Điều khiển mờ trượt thích nghi cân bằng cho hệ pendubot

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CƠNG TRÌNH NCKH CẤP TRƯỜNG TRỌNG ĐIỂM ĐIỀU KHIỂN MỜ TRƯỢT THÍCH NGHI CÂN BẰNG CHO HỆ PENDUBOT S K C 0 9 MÃ SỐ: T2020-30TĐ S KC 0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 12/2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NCKH CẤP TRƯỜNG TRỌNG ĐIỂM ĐIỀU KHIỂN MỜ TRƯỢT THÍCH NGHI CÂN BẰNG CHO HỆ PENDUBOT Mã số: T2020-30TĐ Chủ nhiệm đề tài: TS Nguyễn Văn Đông Hải TP HCM, 12/2020 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NCKH CẤP TRƯỜNG TRỌNG ĐIỂM ĐIỀU KHIỂN MỜ TRƯỢT THÍCH NGHI CÂN BẰNG CHO HỆ PENDUBOT Mã số: T2020-30TĐ Chủ nhiệm đề tài: TS Nguyễn Văn Đông Hải Thành viên đề tài: PGS TS Nguyễn Minh Tâm ThS Lê Thị Thanh Hoàng TP HCM, 12/2020 DANH SÁCH NHỮNG THÀNH VIÊN THAM GIA ĐỀ TÀI VÀ ĐƠN VỊ PHỐI HỢP CHÍNH Danh sách thành viên tham gia đề tài TS Nguyễn Văn Đông Hải (chủ nhiệm) PGS TS Nguyễn Minh Tâm ThS Lê Thị Thanh Hoàng Đơn vị phối hợp Trường Đại học Sư phạm kĩ thuật TPHCM i MỤC LỤC DANH SÁCH NHỮNG THÀNH VIÊN THAM GIA ĐỀ TÀI VÀ ĐƠN VỊ PHỐI HỢP CHÍNH i DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT v THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU INFORMATION ON RESEARCH RESULTS MỞ ĐẦU 0.1 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGỒI NƯỚC 0.2 TÍNH CẤP THIẾT 0.3 MỤC TIÊU 0.4 CÁCH TIẾP CẬN 0.5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 0.6 ĐỐI TƯỢNG 0.7 PHẠM VI NGHIÊN CỨU 0.8 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU GIỚI THIỆU MƠ HÌNH 12 PHƯƠNG TRÌNH TỐN HỌC 15 GIẢI THUẬT ĐIỀU KHIỂN 18 3.1 Thiết kế giải thuật 18 3.2 Phân tích ổn định 22 CHƯƠNG II: KẾT QUẢ MÔ PHỎNG 25 1.1 Điều kiện mô 26 1.2 Cân chỗ 30 1.3 Bám quỹ đạo 32 1.4 Nhận xét 35 CHƯƠNG III: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 36 1.1 Kết luận 37 1.2 Hướng phát triển 38 TÀI LIỆU THAM KHẢO 41 ii DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng Thông số mơ hình 16 Bảng Thông số động DC 17 Bảng 3: Luật mờ khởi tạo ban đầu hàm f1 27 Bảng 4: Luật mờ khởi tạo ban đầu hàm g1 28 Bảng 5: Luật mờ khởi tạo ban đầu hàm f 28 Bảng 6: Luật mờ khởi tạo ban đầu hàm g 29 iii DANH MỤC HÌNH VẼ Hình Hệ bóng trục [16] 12 Hình Hệ bóng trục lệch [17] 12 Hình Hệ lắc ngược xe[18] 12 Hình Hệ lắc ngược quay Quanser 12 Hình Hệ cần trục [19] 12 Hình Hệ reaction wheel inverted pendulum [20] 12 Hình Cấu trúc khí pendubot 13 Hình Vị trí TOP 14 Hình Vị trí MID 14 Hình 10 Vị trí khơng điều khiển thứ 14 Hình 11 Vị trí khơng điều khiển thứ 14 Hình 12 MƠ hình pendubot thực tế đại học Illinois [15] 15 Hình 13 MƠ hình pendubot thực tế sinh viên HCMUTE chế tạo điều khiển[12] 15 Hình 14 Cấu trúc mơ hình pendubot 16 Hình 15 Các hàm liên hợp biến trạng thái (ngõ vào điều khiển) xi (i=1:4) 26 Hình 16 Các hàm mờ mô tả hàm phi tuyến fi (i=1:2) 26 Hình 17 Các hàm mờ mô tả hàm phi tuyến gi (i=1:2) 27 Hình 18 So sánh hàm f1 thực tế f1 đánh gía nhờ giải thuật mờ 30 Hình 19 So sánh hàm f2 thực tế f2 đánh gía nhờ giải thuật mờ 30 Hình 20 So sánh hàm g1 thực tế g1 đánh gía nhờ giải thuật mờ 31 Hình 21 So sánh hàm g2 thực tế g2 đánh gía nhờ giải thuật mờ 31 Hình 22 Góc link (x1) vị trí cân (rad) 32 Hình 23 Góc link (x3) vị trí cân (rad) 32 Hình 24 Đáp ứng bám theo quỹ đạo mong muốn chưa có nhiễu 33 Hình 25 Đáp ứng lắc bám quỹ đạo với giải thuật chưa có nhiễu 33 Hình 26 Đáp ứng bám theo quỹ đạo mong muốn có nhiễu 34 Hình 27 Đáp ứng lắc bám quỹ đạo với giải thuật có nhiễu 34 Hình 28 Pendubot link phát triển từ [21] 38 Hình 29 Pendubot link phát triển từ [22] 38 Hình 30 Mơ hình pendubot thực nghiệm (nhín thẳng) 39 Hình 31 Mơ hình pendubot thực nghiệm (nhìn nghiêng) 39 iv DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Stt Chữ viết tắt Giải thích AFHSMC Adaptive Fuzzy Hierarchical Sliding Mode Control – Điều khiển mờ trượt thích nghi theo phương pháp thứ bậc HSMC Hierarchical Sliding Mode Control – Điều khiển trượt theo phương pháp thứ bậc HCMUTE Ho Chi Minh university of Techonology and Education – Đại học Sư phạm kĩ thuật TPHCM SIMO Single-input multi-output – vào nhiều SMC Sliding mode control – điều khiển trượt GA Genetic Algorithm – giải thuật di truyền v TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc Tp HCM, ngày tháng năm THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Thông tin chung: - Tên đề tài: Điều khiển mờ trượt thích nghi cân cho hệ pendubot - Mã số: T2020-30TĐ - Chủ nhiệm: TS Nguyễn Văn Đơng Hải - Cơ quan chủ trì: trường Đại học Sư phạm kĩ thuật TPHCM - Thời gian thực hiện: 12 tháng Mục tiêu: Mục tiêu đề tài áp dụng giải thuật AFHSMC – phát triển nâng cấp cách áp dụng giải thuật mờ để bổ sung thêm cho giải thuật trượt vốn để ổn định thành cơng trước - để cân chỗ cho hệ pendubot – hệ SIMO đại diện - mô Bên cạnh đó, nhóm nghiên cứu cố gắng thực việc nâng cấp để hệ thống bám theo quỹ đạo hình sine mơ Giải thuật chứng tỏ khả ổn định hệ thống có bất định mơ tả tốn học hệ thống Đồng thời, chứng minh toán học phải chứng minh độ ổn định hệ thống theo Lyapunov Các kết tổng kết để thành báo khoa học đăng tạp chí quốc tế Việc thực đề tài tạo điều kiện cho nghiên cứu sinh, sinh viên tham gia nghiên cứu có báo khoa học bổ sung cho hồ sơ nghiên cứu, giúp sinh viên hoàn thành yêu cầu tốt nghiệp tạo thuận lợi cho em xin học bổng du học nước ngồi sau Tính sáng tạo: Các giải thuật tuyến tính hay phi tuyến cổ điển áp dụng thành cơng với mơ hình pendubot Tuy nhiên, việc áp dụng giải thuật u cầu phải biết rõ phương trình tốn học hệ thống Tuy nhiên, thơng số mơ hình có bất định Do đó, việc áp dụng trực tiếp giải thuật tuyến tính hay phi tuyến khơng đảm bảo điều khiển ổn định hệ thống vị trí xác định khơng đảm bảo hệ thống bám theo quỹ đạo Kết nghiên cứu đề tài góp phần giải phần vấn đề Việc áp dụng giải thuật mờ để xấp xỉ hóa hàm phi tuyến mơ tả tốn học hệ thống, có tính tốn đến bất định thơng số mơ hình Việc ổn định hệ thống đảm bảo tốn học Việc chọn hàm mờ mơ tả phương trình phi tuyến hệ thống hướng mà kết sau nghiên cứu đề tài cần hướng tới Kết nghiên cứu: Trong đề tài, dựa giải thuật SMC điều kiển ổn định chỗ tốt hệ thống SIMO mơ phỏng, nhóm nghiên cứu điều khiển thành công giải thuật AFHSMC đối tượng pendubot mô Trong giải thuật này, giải thuật mờ có khả thích nghi thay đổi để dần mơ tả tốt hàm phi tuyến phương trình tốn học hệ thống Nhờ đó, giải thuật SMC đáp ứng đối tượng pendubot có thơng số cịn chưa biết rõ, có độ bất định khoảng cho phép Bên cạnh đó, nhóm mơ thành cơng giải thuật AFHSMC cho pendubot bám theo quỹ đạo hình sine Các kết tổng hợp báo khoa học đăng tạp chí quốc tế Ngồi ra, q trình chi tiết thiết kế kết trình bày báo cáo tổng kết để làm tài liệu nghiên cho đọc giả quan tâm lý thuyết điều khiển Sản phẩm: 5.1 Sản phẩm khoa học: chương trình phần mềm mô phỏng, báo đăng tạp chí quốc tế báo cáo tổng kết Thông tin báo: Van-Dong-Hai Nguyen, Xuan-Dung Huynh, Pham-Phu Tran, Ba-Huy Nguyen, Tien-Thanh Nguyen, Tran-Minh-Nguyet Nguyen, Thien-Van Nguyen, Adaptive Fuzzy Sliding Control for Balancing Pendubot, International Jounal of ROBOTICA & MANAGEMENT, ISSN-L: 1453-2069; Print ISSN: 1453-2069; Online ISSN: 2359-9855, Vol 25, No 1, pp 28-32, June 2020 5.2 Sản phẩm đào tạo: khơng có 5.3 Sản phẩm ứng dụng: khơng có 5.4 Sản phẩm khác: khơng có Hiệu quả, phương thức chuyển giao kết nghiên cứu khả áp dụng: Bên cạnh việc tạo điều kiện để sinh viên nghiên cứu sinh tham gia đề tài, kết nghiên cứu góp phần bổ trợ kiến thức thông qua kết nghiên cứu cáo cáo tổng kết lưu lại thư viện trường, để sinh viên học viên cao học/nghiên cứu sinh trường có tảng để phát triển giải thuật lai để điều khiển hệ thống cân bằng, thích nghi với độ bất ổn định thơng số mơ hình Từ đó, góp phần hồn thành mục tiêu đào tạo nghiên cứu nhà trường Bên cạnh đó, đề tài góp phần xuất báo khoa học tạp chí quốc tế, đóng góp vào thành tích chung nhà trường Các kết nghiên cứu 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 NE NE NE NE NE NE NE NE NE NE NE NE NE NE ZE ZE ZE ZE ZE PO PO PO PO PO PO PO PO PO ZE ZE PO PO PO NE NE NE ZE ZE ZE PO PO PO ZE PO NE ZE PO NE ZE PO NE ZE PO NE ZE PO PB PB PB PB PB PS PB PS PB PB PB PB PB PB 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 ZE ZE ZE ZE ZE ZE ZE ZE ZE ZE ZE ZE ZE ZE ZE ZE ZE ZE ZE PO PO PO PO PO PO PO PO PO ZE ZE PO PO PO NE NE NE ZE ZE ZE PO PO PO ZE PO NE ZE PO NE ZE PO NE ZE PO NE ZE PO ZE ZE ZE ZE ZE ZE ZE ZE ZE ZE ZE ZE ZE ZE 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 PO PO PO PO PO PO PO PO PO PO PO PO PO PO ZE ZE ZE ZE ZE PO PO PO PO PO PO PO PO PO ZE ZE PO PO PO NE NE NE ZE ZE ZE PO PO PO ZE PO NE ZE PO NE ZE PO NE ZE PO NE ZE PO NB NB NB NB NB NB NB NB NB NB NB NB NB NS x3 NE NE NE ZE ZE ZE PO PO PO NE NE NE ZE ZE ZE PO PO PO NE NE NE ZE ZE ZE PO PO PO x4 NE ZE PO NE ZE PO NE ZE PO NE ZE PO NE ZE PO NE ZE PO NE ZE PO NE ZE PO NE ZE PO g2 1 4 4 1 2 3 1 3 Bảng 6: Luật mờ khởi tạo ban đầu hàm g STT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 x1 NE NE NE NE NE NE NE NE NE NE NE NE NE NE NE NE NE NE NE NE NE NE NE NE NE NE NE x2 NE NE NE NE NE NE NE NE NE ZE ZE ZE ZE ZE ZE ZE ZE ZE PO PO PO PO PO PO PO PO PO x3 NE NE NE ZE ZE ZE PO PO PO NE NE NE ZE ZE ZE PO PO PO NE NE NE ZE ZE ZE PO PO PO x4 NE ZE PO NE ZE PO NE ZE PO NE ZE PO NE ZE PO NE ZE PO NE ZE PO NE ZE PO NE ZE PO g2 3 2 1 2 1 3 2 1 STT 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 x1 ZE ZE ZE ZE ZE ZE ZE ZE ZE ZE ZE ZE ZE ZE ZE ZE ZE ZE ZE ZE ZE ZE ZE ZE ZE ZE ZE x2 NE NE NE NE NE NE NE NE NE ZE ZE ZE ZE ZE ZE ZE ZE ZE PO PO PO PO PO PO PO PO PO x3 NE NE NE ZE ZE ZE PO PO PO NE NE NE ZE ZE ZE PO PO PO NE NE NE ZE ZE ZE PO PO PO x4 NE ZE PO NE ZE PO NE ZE PO NE ZE PO NE ZE PO NE ZE PO NE ZE PO NE ZE PO NE ZE PO g2 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 STT 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 x1 PO PO PO PO PO PO PO PO PO PO PO PO PO PO PO PO PO PO PO PO PO PO PO PO PO PO PO x2 NE NE NE NE NE NE NE NE NE ZE ZE ZE ZE ZE ZE ZE ZE ZE PO PO PO PO PO PO PO PO PO Sự lựa chọn bảng mờ dựa tính tốn giá trị thực tế hàm f i gi Ngoài ra, việc xác định hàm fi gi trường hợp thực tế không xác định phải thơng qua thử sai tốn nhiều cơng sức để kết bảng (từ Bảng đến Bảng 6) 29 GIá trị đầu biến trạng thái pendubot chọn vị trí cân sau  x1, x2 , x3 , x4  T  0, 0, 0, 0 Bộ điều khiển AFHSMC có thơng số điều khiển (cùng T với thơng số thích nghi) sau: a1  3.42 ; a2  1.73 ; c1  2.76 ; c2  8.23 ; Q  6.75 ; K  0.6 ;  f1  ;  g1  0.06 ;  f2  ;  g2  0.4 (33) Các thơng số (33) tìm nhờ GA để tối ưu hóa thơng số 1.2 Cân chỗ Với việc điều khiển ổn định chỗ tương ứng việc chọn x1d=0; x2d=0 (23) Các kết điều khiển liệt kê từ Hình 18 đến Hình 23 Hình 18 So sánh hàm f1 thực tế f1 đánh gía nhờ giải thuật mờ Hình 19 So sánh hàm f2 thực tế f2 đánh gía nhờ giải thuật mờ 30 Hình 20 So sánh hàm g1 thực tế g1 đánh gía nhờ giải thuật mờ Hình 21 So sánh hàm g2 thực tế g2 đánh gía nhờ giải thuật mờ Ở Hình 18, Hình 19, ta nhận thấy hàm mờ giúp f1, f2 từ xấp xỉ bám sát dạng với f1 f2 thực tế Tuy nhiên, Hình 20 Hình 21, ta thấy hàm mờ không giúp gi từ xấp xỉ bám sát gi thực tế Tuy nhiên, sai lệch gi không đáng kể (sai lệch 0,1 so với 2,65 Hình 20; sai lệch 0,6 so với 6,4 Hình 21) Tuy nhiên, việc khơng bám hồn tồn theo dạng gi cho thấy việc chọn hàm liên thuộc luật mờ tương ứng gi khó khan so với fi 31 Hình 22 Góc link (x1) vị trí cân (rad) Hình 23 Góc link (x3) vị trí cân (rad) Từ Hình 22 Hình 23, ta thấy, dù có nhiễu thể (32), góc link góc link ổn định Tuy nhiên, giải thuật AFHSMC đảm bảo cho tốn học khơng triệt dao động Đó giải thích cho việc dao động với biên độ 0.02 rad link Hình 22 việc dao động 0.025 rad link Hình 23 1.3 Bám quỹ đạo Kết mơ hệ thống chưa có nhiễu tác động thể Hình 24 Hình 25 trường hợp có nhiễu tác động thể Hình 26 Hình 27 32 Hình 24 Đáp ứng bám theo quỹ đạo mong muốn chưa có nhiễu Hình 25 Đáp ứng lắc bám quỹ đạo với giải thuật chưa có nhiễu 33 Hình 26 Đáp ứng bám theo quỹ đạo mong muốn có nhiễu Hình 27 Đáp ứng lắc bám quỹ đạo với giải thuật có nhiễu Từ Hình 10-11 cho thấy điều khiển xấp xỉ thành công hàm số chưa biết với bảng luật mờ tạo điều khiển hệ bám theo quỹ đạo đặt trước tốt Hình 34 12-13 thể đáp ứng hệ thống cho có nhiễu ngồi tác động vào Tuy q trình bám quỹ đạo bị ảnh hưởng hệ bám theo quỹ đạo đặt 1.4 Nhận xét Giải thuật AFHSMC chứng minh ổn định hệ thống thông qua mô với độ bất định thơng số mơ hình cho trước Điều tương ứng với chứng minh ổn định thơng qua tốn học (mở rộng việc chứng minh Lyapunov có kèm thêm độ bất ổn định hệ thống) Dù ổn định hệ thống độ bất định hệ thống gây dao động nhẹ ngõ hệ thống Doa động thấy rõ đặc biệt link đáng kể link (đặc biệt link dao động theo quỹ đạo hình sine) 35 CHƯƠNG III: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 36 1.1 Kết luận Trong đề tài, phát triển từ giải thuật SMC cân ổn định chỗ cho hệ SIMO nói chung, nhóm nghiên cứu nghiên cứu phát triển, điều khiển thành công hệ pendubot giải thuật AFHSMC Thông qua kết điều khiển ổn định chỗ bám quĩ đạo hình sine gỉai thuật khơng cân ổn định chỗ bám quỹ đạo hình sine cho lắc mà đảm bảo ổn định bám quỹ đạo cho hệ thống có bất định mơ hình Việc chứng minh ổn định thành cơng khơng thơng qua mơ mà cịn thơng qua chứng minh tóa học thơng qua ổn định Lyapunov Kết tài liệu tham khảo phù hợp cho người đọc quan tâm đến hướng điều khiển ổn định bám quỹ đạo cho hệ SIMO nói chung có tính đến độ bất định hệ thống Tuy nhiên, số vấn đề tồn nghiên cứu sau: - Vấn đề 1: Nhóm chưa thử nghiệm với dạng bất định khơng phải kiểu sine Trong giả thiết nhiễu, nhóm nghiên cứu đặt giả thiết dạng bất định thành phần phi tuyến mơ hình hình sine chưa giả thiết bất định với dạng khác random, … - Vấn đề 2: Giải thuật áp dụng cho hệ pendubot với giải thiết điều khiển vị trí TOP chưa mở rộng kiểm tra sang vị trí MID - Vấn đề 3: Trong đề tài, nhóm khảo sát hệ pendubot link, chưa kiểm tra với hệ nhiều link (3 link, link…) - Vấn đề 4: Việc sử dụng giải thuật mờ để xấp xỉ thành phần phi tuyến hệ thống chưa hoàn toàn làm kết xấp xỉ hàm phi tuyến giống hoàn toàn - Vấn đề 5: Chưa có phương pháp định lượng để xây dựng mờ bám sát hàm phi tuyến hệ thống - Vấn đề 6: Việc điều khiển AFHSMC thực mô mà chưa kiểm tra thực nghiệm - Vấn đề 7: Tuy hệ thống ổn định với bất định mơ hình gây dao động nhẹ đáp ứng hệ thống - Vấn đề 8: điều khiển bám quỹ đạo, nhóm kiểm tra dạng quỹ đạo hình sine chưa thử với dạng quỹ đạo khác hình xung, hình cưa, dạng random… 37 1.2 Hướng phát triển Trong trình thực đề tài, thơng qua vấn đề cịn chưa giải được, nhóm đề hướng phát triển sau: - Đối vấn đề 1, nhóm cần tính toán lại trường hợp độ bất định dạng tổng thay hình sine Để làm điều này, việc khảo sát dạng bất định hệ vật lý cần khảo sát, chứng minh - Đối với vấn đề 2, nhóm dự đốn việc thưc vị trí MID khơng phải vấn đề khó khăn Trong tình tới, nhóm dự kiến đặt lại biến trạng thái để vị trí MID, biến trạng thái hệ cân Lúc đó, việc khảo sát điều khiển ổn định hệ thống quay giống với điều khiển vị trí MID Lúc này, hệ phương trình trạng thái hệ thống khác nên việc xây dựng tập mở để xấp xỉ phận phi tuyến hệ thống phải thiết kế lại - Đối với vấn đề 3, sau khảo sát thành cơng pendubot link, nhóm tiếp tục thử nghiệm với trườn hợp pendubot link (Hình 28) , link (Hình 29) Tuy nhiên, nhóm cũn dự kiến việc thực gặp khó khăn chỗ: nâng bậc số link lên mức độ phi tuyến mơ hình tăng lên, dẫn tới hàm f i gi hệ thống trở nên phức tạp Lúc này, số hàm liên thuộc hệ mờ tang nhiều, số luật phức tạp Việc chưa có phương pháp định lượng để thiết kế hàm mờ mà chủ yếu dựa vào kiến thức chuyên gia trở ngại lớn việc xây dựng mờ xấp xỉ Hình 28 Pendubot link phát triển từ [21] - Hình 29 Pendubot link phát triển từ [22] Đối với vấn đề 4, ta tăng số hàm liên thuộc, tăng số luật mờ tương ứng để làm mờ xấp xỉ tốt khối phi tuyến hệ thống Nếu training offline việc chấp nhận phương pháp tìm kiếm (như GA, bầy đàn…) để tố ưu hóa mờ hay phương pháp thích nghi để mờ bám sát khối phi tuyến hướng cần nghĩ tới 38 - Đối với vấn đề 5, vấn đề khó cần tìm hiểu lâu dài Nhưng trước mắt, việc áp dụng toolbox ANFIS có sẵn Matlab cách dùng để học hàm phi tuyến fi gi có sẵn Các vấn đề có liên quan hướng mở cho nghiên cứu - Đối với vấn đề 6, nhóm có xây dựng mơ hình phần cứng để tiến hành thực nghiệm (Hình 30 Hình 31) Trong mơ hình này, pendubot có link chưa hoạt động tốt Việc tháo link thứ để biến pendubot trở lại thành link cho kết điều khiển gỉai thuật LQR, PID, SMC Do đó, việc có thêm thời gian để thực nghiệm giải thuật AFHSMC mơ hình link khả thi Hình 30 Mơ hình pendubot thực nghiệm Hình 31 Mơ hình pendubot thực nghiệm (nhìn nghiêng) (nhín thẳng) - Đối với vấn đề 7, việc khó khăn thời cuả nhóm giải thuật Lyapunov đề cập việc giữ ổn định chưa có phương thức để triệt tiêu dao động nên vấn đề cần nghiên cứu them, chủ yếu phần toán học - Đối với vấn đề 8, không vấn đề quỹ đạo hình sine mà nghiên cứu sau, biên độ, tần số sóng sine nhóm nghiên cứu thay đổi để khảo sát để hoàn thiện so với đề tài Ngoài ra, dạng song quỹ đạo khác xung, cưa,… đặc biệt random khảo sát Tuy nhiên, ta cần nhắc lại rằng: tín hiệu quỹ đạo di chuyển theo đường trơn (tính hiệu hình xung hay cưa khơng đạt yếu tố này) với tần số thay đổi đủ nhỏ tạo điều kiện cho hệ thống bám tốt hơn, khó thăng 39 Đồng thời, biên độ quỹ đạo nhỏ tạo cho việc bám mơ hình dễ dàng 40 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Fantoni I., Lozano R., The pendubot system In: Non-linear Control for Underactuated Mechanical Systems, Communications and Control Engineering Springer, London, 2002 [2] C Wu, T Lee, Y Fu and L Lai, Auto-Tuning Fuzzy PID Control of a Pendubot System, 2007 IEEE International Conference on Mechatronics, pp 1-6, Changchun, Jilin, 2007 [3] Daniel Jerome Block, Mechanical Design and Control of Pendubot, Bachelor thesis, University of Illinois, 1996 [4] Lauko, Martin & Seman, Pavol & Takács, Gergely & Rohal Ilkiv, Boris, Control of laboratory model of pendubot C43b/1-C43b/10, 2010 [5] D Qian, J Yi and D Zhao, Hierarchical Sliding Mode Control to Swing up a Pendubot, 2007 American Control Conference, New York, NY, 2007, pp 5254-5259, 2007 [6] Shao-qiang Y., Xin-xin L (2011) Modeling and Analyses of the N-link PenduBot In: Qi L (eds) Information and Automation ISIA 2010 Communications in Computer and Information Science, vol 86 Springer, Berlin, Heidelberg https://doi.org/10.1007/978-3-642-19853-3_103 [7] Xuan Dung Huynh, Thanh Nguyen Nguyen, Gia Bao Hong, Dinh Dat Vu, Minh Tam Nguyen, Optimal Sliding Mode Control for Tracking Trajectory Problem of Triple Pendubot, ROBOTICA & MANAGEMENT - Vol 23, No 2, December 2018, pp 9-12 [8] Qian, Dianwei & Yi, Jianqiang & Zhao, Dongbin Hierarchical sliding mode control for a class of SIMO under-actuated systems Control and Cybernetics, 2008 [9] Tran Hoang Chinh, Nguyen Minh Tam, Nguyen Van Dong Hai, A Method of PIDFUZZY control for pendubot, Journal of Technical Education Science,No 44A, pp 6167, ISSN: 1859-127, November-2017 [10] Nguyễn Thành Nguyên, Nguyễn Phong Lưu, Nguyễn Văn Đông Hải, Điều khiển Pendubot sử dụng dạng tồn phương tuyến tính dựa logic mờ, Tạp chí khoa học đại học Đồng Tháp, số 38, trang 89-93, tháng 6/2019 [11] Nguyen Van Dong Hai, Huynh Xuan Dung, Nguyen Minh Tam, Mircea Ivanescu, Mircea Nitulescu, Hierarchical Sliding Mode Control for an Under-actuated MIMO system, Journal of Technical Education Science, ISSN: 1859-127, pp 9-17, No 47, May2018 [12] Vũ Đình Đạt, Hùynh Xuân Dũng, Phan Văn Kiểm, Nguyễn Minh Tâm, Nguyễn Văn Đông Hải, Điều khiển mờ trượt cho hệ pendubot, Số 11 (120), 1, pp 12-16, Tạp chí cơng nghệ Đà nẵng, 12/ 2017 [13] Ho Trong Nguyen, Nguyen Minh Tam, Nguyen Van Dong Hai, Application of genetic algorithm in optimization controller for cart and pole system, Journal of Technical Education Science, ISSN: 1859-127, No 44A, pp 41-47, November, 2017 41 [14] Võ Anh Khoa, Huỳnh Xuân Dũng, Nguyễn Minh Tâm, Lê Thị Thanh Hoàng, Huỳnh Dương Khánh Linh, Xing Wu, Chen Mingfang, Nguyễn Văn Đông Hải, Simulation of adaptive fuzzy hierarchical sliding mode control for pendubot, Tạp chí Khoa học Giáo dục Kỹ thuật, ISSN: 1859-1272 , số 57, trang 25-33, tháng 4/2020 [15] http://coecsl.ece.illinois.edu/pages/pendubot.html [16] https://reference.wolfram.com/language/MicrocontrollerKit/workflow/BallAndBeamCon trol [17] Limaverde Filho, José & Fortaleza, Eugenio (2014) Control of the Ball and Beam using Kalman Filter - A Flatness Based Approach [18] https://www.hackster.io/zjor/inverted-pendulum-on-a-cart-199d6f [19] Nazemizadeh, Mostafa (2014) A LQR Optimal Method to Control the Position of an Overhead Crane IAES International Journal of Robotics and Automation (IJRA) 10.11591/ijra.v3i4.6107 [20] https://sites.usp.br/lca/en/projetos/pendulo-invertido-por-roda-de-reacao/ [21] Šetka, Vlastimil et al, Triple inverted pendulum system implementation using a new ARM/FPGA control platform, 2017 18th International Carpathian Control Conference (ICCC) (2017): 321-326 [22] Zhang, Yongli et al, Stabilization of the quadruple inverted pendulum by variable universe adaptive fuzzy controller based on variable gain H∞ regulator, Journal of Systems Science and Complexity 25 (2012): 856-872 42 S K L 0 ... không điều khiển trực tiếp link mà thông qua điều khiển link 13 Đối với tốn điều khiển pendubot, có hai vị trí điều khiển TOP (Hình 8) MID (Hình 9) trường hợp điều khiển ổn định chỗ Đối với điều khiển. .. lên điều khiển quỹ đạo Trong đó, hệ pendubot điều khiển quỹ đạo cách điều khiển link đứng yên link di chuyển theo quỹ đạo cho trước Qian [8] để nghị giải thuật phi tuyến trượt tổng quát để cân cho. .. 0, luật điều khiển chung để ổn định cho toàn hệ thống tổng hợp từ luật điều khiển mặt trượt khóa điều khiển Luật điều khiển chung định nghĩa sau: (8) u  ueq1  ueq  usw Định nghĩa mặt trượt tổng