Proceedings VCM 2012 14 thiết kế bộ điều khiển mờ thích nghi trực tiếp cho hệ điều

Proceedings VCM 2012 14 thiết kế bộ điều khiển mờ thích nghi trực tiếp cho hệ điều Proceedings VCM 2012 14 thiết kế bộ điều khiển mờ thích nghi trực tiếp cho hệ điều Proceedings VCM 2012 14 thiết kế bộ điều khiển mờ thích nghi trực tiếp cho hệ điều Proceedings VCM 2012 14 thiết kế bộ điều khiển mờ thích nghi trực tiếp cho hệ điều Proceedings VCM 2012 14 thiết kế bộ điều khiển mờ thích nghi trực tiếp cho hệ điều Proceedings VCM 2012 14 thiết kế bộ điều khiển mờ thích nghi trực tiếp cho hệ điều Proceedings VCM 2012 14 thiết kế bộ điều khiển mờ thích nghi trực tiếp cho hệ điều

88 Duc-Cuong Quach, Quan Yin, Chunjie Zhou, Vu-Thinh Doan VCM2012 Thiết kế bộ điều khiển mờ thích nghi trực tiếp cho hệ điều khiển vị trí DC servo có mô hình chưa xác định chính xác sử dụng vi điều khiển dsPIC Design a Direct Adaptive Fuzzy controller for an uncertain DC servo postion control system using dsPIC microcontroller Duc-Cuong Quach 1,2 , Quan Yin 1 , Chunjie Zhou 1 , Vu-Thinh Doan 2 1 Department of Control Science and Engineering, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan, 430074, P.R. China 2 Trường ĐH Nha Trang e-Mail: quachcuong304@gmail.com Tóm tắt Bài báo đưa ra vấn đề sử dụng thuật toán điều khiển mờ thích nghi trực tiếp (DAF - Direct Adaptive Fuzzy algorithm) để điều khiển vị trí động cơ DC servo. Dựa trên nguyên lý ổn định Lyapunov, bộ điều khiển DAF được thiết kế khi chưa biết tham số động cơ DC, điều mà có thể xảy ra trong thực tế, vì nhiều trường hợp các tham số của hệ không thể xác định chính xác và thay đổi theo thời gian do điều kiện làm việc và quá trình lão hóa của hệ thống. Trong những tình huống trên, bộ điều khiển PI/PID truyền thống khó có thể đáp ứng được các yêu cầu điều khiển chất lượng cao, vấn đề này sẽ được giải quyết bằng phương thức điều khiển DAF. Từ kết quả thực nghiệm trên dsPIC33FJ256MC710A đã chỉ ra hiệu quả của giải thuật DAF đối với hệ điều khiển vị trí DC servo. Abstract: This paper is concerned with Direct Adaptive Fuzzy (DAF) algorithm design for position control problem of a DC servo motor. Based on the Lyapunov stability criteria, a DAF controller is designed to cope with the parameters uncertainty of the motor, which usually occur in practice because it cannot determine exactly the parameters of system in many situations or these parameters vary since the running conditions and aging of the system. In fact, in the above situations, traditional PI/PID controllers are not suitable for the high quality demand of the system and the proposed method show excellent advantage in these cases. Experimental results based on dsPIC33FJ256MC710A chip are presented to demonstrate the effectiveness of the proposed method. Ký hiệu Ký hiệu Đơn vị Ý nghĩa A, P, Q ma trận của mô hình x, e, k,  vector G(s) hàm truyền đạt R  điện trở động cơ L H điện cảm động cơ K b V.s/rad hệ số điện áp động cơ K t Nm/A hệ số mô men động cơ K f Nm.s/rad hệ số ma sát trục động cơ J Kgm 2 mô men quán tính của hệ i A dòng điện động cơ U V điện áp phần ứng động cơ E V điện áp nguồn cấp T E , T L Nm mô men điện, mô men tải w rad/s vận tốc góc f rad góc vị trí rotor x  , ( ) n x đạo hàm n x i m hàm thuộc của biến x n ( | ) u x θ giá trị điều khiển ước lượng từ bộ DAF g hằng số cập nhật của DAF Chữ viết tắt DAF direct adaptive fuzzy FOC field oriented control SISO single input – single output Tuyển tập công trình Hội nghị Cơ điện tử toàn quốc lần thứ 6 89 Mã bài: 25 1. Giới thiệu chung Trong hệ thống tự động hóa truyền động điện công nghiệp, ngoài yêu cầu điều khiển tốc độ, lĩnh vực điều khiển vị trí cũng chiếm một vai trò hết sức quan trọng. Ta có thể thấy điều khiển vị trí xuất hiện trong các hệ thống thiết bị như: tay máy, rô bốt, các máy CNC… Những hệ thống điều khiển vị trí này thường dùng động cơ DC, AC và động cơ bước. Mặc dù động cơ AC với nguyên lý điều khiển tựa hướng từ trường FOC, động cơ bước với kỹ thuật điều khiển vi bước được phát triển nhiều trong hệ điều khiển vị trí. Tuy nhiên trên thực tế hệ truyền động vị trí sử dụng động cơ DC vẫn được dùng rộng rãi [1-6], [8] vì nó có đặc tính điều khiển tốt, dải công suất và điện áp nguồn rộng phù hợp với nhiều ứng dụng khác nhau. Đặc biệt ở các hệ truyền động công suất nhỏ và điện áp thấp, động cơ DC tỏ ra rất linh hoạt và có nhiều ưu điểm so với động cơ AC. Trước đây các hệ thống điều khiển DC servo thông thường sử dụng bộ điều khiển PID hoặc cấu trúc điều khiển hai mạch vòng PI [1]. Những giải thuật điều khiển truyền thống này có ưu điểm dễ thực hiện, cho kết quả điều khiển tốt nếu như mô hình toán học của hệ thống tuyến tính và có các thông số xác định chính xác [5], [7]. Tuy nhiên trong thực tế đa phần các hệ thống truyền động điện không tuyến tính trên toàn bộ điểm làm việc [4], ví dụ khi động cơ hoạt động trong vùng dòng điện không liên tục, vùng bão hòa từ đồng thời các thông số của chúng như hệ số ma sát, điện trở cũng bị thay đổi do quá trình lão hóa, mô men quán tính của hệ thay đổi theo điều kiện làm việc (hệ tay máy) [6]. Chính vì vậy mà bộ điều khiển PI/PID truyền thống khó có thể đáp ứng được trong các hệ thống có yêu cầu điều khiển chất lượng cao [5], [6]. Để khắc phục những khó khăn trên, đã có nhiều giải thuật điều khiển dựa trên lý thuyết điều khiển hiện đại được sử dụng như: PID-Fuzzy, Adaptive Fuzzy, Neural-Fuzzy, Fuzzy Sliding mode…[2], [4], [7], [8]. Trong bài báo này chúng tôi ứng dụng lý thuyết mờ thích nghi để thiết kế và thực hiện một bộ điều khiển vị trí áp dụng cho nhiều hệ DC servo có các tham số khác nhau. Bộ điều khiển DAF bao gồm một hệ thống mờ kết hợp với luật thích nghi [9], [10] (xem H.1). Luật thích nghi có vai trò điều chỉnh thông số bộ mờ dựa trên lý thuyết ổn định Lyapunov, bộ mờ sẽ trực tiếp ước lượng luật điều khiển tối ưu cho đối tượng điều khiển [9-11]. Kết quả điều khiển được kiểm chứng trên mô hình phần cứng sử dụng chíp dsPIC33FJ256MC710A của hãng Microchip. Đây là dòng chíp 16 bít tốc độ cao, bộ nhớ lớn đồng thời tích hợp nhiều module chức năng dành cho điều khiển động cơ như PWM, QEI, ADC…[18]. Bài báo trình bày theo các nội dung sau: phần 2 thiết lập mô hình hệ thống, phần 3 thiết kế giải thuật điều khiển, phần 4 thực hiện giải thuật trên dsPIC, phần 5 kết quả thực nghiệm và cuối cùng kết luận sẽ được đưa ra trong phần 6. u ( ) t     H. 1 Hệ thống điều khiển vị trí DC motor sử dụng bộ điều khiển DAF 2. Mô hình hệ thống 2.1 Hệ thống điều khiển vị trí DC servo Mô hình hệ thống bao gồm động cơ DC và bộ điều khiển DAF như trên H.1. Đây là hệ thống SISO với tín hiệu vào là vị trí yêu cầu y m và tín hiệu ra góc quay y của trục động cơ. Đối tượng điều khiển bao gồm bộ băm áp cầu H có nguồn nuôi là E kết nối với động cơ DC. Trong sơ đồ mạch sử dụng một khối R-L block để tạo ra các mô hình có điện trở và điện cảm khác nhau. Bộ điều khiển DAF cài đặt trên dsPIC sẽ đọc tín hiệu phản hồi góc quay từ encoder và ước lượng giá trị PWM tối ưu để điều khiển góc quay động cơ bám theo tín hiệu vị trí yêu cầu y m . 90 Duc-Cuong Quach, Quan Yin, Chunjie Zhou, Vu-Thinh Doan VCM2012 2.2 Mô hình toán học của đối tượng điều khiển Mô hình của đối tượng điều khiển mô tả trên H.2. Khi tần số băm áp của bộ cầu H đủ lớn (thông thường tần số băm áp khoảng từ 5 đến 10KHz) thì điện áp một chiều U cấp cho động cơ tính theo công thức (1). 2 on T T U E T   (1) U uE  (2) Mô tả toán học của động cơ DC thể hiện trên các phương trình (3), (4), (5) và (6). b U Ri Li K w     (3) E f L T J K T w w     (4) E t T K i  (5) f w   (6) Trong đó R, L, K b và K t lần lượt là điện trở, điện cảm, hệ số từ thông và hệ số mô men của động cơ. K f và J là hệ số ma sát và mô men quán tính của hệ truyền động. Khi thiết kế bộ điều khiển tổng quát, các tham số này được xem như chưa xác định. , , f w i,T E và T L lần lượt là góc quay, tốc độ, dòng điện, mô men điện từ và mô men tải. Thông thường quán tính cơ học của hệ lớn hơn nhiều so với quán tính điện trong mạch phần ứng của động cơ, để đơn giản hóa khi thiết kế và thực hiện giải thuật DAF có thể bỏ qua quán tính điện trong hệ (coi L = 0) [8]. Từ các công thức (2), (3), (4), (5) và (6) có phương trình trạng thái (7). 0 1 0 0 1 0 f t b t L u RK K K EK T JR J JR f f w w                                                        (7) T 0 +E -E t T on V U DC motor E H. 2 Đối tượng điều khiển Đối tượng điều khiển là dạng SISO với đầu vào u và đầu ra là góc quay , f T L là nhiễu của hệ thống, phương trình (7) được viết dưới dạng (8). f b t t RK K K EK u JR JR y f w f w f                        (8) 3. Thiết kế giải thuật điều khiển DAF Để thuận tiện trong các phép biến đổi toán học, đặt 1 2 [ , ] [ , ] [ , ] T T T x x x xx f f      và chuyển phương trình (8) thành phương trình (9). 1 2 2 1 ( ) x x x f bu y x x                  (9) Trong đó: t EK b JR  ( ) 0 f b t RK K K f x x JR x      Giá trị điều khiển tối ưu xác định từ công thức (9).   * 2 1 ( ) u x f b x      * 1 ( ) u x f b x    (10) Giải thuật DAF sẽ ước lượng giá trị điều khiển tối ưu dựa trên sai số từ góc đặt yêu cầu y m và giá trị góc thực y [10-12]. Sai số vị trí tính bởi , m e y y   đạo hàm sai số là ( ) ( ) ( ) n n n m e y y   và vector sai số được định nghĩa [ , ] . T e e e   Phương trình vi phân sai số cho hệ bậc hai có dạng tổng quát như sau. 1 2 0 e k e k e      (11) Ma trận đặc tính của sai số. 2 1 0 1 k k A            Trong đó hệ số k i (i = 1÷2) là hằng số dương chưa xác định. Để hệ thống ổn định thì phương trình (11) phải ổn định tương đương với A phải là ma trận ổn định. Từ công thức (11). 1 2 m e y y k e k e          (12) Với 1 y x x   1 2 m y x k e k e        1 2 m x y k e k e       T m x y k e     (13) Thay x  vào phương trình (10)   * 1 ( ) T m u y f b k e x     (14) Trong công thức (14) vector 2 1 [ , ] T k k k  được lựa chọn cho phù hợp với yêu cầu đặc tính hội tụ về 0 của sai số e. Bộ điều khiển DAF được thiết kế cho một hệ DC servo tổng quát nên các thông số như R,K f , J… xem như chưa xác định, dẫn tới hàm ( ) f x và hệ số b chưa biết. Chính vì vậy giá trị Tuyển tập công trình Hội nghị Cơ điện tử toàn quốc lần thứ 6 91 Mã bài: 25 điều khiển tối ưu u * trong công thức (14) chưa thể thực hiện được. Tuy nhiên có thể thiết kế một hệ thống mờ Takagi-Sugeno (T-S fuzzy system) để ước lượng tín hiệu ( | ) u x θ xấp xỉ với luật điều khiển tối ưu u * với điều kiện b là một số hữu hạn dương và ( ) f x là hàm liên tục bị chặn [10-12]. Khi đó hệ thống mờ T-S được mô tả bởi luật điều khiển như sau. If x 1 is SP i và x 2 is SV j then ij ij u q  Trong đó SP i (1 ≤ i ≤ m) và SV j (1 ≤ j ≤ n) lần lượt là các tập mờ của biến x 1 và x 2 được mờ hóa bởi các hàm thuộc 1 x i m và 2 x j m . Sử dụng luật hợp thành tích, mờ hóa singleton, giải mờ theo phương pháp trung bình trọng số, ta có giá trị đầu ra của hệ mờ theo (15). 1 2 1 2 ij 1 1 1 1 ( | ) m n x x i j i j m n x x i j i j u x θ q m m m m          (15) Định nghĩa * * * 1 2 [ , , , ] T m n θ q q q    * * * 1 2 ( ) [ , , , ] T m n ξ x x x x    Trong đó * ( ( 1)) i m j ij q q    ; 1 2 1 2 * ( ( 1)) 1 1 x x i j i m j m n x x i j i j m m x m m        Do đó công thức (15) viết gọn lại dưới dạng. ( | ) ( ) T u x θ θ ξ x  (16) Với θ là vector thông số của bộ điều khiển mờ và ( ) ξ x là vector cập nhật thông số. Theo [10-12] để ( | ) u x θ xấp xỉ u * và hệ thỏa mãn tiêu chuẩn ổn định Lyapunov, thì vector θ được cập nhật theo phương trình (17). 2 ( ) T d dt θ e p ξ x g (17) Trong đó g là hằng số cập nhật dương, p 2 là cột cuối của ma trận P 2x2 với P thỏa mãn phương trình Lyapunov (18). T A P PA Q   (18) Q là ma trận đối xứng xác định dương. H. 3 Kít dsPIC33FJ256MC710A 4. Thực hiện giải thuật DAF trên dsPIC Trong phần 4 chúng tôi sẽ giới thiệu sơ lược việc cài đặt thuật toán DAF trong phương trình (16), (17) trên hệ thống kit dsPIC. 4.1 Cấu hình phần cứng  Microcontroller: dsPIC33FJ256MC710A DSC là phiên bản chíp xử lý 16 bit mới nhất dành cho điều khiển động cơ của hãng Microchip với một số đặc tính cơ bản sau: tốc độ xử lý tối đa 40 MIPS, bộ nhớ chương trình 256 Kbyte ROM, bộ nhớ dữ liệu 30 Kbyte RAM, 8 kênh DMA, 8 kênh PWM có độ phân giải lên tới 16 bit, 24 kênh ADC 10/12 bit, 1 module QEI, 9 Timer 16 bit, 2 UART, 2 SPIs, 2 CANs và 2 I2C… Trong H.3 xung hệ thống của dsPIC thiết lập ở 40MHz, chip sử dụng nguồn nuôi 3.3V. Ngắt của Timer1 được sử dụng làm xung nhịp điều khiển với thời gian trích mẫu 1ms. Tín hiệu điều khiển PWM lấy từ module PWM1 cài đặt ở chế độ phân giải 12 bit, do đó tần số băm xung PWM là 9,775KHz. Giao tiếp giữa dsPIC và PC thông qua chuẩn UART với tốc độ 19200baud.  Sensor: Phản hồi vị trí góc sử dụng encoder 2000ppr. Module QEI trong dsPIC thiết lập hoạt động ở chế độ x4, như vậy độ phân giải của góc phản hồi là 2/(42000)rad. Cảm biến dòng điện CSNE151-100 được nối vào kênh ADC0 của dsPIC để quan sát tải động cơ.  DC motor và drive: Bộ băm áp sử dụng cầu H toàn phần với mosfet IRF460. IRF460 được cách ly với dsPIC qua opto TLP250. Điện áp nguồn E có thể thay đổi từ 0 đến 30VDC. 4.2 Thực hiện bộ điều khiển DAF Bộ điều khiển DAF thiết kế điều khiển vị trí DC servo trong phạm vi góc -2  2 được cấu hình như sau:  Cấu hình bộ fuzzy logic: Hệ thống mờ T-S bao gồm 2 đầu vào (xem H.1): vị trí góc f và vận tốc góc f  lần lượt được ký hiệu bởi x 1 và x 2 . 92 Duc-Cuong Quach, Quan Yin, Chunjie Zhou, Vu-Thinh Doan VCM2012 Tất cả các biến đều được mờ hóa bằng 5 tập mờ dạng tam giác cân như trên H.4. 2 1 x  2 2 x  2 3 x  2 4 x  2 5 x  ( / ) 4 rad s   2 x 1 1 x  1 2 x  1 3 x  1 4 x  1 5 x  ( ) 4000 rad   1 x H. 4 Dạng tập mờ đầu vào của 2 biến x 1 , x 2  Giá trị góc x 1  [-2  , 2  ] rad được chuẩn hóa trong khoảng [-8000, 8000], hàm thuộc 1 x i m [0, 400].  Vận tốc góc x 2 [-30  , 30  ] rad/s, hàm thuộc 2 x j m [0, 60].  Tập mờ đầu ra là dạng singleton, giá trị hàm ra u  [-2048, 2047] được tham chiếu tới vùng điện áp [-E, +E] V. Giá trị giải mờ ( ( ) | ( )) ( ) ( ( )) T u k k k k x θ θ ξ x (19)  Cập nhật luật thích nghi: Luật thích nghi sẽ cập nhật giá trị phần tử * l q của vector θ theo phương trình rời rạc (20) * * 2 * * * ( ) ( ) ( ( )) ( 1) ( ) ( ) T l l l l l k k k k k k e p xq g x q q q              (20) Trong đó 1 2 1 2 1 2 * 5 5 1 2 1 1 ( ( )) ( ( )) ( ( )) ( ( )) ( ( )) x x i j l x x i j i j x k x k k x k x k x m m x m m      5( 1) l i j    Trong quá trình thực nghiệm, các giá trị tham số của bộ điều khiển DAF được cài đặt như sau: g = 3, A = [0, 1; -50, -10] nên k = [50, 10]T, chọn ma trận Q = [100, 0; 0, 100] từ phương trình (18) có giá trị P = [265, 1; 1, 5.1], nên p2 = [1; 5.1]. Giải thuật điều khiển DAF và giản đồ thời gian hệ thống thể hiện trên H.5 và H.6. ( ( 1) | ( 1)) 2047 u k k     x θ ( ), ( ) k k e x 1 2 ( ), ( ), ( ( )) x x i j k k k   ξ x ( ), ( ) k k  θ θ ( ( ) | ( )) ( ( )) T u k k k x θ θ ξ x H. 5 Sơ đồ giải thuật điều khiển H. 6 Giản đồ thời gian của hệ thống 5. Kết quả thực nghiệm Phần cứng hệ thống thể hiện trên H.7. Động cơ trong mô hình sử dụng loại D06D03 của Hitachi có các thông số như sau: Công suất danh định 53W, điện áp định mức 30V, dòng điện định mức 2A và tốc độ định mức 3100rpm. Trong mỗi chu kỳ điều khiển, các thông số như vị trí, tốc độ và dòng điện của động cơ được lưu lại trong RAM dsPIC. Sau khi kết thúc quá trình thực nghiệm, các giá trị này được gửi lên PC thông qua cổng UART. Tuyển tập công trình Hội nghị Cơ điện tử toàn quốc lần thứ 6 93 Mã bài: 25 H. 7 Mô hình hệ thống thực nghiệm H. 8 Đáp ứng bám theo góc yêu cầu và sai số trong trường hợp vận tốc góc của tín hiệu đặt là hằng số và động cơ chạy ở chế độ không tải Trên H.8 đáp ứng vị trí góc bám theo tín hiệu đặt trước với sai số trong vùng ổn định vào khoảng ±0.004rad. Tại các thời điểm vận tốc góc thay đổi đột ngột (t = 0.0, 0.25, 0.5, 0.75, 1.0 và 1.5 sec) sai số tăng đột biến và giá trị sai số này tỷ lệ thuận với vận tốc góc tại đó. Khi vị trí yêu cầu y m biến đổi dao động với tần số và biên độ không cố định, đáp ứng góc ra y vẫn bám theo giá trị góc yêu cầu (xem trên H.9). H. 9 Đáp ứng quá độ và sai số góc vị trí bám theo tín hiệu analog có biên độ tần số giới hạn H. 10 Đáp ứng của hệ khi thông số đối tượng thay đổi H.10 thể hiện đáp ứng của hệ thống bám theo tín hiệu từ mô hình mẫu G ref (s)=549/(s 2 + 30s + 549) trong trường hợp điện cảm, điện trở của động cơ và mô men quán tính của hệ thay đổi.  Trường hợp 1: động cơ không kéo máy phát, mạch phần ứng không sử dụng R-L block. 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 Thoi gian (sec) Dap ung vi tri goc quay (rad) Gia tri dat ym(t) Gia tri thuc y(t) 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 -100 -50 0 50 100 Thoi gian (sec) Dap ung toc do goc (rad/s) 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 -0.2 -0.1 0 0.1 0.2 Thoi gian (sec) Sai so vi tri (rad) Sai so ym(t)-y(t) Toc do goc 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 -40 -20 0 20 40 Thoi gian (sec) Dap ung toc do goc (rad/s) 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 -0.1 -0.05 0 0.05 0.1 Thoi gian (sec) Sai so vi tri (rad) Sai so ym(t) - y(t) Toc do goc 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 -6 -4 -2 0 2 4 6 Thoi gian (sec) Dap ung vi tri goc quay (rad) Gia tri dat ym(t) Gia tri thuc y(t) 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 Thoi gian (sec) Dap ung vi tri goc quay khi thay doi thong so mo hinh (rad) Gia tri dat ym(t) Truong hop 1, y1(t) Truong hop 2, y2(t) 94 Duc-Cuong Quach, Quan Yin, Chunjie Zhou, Vu-Thinh Doan VCM2012  Trường hợp 2: động cơ kéo máy phát (tăng mô men quán tính gấp 2 lần so với trường hợp 1), mạch phần ứng sử dụng khối R-L block với điện trở 2 và điện cảm 10mH (xem H.1). H. 11 Đáp ứng của hệ khi có tải đột ngột Động cơ đang ở trạng thái giữ vị trí (tại t = 2.75 sec) thì xuất hiện xung lực tác động lên trục động cơ (mô men tác động lớn gấp 1.55 lần mô men định mức) (xem trên H.11). Hệ thống ổn định sau tác động xung lực với độ vọt lố của vị trí là 0.22rad và thời gian quá độ là 0.1sec. Từ các kết quả thực nghiệm trên, có thể nhận thấy lượng sai số của hệ thống luôn khác 0. Sai số này xuất phát từ nhiều nguyên nhân như: Giá trị điều khiển ước lượng từ bộ mờ ( | ) u x θ không thể đồng nhất với giá trị điều khiển mong muốn u * vì số luật mờ và chiều vector θ có giá trị hữu hạn. Sự giới hạn độ phân giải của encoder, thời gian trích mẫu điều khiển và sai số do chuẩn hóa dữ liệu (làm tròn số) trong hệ xử lý 16 bit Kết luận Bài báo này mô tả thực hiện thiết kế giải thuật DAF trên dsPIC để điều khiển vị trí DC servo. Kết quả thực nghiệm trong điều kiện thông số của đối tượng không xác định, vị trí góc của trục động cơ vẫn bám theo góc tín hiệu yêu cầu. Từ đó cho thấy ngoài khả năng giảm thiểu ảnh hưởng của sự lão hóa thiết bị tác động lên chất lượng hệ thống, bộ điều khiển DAF còn có thể điều khiển tốt hệ DC servo khi mô men quán tính của hệ thay đổi (hệ điều khiển tay máy). Bước tiếp theo của nghiên cứu này là phát triển hệ thống điều khiển vị trí có tốc độ phản ứng nhanh và khảo sát ảnh hưởng của các thông số trong bộ điều khiển DAF như: hệ số cập nhật g ,vector k lên chất lượng hệ thống. Tài liệu tham khảo [1] M.L. Hung.; H.T Yau.; P.Y Chen.; H.Y. Su.; Intelligent Control Design and Implementation of DC Servo Motor. International Symposium on Computer, Communication, Control and Automation, 2010. [2] R. Guo.; Position Servo Control of a DC Electromotor Using a Hybrid Method based on Model Reference Adaptive Control (MRAC). International Conference on Computer, Mechatronics , Control and Electronic Engineering (CMCE), 2010. [3] R.S. Gargees.; A.K.Z Mansoor.; R.A. Khalil.; DSP Based Adjustable Close-Loop DC motor Speed Control. Al-Rafidain Engineering Vol.19, No.5, October 2011. [4] R.G. Fernando.; F.M. Yahia.; Efficient Position Control of DC Servo Motor Using Backpropagation Neural Network. Seventh International Conference on Natural Computation, 2011. [5] R. Garrido.; D. Calderon.; A. Soria.; Adaptive Fuzzy Control of DC Motor. CIEP, Puebla MEXICO, October 2006. [6] Y.L. Cui.; H.L. Lu.; J.B. Fan.; Design and Simulation of cascade fuzzy self-adaptive PID speed control of a thyristor-driven DC motor. Proceedings of the Fifth International Conference on Machine Learning and Cybernetics, Dalian, August 2006. [7] Q. Dong.; J.Y Xie.; Designing and Tuning of PID Controllers for a Digital DC Position Servo System. Proceedings of th4 World Congress on Intelligent Control and Automation, June 2002. [8] K.K. Nalunat.; K. Attapol.; N.K. Suthichai.; T. Surasak.; T. Sartean.; K. Ritsu.; Control of the position DC servo motor by fuzzy logic. 2000. [9] L.X. Wang.; Stable adaptive fuzzy control of nonlinear systems. IEEE Transaction on fuzzy systems, Vol.1, No.2, May 1993. 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 -1 0 1 2 3 4 5 6 Thoi gian (sec) Dap ung vi tri goc quay (rad) - Dong dien (A) Gia tri dat ym(t) Vi tri thuc y(t) Dong dien i(t) 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 -40 -20 0 20 40 Thoi gian (sec) Dap ung toc do goc (rad/s) 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 -0.2 -0.1 0 0.1 0.2 Thoi gian (sec) Sai so vi tri (rad) Sai so ym(t)-y(t) Dap ung toc do Tuyển tập công trình Hội nghị Cơ điện tử toàn quốc lần thứ 6 95 Mã bài: 25 [10] M. Bahita.; K. Belarbi.; Feedback adaptive control of aclass of nonlinear systems using fuzzy approximators. International Journal of Information Technology Convergence and Services (IJITCS) Vol.1, No.1, Feb 2011. [11] Y.P. Pan.; D.P. Huang.; Z.H. Sun.; Direct Adaptive Fuzzy Control for aclass of Nonlinear Systems with Unknown Bounds. Proceedings of the IEEE International Conference on Automation and Logistics Shenyang, China August 2009. [12] D. Bellomo.; D. Naso and R. Babuska.; Adaptive fuzzy control of a non-linear servo- drive: Theory and experimental results. Engineering Applications of Artificial Intelligence 21, 2008. [13] S. Labiod.; T.M. Guerra.; Adaptive fuzzy control of a class of SISO nonaffine nonlinear systems. Fuzzy Sets and Systems 158, 2007. [14] A.E. Ougli.; I. Lagrat.; I. Boumhidi.; Direct Adaptive Fuzzy Control of Nonlinear Systems. ICGST-ACSE Journal, ISSN 1687-4811, Volume 8, Issue II, December 2008. [15] C.H.Wang.;H.L.Liu.;T.C.Lin.; Direct adaptive fuzzy - neural control with state observer and supervisory controller for unknown nonlinear dynamical systems. IEEE Transaction on fuzzy systems, Vol.10, No.1, 2002. [16] L.X. Wang.; A course fuzzy systems and control. Prentice-Hall International Inc, 1996. [17] R.S. Burns.; Advanced Control Engineering. Oxford Auckland Boston Johannesburg Melbourne New Delhi, 2001. [18] Microchip Technology Inc.; dsPIC33FJxxxMC x06A/x08A/x10A Data Sheet, 2011. [19] Microchip Technology Inc.; dsPIC Language Tools Libraries. 2004 [20] J. Zambada.; Measuring Speed and Position with QEI Module. Microchip Technology Inc, 2005. Duc-Cuong Quach received the B.S. degree in Electrical Machines and Power Electronics from Ha Noi University of Science and Technology in 2002 and M.S. degree in Automation Engineering from Ho Chi Minh City University of Transport, Viet Nam, in 2008. He is currently a doctor candidate in the Department of Control Science and Engineering, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan, PR China. His research includes Wireless control system, Intelligent control theory and Embedded systems apply to Power electronic and Electric drives. Quan Yin received the M.S. and Ph.D. degrees in Control Theory and Control Engineering from Huazhong University of Science and Technology, Wuhan, China, in 1995 and 2001, respectively. He is currently an associate professor in the department of control science and engineering at Huazhong University of Science and Technology. His research interests include servo control and fault tolerant control. Chunjie Zhou (Hubei, 1965) Chunjie Zhou was born in Hubei, China, in 1965. He received the B.S., M.S., and Ph.D. degrees in control theory and control engineering from Huazhong University of Science & Technology, Wuhan, China, in 1988, 1991, and 2001, respectively. He is currently a Doctoral Tutor Professor with the Department of Control Science and Engineering, Huazhong University of Science & Technology. His research interests include industrial communication and networked control system, fault tolerant control and safety critical systems, intelligent control, and automation equipment. Vu-Thinh Doan received his Master degree in Innformation Technology from Ha Noi University of Science and Techonology (HUST) in 2012 and Bachelor of Engineering in Innformation Technology from Nha Trang University (NTU) in 2007. From 2008 to 2011, he worked in Electrical and Electronics Faculty. From 2011 he is teaching in Information Technology Faculty. . Zhou, Vu-Thinh Doan VCM2 012 Thiết kế bộ điều khiển mờ thích nghi trực tiếp cho hệ điều khiển vị trí DC servo có mô hình chưa xác định chính xác sử dụng vi điều khiển dsPIC Design a Direct. thuyết mờ thích nghi để thiết kế và thực hiện một bộ điều khiển vị trí áp dụng cho nhiều hệ DC servo có các tham số khác nhau. Bộ điều khiển DAF bao gồm một hệ thống mờ kết hợp với luật thích nghi. Luật thích nghi có vai trò điều chỉnh thông số bộ mờ dựa trên lý thuyết ổn định Lyapunov, bộ mờ sẽ trực tiếp ước lượng luật điều khiển tối ưu cho đối tượng điều khiển [9-11]. Kết quả điều khiển