Ứng dụng điều khiển thích nghi hệ thiếu cơ cấu chấp hành cho xe tự hành ba bánh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI PHẠM THỊ HƯƠNG SEN ỨNG DỤNG ĐIỀU KHIỂN THÍCH NGHI HỆ THIẾU CƠ CẤU CHẤP HÀNH CHO XE TỰ HÀNH BA BÁNH LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA Hà Nội - 2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI PHẠM THỊ HƯƠNG SEN ỨNG DỤNG ĐIỀU KHIỂN THÍCH NGHI HỆ THIẾU CƠ CẤU CHẤP HÀNH CHO XE TỰ HÀNH BA BÁNH Ngành: Kỹ thuật điều khiển tự động hóa Mã số: 9520216 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS VŨ THỊ THÚY NGA GS.TS PHAN XUÂN MINH Hà Nội - 2021 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan kết nghiên cứu khoa học trình bày luận án thành nghiên cứu thân hướng dẫn tập thể hướng dẫn suốt thời gian làm nghiên cứu sinh Các kết trình bày luận án trung thực chưa tác giả khác công bố Các thơng tin trích dẫn luận án trung thực, ghi rõ nguồn gốc Hà Nội, ngày Tập thể hướng dẫn khoa học TS Vũ Thị Thúy Nga GS.TS Phan Xuân Minh thán g năm Tác giả luận án Phạm Thị Hương Sen i MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC .iii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÍ HIỆU vi DANH MỤC CÁC BẢNG viii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ viii MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục đích nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu luận án Ý nghĩa khoa học thực tiễn luận án Phương pháp nghiên cứu Bố cục luận án TỔNG QUAN VỀ HỆ THIẾU CƠ CẤU CHẤP HÀNH VÀ XE TỰ HÀNH 1.1 Giới thiệu chung hệ thiếu cấu chấp hành Mơ hình hệ thiếu cấu chấp hành Phân loại hệ thiếu cấu chấp hành 1.2 Mô hình xe tự hành ba bánh Mô hình động học Mơ hình động lực học 10 Mơ hình xe tự hành xét đến yếu tố nhiễu hệ thống .12 1.3 Tình hình nghiên cứu tổng quan phương pháp điều khiển WMR 16 Tình hình nghiên cứu nước 16 Tình hình nghiên cứu ngồi nước 17 Các phương pháp điều khiển xe tự hành 18 1.4 Kết luận chương 26 TỔNG HỢP BỘ ĐIỂU KHIỂN TRƯỢT TẦNG BACKSTEPPING CHỈNH ĐỊNH MỜ CẤU TRÚC MỘT MẠCH VÒNG 28 2.1 Cơ sở lý thuyết điều khiển trượt tầng backstepping 28 Kỹ thuật backstepping 28 Kỹ thuật trượt tầng 30 Mơ hình mờ Sugeno 33 iii 2.2 Tổng hợp điều khiển trượt tầng backstepping cho xe tự hành ba bánh 34 Xây dựng điều khiển bám trượt tầng cho xe bám vị trí 35 Bộ điều khiển bám backstepping cho góc hướng 37 Phát biểu định lý chứng minh tính ổn định hệ kín 39 2.3 Tổng hợp điều khiển trượt tầng backstepping chỉnh định mờ cho xe tự hành ba bánh 40 2.4 Mô kiểm chứng 41 2.5 Kết luận chương 47 TỔNG HỢP BỘ ĐIỂU KHIỂN THÍCH NGHI DỰA TRÊN ƯỚC LƯỢNG NHIỄU CẤU TRÚC HAI MẠCH VÒNG 48 3.1 Điều khiển thích nghi 48 3.2 Điều khiển thích nghi ước lượng nhiễu vòng 49 Tổng hợp điều khiển động lực học 49 Tổng hợp điều khiển động học 52 3.3 Tổng hợp điều khiển thích nghi ước lượng nhiễu mạch vịng 54 3.3.1 Cơ sở phương pháp luận 54 3.3.2 Tổng hợp điều khiển cho mạch vòng động lực học 56 3.3.3 Tổng hợp điều khiển cho mạch vịng ngồi động học 56 3.3.4 Chứng minh tính ổn định 59 3.4 Mô kiểm chứng 61 Mơ với cấu trúc điều khiển thích nghi ước lượng vịng 61 Kết mơ điều khiển thích nghi ước lượng nhiễu hai mạch vòng 63 3.3 Kết luận chương 66 TỔNG HỢP BỘ ĐIỂU KHIỂN THÍCH NGHI MỜ LOẠI CẤU TRÚC HAI MẠCH VÒNG 68 4.1 Hệ mờ loại 68 Tập mờ loại 68 Suy diễn giảm loại hệ mờ loại 69 4.2 Tổng hợp điều khiển điều khiển thích nghi mờ loại cho mạch vịng ngồi 71 Thiết kế điều khiển mạch vòng động lực học 71 Thiết kế điều khiển mạch vòng động học 73 Chứng minh tính ổn định 76 iv MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Những năm gần đây, hệ thiếu cấu chấp hành nghiên cứu ngày nhiều Trong hệ thống tàu thủy, tàu ngầm, máy bay, tàu vũ trụ, robot, [1, 2], thiết kế thiếu cấu chấp hành, với mục đích để giảm giá thành, giảm trọng lượng, giảm tiêu hao lượng tiêu thụ Một số trường hợp hệ trở thành thiếu cấu chấp hành hệ thống có thiết bị chấp hành bị lỗi Trên thực tế, giảm số thiết bị chấp hành việc phát triển kỹ thuật điều khiển cần thiết khó khăn so với hệ đủ cấu chấp hành Các cơng trình nghiên cứu hệ UMS thập niên gần nghiên cứu tập trung nhiều đến việc thiết kế thuật toán điều khiển cho hệ UMS phi tuyến, đặc biệt phải xét đến yếu tố bất định, mơ hình khơng xác, nhiễu tác động vào hệ thống Các đối tượng thiếu cấu chấp hành đa dạng, có hệ động lực học khác nên phương pháp điều khiển đa dạng Chính vậy, cần có nghiên cứu chuyên sâu cho lớp đối tượng cụ thể để đưa giải pháp điều khiển thích hợp Trong năm gần đây, xe tự hành (viết tắt WMR) thu hút quan tâm nghiên cứu nhiều nhà khoa học, công nghệ WMR thuộc lớp đối tượng robot di động mặt đất bánh xe, ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực nhà máy để vận chuyển hàng hóa, ngun vật liệu, hay xe dị đường, tìm kiếm cứu nạn Khi mơi trường làm việc độc hại, nguy hiểm, việc vận chuyển hàng hóa liên tục theo lộ trình cố định nhà máy việc điều khiển xe tự hành bám theo quỹ đạo cho trước trở nên cần thiết có ý nghĩa thực tế Do đó, từ năm cuối kỉ 19 nay, có nhiều cơng bố lĩnh vực điều khiển bám quỹ đạo xây dựng quỹ đạo chuyển động cho xe tự hành Xe tự hành ba bánh có đặc điểm hệ thiếu cấu chấp hành, góc hướng xe khơng có cấu chấp hành để can thiệp trực tiếp, đối tượng phi tuyến có ràng buộc non-holonomic Mặt khác, xe di chuyển tồn ma sát bánh xe với mặt sàn khó xác định cách đo tính tốn, việc xác định mơ hình ln tồn sai số gây khó khăn cho việc thiết kế điều khiển Việc điều khiển WMR thiếu cấu chấp hành bám quĩ đạo đặt ln tốn khó khăn, phức tạp Đó lý động lực thúc đẩy đề tài luận án tập trung vào nghiên cứu thuật tốn điều khiển thích nghi cho WMR ba bánh Mục đích nghiên cứu Mục đích luận án xây dựng điều khiển thích nghi cho WMR ba bánh bám quĩ đạo đặt khắc phục nhiễu tác động vào xe di chuyển Để thực mục tiêu này, luận án đặt nhiệm vụ: - Thiết lập mơ hình xe tự hành ba bánh, nghiên cứu tổng hợp phương pháp điều khiển xe tự hành công bố ngồi nước - Biển đổi mơ hình tốn học WMR đưa dạng biểu diễn phù hợp với phương pháp tổng hợp điều khiển lựa chọn luận án - Đề xuất cấu trúc điều khiển cho xe tự hành điều kiện làm việc có thơng số mơ hình thay đổi - Đưa thuật tốn điều khiển thích nghi bám quỹ đạo cho xe tự hành điều kiện làm việc có thơng số mơ hình thay đổi chịu tác động nhiễu, ma sát trượt bánh Đối tượng phạm vi nghiên cứu luận án  Đối tượng nghiên cứu xe tự hành ba bánh, hai bánh chủ động phía sau bánh tự lựa hướng phía trước mơ tả phương trình động học, động lực học hệ phi tuyến, non-holonomic chịu ảnh hưởng nhiễu tác động  Phạm vi nghiên cứu: - Xây dựng mơ hình tốn học cho hệ xe ba bánh tự hành - Đề xuất điều khiển bám trường hợp nhiễu tác động có biên độ nhỏ - Đề xuất điều khiển thích nghi cho xe tự hành bám quỹ đạo có xem xét bù trượt bánh xe để nâng cao chất lượng điều khiển xe Ý nghĩa khoa học thực tiễn luận án - Luận án nghiên cứu xây dựng cấu trúc, phương pháp điều khiển cho xe tự hành đáp ứng yếu tố bất định, nhiễu ma sát trượt bánh - Các điều khiển đề xuất có khả thực thi sở kỹ thuật số, có khả đáp ứng điều kiện làm việc môi trường phức tạp Phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu lý thuyết kết hợp mô đánh giá chất lượng điều khiển đề xuất luận án: Nghiên cứu lý thuyết: Nghiên cứu phân tích phượng pháp điều khiển thích nghi đại áp dụng cho xe tự hành làm sở đề xuất giải thuật điều khiển dựa lý thuyết điều khiển phi tuyến, điều khiển thích nghi, điều khiển mờ cho WMR - Phân tích tính ổn định hệ thống kín sở hàm điều khiển Lyapunov - - Áp dụng mô số với kịch khác để đánh giá phân tích dựa lý thuyết khảo sát Từ kết đạt phân tích lý thuyết, đánh giá khả ứng dụng điều khiển đề xuất luận án vào thực tiễn Bố cục luận án Luận án trình bày chương với nội dung tóm tắt sau: Chương 1: Tổng quan hệ thiếu cấu chấp hành xe tự hành Nội dung giới thiệu hệ thiếu cấu chấp hành, mơ hình chung hệ UMS, xây dựng mơ hình động học động lực học WMR Nghiên cứu tổng quan tình hình nghiên cứu nước nước phương pháp điều khiển cho WMR, phân tích ưu nhược điểm phương pháp để đề xuất hướng nghiên cứu luận án Chương 2: Tổng hợp điều khiển trượt tầng backstepping chỉnh định mờ cấu trúc mạch vòng Đề xuất cấu trúc điều khiển cho mơ hình xe tự hành, xem xét đến yếu tố bất định, chưa xét đến nhiễu tác động Sử dụng phương pháp điều khiển trượt tầng cho hệ SIMO, kết hợp với kĩ thuật backstepping Trong chương phát biểu định lý, chứng minh tính ổn định hệ kín mơ kiểm chứng Chương 3: Tổng hợp điều khiển thích nghi dựa ước lượng nhiễu cấu trúc hai mạch vòng Tổng hợp điều khiển xem xét đến nhiễu đầu vào hệ, sử dụng cấu ước lượng thành phần bất định nhiễu với điều khiển phản hồi đảm bảo hệ ổn định Lyapunov Chương 4: Tổng hợp điều khiển thích nghi mờ loại cấu trúc hai mạch vịng Thiết kế thuật tốn điều khiển đưa thành phần trượt bánh vào mô hình động học, đề xuất điều khiển mờ loại kết hợp với điều khiển thích nghi để chỉnh định tham số đầu mờ, loại bỏ ảnh hưởng ma sát trượt nhiễu tác động lên hệ thống Cuối phần kết luận, tài liệu tham khảo, cơng trình cơng bố luận án TỔNG QUAN VỀ HỆ THIẾU CƠ CẤU CHẤP HÀNH VÀ XE TỰ HÀNH Chương trình bày tổng quan hệ thống điện thiếu cấu chấp hành nói chung mơ hình xe tự hành nói riêng, tình hình nghiên cứu giới nước phương pháp điều khiển xe tự hành 1.1 Giới thiệu chung hệ thiếu cấu chấp hành Hệ thiếu cấu chấp hành hệ điều khiển có số thiết bị chấp hành số bậc tự số biến mô hình, tức có số biến đầu hệ phụ thuộc chung biến đầu vào Hệ có số bậc tự khơng cấu chấp hành tác động trực tiếp, biến phụ thuộc Các hệ UMS ứng dụng phổ biến lĩnh vực robot (AC robot, pendubot, mobile robot, walking robot, flexible robot, swimming robots); phương tiện hàng không vũ trụ (helicoper, space craft, VTOL air craff, satellites ); máy công nghiệp (cầu trục, cẩu treo); phương tiện hàng hải (tàu thủy, tàu ngầm) Mơ hình hệ thiếu cấu chấp hành Các hệ thiếu cấu chấp hành có tảng từ hệ khí, mơ hình động lực học thiết lập từ phương trình Euler Lagrange [3]: d dt (1.1) n g m t h c u h ậ o t m t c o h v n ò n g 79 Hàm liên thuộc t biến r đầu o n vào V g d) Hàm: liên thuộc biến đầu vào V Hình 4.4: Hàm liên Bảng 4.1: Hàm li thuộc Y, Z biến đầu vào Đ ể kiể m ch ứn , tiến hành mô phần mềm Matlab Simulink với quỹ đạo đặt: x Z - Chọn điều kiện đầu hệ: ref R 25, 25, 25, 25 , ác độ ng - Vị trí o xe: - Nhiễu tác 80 T h n h p h ầ n t r ợ t d ọ c t r ụ c v n g a n g t r ụ c t , R , T L Thực mô điều khiển thích nghi mờ loại thiết kế cho hai mạch vòng điều khiển trên, đồng thời so sánh với trường hợp thay điều khiển thích nghi mờ loại điều khiển thích nghi mờ loại truyền thống Bộ mờ loại sử dụng hai hàm liên thuộc dạng Gauss cho biến đầu vào Về thơng số mơ hình, ảnh hưởng nhiễu ngồi tác động độ trượt bánh xe sử dụng trường hợp giống Hình 4.5 cho thấy: xuất phát từ điểm đầu bên xe di chuyển nhanh quỹ đạo đặt, quỹ đạo di chuyển xe sử dụng luật điều khiển thích nghi mờ loại gần chồng lên đường quỹ đạo đặt, bám tốt sử dụng luật điều khiển thích nghi mờ loại Điều thể rõ đường đặc tính sai số vị trí tọa độ ex Hình 4.6, ey Hình 4.7 , điều khiển mờ loại cho kết bám tốt hơn, mịn so với điều khiển mờ loại Với mạch vòng điều khiển bám tốc độ, đặc tính tốc độ góc thực động bánh phải Hình 4.8 động bánh trái Hình 4.9, bám theo tốc độ đặt sử dụng mờ loại sát mượt nhiều so với điều khiển mờ 1, tượng dao động giảm rõ rệt Chứng tỏ điều khiển mờ loại xử lý nhiễu chống trượt tốt điều khiển mờ loại 1, nhờ lợi việc chọn hàm thành viên dạng ống điều khiển mờ Hình 4.5: Xe bám quỹ đạo trịn 81 Hình 4.6: Đặc tính sai số vị trí theo phương X sử dụng mờ loại loại Hình 4.7: Đặc tính sai số vị trí theo phương Y sử dụng mờ loại loại Hình 4.8: Đường đặc tính tốc độ bánh phải với mờ loại mờ loại 82 Hình 4.9: Đường đặc tính tốc độ bánh trái với mờ loại mờ loại 4.4 Kết luận chương Chương luận án trình bày phương pháp tổng hợp điều khiển thích nghi mờ loại cho cấu xe tự hành xem xét ma sát trượt bánh, yếu tố bất định, nhiễu dựa sở lý thuyết tài liệu [71, 73-75] Trong chương luận án chứng minh tính ổn định hệ kín, đảm bảo sai số vị trí sai số tốc độ hội tụ không Kết mô cho thấy yếu tố ma sát bánh nhiễu ngồi khác gần khơng làm ảnh hưởng tới quỹ đạo bám xe Kết nghiên cứu chương cơng bố cơng trình: - Phạm Thị Hương Sen, Hà Quốc Việt, Vũ Thị Thúy Nga, Phan Xuân Minh, " ĐIỀU KHIỂN BÁM QUỸ ĐẠO CHO XE TỰ HÀNH SỬ DỤNG BỘ ĐIỀU KHIỂN THÍCH NGHI MỜ LOẠI 2," Tạp chí Nghiên cứu Khoa học Công nghệ quân sự, số 72, 2021 p 24-34 83 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA LUẬN ÁN Kết luận: Luận án với đề tài: “Ứng dụng điều khiển thích nghi hệ thiếu cấu chấp hành cho xe tự hành ba bánh”, thực theo mục tiêu đặt Đó nghiên cứu cấu trúc điều khiển mới, phương pháp điều khiển đại áp dụng cho hệ thiếu cấu chấp hành có ràng buộc non-honomic, cụ thể cho WMR ba bánh Các cấu trúc phương pháp điều khiển cho WMR xây dựng dựa mơ hình tốn học đề xuất Các phương pháp điều khiển thích nghi xây dựng nhằm mục đích đảm bảo cho WMR bám quĩ đạo đặt trước, khắc phục sai lệch mơ hình, ma sát bánh xe nhiễu bên tác động vào Luận án có đóng góp trình bày chương 2, luận án: cấu trúc điều khiển sử dụng mạch vòng điều khiển thay cấu trúc hai mạch vịng điều khiển thông thường cho WMR Ở cấu trúc điều khiển này, điều khiển trượt tầng backstepping thích nghi mờ thiết kế  Đề xuất để đảm bảo xe bám quĩ đạo đặt với sai số tiến không trường hợp nhiễu tác động vào hệ thống có biên độ nhỏ Tính ổn định tiệm cận hệ thống phân tích dựa lý thuyết ổn định Lyapunov chất lượng hoạt động xe kiểm nghiệm thông qua mô kỹ thuật số  Dựa cấu trúc hai mạch vòng truyền thống, đề xuất thuật tốn điều khiển thích nghi cho xe tự hành đảm bảo bám quĩ đạo đặt trước bù thành phần bất định, nhiễu ma sát trượt bánh xe, cụ thể là: - Thiết kế thuật tốn điều khiển thích nghi kết hợp ước lượng nhiễu cho WMR Bộ điều khiển đề xuất có khả bù thành phần bất định đảm bảo cho xe có chất lượng bám xác ổn định Tính ổn định vịng điều khiển gồm đối tượng, điều khiển, ước lượng phân tích dựa lý thuyết ổn định Lyapunov - Đề xuất điều khiển thích nghi bền vững cở sở hệ mờ bậc hai Bộ điều khiển bám thích nghi mờ đề xuất luận án có khả loại bỏ ảnh hưởng thành phần bất định mơ hình nhiễu mơi trường cho WMR Tính ổn định vịng điều khiển chứng minh tốn học thơng qua phương pháp Lyapunov Tính hợp lý đắn phương pháp điều khiển kiểm nghiệm thông qua mô với kịch mô khác quỹ đạo phức tạp, mơ hình bất định, hệ chịu ảnh hưởng tượng trượt bánh Các kết 84 mô chứng minh cấu trúc điều khiển đề xuất hoạt động tốt điều kiện làm việc khác Hướng phát triển luận án: Với cấu trúc hai mạch vòng điều khiển, phần chứng minh tính ổn định dừng lại việc chứng minh cho mạch vòng ổn định, hệ kín hai mạch vịng phản hồi vấn đề tồn luận án Các kết luận án dừng lại phân tích lý thuyết khảo sát qua mô số Tuy cố gắng mơ gần xác với đối tượng thực, để áp dụng cho WMR đòi hỏi phải thực thi cho xe thực tế Đó phần mà nghiên cứu sinh muốn tiếp tục thực thời gian tới Mặt khác, giả thiết dừng lại xe chuyển động mặt phẳng khơng có vật cản Những nghiên cứu để hồn thiện thuật tốn điều khiển mơi trường chuyển động xe có vật cản động tĩnh, đề xuất hướng nghiên cứu luận án 85 DANH MỤC NHỮNG CÔNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN P T H Sen, N Q Minh, Đ T T Anh, P X M for a wheeled mobile robot based on backs techniques,” 2019 First International Symposiu Intelligence, and Robotics (ICA-SYMP) IEEE Phạm Thị Hương Sen, Nguyễn Văn Nam, Dươ Phan Xuân Minh, “Thiết kế thuật toán điều Backstepping điều khiển trượt,” Hội nghị kh lực học Điều khiển, Trường Đại học Bách k 120 Phạm Thị Hương Sen, Vũ Thị Thúy Nga, Phan NGHI BÁM QUỸ ĐẠO CHO XE TỰ HÀ NHIỄU," Tạp chí Nghiên cứu Khoa học Cơ V T T Nga, Ơ X Lộc, T H Nam, P T H Se wheel mobile robot with disturbances and w Electrical & Computer Engineering (2088-87 Phạm Thị Hương Sen, Hà Quốc Việt, Vũ Thị T KHIỂN BÁM QUỸ ĐẠO CHO XE TỰ HÀNH NGHI MỜ LOẠI 2," Tạp chí Nghiên cứu Khoa p 24-34 86 TÀI LIỆU THAM KHẢO Olfati-Saber, Reza (2001), “Nonlinear Control of Underactuated Mechanical Systems with Application to Robotics and Aerospace Vehicles," Diss Massachusetts Institute of Technology [2] Choukchou-Braham, Amal, et al (2013), “Analysis and control of underactuated mechanical systems,” Springer Science & Business Media [3] Fantoni, Isabelle, Rogelio Lozano, and S C Sinha (2002), "Non-linear control for underactuated mechanical systems," Appl Mech Rev 55.4: B67-B68 [4] Nguyễn Thị Việt Hương (2016), “Nghiên cứu xây dựng phương pháp điều khiển thích nghi, bền vững hệ Euler Lagrange thiếu cấu chấp hành ứng dụng cho cẩu treo,” Đại học Thái Nguyên [5] M Reyhanoglu, A Van Der Schaft, N H McClamroch, and I Kolmanovsky (1999), “Dynamics and control of a class of underactuated mechanical systems,” IEEE Trans Automat Contr., vol 44, no 9, pp 1663-1671 [6] V Sankaranarayanan and A D Mahindrakar (2009), “Control of a class of underactuated mechanical systems using sliding modes,” IEEE Trans Robot., vol 25, no 2, pp 459-467 [7] Y F Chen and A C Huang (2012), “Controller design for a class of underactuated mechanical systems,” IET Control Theory Appl., vol 6, no 1, pp 103-110 [8] Wai, Rong-Jong, Meng-An Kuo, and Jeng-Dao Lee (2008), "Cascade direct adaptive fuzzy control design for a nonlinear two-axis inverted-pendulum servomechanism," IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics, Part B (Cybernetics) 38.2, pp 439-454 [9] C L Hwang, C C Chiang, and Y W Yeh (2014), “Adaptive fuzzy hierarchical sliding-mode control for the trajectory tracking of uncertain underactuated nonlinear dynamic systems,” IEEE Trans Fuzzy Syst., vol 22, no 2, pp 286-299 [10] A C Huang, Y F Chen, and C Y Kai (2015), “Adaptive control of underactuated mechanical systems,” Adapt Control Underactuated Mech Syst., vol 31, no 6, pp 1-218 [11] I I Hussein and A M Bloch (2008), “Optimal control of underactuated nonholonomic mechanical systems,” IEEE Trans Automat Contr., vol 53, no 3, pp 668-682 [12] F Rubio, F Valero, and C Llopis-Albert (2019), “A review of mobile robots: Concepts, methods, theoretical framework, and applications,” International Journal of Advanced Robotic Systems, vol 16, no [13] Klancar, Gregor, et al (2017), "Wheeled Mobile Robotic," from fundamentals towards autonomous systems Butterworth-Heinemann [14] T Nguyen, T Hoang, M Pham, and N Dao (2019), “A Gaussian wavelet network-based robust adaptive tracking controller for a wheeled mobile robot with unknown wheel slips,” Int J Control, vol 92, no 11, pp 2681-2692 [15] Ngô Mạnh Tiến (2014), “ Xây dựng robot tự hành dạng nonholonomic tổng hợp điều khiển bám quỹ đạo,” Đại học Bách khoa Hà Nội [16] Nguyễn Tấn Lũy (2015), “Nghiên cứu giải thuật học củng cố điều khiển [1] 87 [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] thích nghi bền vững cho hệ phi tuyến,” Đại học Bách khoa, Đại học quốc gia TP Hồ Chí Minh Nguyễn Văn Tính (2018), “Nghiên cứu phát triển số thuật tốn điều khiển rơ bốt di động có tính đến ảnh hưởng trượt bánh xe”, Học viện khoa học công nghệ J M Yang and J H Kim (1999), “Sliding mode control for trajectory tracking of nonholonomic wheeled mobile robots,” IEEE Trans Robot Autom., vol 15, no 3, pp 578-587 C Y Chen, T H S Li, Y C Yeh, and C C Chang (2009), “Design and implementation of an adaptive sliding-mode dynamic controller for wheeled mobile robots,” Mechatronics, vol 19, no 2, pp 156-166 Lee, Jun-Ku, Jin-Bae Park, and Yoon-Ho Choi (2013), "Tracking control of nonholonomic wheeled mobile robot based on new sliding surface with approach angle," IFAC Proceedings Volumes 46.29, pp 38-43 N K Goswami and P K Padhy (2018), “Sliding mode controller design for trajectory tracking of a non-holonomic mobile robot with disturbance,” Comput Electr Eng., vol 72, pp 307-323 K Alipour, A B Robat, and B Tarvirdizadeh (2019), “Dynamics modeling and sliding mode control of tractor-trailer wheeled mobile robots subject to wheels slip,” Mech Mach Theory, vol 138, pp 16-37 S M Swadi, M A Tawfik, E N Abdulwahab, and H Almgotir-Kadhim (2016), “Fuzzy-Backstepping controller based on optimization method for trajectory tracking of wheeled mobile robot,” Proc - 2016 UKSim-AMSS 18th Int Conf Comput Model Simulation, UKSim 2016, pp 147-152 T Fukao, H Nakagawa, and N Adachi (2000), “Adaptive tracking control of a nonholonomic mobile robot,” IEEE Trans Robot Autom., vol 16, no 5, pp 609-615 F Pourboghrat and M P Karlsson (2002), “Adaptive control of dynamic mobile robots with nonholonomic constraints,” Comput Electr Eng., vol 28, no 4, pp 241-253 S J Yoo (2010), “Adaptive tracking control for a class of wheeled mobile robots with unknown skidding and slipping,” IET Control Theory Appl., vol 4, no 10, pp 2109-2119 S J Yoo (2011), “Adaptive tracking and obstacle avoidance for a class of mobile robots in the presence of unknown skidding and slipping,” IET Control Theory Appl., vol 5, no 14, pp 1597-1608 S J Yoo (2013), “Adaptive neural tracking and obstacle avoidance of uncertain mobile robots with unknown skidding and slipping,” Inf Sci (Ny)., vol 238, pp 176-189 S Li, L Ding, H Gao, C Chen, Z Liu, and Z Deng (2018), “Adaptive neural network tracking control-based reinforcement learning for wheeled mobile robots with skidding and slipping,” Neurocomputing, vol 283, pp 20-30 T Nguyen and L Le (2018), “Neural network-based adaptive tracking control for a nonholonomic wheeled mobile robot with unknown wheel slips, model uncertainties, and unknown bounded disturbances,” Turkish J Electr Eng 88 [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] Comput Sci., vol 26, no 1, pp 378-392 Y Shuanghe, L Shuang, and U He (2008), “Adaptive fuzzy trajectorytracking control of uncertain nonholonomic mobile robots,” IEEE International Conference on Industrial Informatics (INDIN) pp 481-486 T H S Li, M Y Hsiao, and C Y Chen (2008), “Interval type-2 adaptive fuzzy sliding-mode dynamic control design for wheeled mobile robots,” International Journal of Fuzzy Systems, vol 10, no pp 268-275 Khooban, Mohammad Hassan, Alireza Alfi, and Davood Nazari Maryam Abadi (2013) "Teaching-learning-based optimal interval type-2 fuzzy PID controller design: A nonholonomic wheeled mobile robots," Robotica 31.7, 1059 Yue, Ming, Shuang Wang, and Yongshun Zhang (2015), "Adaptive fuzzy logic-based sliding mode control for a nonholonomic mobile robot in the presence of dynamic uncertainties," Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Journal of Mechanical Engineering Science 229.11, pp 1979-1988 S Peng and W Shi (2018), “Adaptive fuzzy output feedback control of a nonholonomic wheeled mobile robot,” IEEE Access, vol 6, no c, pp 4341443424 D Huang, J Zhai, W Ai, and S Fei (2016), “Disturbance observer-based robust control for trajectory tracking of wheeled mobile robots,” Neurocomputing, vol 198, pp 74-79 L Li, T Wang, Y Xia, and N Zhou (2020), “Trajectory tracking control for wheeled mobile robots based on nonlinear disturbance observer with extended Kalman filter,” J Franklin Inst., vol 357, no 13, pp 8491-8507 D Wang and C B Low (2008), “Modeling and analysis of skidding and slipping in wheeled mobile robots: Control design perspective,” IEEE Trans Robot., vol 24, no 3, pp 676-687 C B Low and D Wang (2008), “GPS-based tracking control for a car-like wheeled mobile robot with skidding and slipping,” IEEE/ASME Trans Mechatronics, vol 13, no 4, pp 480-484 C B Low and D Wang (2007), “Integrated estimation for wheeled mobile robot posture, velocities, and wheel skidding perturbations,” Proceedings IEEE International Conference on Robotics and Automation pp 2355-2360 C C Ward and K Iagnemma (2007), “Model-based wheel slip detection for outdoor mobile robots,” Proc - IEEE Int Conf Robot Autom., no April, pp 2724-2729 S J Yoo and B S Park (2013), “Formation tracking control for a class of multiple mobile robots in the presence of unknown skidding and slipping,” IET Control Theory Appl., vol 7, no 5, pp 635-645 S J Yoo and T H Kim (2015), “Distributed formation tracking of networked mobile robots under unknown slippage effects,” Automatica, vol 54, pp 100106 B S Park and S J Yoo (2015), “Adaptive leader-follower formation control of mobile robots with unknown skidding and slipping effects,” Int J Control 89 [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] Autom Syst., vol 13, no 3, pp 587-594 M Chen (2017), “Disturbance Attenuation Tracking Control for Wheeled Mobile Robots With Skidding and Slipping,” IEEE Trans Ind Electron., vol 64, no 4, pp 3359-3368 J Yang, W H Chen, and S Li (2011), “Non-linear disturbance observer-based robust control for systems with mismatched disturbances/uncertainties,” IET Control Theory Appl., vol 5, no 18, pp 2053-2062 B S Park, S J Yoo, J B Park, and Y H Choi (2009), “Adaptive neural sliding mode control of nonholonomic wheeled mobile robots with model uncertainty,” IEEE Trans Control Syst Technol., vol 17, no 1, pp 207-214 Chen, Chih-Yang, Tzuu-Hseng S Li, and Ying-Chieh Yeh (2009), "EP-based kinematic control and adaptive fuzzy sliding-mode dynamic control for wheeled mobile robots," Information Sciences 179.1-2, pp 180-195 F N Martins, W C Celeste, R Carelli, M Sarcinelli-Filho, and T F BastosFilho (2008), “An adaptive dynamic controller for autonomous mobile robot trajectory tracking,” Control Eng Pract., vol 16, no 11, pp 1354-1363 G Zidani, S Drid, L Chrifi-Alaoui, A Benmakhlouf, and S Chaouch (2015), “Backstepping controller for a wheeled mobile robot,” 2015 4th Int Conf Syst Control ICSC 2015, pp 443-448 A F Amer, E A Sallam, and I A Sultan (2017), “Adaptive sliding-mode dynamic controller for nonholonomic mobile robots,” 2016 12th Int Comput Eng Conf ICENCO 2016 Boundless Smart Soc., pp 230-235 T Das and I N Kar (2006), “Design and implementation of an adaptive fuzzy logic-based controller for wheeled mobile robots,” IEEE Transactions on Control Systems Technology, vol 14, no pp 501-510 K Rsetam, Z Cao, and Z Man (2016), “Hierarchical sliding mode control applied to a single-link flexible joint robot manipulator,” International Conference on Advanced Mechatronic Systems, ICAMechS, vol pp 476481 Nguyen, Van Dong Hai, et al (2017), "Hierarchical sliding mode algorithm for athlete robot walking." Journal of Robotics Yue, Ming, and Xing Wei (2014), "Dynamic balance and motion control for wheeled inverted pendulum vehicle via hierarchical sliding mode approach," Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part I: Journal of Systems and Control Engineering, 228.6, pp 351-358 QIAN, Dianwei; LIU, Xiangjie; YI, Jianqiang (2012), "Adaptive control based on hierarchical sliding mode for under-actuated systems," In: 2012 IEEE International Conference on Mechatronics and Automation IEEE, pp 1050-1055 D Qian, X Liu, and L Li (2012), “Adaptive hierarchical sliding mode control for ball-beam systems,” International Journal of Advanced Mechatronic Systems, vol 4, no 5–6 pp 205-211 QIAN, Dianwei, et al (2011), "Neuro-hierarchical sliding mode control for a class of under-actuated systems," International Journal of Modelling, Identification and Control, 13.4, pp 243-250 90 [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] VU, Duc Ha; HUANG, Shoudao; TRAN, Thi Diep (2019) "Hierarchical robust fuzzy sliding mode control for a class of simo under-actuated systems with mismatched uncertainties," Telkomnika, 17.6, pp 3027-3043 Hoàng Thị Tú Uyên (2018), “Nghiên cứu ứng dụng lý thuyết điều khiển thích nghi để nâng cao chất lượng hệ thống lái tự động tàu có chốn nước,” Đại học Bách Khoa Hà Nội T I Fossen and J P Strand (1999), “Tutorial on nonlinear backstepping: Applications to ship control,” Modeling, Identification and Control, vol 20, no pp 83-135 D Qian, J Yi, and D Zhao (2008), “Hierarchical sliding mode control for a class of SIMO under-actuated systems,” Control Cybern., vol 37, no 1, pp 159-175 M Sugeno (1985), “An introductory survey of fuzzy control,” Inf Sci (Ny)., vol 36, no 1-2, pp 59-83 Lê Xuân Hải (2017), “Điều khiển thích nghi phi tuyến cho hệ thống cần cẩu treo mơ hình bất định,” Đại học Bách Khoa Hà Nội A Mohammadi, M Tavakoli, H J Marquez, and F Hashemzadeh (2012), “Nonlinear disturbance observer design for robotic manipulators,” Control Eng Pract., vol 21, no 3, pp 253–267 Nguyễn Doãn Phước (2009), “Lý thuyết điều khiển nâng cao,” Nhà xuất khoa học kỹ thuật D B Loc, N D Cuong, and N D Phuoc (2020), “Output tracking control for TRMS based on time receding optimal observation of disturbances,” Vietnam J Sci Technol., vol 58, no 5, pp 623-634 J Yang, S Li, and W H Chen (2012), “Nonlinear disturbance observer-based control for multi-input multi-output nonlinear systems subject to mismatching condition,” Int J Control, vol 85, no 8, pp 1071-1082 O Castillo, P Melin, J Kacprzyk, and W Pedrycz (2008), “Type-2 Fuzzy Logic: Theory and Applications,” pp 145-145 N N Karnik, J M Mendel, and Q Liang (1999), “Type-2 fuzzy logic systems,” IEEE Trans Fuzzy Syst., vol 7, no 6, pp 643–658 Karnik, Nilesh N., and Jerry M Mendel (2001), "Centroid of a type-2 fuzzy set." information SCiences 132.1-4, pp 195-220 T C Lin, H L Liu, and M J Kuo (2009), “Direct adaptive interval type-2 fuzzy control of multivariable nonlinear systems,” Eng Appl Artif Intell., vol 22, no 3, pp 420-430 M Ghaemi, S K Hosseini-Sani, and M H Khooban (2014), “Direct adaptive general type-2 fuzzy control for a class of uncertain non-linear systems,” IET Sci Meas Technol., vol 8, no 6, pp 518-527 Zhou, Hai-bo, Hao Ying, and Ji-an Duan (2011), “Adaptive control using interval Type-2 fuzzy logic for uncertain nonlinear systems,” Journal of Central South University 18.3, pp 760-766 T Shaocheng, C Bin, and W Yongfu (2005), “Fuzzy adaptive output feedback control for MIMO nonlinear systems,” Fuzzy Sets Syst., vol 156, no 2, pp 285-299 91 92 ... HƯƠNG SEN ỨNG DỤNG ĐIỀU KHIỂN THÍCH NGHI HỆ THIẾU CƠ CẤU CHẤP HÀNH CHO XE TỰ HÀNH BA BÁNH Ngành: Kỹ thuật điều khiển tự động hóa Mã số: 9520216 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA... hình xe tự hành nói riêng, tình hình nghi? ?n cứu giới nước phương pháp điều khiển xe tự hành 1.1 Giới thiệu chung hệ thiếu cấu chấp hành Hệ thiếu cấu chấp hành hệ điều khiển có số thiết bị chấp hành. .. QUAN VỀ HỆ THIẾU CƠ CẤU CHẤP HÀNH VÀ XE TỰ HÀNH 1.1 Giới thiệu chung hệ thiếu cấu chấp hành Mơ hình hệ thiếu cấu chấp hành Phân loại hệ thiếu cấu chấp hành