Đang tải... (xem toàn văn)
Ứng dụng điều khiển thích nghi hệ thiếu cơ cấu chấp hành cho xe tự hành ba bánh.Ứng dụng điều khiển thích nghi hệ thiếu cơ cấu chấp hành cho xe tự hành ba bánh.Ứng dụng điều khiển thích nghi hệ thiếu cơ cấu chấp hành cho xe tự hành ba bánh.Ứng dụng điều khiển thích nghi hệ thiếu cơ cấu chấp hành cho xe tự hành ba bánh.Ứng dụng điều khiển thích nghi hệ thiếu cơ cấu chấp hành cho xe tự hành ba bánh.Ứng dụng điều khiển thích nghi hệ thiếu cơ cấu chấp hành cho xe tự hành ba bánh.
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,… 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 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, cần nghiên cứu riêng cho đối tượng Xe tự hành (viết tắt WMR) thuộc lớp đối tượng robot di động, di chuyển 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 môi 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 lên cần thiết có ý nghĩa thực tế Xe tự hành ba bánh đối tượng 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 Mục tiêu nghiên cứu: Xe tự hành ba bánh đối tượng phổ biến, nhiên, hoạt động xác xe phụ thuộc nhiều vào phương án điều khiển sử dụng xe đối tượng thiếu cấu chấp hành Việc thiết kế điều khiển cho xe ba bánh tự hành thách thức đối tượng có mơ hình phức tạp, trình hoạt động chịu nhiều tác động môi trường làm việc Mục tiêu nghiên cứu luận án nghiên cứu mơ hình toán học điều kiện làm việc xe ba bánh tự hành, từ ứng dụng điều khiển thích nghi phi tuyến, điều khiển thích nghi mờ để giải toán bám quỹ đạo cho xe đạo có xét đến nhiễu tác động vào xe Đối tượng phạm vi nghiên cứu: 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, nonholonomic chịu ảnh hưởng nhiễu tác động Phạm vi nghiên cứu xây dựng mơ hình tốn học cho hệ xe ba bánh tự hành, từ đề xuất điều khiển bám trường hợp nhiễu tác động có biên độ nhỏ Ứng dụng 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 đề tài Về lý luận: 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 Về thực tiễn: 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 Bố cục luận án Luận án bao gồm chương, chương giới thiệu hệ thiếu cấu chấp hành, mơ hình chung hệ điện thiếu cấu chấp hành, xây dựng mơ hình động học động lực học WMR Nghiên cứu phân loại phương pháp điều khiển, đề xuất hướng nghiên cứu luận án Chương tổng hợp điều khiển trượt tầng backstepping chỉnh định mờ cấu trúc mạch vòng Chương tổng hợp điều khiển thích nghi dựa ước lượng nhiễu cấu trúc hai mạch vòng Chương tổng hợp điều khiển thích nghi mờ loại cấu trúc hai mạch vòng Cuối phần kết luận, đề xuất hướng phát triển đề tài, công trình cơng bố luận án CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THIẾU CƠ CẤU CHẤP HÀNH VÀ XE TỰ HÀNH 1.1 Giới thiệu chung hệ thiếu cấu chấp hành 1.2 Hệ thiếu cấu chấp hành hệ điều khiển có số thiết bị chấp hành số bậc tự số biến mô hình, tức hệ có số bậc tự không cấu chấp hành tác động trực tiếp, biến phụ thuộc Các hệ thiếu cấu chấp hành điện mơ hình động lực học thiết lập từ phương trình Euler Lagrange, có dạng tổng quát sau: 1.3 M (q)q + C(q)q + g(q) = E(q)u + τd (t) 1.4 ( 1.5) 1.5 ong Tr đó: 1.6 q = q , q 1.7 vector biến , q T khớp n 2, 1.8 u = [u1,u2T 1.9 vector tín hiệu điều khiển, với m số tín , ,um ] 1.10 hiệu đầu vào, hệ thống thiếu cấu chấp hành n > m τ d (t) xem thành phần tín hiệu nhiễu tác động lên hệ thống, giả thiết bi chặn M (q) ∈ Rn×n ma trận qn tính C(q) ma trận liên quan lực hướng tâm lực Coriolis 1.11 Mơ hình xe tự hành ba bánh 1.11.1.Mơ hình động học 1.12 Tọa độ OXY hệ tọa độ cố định MX ′Y ′ hệ tọa độ cục gắn xe, ( x, y ) tọa độ trọng tâm xe hệ tọa độ cố 1.13 định Góc 𝜃 góc quay trục X ′ so với trục X , gọi góc hướng xe Như vậy, vị trí hướng xe hoàn toàn xác định 1.14 1.15 q = [ x, y,θ ]T Vận tốc bánh xe WMR điều vector khiển 1.16 động độc lập Gọi υ vận tốc tịnh tiến 𝜃 vận tốc quay, chuyển động xe mơ tả phương trình động học: 1.17 1.18 1.19 1.20 1.21 1.24 Giả thiết: x = υ cosθ − ωa sinθ y = υ sinθ + ωa cosθ θ=ω 1.22 1.23 (1.14) 1.25 υ 1.26 ω ≤ ωmax với υmax ,ωmax tốc độ lớn ≤ υmax , 1.27 Khi xe khơng bị trượt chuyển động với điều kiện ràng buộc non-holonomic: 1.28 −xsinθ + ycosθ − aθ = 1.29 (1.15) 1.30 Viết dạng vector: 1.31 A1 (q)q = 1.32 (1.16) 1.33 1.34 1.35 Hình 1.2: Mơ hình xe tự hành ba bánh 1.35.1.Mơ hình động lực học 1.36 Xe tự hành di chuyển mặt sàn nên thành phần g 0, bỏ qua thành phần tiêu tán công suất ma sát giảm sóc P, mơ hình tốn học cấu chấp hành thiết bị cảm biến xe 1.37 coi lý tưởng, chưa xét đến nhiễu, gọi q = 1.39 vector tọa độ [ x, y,θ ]T 1.38 biến đầu ta có phương trình đơn giản là: 1.40 m d ∂L T ∂L T 1.41 1.44 1.42 − = F − ∑λj a j dt ∂q ∂q j =1 1.43 (1.18) 1.45 Tính hàm Lagrange thành phần đạo hàm (1.18) ta có: 1.54 1.46 mx − λ sinθ − (τ + τ )cosθ = 1.55 1.47 L r R 1.48 1.49 my + λ cosθ − (τ + τ )sinθ = 1.56 (1 1.50 R L 1.51 .24) r b 1.52 Iθ − aλ − (τ −τ ) = R L 1.53 r 1.57 Biểu diễn dạng vector: 1.58 M q = E (q)τ − AT (q)λ 1.59 1 1.60 (1.25) 1.60.1.Mơ hình xe tự hành xét đến yếu tố nhiễu hệ thống 1.61 Trong trường hợp xe di chuyển vào khúc cua di chuyển với tốc độ cao, mặt sàn trơn, có vật cản, xảy tượng trượt bánh xe, ảnh hưởng đến tốc độ vị trí xe Để hiểu rõ 1.62 ảnh hưởng ma sát trượt bánh lên hệ thống thuận tiện cho việc thiết kế điều khiển, thành phần ma sát trượt bánh đưa vào 1.63 mơ hình động học, động lực học 1.64 F 1.65 lực dọc xe Gọi , F2 , trục F3 1.66 bánh xe bên phải, bên trái, tổng lực ma sát ngang trục bánh xe 1.67 Hình 1.3: Xe tự hành ba bánh xét đến yếu tố trượt bánh 1.68 Gọi γ R γ L độ trượt dọc trục bánh xe bên phải bên trái, 1.69 η độ trượt ngang trục bánh xe Phương trình chuyển động xe xét điểm tâm khối G xe: 1.70 x = Ωcosθ − η sinθ − aµ sinθ 1.75 1.71 y = Ωsinθ + η cosθ + aµ cosθ 1.76 1.72 1.73 θ = µ (1.33) 1.74 1.77 Với điều kiện ràng buộc non-holonomic: 1.83 1.78 γ R = −rφR + x cosθ + y sinθ + bµ 1.79 = −rφγ + x cosθ + y sinθ − bµ 1.84 (1 LL 1.80 34) 1.81 η = −x sinθ + y cosθ − aθ 1.82 1.85 Với a khoảng cách M tâm khối G 1.86 1.87 q = [ x, y,θ ,η , γ , γ 1.88 vector tọa độ suy Ta đặt rộng ,φ ,φ ]T R L R 1.89 Lagrange, điều Lkiện ràng buộc non-holonomic (1.34) A2 (q)q = biểu diễn dạng vector sau: (1.35) 1.90 Cơ cấu xe tự hành xe di chuyển mặt sàn ngang, trọng tâm khối lượng xe trùng với trọng tâm hình học xe Mơ hình động lực học xe tự hành mô tả theo phương trình Lagrange: 1.91 M q = E τ − AT (q) λ 1.93 (1.38) 1.92 2 1.94 Phương trình động lực học (1.38) biến đổi dạng: 1.95 M 2v + B(v)v + E2v + Qγ + cη + gη = τ 1.96 ( 1.41) 1.97 Tình hình nghiên cứu tổng quan phương pháp điều khiển xe tự hành 1.97.1.Tình hình nghiên cứu nước 1.98 Với xu hướng đại hóa tự động hóa ngành cơng nghiệp nay, việc nghiên cứu ứng dụng xe tự hành nhà máy xí nghiệp ngày nhiều Trong nước có số đề tài nghiên cứu điều khiển WMR, thể quan tâm vai trò đối tượng Luận án tác giả Ngô Mạnh Tiến [15] thiết kế điều khiển thích nghi theo mơ hình mẫu, sử dụng camera phần mềm xử lý ảnh để xác định mục tiêu cho xe bám Phương pháp giải thuật học củng cố điều khiển thích nghi bền vững tác giả Nguyễn Tấn Lũy nghiên cứu [16], thử nghiệm thành công cho xe tự hành Trong luận án tiến sĩ tác giả Nguyễn Văn Tính [17] đề xuất sử dụng điều khiển thích nghi sử dụng mạng nơ ron để ước lượng thành phần nhiễu bất định trượt bánh xe, có nhiều cơng bố đáng nghi nhận 1.98.1.Tình hình nghiên cứu ngồi nước 1.99 Trên giới, vài thập kỉ gần điều khiển xe tự hành quan tâm nghiên cứu phát triển rộng rãi, nhiều phương pháp từ điều khiển kinh điển tuyến tính hóa phản hồi, thiết kế dựa hàm Lyapunov; đến phương pháp điều khiển phi tuyến đại đề xuất áp dụng cho WMR, điều khiển trượt, điều khiển thích nghi, điều khiển thích nghi nơ-ron, mờ 1.100 Với cấu trúc hai mạch vòng điều khiển: mạch vịng động học bên ngồi sử dụng hàm Lyapunov tổng hợp điều khiển bám vị trí, mạch vịng động lực học bên điều khiển bám tốc độ Nhiều phương pháp điều khiển mạch vòng động lực học đề xuất điều khiển trượt [18-22]; điều khiển Backstepping [23] Khi phương trình động lực học có tham số bất định điều khiển thích Nhiệm vụ α( x) đưa sai lệch tĩnh hệ e = x − xd → , xd tín hiệu đặt, ta chọn: α(x) = g−1(x)[− f (x) + x d− Ce] (3.31) 3.3.2 Tổng hợp điều khiển cho mạch vịng động lực học Mơ hình động lực học xe: −1 v = (−M2 −1B(v))v + M τ +1 d (3.33) Đặt sai lệch: ev = v − vd , vd giá trị đặt tốc độ vòng Đạo hàm hai vế (3.33) theo thời gian đặt thành phần bất định cần ước lượng d = −v − M −1Bv − M −1(Qγ + Cη + Gη + ) , ta có: τ d d d ev = −M2 −1Bev + M2 −1τ +1d (3.35) Đặt f (e ) = −M −1Be ; g(e ) = M −1 viết gọn (3.35) thành: v v v (3.36) ev = f (ev ) + g(ev )τ + d1 Ta nhận thấy mơ hình (3.36) có dạng giống hệ (3.21), tiến hành tổng hợp điều khiển dựa sở phương pháp luận trình bày mục 3.1, ta có luật điều khiển cho mạch vịng là: τ = (B − M C )e − M dˆ (3.34) v 21 Trong đó: C số xác định dương, dˆ đại lượng ước lượng 1 nhiễu d1 , tính sau: dˆ = z + L e 1 1v −1 −1 e −M Be +M τ) 1z = − − 1L 1z − 1L (L v v 3.3.3 Tổng hợp điều khiển cho mạch vịng động học (3.38) Hình 3.3: Xe tự hành bám mục tiêu Z Mục tiêu điều khiển WMR theo mục tiêu quỹ đạo cho trước, gọi điểm mục tiêu di chuyển xe Z (xZ , yZ ) , sai lệch vị trí điểm hai bánh xe (điểm M) với điểm mục tiêu Z hệ tọa độ OXY Hình 3.3 e p Phương trình sai lệch vị trí: ex cosθ sinθ xZ p p e = e y = −sin θ cosθ Zy + hu + d (3.46) Luật điều khiển u p cho (3.46) tách thành hai thành phần up1 up , up1 tín hiệu bù nhiễu cho thành phần phi tuyến u mơ hình, p tín hiệu điều khiển phản hồi: up = up1 + up (3.47) Chọn: cosθ p1 u = −h−1 −sin θ sinθ xZ cosθ y Z (3.48) Thay (3.47), (3.48) vào (3.46) được: ep = hup + d2 (3.49) Áp dụng pháp thiết u phương ˆ kế NDOB, điều khiển vịng ngồi là: C2ep − h d−1 p2 = −h −1 (3.50) Thành phần ước lượng nhiễu dˆ2 dˆ2 = z2 + L2 e p ; z2 = −L2 z2 − L2 (L2 e p + hv p2 ) (3.51) Hình 3.4: Sơ đồ khối hệ thống điều khiển thích nghi ước lượng nhiễu mạch vòng điều khiển Phần chứng minh tính ổn định mạch vịng điều khiển trình bày trang 59-61 luận án 3.4 Mô kiểm chứng 3.4.1 Mô với cấu trúc điều khiển thích nghi ước lượng vịng π T Với quỹ đạo đặt là: qr = cos 0.125π t,sin 0.125π t, + 0.125π t điểm ban đầu: q = [ x , y ,θ ]T = [1,0, π / 2]T 0 0 Nhận xét: Hình 3.5 cho thấy đường đặc tính quỹ đạo xe nằm chồng kín lên đặc tính quỹ đạo đặt, xe di chuyển bám sát với quỹ đạo đặt trước Thành phần nhiễu đầu vào nhận dạng với tốc độ nhanh, gần độ xác cao Hình 3.5: Xe bám quỹ đạo đặt hình trịn 3.4.2 Kết mơ điều khiển thích nghi ước lượng nhiễu mạch vòng Xét thành phần trượt dọc trục ngang trục tác động vào xe là: [γ R , γ ,η ]T = [1+ sin(t),1+ cos(t),sin(t)]T Mô để kiểm chứng luật điều khiển mục tiêu Z di chuyển theo quỹ đạo đặt: xZ (t) = − cos(0.2t) yZ (t) = + 3sin(0.2t) Kết mô cho thấy với điều khiển thiết kế trên, từ điểm xuất phát ngồi quỹ đạo đặt trước xe tiến ln quỹ đạo đặt bám sát quỹ đạo đặt Hình 3.9: Quỹ đạo bám xe Trong Hình 3.9, so sánh quỹ đạo xe di chuyển luật điều khiển luận án ( đường nét liền) với phương pháp điều khiển trượt tài liệu [46] (đường nét đứt dài), bám theo quỹ đạo đặt (đường nét đứt ngắn), thấy điều khiển sử dụng luận án đề xuất cho chất lượng bám nhanh xác hơn, điều cịn thể rõ đường đặc tính sai số vị trí, sai số tốc độ trang 65, 66 luận án 3.5 Kết luận chương Chương sử dụng cấu trúc hai mạch vòng điều khiển, luận án đề xuất hai phương pháp ước lượng nhiễu Một thiết kế ước lượng nhiễu dựa nguyên tắc tối ưu đoạn áp dụng cho mạch vòng động lực học để loại bỏ thành phần nhiễu đầu vào Hai thiết kế ước lượng nhiễu có khả loại bỏ ảnh hưởng thành phần nhiễu tác động vào mơ hình hệ thống, áp dụng cho hai mạch vòng động học động lực học Các kết thiết kế phân tích ổn định dựa tiêu chuẩn Lyapunov đánh giá mô kỹ thuật số Cả hai phương pháp điều khiển đề xuất chương dựa cấu trúc thích nghi trực tiếp, tức tín hiệu điều khiển gồm thành phần lấy từ điều khiển phản hồi thành phần thích nghi dựa quan sát nhiễu Các điều khiển thích nghi dựa quan sát nhiễu có đặc điểm chung cồng kềnh Do đó, chương luận án đề xuất cấu trúc điều khiển sử dụng điều khiển thích nghi tham số, điều khiển mờ loại sử dụng để bù bất định nhiễu CHƯƠNG TỔNG HỢP BỘ ĐIỂU KHIỂN THÍCH NGHI MỜ LOẠI CẤU TRÚC HAI MẠCH VÒNG 4.1 Hệ mờ loại Cơ sở hệ mờ loại trình bày trang 68-71 luận án 4.2 Tổng hợp điều khiển điều khiển thích nghi mờ loại cho mạch vịng ngồi Khi xét đến ảnh hưởng tượng ma sát trượt bánh xe thành phần nhiễu ngồi tác động lên xe tự hành, mơ hình động học động lực học đưa dạng tổng quát: x = F( x) x + G( x)u + d , với u vector tín hiệu đầu vào d thành phần nhiễu Để xử lý thành phần nhiễu d trước, đề xuất sử dụng hệ logic mờ loại để thiết kế điều khiển cho WMR, kết hợp với điều khiển thích nghi để chỉnh định tham số đầu mờ Cấu trúc hệ thống điều khiển bao gồm hai mạch vịng kín 4.2.1 Thiết kế điều khiển mạch vịng động lực học Biểu diễn mơ hình động lực học theo biến sai lệch tốc độ: (4.15) ev = F (v) + G uv + d1 − vd - Khi chưa xét đến thành phần nhiễu ( d1 = ), chọn luật điều u = u* = −G−1 ( F (v) + K e − v ) (4.16) v v v d khiển: Với K1 ma trận xác định dương Khi ta có: F(v) = −K1ev− Gu*v + vd (4.17) Thay (4.16) vào (4.15) ta được: ev + K1ev = (4.18) - Khi xét đến thành phần nhiễu (d1 ≠ 0) , hàm F (v) G chưa biết, luật điều khiển (4.16) khơng cịn xác Do đó, nhóm tác giả sử dụng điều khiển thích nghi mờ loại kết hợp thêm thành phần điều khiển bền vững H∞ để giảm thiểu ảnh hưởng nhiễu sai số xấp xỉ điều khiển mờ, luật điều khiển sau: uv = uˆv (v |1ϕ ) − G−1 u (4.19) s uˆ (v | ϕ ) = đầu điều khiển thích nghi mờ ξTϕ v 1 loại 2, ξ = diag(ξ ) , ξ1v = [ξ11,ξ12, ξ1i 1v , ,ξ1ϒ ] , cơng thức: ξ1 tính theo i ξ1i = f ϒ 1i ∑f (4.20) 1l l =1 Với f1 độ thoả mãn mệnh đề điều kiện thứ i, ϒ số luật i mờ Và u = [u ]T thành phần điều khiển bền vững H∞ u s s1 s2 Luật điều khiển us luật thích nghi ϕ1 chọn sau: u = BT Pe (4.24) s { v T T ϕ 1= − β γ ξ1 GB1 Pev } (4.25) 4.2.2 Thiết kế điều khiển mạch vịng động học Phương trình động học hệ: ex cosθ sinθ xZ p p e = e y = −sin θ cosθ Zy + hu + d (4.27) Luật điều khiển u p tách thành hai thành phần up1 up , u chọn giống mục 3.3.2, u tín hiệu p p1 điều khiển phản hồi, hệ đưa dạng: ep = hup + d2 (4.30) ễu loạn bên d2 = , đề xuất luật điều khiển up là: Khi nhi u = u* = −h−1K e (4.31) p2 p2 p ⇒ ep + K2ep = Từ (4.32) cho thấy đảm bảo sai lệch lim ep (t ) t →∞ (4.32) = K 2> Tuy nhiên, xét đến thành phần nhiễu luật điều khiển (4.31) khơng cịn xác Do sử dụng điều khiển thích nghi mờ loại cho tín hiệu điều khiển up sau: t u p = uˆ p (e p | ϕ2 ) −−1h (Λ1e p + Λ e dt) 2∫ p (4.33) Trong Λ1, số xác định dương; Λ2 điều khiển thích nghi mờ loại 2: uˆp (ep | 2ϕ ) = 2ζ T2ϕ uˆ p (e p | ϕ ) đầu (4.34) Với ξ2 tính ξ2 = diag(ξ2 p ) , ξ p = ξ 21 , ξ 22 , ξ j j , , ξ 2Τ , theo công thức [74], với f độ thoả mãn mệnh đề điều kiện thứ j thì: ξ2 j = j Τ f2 j ∑f (4.35) 2k k =1 Chọn hiệu điều khiển uk luật thích nghi ϕ2 sau: u= BTe k 2 (4.40) p ρ T ϕ2 = −{ξ2h B2e p} (4.41) Hình 4.3: Sơ đồ khối cấu trúc hệ thống điều khiển 4.2.3 Chứng minh tính ổn định Chứng minh tính ổn định cho mạch vịng động lực học mạch vịng động học trình bày chi tiết luận án trang 76-78 4.3 Mô kiểm chứng Tiến hành mơ 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: Xe bám quỹ đạo trịn Hình 4.6: Sai số vị trí phương X sử dụng mờ loại loại Hình 4.7: Sai số vị trí phương Y sử dụng mờ loại loại Từ Hình 4.5 đến Hình 4.7 cho thấy chất lượng điều khiển thích nghi mờ loại xử lý nhiễu chống trượt tốt điều khiển thích nghi mờ loại 1, nhờ lợi việc chọn hàm thành viên dạng ống điều khiển mờ Khi có nhiễu ngồi trượt bánh quỹ đạo bám tốt 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 có xem xét đến ma sát trượt bánh, nhiễu mơi trường tác động Tính ổn định hệ chứng minh lý thuyết kiểm chứng mô KẾT LUẬN CHUNG 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 2,3 luận án: Đề xuất cấu trúc điều khiển sử dụng mạch vịng điều khiển thay cấu trúc hai mạch vịng điều khiển thơng thường cho WMR Ở cấu trúc điều khiển này, điều khiển trượt tầng backstepping thích nghi mờ thiết kế 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 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 vịng điều khiển, phần chứng minh tính ổn định dừng lại việc chứng minh cho mạch vịng 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 mơ 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 hoàn thiện thuật tốn điều khiển mơi trường chuyển động xe có vật cản động tĩnh, đề xuất hướng nghiên cứu luận án ... trình cơng bố luận án CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THIẾU CƠ CẤU CHẤP HÀNH VÀ XE TỰ HÀNH 1.1 Giới thiệu chung hệ thiếu cấu chấp hành 1.2 Hệ thiếu cấu chấp hành hệ điều khiển có số thiết bị chấp hành. .. Tính ổn định hệ chứng minh lý thuyết kiểm chứng mô KẾT LUẬN CHUNG 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... tiêu nghi? ?n cứu luận án nghi? ?n cứu mơ hình toán học điều kiện làm việc xe ba bánh tự hành, từ ứng dụng điều khiển thích nghi phi tuyến, điều khiển thích nghi mờ để giải toán bám quỹ đạo cho xe