Bài viết đề xuất một phương pháp nhận dạng và bù trừ các thành phần bất định cho một lớp đối tượng phi tuyến dưới tác động của nhiễu không đo được. Luật nhận dạng được xây dựng trên cơ sở kết hợp giữa công cụ điều khiển thích nghi và mạng nơ ron RBF.
Nghiên cứu khoa học công nghệ MỘT PHƯƠNG PHÁP NHẬN DẠNG VÀ BÙ TRỪ CÁC THÀNH PHẦN BẤT ĐỊNH CHO MỘT LỚP ĐỐI TƯỢNG PHI TUYẾN Ngơ Trí Nam Cường* Tóm tắt: Bài báo đề xuất phương pháp nhận dạng bù trừ thành phần bất định cho lớp đối tượng phi tuyến tác động nhiễu không đo Luật nhận dạng xây dựng sở kết hợp công cụ điều khiển thích nghi mạng nơ ron RBF Từ khóa: Điều khiển tự động, Điều khiển thích nghi, Đối tượng phi tuyến, Nhận dạng hệ thống ĐẶT VẤN ĐỀ Trong lĩnh vực công nghiệp thường gặp đối tượng phi tuyến bất định chịu nhiều tác động nhiễu từ bên Điều khiển đối tượng gặp nhiều khó khăn Đối với trường hợp nhiễu tác động bên ngồi khơng đo khó khăn tăng gấp bội Do yêu cầu nâng cao chất lượng điều khiển, vấn đề xây dựng điều khiển đảm bảo khả bù trừ yếu tố phi tuyến bất định khả thích nghi kháng nhiễu cho đối tượng thuộc lớp nói vấn đề thời sự, thu hút quan tâm nhà khoa học lĩnh vực điều khiển tự động hóa Một số thuật tốn điều khiển thích nghi sở nhận dạng mạng nở ron nhân tạo đề xuất [1][2][3] Tuy vậy, luật cập nhật trọng số mạng nơ ron phụ thuộc vào sai số hệ thống, dẫn đến trình học diễn liên tục không dừng, đặc biệt trường hợp hệ thống bám Các thuật toán xây dựng sở phương pháp chiếu Backstepping kết hợp với mạng nơ ron đề xuất cơng trình [4][5] Nhược điểm thuật tốn chưa tính đến nhiễu tác động từ bên Các tác giả [6] có bước tiến để tổng hợp hệ thống có chứa thành phần phi tuyến dạng ( ), nhiễu tác động với giả thiết thành phần tuyến tính ổn định Trong đó, thuật tốn nhận dạng thành phần phi tuyến nhiễu phụ thuộc vào sai lệch véc tơ trạng thái đối tượng véc tơ trạng thái mơ hình Vì vậy, trình học mạng nơ ron diễn thành phần phi tuyến nhiễu thay đổi Dưới đây, báo xây dựng phương pháp nhận dạng bù trừ thành phần bất định cho lớp đối tượng có phần phi tuyến dạng ( , ), có nhiễu ngồi tác động phần động học tuyến tính khơng ổn định XÂY DỰNG LUẬT NHẬN DẠNG VÀ BÙ TRỪ CÁC THÀNH PHẦN BẤT ĐỊNH Giả sử, động học đối tượng điều khiển mơ tả phương trình: ( ) ( ) ( ) (1) (t) = (t) (t)-… ̇ (t)- y(t) + bu + ( ) ( ) + ( (t), (t), ̇ (t), y(t), u) + ( ), đó: y(t) đầu ra, u đầu vào, , … , b, tham số đặc trưng động học đối tượng điều khiển; ( ( ) (t), ( ) (t), ̇ (t), y(t), ) hàm phi tuyến trơn trước, ( ) nhiễu không đo được, biến đổi chậm bị chặn | ( )|< Đặt =y(t); = ̇ = ̇ (t);… = ̇ = (t), phương trình (1) viết lại: ̇ = ̇= (2) ⋮ ̇ =-…+ + ( , ) + ( ), Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 50, 08 - 2017 53 Kỹ thuật điều khiển & Điện tử Hệ phương trình (2) viết lại dạng: ̇= (3) + + ( , )+ ( ), đó: 0 0⋯ 0 0 1⋯ = ; ( , )= ; ⋮ ⋮ ⋮ ⋮ ⋯ f( , u) − − ⋯ ⋯− × = [0 … ] , b=const; ∈ với phần tử = const ma trận không ổn định; ( )=[0 ( )] ; ( ) = [ ] véc tơ trạng thái; u ∈ R đầu vào; ( , ) = [0 ( , )] véc tơ hàm phi tuyến trơn trước; ( ) = [0 … ( )] nhiễu tác động từ bên ngồi khơng đo được, biến đổi chậm bị chặn | ( )| < Phương pháp đề xuất đây, để nhận dạng bù trừ thành phần phi tuyến bất định nhiễu tác động không đo cho đối tượng (3) sử dụng mạch phản hồi âm bổ sung mạng nơ ron RBF Hình sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển sử dụng phương pháp nhận dạng bù trừ thành phần phi tuyến bất định nhiễu tác động từ bên ngồi, Hình Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển sử dụng phương pháp nhận dạng bù trừ thành phần phi tuyến bất định nhiễu tác động từ bên Ỏ đây, K ma trận phản hồi âm bổ sung, ND khối nhận dạng PID luật điều khiển Bài toán tổng hợp điều khiển cho đối tượng (3) chia thành hai phần Phần thứ nhất: Đề xuất phương pháp nhận dạng tạo lập tín hiệu bù trừ thành phần phi tuyến nhiễu sử dụng lý thuyết điều khiển thích nghi mạng nơ ron (hình 1) Phần thứ hai: Tổng hợp luật điều khiển phần tuyến tính có tham số cố định: Với đối tượng dạng này, luật điều khiển thường tổng hợp theo cấu trúc PID, có nhiều phương pháp để xác định tham số điều khiển PID kiểm nghiệm thực tế, phần coi giải Chúng ta sử dụng phản hồi âm chỗ với ma trận hệ số phản hồi K: ⋯ (4) ⋱ ⋮ , K= ∗ ⋮ ⋯ đó, phương trình động học đối tượng (3) viết lại dạng đây: ̇ = ∗ X + Bu + (X,u)+ D(t), (5) 54 Ngơ Trí Nam Cường, “Một phương pháp nhận dạng bù trừ … lớp đối tượng phi tuyến.” Nghiên cứu khoa học cơng nghệ đó: ∗ Ma trận ∗ (6) =A-K có dạng: ∗ = −( 0 + ) −( 0 + ) … … … … −( + ; (7) ) ( , ) = [0 (X, u)] (8) ∗ Vấn đề xác định ma trận K cho ma trận ổn định xác định thuật toán cập nhật trọng số cho mạng nơ ron RBF phục vụ mục đích nhận dạng hàm phi tuyến bất định (X,u) nhiều ngồi (t) Từ (7) ta có đa thức đặc tính (5): ) +( + ) (9) P(p)= +( + ) +…+( + Để phần tuyến tính (5) ổn định ma trận ∗ phải ma trận Hurwitz; Khi đa thức đặc tính (9) có tất nghiệm thỏa mãn phần thực nhỏ khơng, (Re< 0); Do đó, ta chọn nghiệm ∈ R đa thức (9) cho