Đang tải... (xem toàn văn)
Trong nghiên cứu này, một sự kết hợp giữa điều khiển chế độ trượt phân cấp và điều khiển mờ thích nghi cho một lớp các hệ thống rô bốt under-actuated một đầu vào nhiều đầu ra (SIMO) được đề xuất. Trong sơ đồ điều khiển này, bằng cách sử dụng phương pháp điều khiển trượt phân cấp, một luật điều khiển trượt được tạo ra để làm cho mọi hệ thống con ổn định cùng một lúc.
Giấy phép xuất số: 1003/GP-BTTT, ngày 06/7/2011 Giấy phép sửa đổi, bổ sung số: 293/GP-BTTTT ngày 03/06/2016 Bộ Thông n Truyền thông Mã chuẩn quốc tế số: 47/TTKHCN-ISSN, ngày 21/7/2011 Cục Thông n Khoa học Công nghệ Quốc gia In 2.000 bản, khổ 21 × 29,7cm, Công ty TNHH in Tre Xanh, cấp ngày 17/02/2011 TẠP CHÍ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Địa Tòa soạn: Trường Đại học Sao Đỏ Số 24, Thái Học 2, phường Sao Đỏ, thành phố Chí Linh, tỉnh Hải Dương Điện thoại: (0220) 3587213, Fax: (0220) 3882 921, Hotline: 0912 107858/0936 847980 Website: h p://tapchikhcn.saodo.edu.vn/Email: tapchikhcn@saodo.edu.vn Số (73) 2021 Địa chỉ: - Số 1: Số 24, Thái Học 2, phường Sao Đỏ, thành phố Chí Linh, tỉnh Hải Dương - Số 2: Số 72, đường Nguyễn Thái Học/Quốc lộ 37, phường Thái Học, thành phố Chí Linh, tỉnh Hải Dương - Điện thoại: (0220) 3882 269 Fax: (0220) 3882 921 Website: http://saodo.edu.vn Email: info@saodo.edu.vn SỐ (73) 2021 ISSN 1859-4190 2021 Số (73) Assoc.Prof.Dr.Sc Tran Hoai Linh Assoc.Prof.Dr Nguyen Quoc Cuong Assoc.Prof.Dr Nguyen Van Lien Prof.Dr.Sc Than Ngoc Hoan Prof.Dr.Sc Banh Tien Long Prof.Dr Tran Van Dich Prof.Dr Pham Minh Tuan Assoc.Prof.Dr Le Van Hoc Assoc.Prof.Dr Nguyen Doan Y Prof.Dr Dinh Van Son Assoc.Prof.Dr Tran Thi Ha Assoc.Prof.Dr Truong Thi Thuy Dr Vu Quang Thap Assoc.Prof.Dr Nguyen Thi Bat Prof.Dr Do Quang Khang Dr Bui Van Ngoc Assoc.Prof.Dr Ngo Sy Luong Assoc.Prof.Dr Khuat Van Ninh Prof.Dr.Sc Pham Hoang Hai Assoc.Prof.Dr Nguyen Van Do Assoc.Prof.Dr Doan Ngoc Hai Assoc.Prof.Dr Nguyen Ngoc Ha E d it o ria l MSc Doan Thi Thu Hang - Head MSc Dao Thi Van PGS.TSKH Trần Hoài Linh PGS.TS Nguyễn Quốc Cường PGS.TS Nguyễn Văn Liễn GS.TSKH Thân Ngọc Hoàn GS.TSKH Bành Tiến Long GS.TS Trần Văn Địch GS.TS Phạm Minh Tuấn PGS.TS Lê Văn Học PGS.TS Nguyễn Doãn Ý GS.TS Đinh Văn Sơn PGS.TS Trần Thị Hà PGS.TS Trương Thị Thủy TS Vũ Quang Thập PGS.TS Nguyễn Thị Bất GS.TS Đỗ Quang Kháng TS Bùi Văn Ngọc PGS.TS Ngô Sỹ Lương PGS.TS Khuất Văn Ninh GS.TSKH Phạm Hoàng Hải PGS.TS Nguyễn Văn Độ PGS.TS Đoàn Ngọc Hải PGS.TS Nguyễn Ngọc Hà B a n B iê n tậ p ThS Đoàn Thị Thu Hằng - Trưởng ban ThS Đào Thị Vân Giấy phép xuất số: 1003/GP-BTTT, ngày 06/7/2011 Giấy phép sửa đổi, bổ sung số: 293/GP-BTTTT ngày 03/06/2016 Bộ Thông n Truyền thông Mã chuẩn quốc tế số: 47/TTKHCN-ISSN, ngày 21/7/2011 Cục Thông n Khoa học Công nghệ Quốc gia In 2.000 bản, khổ 21 × 29,7cm, Công ty TNHH in Tre Xanh, cấp ngày 17/02/2011 Địa Tòa soạn: Trường Đại học Sao Đỏ Số 24, Thái Học 2, phường Sao Đỏ, thành phố Chí Linh, tỉnh Hải Dương Điện thoại: (0220) 3587213, Fax: (0220) 3882 921, Hotline: 0912 107858/0936 847980 Website: h p://tapchikhcn.saodo.edu.vn/Email: tapchikhcn@saodo.edu.vn GS.TS Phạm Thị Ngọc Yến E d it o ria l B o a rd Poeple's Teacher, Dr Dinh Van Nhuong - Chairman Prof.Dr Pham Thi Ngoc Yen H ộ i đ n g B iê n tậ p NGND.TS Đinh Văn Nhượng - Chủ tịch Hội đồng O ff ic e S e c r e t a r y Dr Ngo Huu Manh TS Ngô Hữu Mạnh T h k ý Tò a so ạn V ic e E d it o r -in - C h ie f Dr Nguyen Thi Kim Nguyen P h ó T ổ n g b iê n t ậ p Dr Do Van Dinh E d it o r -in -C h ie f TS Nguyễn Thị Kim Nguyên TS Đỗ Văn Đỉnh T ổ n g B iê n t ậ p - Nếu trang web: Phải trích dẫn đầy đủ tên website đường link, ngày cập nhật Tạp chí Nghiên cứu khoa học, Trường Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190, Số (73) 2021 Email: tapchikhcn@saodo.edu.vn Điện thoại: (0220) 3587213, Fax: (0220) 3882921, Hotline: 0912 107858/0936 847980 Địa chỉ: Số 24 Thái Học 2, phường Sao Đỏ, thành phố Chí Linh, tỉnh Hải Dương Phòng 203, Tầng 2, Nhà B1, Trường Đại học Sao Đỏ Ban Biên tập Tạp chí Nghiên cứu khoa học, Trường Đại học Sao Đỏ THÔNG TIN LIÊN HỆ: 12 - Nếu báo/báo cáo khoa học: Tên tác giả (năm), Tên báo/báo cáo, Tạp chí/Hội nghị/Hội thảo, Tập/ Kỷ yếu, số, trang - Nếu sách/luận án: Tên tác giả (năm), Tên sách/luận án/luận văn, Nhà xuất bản/Trường/Viện, lần xuất bản/tái 11 Tài liệu tham khảo xếp theo thứ tự tài liệu trích dẫn báo Trong trường hợp hình vẽ, hình ảnh có kích thước lớn, bảng biểu có độ rộng lớn cơng thức, phương trình dài cho phép trình bày dạng 01 cột 10 Bài báo đánh máy khổ giấy A4 (21 × 29,7cm) có độ dài khơng q trang, font Arial, cỡ chữ 10, Chữ “Từ khóa” in đậm, nghiêng, font Arial, cỡ chữ 10; Có từ 03÷05 từ khóa, font Arial, cỡ chữ 10, in nghiêng, ngăn cách dấu chấm phẩy, cuối dấu chấm Chữ “Tóm tắt” in đậm, font Arial, cỡ chữ 10; Nội dung tóm tắt báo khơng q 10 dịng, trình bày Tên tác giả (không ghi học hàm, học vị), font Arial, cỡ chữ 10, in đậm, lề phải; quan công tác tác giả, font Arial, cỡ chữ 9, in nghiêng, lề phải Các cơng trình thuộc đề tài nghiên cứu có Cơ quan quản lý cần kèm theo giấy phép cho công bố quan (Tên đề tài, mã số, tên chủ nhiệm đề tài, cấp quản lý,…) Trường hợp báo phải chỉnh sửa theo thể lệ theo yêu cầu Phản biện tác giả cập nhật website Người phản biện soạn mời Tồ soạn khơng gửi lại khơng đăng Bài nhận đăng cơng trình nghiên cứu khoa học chưa công bố ấn phẩm khoa học học; Tốn học; Vật lý; Văn hóa - Nghệ thuật - Thể dục thể thao học thuộc lĩnh vực: Điện - Điện tử - Tự động hóa; Cơ khí - Động lực; Kinh tế; Triết học - Xã hội học - Tạp chí Nghiên cứu khoa học, Trường Đại học Sao Đỏ (ISSN 1859-4190), thường xuyên công bố kết quả, cơng trình nghiên cứu khoa học cơng nghệ nhà khoa học, cán bộ, giảng viên, nghiên cứu sinh, học viên cao học, sinh viên ngồi nước T Ạ PC H ÍN G H IÊ NC Ứ UK H O AH Ọ C ,T R Ư Ờ N GÐ Ạ IH Ọ CS A OÐ Ỏ T H ỂL ỆG Ử IB À I TẠP CHÍ LIÊN NGÀNH ĐIỆN - ĐIỆN TỬ - TỰ ĐỘNG HÓA NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRONG SỐ NÀY ĐẠI HỌC SAO ĐỎ Số 2(73) 2021 LIÊN NGÀNH ĐIỆN - ĐIỆN TỬ - TỰ ĐỘNG HÓA Nghiên cứu điều khiển trượt chống rung mô cho tay máy robot VNR - T1 bậc tự Lê Ngọc Trúc Trần Văn Chi Nguyễn Hữu Hải Nguyễn Danh Huy Nguyễn Trọng Các Nguyễn Tùng âm Phương pháp điều khiển chế độ trượt phân cấp - mờ thích nghi cho lớp hệ thống Under - Actuated 14 Trần Thị Điệp Dương Thị Hoa Nguyễn Thị Sim Thiết kế anten cho hệ thống vô tuyến khả tri sử dụng tụ điện có điện dung biến thiên dựa vật liệu điện môi màng mỏng Nguyễn Việt Hưng Nguyễn Trọng Các Thiết kế điều khiển tốc độ động đồng nam châm vĩnh cửu sử dụng thuật toán Backtepping kết hợp quan sát nhiều High-gain Lê Đức Thịnh Nguyễn Đạt Thịnh Trần Văn Khoa Lê Nam Dương Vũ Hoàng Phương Nguyễn Trọng Các Nguyễn Hữu Hải Nguyễn Tùng Lâm LIÊN NGÀNH CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC Nghiên cứu ảnh hưởng thông số công nghệ miết ép đến độ nhám bề mặt chi ết máy Nguyễn Văn Hinh Nghiên cứu số thông số máy may ảnh hưởng tới độ bền tổn thương đường may 301 vải giả da 42 Tạ Văn Hiển Nguyễn Thị Hằng Mạc Thị Hà Ảnh hưởng tải trọng đến khả tự hồi phục mòn phụ gia nano TiC dầu bơi trơn CF-4 15W/40 49 Nguyễn Đình Cương ghiên cứu, dự đốn cấu trúc q trình đơng đặc hợp kim nhơm A356 mơ hình MCA 2-D&3-D 55 Vũ Hoa Kỳ Đào Văn Kiên Mạc Thị Nguyên Dương Thị Hà Tạp chí Nghiên cứu khoa học, Trường Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190, Số (73) 2021 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TẠP CHÍ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC ĐẠI HỌC SAO ĐỎ TRONG SỐ NÀY Số 2(73) 2021 LIÊN NGÀNH CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC Nghiên cứu ảnh hưởng thông số công nghệ đến chất lượng sản phẩm công nghệ dập thuỷ nh phôi mô số 65 Nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ thời gian in chuyển nhiệt đến độ rạn bề mặt in vải Pe/Co Trần Hải Đăng Vũ Hoa Kỳ Nguyễn Thị Liễu Nguyễn Thị Thu Đỗ Thị Thu Hà Nguyễn Quang Thoại Đỗ Thị Tần NGÀNH KINH TẾ Ứng dụng lý thuyết tín hiệu đánh giá giá trị chương trình đào tạo bậc đại học khoa Điện, Trường Đại học Sao Đỏ Nguyễn Minh Tuấn Trần Thị Hằng Nguyễn Thị Ngọc Mai NGÀNH NGÔN NGỮ HỌC Một vài suy nghĩ việc dạy kỹ nghe hiểu tiếng Trung Quốc cho sinh viên trình độ sơ cấp khoa Du lịch Ngoại ngữ, Trường Đại học Sao Đỏ Nguyễn Thị Lan Bùi Thị Trang LIÊN NGÀNH HĨA HỌC - CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM Nghiên cứu khả hấp phụ ion chì dung dịch nước vật liệu chế tạo từ đất sét Trúc Thơn tro trấu Vũ Hồng Phương Nguyễn Ngọc Tú Mạc Thị Lê Tách chiết Anthraquinone từ rễ ba kích ( o cinalis), ứng dụng sản xuất kẹo cứng Trần Thị Dịu Bùi Văn Tú LIÊN NGÀNH TRIẾT HỌC - XÃ HỘI HỌC - CHÍNH TRỊ HỌC Một số sở lý luận yêu cầu, quy trình xây dựng, áp dụng số KPI giao đánh giá hiệu công việc trường cao đẳng, đại học Nguyễn Thị Kim Nguyên Học tập gương làm việc trách nhiệm, khoa học, đổi hủ tịch Hồ Chí Minh xây dựng tác phong làm việc cho giảng viên trường đại học Nguyễn Thị Nhan Một số giải pháp góp phần nâng cao hiệu hoạt động ngoại khóa học phần lý luận trị cho sinh viên Trường Đại học Sao Đỏ Phạm Thị Hồng Hoa Nguyễn Thị Tình Tạp chí Nghiên cứu khoa học, Trường Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190, Số (73) 2021 LIÊN NGÀNH ĐIỆN - ĐIỆN TỬ - TỰ ĐỘNG HÓA SCIENTIFIC JOURNAL SAO DO UNIVERSITY No 2(73) 2021 TITLE FOR ELECTRICITY - ELECTRONICS - AUTOMATION Processor in the loop simula on based an cha ering sliding mode control for - d of robot VNR-T1 Le Ngoc Truc Tran Van Chi Nguyen Huu Hai Nguyen Danh Huy Nguyen Trong Cac Nguyen Tung Lam A novel adap ve fuzzy hierarchical sliding mode control method for a class of Under - Actuated SIMO system 14 Tran Thi Diep Duong Thi Hoa Nguyen Thi Sim An antenna co-design for cogni ve radio systems using thin lm barium stron um tanate varactor Nguyen Viet Hung Nguyen Trong Cac Backstepping based speed control of permanent magnet motors with high-gain disturbance observer Le Duc Thinh Nguyen Dat Thinh Tran Van Khoa Le Nam Duong Vu Hoang Phuong Nguyen Trong Cac Nguyen Huu Hai Nguyen Tung Lam TITLE FOR MECHANICAL AND DRIVING POWER ENGINEERING Research on the in uence of technology parameters oscilla ng smoothing on the surface roughness of the machine part Nguyen Van Hinh Research on some sewing machine parameters that a ect seam strength and damage 301 in coated fabric 42 Ta Van Hien Nguyen Thi Hang Mac Thi Ha oads e ect on self-recovering abrasive capable of nano T C addi ve in CF-4 15W/40 lubricant 49 Nguyen Dinh Cuong Research and simula on structure of A356 alloy when solidi ca on by MCA 2-D and 3-D 55 Vu Hoa Ky Dao Van Kien Mac Thi Nguyen Duong Thi Ha Research on the e ect of technology parameters on the product quality in hydrosta c forming for sheet metal by simula on 65 Tran Hai Dang Vu Hoa Ky Nguyen Thi Lieu Nguyen Thi Thu Tạp chí Nghiên cứu khoa học, Trường Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190, Số (73) 2021 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SCIENTIFIC JOURNAL SAO DO UNIVERSITY No 2(73) 2021 TITLE FOR MECHANICAL AND DRIVING POWER ENGINEERING Study the e ects of temperature and thermal tranfer prin ng me to the point of cracking on the Pe/Co fabric print surface Do Thi Thu Ha Nguyen Quang Thoai Do Thi Tan Applica on of signal theory to evaluate the value of the undergraduete training program of the faculty of lectricity, Sao Do University Nguyen Minh Tuan Tran Thi Hang Nguyen Thi Ngoc Mai TITLE FOR STUDY OF LANGUAGE Some considera on on teaching Chinese listening comprehension skills for elementary-level students in Faculty of Tourism and Foreign languages, Sao Do University uyen Thi Lan Bui Thi Trang TITLE FOR CHEMISTRY AND FOOD TECHNOLOGY Study on capacity adsorp on of lead ion in water solu on of materials prepared from Truc Thon clay and rice husk ash Vu Hoang Phuong Nguyen Ngoc Tu Mac Thi Le Extract of anthraquinone from (Morinda o cinalis) root for produc on of hard candy Tran Thi Diu Bui Van Tu TITLE FOR PHILOSOPHY - SOCIOLOGY - POLITICAL SCIENCE A number of theore cal and prac cal bases for building and applying KPI indicators in assigning and evalua ng work performance at colleges and universi es today Nguyen Thi Kim Nguyen Study responsible, scien c, innova on work example of President Ho Chi Minh in building working style for lecturers at present universi es Nguyen Thi Nhan Some solu ons to improve e ciency external course poli cal theory for students of Sao Do University Pham Thi Hong Hoa Nguyen Thi Tinh Tạp chí Nghiên cứu khoa học, Trường Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190, Số (73) 2021 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Phương pháp điều khiển chế độ trượt phân cấp - mờ thích nghi cho lớp hệ thống Under - Actuated SIMO A novel adap ve fuzzy hierarchical sliding mode control method for a class of Under - Actuated SIMO system Trần Thị Điệp*, Dương Thị Hoa, Nguyễn Thị Sim *Email: phuongdiep222@hnu.edu.com Trường Đại học Sao Đỏ Ngày nhận bài: 28/01/2021 Ngày nhận sửa sau phản biện: 02/6/2021 Ngày chấp nhận đăng: 30/6/2021 Tóm tắt Trong nghiên cứu này, kết hợp điều khiển chế độ trượt phân cấp điều khiển mờ thích nghi cho lớp hệ thống robot under - actuated đầu vào nhiều đầu (SIMO) đề xuất Trong sơ đồ điều khiển này, cách sử dụng phương pháp điều khiển trượt phân cấp, luật điều khiển trượt tạo để làm cho hệ thống ổn định lúc Tuy nhiên, điều khiển gây tượng dao động quanh mặt trượt Hơn nữa, tham số chưa biết hệ thống gây tính phi tuyến cấu chấp hành nhiễu bên ngồi Do đó, giải pháp đề nghị kết hợp điều khiển trượt phân cấp với quy tắc điều khiển mờ thích nghi để loại bỏ tượng dao động nhiễu loạn bên Các tham số chưa biết hệ thống ước lượng suy luận hệ thống logic mờ thích nghi đề xuất Từ thực nghiệm cho thấy điều khiển chế độ trượt phân cấp mờ thích nghi điều khiển tốt cho lớp hệ thống kích thích yếu Xe lắc ngược 2D cầu trục 2D hai hệ thống kích thích yếu điển hình, sử dụng để xác minh tính khả thi phương pháp điều khiển đề xuất Từ khóa: Điều khiển thích nghi; điều khiển chế độ trượt; điều khiển mờ; hệ thống đầu vào nhiều đầu ra; hệ thống under - actuated Abstract In this study, a combination of hierarchical sliding mode control and adaptive fuzzy control for a class of single input multiple output (SIMO) under-actuated robotic systems is proposed In this control scheme, by using hierarchical sliding control method, a sliding control law is generated to make every subsystem stable at the same time However, this controller causes oscillation around the sliding surface Furthermore, the unknown system parameters are caused by the nonlinearity of the actuator and the external noise Therefore, the proposed solution is to combine the hierarchical sliding controller with the adaptive fuzzy control rule to eliminate oscillations and external disturbances The unknown parameters of the system are estimated and inferred by the proposed adaptive fuzzy logic system The experimental results show that the adaptive fuzzy hierarchical sliding mode controller can control well for a class of SIMO under-actuated system 2D inverted pendulum cart and 2D crane are two typical weak excitation systems, used to verify the feasibility of the proposed control method Keywords: Daptive control; sliding mode control; fuzzy logic; single input multiple output systems; under-actuated systems ĐẶT VẤN ĐỀ Các hệ thống kích thích yếu đặc trưng thực tế chúng có truyền động mức độ tự điều khiển [1] Có nhiều hệ thống kích thích yếu ứng dụng thực tế đề cập [2], robot Người phản biện: PGS TS Trần Vệ Quốc GS TSKH Thân Ngọc Hồn khơng gian bay tự do, robot nước, robot Đơi khi, thuật tốn điều khiển cho hệ thống kích thích yếu sử dụng để khôi phục lại phần chức hệ thống bị hỏng Bằng thuật toán điều khiển kích thích yếu thích hợp trình bày [3-4], cánh tay robot cung cấp phần chức Do đó, việc phát triển thuật tốn điều khiển cho hệ thống kích thích yếu Tạp chí Nghiên cứu khoa học, Trường Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190, Số (73) 2021 LIÊN NGÀNH ĐIỆN - ĐIỆN TỬ - TỰ ĐỘNG HÓA quan trọng Phương trình tốn học chúng thường bao gồm thành phần phi tuyến cao khớp nối, làm cho thiết kế điều khiển chúng trở nên khó khăn [5] Trong nghiên cứu này, tập trung vào lớp hệ thống SIMO kích thích yếu Lớp lớn, bao gồm hệ thống lắc ngược song song xoay, Pendubot, TORA Các hệ thống thường sử dụng để nghiên cứu phương pháp điều khiển khác công cụ giảng dạy trường đại học giới Có nhiều phương pháp điều khiển đưa ra, bao gồm điều khiển dựa lượng, điều khiển tựa thụ động, điều khiển lai, điều khiển thông minh… đề cập tài liệu [6-10] Hầu hết báo đề xuất luật điều khiển cho hệ thống cụ thể Trong thực tế, biểu thức không gian trạng thái tổng qt mơ tả cho loạt hệ thống SIMO kích thích yếu Do báo này, tác giả nghiên cứu, thiết kế luật điều khiển tổng quát cho loạt hệ thống SIMO kích thích yếu Trong năm gần phương pháp điều khiển trượt /SMC/ sử dụng rộng rãi cho vấn đề thiết kế điều khiển hệ thống phi tuyến SIMO kích thích yếu SMC cách tiếp cận hiệu vấn đề trì ổn định hiệu suất thích hợp hệ thống điều khiển với mơ hình xác [11-17] Đặc điểm cốt lõi phương pháp điều khiển trượt khả đảm bảo tính bền vững ổn định cho hệ thống điều khiển nhiên khó khăn việc thiết kế điều khiển trượt tất thông số giới hạn giới hạn của thông số không xác định phải xác định trước thiết kế điều khiển Do hệ thống điều khiển có nhiều tham số khơng xác định việc thiết kế hệ thống điều khiển trượt trở nên phức tạp Để giải khó khăn này, điều khiển thông minh sở logic mờ đưa [18-23] Cụ thể hơn, tác giả [20] đề xuất phương pháp điều khiển mờ thích nghi cho lắc đảo ngược có bánh xe Tương tự vậy, tác giả [19] khai thác phép xấp xỉ logic mờ để giải tham số không chắn điều khiển tay máy di động kích thích yếu Trong phạm vi hệ thống SIMO, cơng trình [21] sử dụng luật mờ tự thiết lập để tính tốn ma trận trọng số sau sử dụng để tối ưu hóa hàm trọng số điều khiển tối ưu Các tác giả [23] xem xét việc thiết kế điều khiển backstepping mờ thích ứng cho robot kích thích yếu Tuy nhiên, tất điều khiển thiết kế dựa sở logic mờ, luật điều khiển xây dựng dựa kinh nghiệm người thiết kế với kinh nghiệm nhiều khơng đủ khó để xây dựng luật điều khiển phù hợp Để khắc phục nhược điểm trên, báo tác giả nghiên cứu điều khiển chế độ trượt phân cấp mờ thích nghi AFHSMC cho loạt hệ thống SIMO kích thích yếu Bằng việc kế thừa thuận lợi điều khiển trượt phân cấp HSMC điều khiển logic mờ Ưu điểm, điều khiển HSMC khả bền vững ổn định Ưu điểm, điều khiển logic mờ khả xấp xỉ ước lượng tham số chưa biết cách xác, áp dụng điều khiển vào điều khiển hệ xe lắc ngược 2D cần trục 2D hiệu bám, độ vọt lố cải thiện SƠ ĐỒ ĐIỀU KHIỂN CHẾ ĐỘ TRƯỢT PHÂN CẤP MỜ THÍCH NGHI 2.1 Thiết kế điều khiển ét mơ hình điển hình loại hệ thống SIMO under-actuated sau: [& = [ [& = I [& = [ +J X [& = I +J X (1) Các sai số phản hồi hệ thống tham chiếu mong muốn là: é x1 - xd ù é x1 - xd ù ée1 ù e(t ) = ê ú =ê ú =ê ú ë x3 - jd û ë x3 - û ëe2 û (2) Trong đó: [ vị trí mong muốn Trong trường hợp lắc ngược cầu trục [ vị trí mong muốn xe jd = góc quay mong muốn Trong đó, đạo hàm sai số suy từ (1) sau: e!1 = e2 e!2 = f1 ( X ) + g1 ( X )u - !!xd e!3 = e4 e!4 = f ( X ) + g2 ( X )u (3) Hình Sơ đồ điều khiển chế độ trượt phân cấp mờ thích nghi, FLC SMC đại diện cho điều khiển logic mờ điều khiển chế độ trượt Tạp chí Nghiên cứu khoa học, Trường Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190, Số (73) 2021 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC V = + (4) V = + (5) Với số dương Sau đó, bề mặt trượt cấp hai cho hệ thống SIMO under-actuated tính tốn S = l1s1 + b1s2 (6) Ở đây: l1 b1 tham số dương Cần lưu ý để đảm bảo mặt trượt cấp hai hội tụ 0, sơ đồ HSMC dự kiến bao gồm hai luật riêng biệt [23] Nói cách khác, chúng tơi sử dụng luật điều khiển chuyển mạch để điều khiển trạng thái hệ thống điều khiển hướng tới mặt trượt cụ thể Sau đó, chúng tơi sử dụng luật điều khiển tương đương để trì xuất trạng thái mặt trượt Do đó, sơ đồ điều khiển hiệu cho hệ thống SIMO under-actuated xây dựng sau: X = X T + XV (7) Trong đó: ueq usw tương ứng luật điều khiển chuyển mạch điều khiển tương đương Hơn nữa, để đảm bảo tính ổn định hệ thống SIMO under - actuated theo sơ đồ điều khiển đề xuất, hàm Lyapunov xét: = (8) Đạo hàm mặt trượt cấp hai xác định sau: = 6& (9) Hoặc dV ! = SS = S (l1s!1 + b1s!2 ) dt = S [l1 (c1x2 + f1 + g1u ) + b1 (c2 x4 + f + g 2u )] ì -(c1 x2 + f1 ) ïueq1 = g1 ï ïï -(c2 x4 + f ) (11) íueq = g ï ï l gu +b g u k S + h sgn( S ) ïusw = -usw1 - 1 eq1 eq g + g l1g1 + b1 g l1 b1 ïỵ Ta có dV = S S! = -(kS + h S sgn(S )) £ dt (12) Do vậy, tín hiệu điều khiển cho hệ thống SIMO underactuated tổng hợp sau: u = ueq1 + usw1 + ueq + usw =- l1 f1 ( X ) + b1 f2 ( X ) + l1c1 x2 + b1c2 x4 + kS + h sgn( S ) l1 g1 ( X ) + b1 g ( X ) Để giảm tượng dao động, hàm bão hòa đề xuất để thay hàm sign: ïìsgn( S ) if S > sat (S ) = í (13) if S £ ïỵ S Do đó, tín hiệu điều khiển (12) viết lại bởi: l1 f1 ( X ) + b1 f ( X ) + l1c1e2 + b1c2e4 l1 g1 ( X ) + b1 g2 ( X ) !! -l x + kS + h sat (S ) + d l1 g1 ( X ) + b1 g2 ( X ) u=- él1 (c1 x2 + f1 + g1 (ueq1 + usw1 + ueq + usw2 )) ù =Sê ú ëê+ b1 (c2 x4 + f2 + g2 (ueq1 + usw1 + ueq + usw2 ))ûú (10) él1 (c1 x2 + f1 + g1ueq1 ) + b1 ( c2 x2 + f2 + g2ueq ) ù ê ú = S ê+usw2 (l1g1 + b1 g ) + usw1 (l1 g1 + b1g ) ú ê+l1 g1ueq + b1 g2 eeq1 + kS + h sat (S ) - (kS + h sgn(S )) ú ë û Với V V hàm bão hòa hàm dấu, N tham số để loại bỏ tượng chattering X T = X T + X T XV = X V + X V Cần lưu ý độ ổn định mặt trượt bảo Hình Sự hội tụ biến trạng thái S với k biến thiên đảm (14) 2.2 Luật thích nghi Có thể thấy phân tích mục 2.1 hai thông số l1 b1 (6) giữ ngun khơng đổi gây dao động hệ thống điều khiển Để giải vấn đề, báo tác giả đề xuất điều khiển thích nghi tham số theo thời gian cách sử dụng hệ thống mờ Để đơn giản điều khiển, xác định: b1 = k l1 Do đó, cho phép hệ thống logic mờ tính tốn tham số thay hai tham số thời điểm cụ thể Nhận thấy hệ số k xác định trước Ngồi Tạp chí Nghiên cứu khoa học, Trường Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190, Số (73) 2021 LIÊN NGÀNH ĐIỆN - ĐIỆN TỬ - TỰ ĐỘNG HÓA ra, thay đổi k dẫn đến thay đổi mặt trượt Và k chọn đúng, trạng thái hệ thống điều khiển di chuyển mặt trượt để hội tụ minh họa Hình Phương pháp đề xuất giảm đáng kể tượng dao động hệ thống SIMO under-actuated Mơ hình điều khiển mờ vịng kín cho lớp hệ thống SIMO under-actuated minh họa Hình Bây nghiên cứu cách xây dựng hàm liên thuộc luật sở cho hai hệ thống điển hình bao gồm hệ xe lắc ngược cần trục Các hàm liên thuộc cho tham số đầu vào hệ thống xe lắc ngược 2D cần trục 2D, tham số đầu vào có tập mờ ba tam giác minh họa Hình 3a 3b, tương ứng Về mặt tốn học, tập mờ trình bày [-2 -1 2] đề xuất chúng tôi, điều khiển chế độ trượt phân cấp mờ thích nghi /AFHSMC/, điều khiển lớp hệ thống robot SIMO under - actuated, chúng tơi tiến hành thí nghiệm môi trường mô tổng hợp cho hai hệ thống robot SIMO underactuated điển hình bao gồm hệ xe lắc ngược 2D cần trục 2D Thông qua kết trình bày phần Có thể nhận thấy hiệu suất điều khiển xe hệ thống xe lắc xe cần trục cao đạt vị trí mong muốn 3.1 Hệ thống xe lắc ngược 2D Trong thí nghiệm xe lắc ngược 2D [25], thấy thơng số hệ thống trình bày [25] biết trước Các thơng số tóm tắt Bảng Bảng Các thơng số hệ thống xe lắc ngược 2D Thông số /a/ /b/ Hình Tập hợp mờ tham số đầu vào cho (a) hệ thống xe lắc ngược 2D (b) cần trục thẳng đứng 2D Tương ứng với [ = [3 2.5 2.5 3] Cho hệ thống xe lắc ngược 2D cần trục 2D Quan trọng hơn, luật sở xây dựng tóm tắt Bảng [ = [10 9.25 7.5 9.25 10] Bảng Suy luận mờ cho điều khiển chế độ trượt phân cấp thích nghi l & -1 -1 -1 1 -2 -1 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ KẾT LUẬN Để chứng minh tính hiệu phương pháp tiếp cận Giá trị 1 (kg) 0,1 (kg) lc (m) C C k h 10 g 9,81 (m/s Hơn nữa, để chứng minh tính bền vững hệ thống điều khiển vịng kín nhiễu bên ngồi, mơ phỏng, tác động nhiễu lên hệ thống 2(N) sau thời gian hoạt động 3(s) Kết mô thí nghiệm có tồn khơng có tồn nhiễu bên minh họa Hình 4, Hình 4a, 4c 4e kết thu không xét đến nhiễu bên ngồi Cịn Hình 4b, 4d 4f cho thấy kết thu hệ thống bị ảnh hưởng nhiễu loạn bên ngồi Có thể thấy rõ hai trường hợp, xe đạt đến vị trí mong muốn 2(m) góc quay hội tụ đáng kể điều kiện lý tưởng 0(rad) sau 10(s) Tức là, ổn định hệ thống xe lắc ngược đảm bảo với điều kiện bên ngồi mơi trường nhiễu loạn Tạp chí Nghiên cứu khoa học, Trường Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190, Số (73) 2021 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Hình Hiệu suất điều khiển hệ thống xe lắc ngược 2D khơng có nhiễu (cột bên trái) có nhiễu tác động (cột bên phải) Hiệu suất điều khiển hệ thống xe lắc ngược 2D thu cách tiếp cận đề xuất AFHSMC so với hiệu suất thu thuật tốn HSMC tiêu chuẩn thể Hình Nó vị trí xe, góc quay, vận tốc vận tốc góc xe điều khiển HSMC AFHSMC hội tụ đến vị trí cân khoảng 10 s Tuy nhiên, độ vọt lố góc dao động, vận tốc vận tốc góc xe điều khiển AFHSMC có dao động nhỏ so với điều khiển HSMC Hình Hiệu suất điều khiển hệ thống xe lắc ngược 2D thu điều khiển đề xuất (AFHSMC) so với điều khiển HSMC chuẩn Tạp chí Nghiên cứu khoa học, Trường Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190, Số (73) 2021 LIÊN NGÀNH ĐIỆN - ĐIỆN TỬ - TỰ ĐỘNG HÓA 3.2 Hệ cầu trục 2D Để củng cố tính hiệu thuật tốn đề xuất chúng tơi việc điều khiển lớp hệ thống rôbốt SIMO under - actuated, tiến hành thử nghiệm cần trục 2D điển hình khác [15] Các thơng số sử dụng để mô cầu trục 2D điều khiển tóm tắt Bảng Bảng Các thông số cần trục 2D Thông số Giá trị (kg) 1c (kg) lc (m) C 0,01 C k 3,5 3,85 g 9,81 (m/s Tương tự hệ thống xe lắc ngược 2D, trước tiên tiến hành mô xem xét mơi trường khơng có nhiễu loạn Sau đó, để xác minh tính ổn định hiệu suất điều khiển cầu trục 2D, cố ý tác động lên cầu trục nhiễu bên 15(N) sau hệ thống khởi động 5(s) Như mong đợi, điều khiển AFHSMC đề xuất phản hồi tốt với nhiễu loạn bên giữ cho hệ thống bền vững Kết thu thể Hình hai trường hợp khơng có nhiễu (cột bên trái) có nhiễu (cột bên phải) chứng tỏ ổn định hệ thống nhiễu loạn So sánh điều khiển AFHSMC đề xuất điều khiển HSMC tiêu chuẩn thực kết minh họa Hình Khơng ngạc nhiên luật HSMC tiêu chuẩn hoạt động so với phương pháp đề xuất tốt chút Điều tham số sơ đồ HSMC biết đến xác định tham số hệ thống robot phi tuyến SIMO under-actuated không chắn cao khơng thực tế Do đó, kết thu theo luật HSMC tiêu chuẩn coi lý tưởng Tuy nhiên, kết thu phương pháp tác giả tham số phương pháp đề xuất xấp xỉ suy cách thích nghi logic mờ Hình Hiệu suất điều khiển cần trục 2D khơng có nhiễu (cột bên trái) có nhiễu (cột bên phải) Tạp chí Nghiên cứu khoa học, Trường Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190, Số (73) 2021 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Hình Hiệu suất điều khiển cần trục 2D thu điều khiển đề xuất (AFHSMC) so với điều khiển HSMC chuẩn [5] Spong, M W (1995), The swing up control KẾT LUẬN problem for the acrobat, IEEE Control Systems Magazine,15, 49–55 Bài báo giới thiệu cách điều khiển ổn định hiệu để điều khiển lớp hệ thống robot SIMO under [6] Suykens,J.;Vandewalle,J.;DeMoor, B (2001), - actuated, điều khiển thiết lập Optimalcontrolbyleastsquaressupportveccách sử dụng luật HSMC Hơn nữa, tác giả tormachines,Neural Networks2001, 14, 23 –35.doi:https://doi.org/10.1016/S0893đề xuất khai thác chế logic mờ để suy tham số bất định, phi tuyến chưa biết hệ thống Thuật [7] 6080(00)00077-0 Adhikary, N.; Mahanta, C, (2013) Integral backtoán đề xuất sau xác nhận hai stepping sliding mode control for underactuhệ thống SIMO under-actuated điển hình bao gồm xe ated systems: Swing-up and stabilization of the Cart–Pendulum System ISA Transactions lắc ngược 2D cần trục 2D Kết thu 2013, 52, 870-880.doi:https://doi.org/10.1016/j chứng tỏ hiệu phương pháp đề xuất isatra.2013.07.012 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Xu, R and Ozguner, U (2008), Sliding mode control of a class of underactuated system, Automatica, vol 44, no 1, pp 233-241 [2] Olfati-Saber, R (2002), Normal forms for underactuated mechanical systems with symmetry, IEEE Transactions on Automatic Control, vol 47, no 2, pp 305-308 [3] Xin, X and Kaneda, M, (2007), Swing-up control for a 3-DOF gymnastic robot with passive rst joint: design and anal ysis, IEEE Transactions on Robotics, vol 23, no 6, pp 1277-1285 [4] Fierro, R., Lewis, F L and Lowe, A (1999), Hybrid control for a class of underactuated mechanical systems, IEEE Transactions on Systems, Man and Cybernetics, Part A: Systems and Humans, vol 29, no 6, pp 649-654 [8] Karkoub, M.A.; Zribi, M (2001), Robust Control Schemes for an Overhead Crane, Journal of Vibration and Control 2001, 7, 395-416, https://doi.org/10.1177/107754630100700305] doi:10.1177/107754630100700305 [9] Qian, D.; Liu, X.; Yi, J (2012), Adaptive control based on hierarchical sliding mode for under-actuated systems, IEEE International Conference on Mechatronics and Automation, 2012, pp 1050-1055 [10] Mahjoub, S.Mnif, F Derbel, N (2015), Secondorder sliding mode approaches for the control of a class of underactuated systems, International Journal of Automation and Computing, 12, 134– 141 doi:10.1007/s11633-015-0880-3 [11] Nguyen, T.V.; Thai, N.H.; Pham, H.T.; Phan, T.A.; Nguyen, L.; Le, H.X.; Nguyen, H.D, (2019), Adaptive Neural Network-Based Backstepping Sliding Mode Control Approach for Dual-Arm Robots, Journal of Control, Automation and Electrical System, 30, 512–521 doi:10.1007/ s40313-019-00472-z Tạp chí Nghiên cứu khoa học, Trường Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190, Số (73) 2021 LIÊN NGÀNH ĐIỆN - ĐIỆN TỬ - TỰ ĐỘNG HÓA [12] Pham, D.T.; Nguyen, T.V.; Le, H.X.; Nguyen, L.; Thai, N.H.; Phan, T.A.; Pham, H.T.; Duong, A.H.; Bui,L.T (2020), Adaptive neural network based dynamic surface control for uncertain dual arm robots International Journal of Dynamics and Control, 8, 824–834 doi:10.1007/s40435-01900600-2 [13] Mahmoodabadi, M.J.; Haghbayan, H.K (2020), An optimal adaptive hybrid controller for a fourth-order under-actuated nonlinear inverted pendulum system Transactions of the Institute of Measurement and Control, 42, 285–294, [https://doi.org/10.1177/0142331219868589] doi:10.1177/0142331219868589 [14] Le, V.A.;Le, H.X.;Nguyen, L.;Phan, M.X (2019), AnEfficientAdaptiveHierarchicalSlidingModeControlStrategy Using Neural Networks for 3D Overhead Cranes International Journal of Automation and Computing 2019, 16, 614–627 doi:10.1007/s11633-019-1174-y [15] Weimin, X.; Xiang, Z.; Yuqiang, L.; Mengjie, Z.; Yuyang, L (2015), Adaptive dynamic sliding mode control for overhead cranes 34th Chinese Control Conference (CCC), pp 3287–3292 [16] Wang, W.; Yi, J.; Zhao, D.; Liu, D (2004), Design of a stable sliding-mode controller for a class of second-order underactuated systems IEE Proceedings Control Theory and Applications, 151, 683–690 [17] Zadeh, L.A (2008), Is there a need for fuzzy logic? Information Sciences, 178, 2751 – 2779 doi:https://doi.org/10.1016/j.ins.2008.02.012 [18] Li, Z.; Yang, C.; Su, C.Y.; Ye, W (2014), Adaptive fuzzy-based motion generation and control of mobile under-actuated manipulators Engineering Applications of Arti cial Intelligence, 30, 86 – 95 doi:https://doi.org/10.1016/j engappai.2013.12.01 [19] Yue, M.; An, C.; Du, Y.; Sun, J (2014), Indirect adaptive fuzzy control for a nonholonomic/ underactuated wheeled inverted pendulum vehicle based on a data-driven trajectory planner Fuzzy Sets and Systems, 290, 158 -177 Theme: Control Engineering and Applications, doi:https://doi.org/10.1016/j.fss.2015.08.013 [20] Zhang, H.Y.; Wang, J.; Lu, G.D (2014), Selforganizing fuzzy optimal control for underactuated systems Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part I: Journal of Systems and Control Engineering, 228, 578–590, [https://doi.org/10.1177/0959651814533681] doi:10.1177/0959651814533681 [21] Hwang, C.; Chiang, C.; Yeh, Y (2014), Adaptive Fuzzy Hierarchical Sliding-Mode Control for the Trajectory Tracking of Uncertain Underactuated Nonlinear Dynamic Systems IEEE Transactions on Fuzzy Systems, 22, 286–299 [22] Azimi, M.M.; Koo gar, H.R (2015), Adaptive fuzzy backstepping controller design for uncertain underactuated robotic systems Nonlinear Dynamics, 79, 1457–1468 doi:10.1007/s11071-014-1753-y [23] Su, X.;Xia, F.; Liu, J.; Wu, L.Eventtriggered fuzzy control of nonlinear systems with its application to inverted pendulum systems Automatica [24] Roose, A.I.; Yahya, S.; Al-Rizzo, H (2017) Fuzzy-logic control of an inverted pendulum on a cart Computers & Electrical Engineering, 61, 31 – 47 THÔNG TIN TÁC GIẢ Trần Thị Điệp - Tóm tắt q trình đào tạo, nghiên cứu (thời điểm tốt nghiệp chương trình đào tạo, nghiên cứu): + Năm 2010: Tốt nghiệp Đại học Kỹ thuật công nghiệp Thái guyên, chuyên ngành Điện tự động hóa + Năm 2013: Tốt nghiệp thạc sĩ ngành Điện tự động hóa, Đại học ỏ Địa chất Hà Nội + Năm 2020: Tốt nghiệp ến sĩ chuyên ngành Kỹ thuật điện học Trường Đại Hồ Nam Trung Quốc + Từ năm 2010 đến nay: Giảng viên khoa Điện, Trường Đại học Sao Đỏ - Hướng nghiên cứu điều khiển hệ thống phi tuyến, robot, lượng tái tạo bao gồm lượng gió hệ thống pin nhiên liệu, lượng mặt trời - Điện thoại: 0374 700 015 - Email: phuongdiep222@gmail.com.vn Tạp chí Nghiên cứu khoa học, Trường Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190, Số (73) 2021 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Dương Thị Hoa - Tóm tắt q trình đào tạo, nghiên cứu (thời điểm tốt nghiệp chương trình đào tạo, nghiên cứu): + Năm 2007: Tốt nghiệp Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên, chuyên ngành Kỹ thuật điện + Năm 2011: Tốt nghiệp thạc sĩ ngành Sư phạm kỹ thuật điện, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội + Từ năm 2008 đến nay: Giảng khoa Điện, Trường Đại học Sao Đỏ - Điện thoại: 0983 105 189 - Email: hoa105189@gmail.com.vn Nguyễn Thị Sim - Tóm tắt q trình đào tạo, nghiên cứu (thời điểm tốt nghiệp chương trình đào tạo, nghiên cứu): + Năm 2006: Tốt nghiệp Đại học Mỏ - Địa chất Hà Nội chuyên ngành Điện khí hóa xí nghiệp mỏ dầu khí + Năm 2011: Tốt nghiệp thạc sĩ ngành Đo lường Các hệ thống điều khiển, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội + Từ năm 2006 đến nay: Giảng khoa Điện, Trường Đại học Sao Đỏ - Điện thoại: 0986 108 248 - Email: ntsim1982@gmail.com.vn Tạp chí Nghiên cứu khoa học, Trường Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190, Số (73) 2021 ... Trọng Các Nguyễn Tùng âm Phương pháp điều khiển chế độ trượt phân cấp - mờ thích nghi cho lớp hệ thống Under - Actuated 14 Trần Thị Điệp Dương Thị Hoa Nguyễn Thị Sim Thiết kế anten cho hệ thống. .. chí Nghi? ?n cứu khoa học, Trường Đại học Sao Đỏ, ISSN 185 9-4 190, Số (73) 2021 NGHI? ?N CỨU KHOA HỌC Phương pháp điều khiển chế độ trượt phân cấp - mờ thích nghi cho lớp hệ thống Under - Actuated SIMO. .. Trong nghi? ?n cứu này, kết hợp điều khiển chế độ trượt phân cấp điều khiển mờ thích nghi cho lớp hệ thống robot under - actuated đầu vào nhiều đầu (SIMO) đề xuất Trong sơ đồ điều khiển này, cách