A. Kết luận
Mục tiêu chính của đề tài này là thiết kế thành công một giải pháp điều khiển tập trung cho hệ thống AMB 4 DOF. Để hoàn thành được mục tiêu đề ra, luận văn đã trình bày có hệ thống các vấn đề liên quan đến đối tượng AMB, bài toán đặt ra và giải pháp điều khiển. Trong phần tổng quan, luận văn đã có những khảo sát chi tiết về lịch sử phát triển, nguyên lý làm việc cơ bản và sự phân loại các hệ thống treo từ tính. Đối với các hệ thống AMB, là đối tượng nghiên cứu chính của đề tài, các cấu trúc, các đặc trưng cơ bản và các công nghệ liên quan của chúng cũng đã được đề cập chi tiết thêm. Ngoài ra, các công nghệ liên quan có hỗ trợ trực tiếp cho các hệ thống AMB và các ứng dụng tiêu biểu góp phần không nhỏ cho sự phát triển mạnh của công nghệ này trong những năm gần đây đã được kể đến. Trong số rất nhiều các nghiên cứu trong và ngoài nước về vấn đề này, bản luận văn đã lựa chọn một số nghiên cứu tiêu biểu chủ yếu tập trung vào thiết kế các giải pháp điều khiển cho AMB để góp phần làm rõ tình hình nghiên cứu về AMB hiện nay.
Bản luận văn đã giành một khối lượng đáng kể cho việc mô tả toán học cho đối tượng vật lý AMB 4 DOF. Đây là một công việc hết sức quan trọng, bởi lẽ chỉ khi đối tượng được mô hình hóa đúng đắn thì các giải pháp điều khiển đề xuất mới thực sự có ý nghĩa trong nghiên cứu và triển khai thực tế. Mặc dù một số các mối quan hệ giữa các đại lượng vật lý được tuyến tính hóa, hoặc bỏ qua để phù hợp với quy mô của bài toán đặt ra, tuy nhiên ảnh hưởng xen kênh không mong muốn (do hiệu ứng hồi chuyển gây nên) gây tác động xấu đến chất lượng làm việc động của hệ thống được xem xét và mô tả kỹ lưỡng. Các phương trình động lực học mô tả chuyển động của đối tượng nghiên cứu được xây dựng thành công dựa trên các định luật cơ – điện – điện
từ. Từ đây, các phương trình vi phân này cũng được biểu diễn dưới dạng ma trận để thích hợp với quá trình tính toán theo giải pháp điều khiển đề xuất.
Đối tượng cần điều khiển sau khi mô tả toán học là một hệ MIMO chịu ảnh hưởng xen kênh không mong muốn và là một hệ mất ổn định cố hữu. Với giải pháp điều khiển đề xuất trong chương 3, luận văn đã lần lượt giải quyết hai vấn đề chính vừa đề cập ở trên. Trước tiên, phương pháp tách kênh động Falb-Wolovich được áp dụng thành công để biến đổi triệt để một hệ MIMO có ảnh hưởng xen kênh giữa các đầu vào và các đầu ra thành một hệ MIMO gồm nhiều các hệ con SISO độc lập, với mỗi đầu ra chỉ phụ thuộc vào một đầu vào. Tiếp theo, hệ thống MIMO sau khi đã tách kênh được điều khiển bằng phương pháp phản hồi trạng thái trong hai trường hợp khi không có bộ quan sát trạng thái Luenberger và khi có mặt bộ quan sát này. Thiết kế điều khiển phản hồi trạng thái và bộ quan sát Luenberger có thể được thực hiện riêng biệt do các điểm cực vòng kín mong muốn của hệ thống điều khiển không hề thay đổi khi có mặt bộ quan sát trạng thái.
Luận văn sử dụng phần mềm Matlab để thực hiện các tính toán khi thiết kế điều khiển cho đối tượng AMB 4 DOF. Minh họa cho các kết quả tính toán được trình bày cụ thể trong chương 4. Kết quả mô phỏng của giải pháp điều khiển đề xuất đã cho thấy các đặc tính đầu ra biểu diễn cho mối quan hệ giữa độ chuyển dịch rotor của AMB theo thời gian đáp ứng rất tốt. Dưới tác động của bộ điều khiển phối hợp này, hệ thống MIMO của AMB 4 DOF nhanh chóng thu được sự ổn định hóa. Năng lượng sử dụng để điều khiển các cuộn dây điện từ là rất nhỏ khi hệ đi vào ổn định. Các kết quả tính toán và mô phỏng cho thấy hệ thống đạt được chất lượng động tốt.
Tóm lại, luận văn đã triển khai và giải quyết toàn bộ các vấn đề đặt ra ban đầu. Các kết quả tính toán và mô phỏng hoàn toàn thỏa mãn với mục tiêu ban đầu.
B. Kiến nghị
Mặc dù bản luận văn này đã giải quyết triệt để được các vấn đề đạt ra, tuy nhiên việc điều khiển chủ động cho AMB vẫn cần phải có những nghiên cứu kỹ lưỡng và mở rộng hơn nữa. Đối với hướng nghiên cứu thiết kế các bộ điều khiển hiện đại cho AMB, hệ phương trình động học mô tả chuyển động quay rotor của AMB trong nghiên cứu này hoàn toàn có thể thừa kế được.
Đối với giải pháp thiết kế các bộ điều khiển tuyến tính, các nghiên cứu sau này nên tiếp cận đến khả năng tối ưu, bền vững chất lượng làm việc động của hệ thống. Các phương pháp có thể áp dụng bao gồm: LQG,
LQG/LTR,H¥ , tổng hợp-m… Tuy vậy, các giải pháp điều khiển tuyến tính
vẫn gặp phải những hạn chế nhất định do các yếu tố như: tuyến tính hóa mối quan hệ độ chuyển dịch, lực điện từ và dòng điện trên các cuộn dây của đối tượng, hoặc một số ảnh hưởng khác như: độ bão hòa của vật liệu sắt từ, độ bão hòa của các bộ khuếch đại công suất, thời gian trễ của bộ điều khiển và cơ cấu chấp hành, tính phi tuyến và nhiễu do các cảm biến gây nên, ảnh hưởng của dòng eddy, tính phi tuyến trong đường cong B-H…
Điều khiển phi tuyến, là một hướng nghiên cứu triển vọng khác, nhưng cũng rất thách thức, có thể đương đầu được với các ảnh hưởng kể trên và có thể đạt được chất lượng làm việc vượt ra ngoài những giới hạn của các bộ điều khiển tuyến tính đã đem lại. Hướng nghiên cứu này cũng đang thu hút được rất nhiều sự quan tâm nhằm đóng góp cho khả năng ứng dụng của AMB vào thực tiễn ngày càng rộng rãi và cung cấp chất lượng làm việc ngày càng cao hơn.