặc san Hội thảo Quốc gia FEE, 12 - 2022 Điều khiển – Tự động hóa Điều khiển phi mơ hình hướng liệu MFC-iPID cho lớp hệ điện Nguyễn Văn Đức1, Nguyễn Quang Hùng2, Vũ Quốc Huy1* Viện Tự động hóa Kỹ thuật qn sự, Viện Khoa học Cơng nghệ quân sự; Trường Đại học Công nghệ Đông Á * Email: maihuyvu@gmail.com Nhận bài: 28/8/2022; Hoàn thiện: 7/11/2022; Chấp nhận đăng: 28/11/2022; Xuất bản: 23/12/2022 DOI: https://doi.org/10.54939/1859-1043.j.mst.FEE.2022.50-57 TĨM TẮT Bài báo phân tích tổng hợp luật điều khiển thông minh dựa kỹ thuật điều khiển phi mơ hình hướng liệu, ứng dụng cho lớp hệ điện servo Điều khiển phi mô hình MFC (Model-Free Control) sử dụng mơ hình siêu cục bộ, kết hợp với điều khiển PID tạo thành điều khiển thơng minh MFC-iPID, đảm bảo tốn học chặt chẽ sở ổn định Lyapunov nguyên lý tách Mô Matlab thể trực quan kết nghiên cứu Từ khoá: Điều khiển phi mơ hình; Hướng liệu; Siêu cục bộ; PID; Ổn định Lyapunov; Hệ điện servo ĐẶT VẤN ĐỀ Thông thường, luật điều khiển liên quan đến mơ hình động lực học hệ thống Tuy nhiên, có nhiều hệ thống đủ phục hồn tồn điều khiển mà khơng cần mơ hình động lực học Đây tư tưởng phương pháp điều khiển phi mơ hình (Model-Free Control - MFC) quan tâm nghiên cứu gần Về chất, điều khiển phi mơ hình kỹ thuật điều khiển hướng liệu, sử dụng liệu vào / q trình điều khiển vịng kín để thiết kế điều khiển phù hợp Quá trình tổng hợp điều khiển sử dụng thuật tốn xấp xỉ tuyến tính ước lượng trực tuyến để cập nhật tham số cho mơ hình siêu cục (ultra-local model) [1-3] Hiện tại, vấn đề thách thức đặt MFC việc xây dựng khung điều khiển hướng liệu làm sáng tỏ phân tích, so sánh điều khiển phi mơ hình MFC với điều khiển tựa mơ hình MBC (Model-Based Control) [6] Một số đối tượng cần cẩu tháp, xe tự hành WMR (Wheel Motor Robot) [3], hệ thống đỗ xe tự động ACPS (Automatic Car Parking System) [7], v.v nhiều học giả nghiên cứu ứng dụng MFC cho thấy mức độ quan tâm vấn đề nghiên cứu Ở nghiên cứu [8], thuật toán điều khiển MFC sở PID xây dựng cho hệ lò xo tích cực, song chưa chứng minh tính ổn định Trong báo này, nhóm tác giả nghiên cứu phát triển, kết hợp điều khiển MFC với PID tạo thành điều khiển thơng minh MFC-iPID, từ đó, đề xuất ứng dụng cho lớp đối tượng điện SISO sử dụng hệ truyền động điện servo đồng Bài báo trình bày điều khiển phi mơ hình dạng hệ thống động bậc một, làm tiền đề cho luật điều khiển MFC-iPID Luật điều khiển MFC-iPID đảm bảo toán học chặt chẽ sở lý thuyết ổn định Lyapunov nguyên lý tách [5] Ví dụ mô hệ điện sử dụng động đồng nam châm vĩnh cửu [9] thực thi thể kết trực quan Matlab PHÂN TÍCH VÀ TỔNG HỢP LUẬT ĐIỀU KHIỂN MFC-iPID 2.1 Mơ hình siêu cục Hiện nay, MFC thuật tốn coi điều khiển thơng minh Trong đó, số điều khiển sử dụng kỹ thuật MFC thường thiết kế dựa vào điều khiển PID Và lý đó, điều khiển MFC chứa tham số P, PI, PID cịn gọi điều khiển thơng minh iP, iPI, iPID [1, 3] MFC sử dụng mô hình siêu cục biểu diễn phương trình (0) đây, thay cho mơ hình tốn (dựa định luật vật lý) trước trình 50 N V Đức, N Q Hùng, V Q Huy, “Điều khiển phi mơ hình hướng … cho lớp hệ điện.” Nghiên cứu khoa học công nghệ (0) Trong đó: : Véc tơ đầu trình, bậc vi phân : Véc tơ tín hiệu điều khiển : Véc tơ khơng thứ ngun, đóng vai trị nhiễu cập nhật vào q trình : Ma trận số, Bài báo xem xét hệ thống động bậc có mơ tả dạng tổng quát (1): ̇ với: ; ; ; 2.2 Tổng hợp luật điều khiển MFC-iPID Theo [1], mơ hình siêu cục (1), đại diện cho hệ thống động tổng qt, tham số khơng rõ (hoặc chưa biết trước) Gọi đầu mong muốn hệ (1) , sai số bám sát hệ thống là: ̇ Đặt: (1) ̇ ̇ (2) (3) ̇ ∫ (4) Giả sử ma trận khả đảo Từ (1) có được: ( ̇ ) ( ̇ ̇ (5) Thay (2) vào (5): Gọi ̃ sai số ước lượng : ̃ ̂ ) ̂ (6) ̃ (7) Vì tham số khơng biết trước tín hiệu điều khiển (6) khơng tường minh Giả sử ta xác định ̂ ̂ tương ứng ước lượng Khi đó, (6) viết dạng: ̂ ̂ ( ̇ ̃ ) (8) Xem xét tín hiệu điều khiển PID với cấu trúc nối tiếp sau: ∫ Trong đó: , , ̇ (9) ma trận đường chéo biểu diễn tham số PID, , , Ý tưởng xuất dồn sai lệch ước lượng ̃ sai số bám hệ thống thành ̃ đại lượng tương đương kiểm sốt Khi đó, ta biểu diễn , có nghĩa: ̃ ∫ Khi đó, kết hợp (8), (9) (10), tín hiệu điều khiển ̇ (10) hệ thống có dạng: Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san Hội thảo Quốc gia FEE, 12 - 2022 51 Điều khiển – Tự động hóa ̂ ̂ ( ̇ ) (11) 2.3 Sự ổn định tiệm cận hệ thống với luật điều khiển MFC-iPID Theo [3], điều khiển PID hoàn tồn kết hợp với MFC để hình thành điều khiển thông minh MFC-iPID Trên sở phân tích mục 3.1, định lý luật điều khiển MFCiPID mơ hình siêu cục bậc phát biểu sau Định lý: Mơ hình siêu cục ̇ với khả đảo, ̂ ̂ xác định được, tương ứng ước lượng ổn định tiệm cận có sai lệch bám thông minh MFC-iPID: ̂ ( ̇ ̂ ) với luật điều khiển (12) đó: ∫ ̇ (13) , , ma trận đường chéo đại diện cho tham số điều khiển PID, , , Chứng minh: Chọn hàm Lyapunov có dạng (14): ( với định nghĩa theo (4) Lấy vi phân theo thời gian: ̇ ̇ ) ( ̇ (14) ) (15) Thay (3) vào số hạng thứ (15): ̇ Thay ( ̇ ) ( ̇ ) (16) từ (12) vào (16): ̇ [̂ { ̇ ̂ ( ̇ )]} ( ̇ ) (17) Theo nguyên lý tách [5], xác định quan sát (hoặc ước lượng trạng thái) đánh giá nó, ̂ ̂ , hồn tồn thay cho Thay ̂ ̂ tương ứng cho cơng thức (17), có được: ̇ ̂ [ ̇ ( Thay ̂̂ ̇ ̂ ( ̇ )] ( ̇] ( ̇ ) ) (18) vào (18): ̇ [ ∫ ̇ ) (19) Như vậy, ̇ Nguyên lý ổn định Lyapunov cho phép ta kết luận hệ thống (1) ổn định tiệm cận, có sai lệch bám Ta có điều phải chứng minh 52 N V Đức, N Q Hùng, V Q Huy, “Điều khiển phi mô hình hướng … cho lớp hệ điện.” Nghiên cứu khoa học công nghệ Sơ đồ cấu trúc thuật tốn điều khiển MFC-iPID thể hình 𝑦̇ 𝑦 𝑑 𝑒 𝑑𝑡 𝑑 𝐴 𝑦 𝑢 𝐴 C(s) 𝑑𝑡 Đối tượng Hình Sơ đồ thuật tốn điều khiển MFC-iPID Nhận xét 1: Về biến thể iPID Đối với biến thể iP, iPI ta có điều khiển phi mơ hình tương ứng sau: - Bộ điều khiển MFC-iP: ̂ ( ̇ ̂ - Bộ điều khiển MFC-iPI: ̂ [ ̇ ̂ ) ∫ ] Nhận xét 2: Về điều khiển tường minh - Để có điều khiển tường minh ̂ ̂ cần phải quan sát trực tuyến đảm bảo tính liên tục Vấn đề quan sát ̂ ̂ cần tiếp tục thực nghiên cứu Xét trường hợp không đổi, từ mơ hình siêu cục bậc nhận ̇ Biểu diễn toán học cho thấy có tín hiệu điều khiển tác động đối tượng, liệu đầu đo ̇ (ở đạo hàm ) phản ánh ̂ - Tính xác bền vững phép tính vi phân đầu thực đầu mong muốn cần phải đảm bảo, tránh bị ảnh hưởng mát (thiếu hụt) sai lệch liệu đo Một phương pháp đảm bảo tính xác bền vững phép tính ̇ trình bày Bổ đề sau [3] Bổ đề: Bộ điều khiển MFC-iPID sử dụng vi phân tín hiệu đặt q trình tính tốn sau: [ ] ̇ (20) với: ̇ √| | (21) { Nhận xét: Theo Bổ đề, kết phép tính ̇ tạo véc tơ có phần tử thỏa mãn hệ động học (21), đó, tính tốn gián tiếp thơng qua biến trạng thái , đảm bảo tính hội tụ nhờ khả quan sát trượt sử dụng hàm MÔ PHỎNG VÀ THẢO LUẬN Xem xét hệ thống điều khiển servo có mơ tả (22) tác động nhiễu (23) [5] Trong ví dụ mơ này, mơ hình (22) tham gia vào trình thu thập liệu mà khơng tham gia vào q trình thiết kế luật điều khiển Có nghĩa luật điều khiển MFC-iPID thực theo thuật toán (12), (13), hướng liệu thu thập nhờ mơ hình (22) Trong thực tế, liệu Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san Hội thảo Quốc gia FEE, 12 - 2022 53 Điều khiển – Tự động hóa thu thập từ cảm biến phù hợp ̈ ̇ [ (22) ] [ ] (23) Trong đó: : : : : Đặt: Sai lệch bám góc: Nhiễu tác động lên hệ thống Góc quay thực tải quy đầu trục động Góc quay mong muốn tải quy đầu trục động Tín hiệu điều khiển mơ men quy trục động ; (24) Giả thiết vị trí góc tốc độ góc ban đầu: ̇ (25) Mô thực thời gian , bước tính (tương đương điểm liệu) với có dạng hàm điều hòa (26) dạng hàm bước nhảy (27) (26) [ ] [ ] { [ ] [ ] Lựa chọn tham số luật điều khiển bảng (27) Bảng Tham số luật điều khiển A 0,0025 Một số tiêu chuẩn tích phân sử dụng để đánh giá chất lượng: IE, ISE, ITAE, ITSE - Tiêu chuẩn tích phân bình phương sai lệch (ISE): ∫ ∑ (28) - Tiêu chuẩn tích phân thời gian nhân với giá trị tuyệt đối sai lệch (ITAE): ∫ ∑ (29) - Tiêu chuẩn tích phân thời gian nhân với bình phương sai lệch (ITSE): ∫ ∑ (30) Các kết mô thể hình hình Các tiêu chất lượng tích phân thể bảng Nhận xét: Mô thực với tham số phi mô hình tham số điều khiển PID theo bảng Kết mơ hình hình cho thấy, đầu thực tế bám sát với đầu mong muốn Chất lượng hệ thống xem xét thông qua tiêu chất lượng thể bảng 54 N V Đức, N Q Hùng, V Q Huy, “Điều khiển phi mơ hình hướng … cho lớp hệ điện.” Nghiên cứu khoa học công nghệ Bảng Chất lượng hệ thống theo số tiêu chuẩn tích phân Đầu vào IE ISE ITAE ITSE step sin Tín hiệu đặt tín hiệu phản hồi 𝑢(t) (PWM) 𝑦(t) y*(t) (rad) Tín hiệu điều khiển Thời gian (s) 𝐹̂ (t) 𝑒(t) (rad) Thời gian (s) Thời gian (s) Thời gian (s) Hình Mô với đầu mong muốn dạng sin Tín hiệu đặt tín hiệu phản hồi 𝑢(t) (PWM) 𝑦(t) y*(t) (rad) Tín hiệu điều khiển Thời gian (s) 𝐹̂ (t) 𝑒(t) (rad) Thời gian (s) Thời gian (s) Hình Mơ với đầu mong muốn Thời gian (s) dạng step Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san Hội thảo Quốc gia FEE, 12 - 2022 55 Điều khiển – Tự động hóa Bảng cho thấy, tiêu tích phân sai lệch IE nhỏ 0, có nghĩa miền diện tích âm trừ bớt đi, điều chứng tỏ đáp ứng độ hệ thống có dao động Tiêu chuẩn tích phân sai lệch IE biểu thị diện tích hàm sai lệch tạo với trục thời gian Tiêu chuẩn IE không phản ánh chất lượng hệ thống, cần sử dụng tiêu chuẩn tích phân khác ISE, ITAE hay ITSE Tiêu chuẩn ISE xem nhẹ diện tích bé bình phương số nhỏ bé giá trị tuyệt đối số Bảng cho thấy, ISE, tiêu chuẩn ITAE, ITSE xem xét đến trọng số thời gian (dữ liệu có trọng số lớn liệu cũ) q trình tính tích phân phản ánh tốt tiêu chất lượng hệ thống Trên hình hình 3, tín hiệu điều khiển biểu diễn dạng tín hiệu điều chế độ rộng xung PWM Thành phần chưa biết ước lượng theo liệu vào ra, có dáng điệu tương đồng với sai lệch , đóng góp vào việc thực hóa luật điều khiển MFC-iPID KẾT LUẬN Bài báo phân tích tổng hợp thuật tốn điều khiển sở mơ hình siêu cục bậc nhất, kết hợp với liệu vào thu để phát triển thuật tốn điều khiển thơng minh MFC-iPID làm cho sai lệch bám hội tụ So với thuật toán PID kinh điển, thuật toán MFC-iPID chứng minh tính ổn định tiệm cận tiêu chuẩn ổn định Lyapunov nguyên lý tách Nội dung nghiên cứu đảm bảo toán học chặt chẽ mô trực quan với đối tượng điều khiển SISO sử dụng động đồng nam châm vĩnh cửu Kết mô cho thấy, sai số bám hệ thống hội tụ hoàn toàn phụ thuộc vào liệu thuật toán ước lượng tham số mơ hình siêu cục Mặc dù nhiều nghiên cứu tiềm ứng dụng luật điều khiển MFC cho nhiều đối tượng cụ thể khác nhau, song vấn đề ước lượng tham số, tính xác tính liên tục liệu cần quan tâm nghiên cứu sâu Nghiên cứu rằng, việc tối ưu hóa tham số luật điều khiển hồn tồn thực thơng qua cực tiểu hóa tiêu chất lượng TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Fliess, M.; Join, C., “Model-free control and intelligent PID controllers: Towards a possible trivialization of nonlinear control?”, IFAC Proceedings Volumes, 42(10), pp 1531–1550, (2009) [2] Fliess, M.; Join, C., “Model-free control”, International Journal of Control, 86(12), pp 2228– 2252, (2013) [3] Radu-Emil Precup, Raul-Cristian Roman, Ali Safaei, “Data-Driven Model-Free Controllers, CRC Press, London, UK, (2021) [4] Radu-Emil Precup, Mircea-Bogdan Radac, Raul-Cristian Roman, Emil M Petriu, “Model-Free Sliding Mode Control of Nonlinear Systems: Algorithms and Experiments ”, Information Sciences, (2016) [5] A N Atassi and H Khalil, “A separation principle for the stabilization of a class of nonlinear systems,” IEEE Transactions on Automatic Control, 44(9), pp 1672–1687, (1999) [6] Z.– S Hou, Z Wang, “From model-based control to data-driven control: Survey, classification and perspective”, Information Sciences, No 235, pp 3-35, (2013) [7] Dong Hang-rui, Jin Shang-tai, Hou Zhong-sheng, “Model Free Adaptive Control for Automatic Car Parking Systems”, Proceeding of the 11th World Congress on Intelligent Control and Automation, Shenyang, China, (2014) [8] P.-A Gedouin, E Delaleun, J.-M Bourgeot, C Join, S A Chirani, S Calloch, “Experimental comparison of classical PID and model-free control: Position control of a shape memory alloy active spring”, Control Engineering Practice, 19(5), pp 433-441, (2011) [9] Nguyen Thi Thu Thao, Vu Quoc Huy, “Sliding mode control with exponent sliding surface-reaching law in the tracking drive systems using synchronous servo at torque-position mode”, Journal of Military Science and Technology, No 80, pp 31-38, (2022) 56 N V Đức, N Q Hùng, V Q Huy, “Điều khiển phi mơ hình hướng … cho lớp hệ điện.” Nghiên cứu khoa học công nghệ ABSTRACT Model-free data-driven control MFC-iPID for a class of electro-mechanic systems This paper presented the analysis and synthesis of an intelligent controller based on model-free data-driven control for a class of electro-mechanic systems Model-free control (MFC) used an ultra-local model incorporated with PID to develop an intelligent controller MFC-iPID The analysis and synthesis of MFC-iPID were ensured mathematically based on the Lyapunov stability and separation principle The simulation research results in Matlab were shown visually Keywords: Model-free control; Data-driven; Ultra-local model; PID; Lyapunov stability; Servo electro-mechanic system Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san Hội thảo Quốc gia FEE, 12 - 2022 57