KẾT QUẢ THỰC HIỆN

4.1 Thông số mô hình

Thông số hệ thống ở Bảng 1 và Bảng 2 được xác định từ mô hình thực tế như sau:

g = 9.81(m/s2); m1=0.87 (Kg);m2=0.56 (Kg); L1=0.085 (m);L2=0.013 (m);

Kt=0.0649 (Nm/A);Ke=0.0649 (Vs/rad);Ng=1; Rm=6.83(Ω);I1=0.0121

(Kgm2);I2=0.0012 (Kgm2);

Hình 4 - 1. Mô hình thực tế hệ RWIP

4.2 Kết quả mô phỏng

Trong quá trình mô phỏng, GA chứng tỏ khả năng tối ưu hóa thông số mô hình. Trong quá trình điều khiển, do sai số mô hình nên việc áp dụng SMC vốn thành công trên mô phỏng chưa chắc điều khiển được hoàn toàn mô hình thực. Do đó, việc tối ưu hóa thông số điều khiển giúp cho bộ điều khiển ổn định được mô hình nhất (trên mô phỏng với thông số lý tưởng sát nhất với mô hình thực). Phần nào đó,

việc này khắc phục được 1 cách định tính được sai số mô hình để vẫn còn đảm bảo được việc điều khiển thành công mô hình thực.

Trong quá trình dùng GA, có 2 bộ thông số được tìm thấy như sau:

- Bộ điều khiển trượt thứ nhất (SLIDING MODE CONTROL 1) có các tham số:

1 30.123 ;2

j min 506.8293

33.3373; c1  1

0.1533

; c2 3.678

8

; k 62.5459;   1

3.8768

;

- Bộ điều khiển trượt thứ hai (SLIDING MODE CONTROL 2) có các tham số:

117.625 ;

j min 159.5627

52.63 5

; c1 6.011; c2 3.248; k 98.49

3

;  23.76

9

;

Kết quả mô phỏng góc con lắc và góc bánh xe với hai bộ điều khiển được thể hiện ở Hình 4–2 và Hình 4 -3.

Hình 4 - 2. Góc quay của con lắc với hai bộ điều khiển trượt

Hình 4 - 3. Góc quay của bánh đà với hai bộ điều khiển trượt

Dễ thấy, bộ điều khiển trượt thứ 2 có kết quả ổn định tốt hơn. Do đó, GA là một giải thuật hiệu quả giúp chúng ta có được một bộ tham số tốt cho các bề mặt trượt. Hình 8 thể hiện giá trị Jmin của giải thuật di truyền sau 500 thế hệ.

Hình 4 - 4. Biểu đồ thể hiện giá trị Jmin của giải thuật di truyền

Giá trị Jmin giảm dần cho thấy, GA chạy càng lâu (tức Jmin càng nhỏ) giúp ta có được một bộ tham số càng tốt hơn cho bộ điều khiển trượt. Điều này đồng nghĩa với tính ổn định của hệ thống cũng được cải thiện theo.

Để thấy được sự ưu việc của giải thuật điều khiển trượt so với các giải thuật điều khiển tuyến tính. Kết quả mô phỏng của bộ điều khiển trượt thứ hai được so sánh trực tiếp với bộ điều khiển LQR cho hệ con lắc ngược bánh xe quán tính với cùng thông số và điều kiện ban đầu. Bộ điều khiển LQR được thiết kế ưu tiên đáp ứng ổn định góc quay con lắc.

Các ma trận của bộ điều khiển LQR được tính toán như sau:

Hình 4 - 5. Góc quay của con lắc với hai bộ điều khiển trượt và LQR

Kết quả mô phỏng với góc lệch ban đầu của con lắc là 0.1 (rad). Hệ thống có bộ điều khiển trượt ổn định sớm hơn, góc lệch con lắc là 0 (rad) sau khoảng thời gian là 1.2s so với bộ điều khiển LQR là 4s. Độ vọt lố của góc quay con lắc với bộ điều khiển trượt

Hình 4 - 6. Góc quay của con lắc với 2 bộ điều khiển trượt là LQR

Kết quả mô phỏng với góc lệch ban đầu của bánh xe là 0 (rad). Sau khoảng thời gian 0.8s, hệ thống có bộ điều khiển trượt đã ổn định. Trong khi đó với bộ điều khiển trượt, phải mất một khoảng thời gian tương đối lâu mới đạt được trạng thái ổn định.

Từ kết quả mô phỏng được so sánh trực tiếp, có thể thấy bộ điều khiển trượt giúp hệ thống làm việc ổn định hơn so với bộ điều khiển tuyến tính LQR. Điều này một lần nữa khẳng định, điều khiển phi tuyến được áp dụng hiệu quả hơn cho các hệ thống phi tuyến

so với các bộ điều khiển tuyến tính.

4.3 Kết quả thực tế

Các đối tượng được điều khiển trong thực tế không ổn định tuyệt đối như mô phỏng mà dao động nhẹ quanh vị trí cân bằng. Giá trị sai số của hệ thống khi dao động là rất nhỏ có thể chấp nhận được. Bộ thông số điều khiển trượt trong thực tế có sự khác biệt so với

mô phỏng và được thu thập bằng giải thuật GA. Các thông số của bộ điều khiển trượt thực tế được áp dụng theo bộ SMC 2

Kết quả thực tế được thể hiện như Hình 4 - 7, Hình 4 - 8, Hình 4 - 9:

Hình 4 - 7. Kết quả thực tế đáp ứng góc con lắc trong trạng thái ổn định

Ta nhận thấy, con lắc đã dựng đứng và góc lệch con lắc dao động từ -0.006 đến 0.006 rad

Hình 4 - 8. Kết quả thực tế đáp ứng góc bánh đà ở trạng thái ổn định

Góc quay của bánh đà lần lượt thay đổi từ -0.15 rad đến 0,25 rad để giúp ổn định con lắc ở vị trí thẳng đứng.

Hình 4 - 9. Điện áp điều khiển bánh xe quán tính Thông qua kết quả thực tế, ta thấy, bộ điều khiển trượt được chọn từ mô phỏng (thông qua GA) đã ổn định thành công hệ RWIP thành công.