Điều khiển thích nghi đối tượng phi tuyến bằng phản hồi đầu ra

Chí Nguyễn Văn (ngchi@tnut.edu.vn)
Bộ môn Điều khiển tự động, Đại học Bách Khoa Hà Nội
February, 2012
 

Abstract

Tóm tắt luận án
+ Trên nền bộ quan sát FTO của Engel-Kreisselmeier[20] cho hệ tuyến tính, luận án đã xây dựng thành công hai bộ quan sát FTO cho hệ phi tuyến. Bộ quan sát FTO thứ nhất là bộ quan sát bền vững sử dụng cho các hệ phi tuyến dạng chuẩn bị tác động bởi nhiễu (định lý 2-1). Bộ quan sát thứ hai (định lý 2-2) sử dụng với hệ phi tuyến không ở dạng chuẩn, song thỏa mãn điều kiện Lipschitz. Điểm khác biệt của hai bộ quan sát FTO này của luận án so với những bộ quan sát FTO khác là với chúng, ta hoàn toàn còn có thể chọn trước được khoảng thời gian quan sát hữu hạn.
+ Dựa trên lý thuyết ổn định ISS và lý thuyết thích nghi giả định rõ, luận án đã xây dựng thành công bộ điều khiển thích nghi phản hồi trạng thái để điều khiển bám ổn định cho lớp đối tượng phi tuyến truyền ngược vừa chứa tham số bất định trong mô hình, vừa bị nhiễu tác động ở đầu vào (định lý 3-1). Qua việc lựa chọn 3 tham số chúng ta có thể điều chỉnh miền hấp dẫn của sai lệch bám nhỏ một cách tùy ý cũng như điều chỉnh được thời gian quá độ một cách độc lập. Phương pháp điều khiển này được minh họa bằng bài toán thiết kế bộ điều khiển bám quỹ đạo cho các hệ cơ điện tử trong điều kiện khối lượng của tải là không biết trước và đồng thời có nhiễu tác động lên đầu vào của hệ. Đây là một bài toán có ý nghĩa khi robot vận chuyển các vật có khối lượng khác nhau thay đổi trong quá trình làm việc. Với các kết quả mô phỏng đã chứng minh tính đúng đắn của thuật toán đã phát triển.
+ Xem xét sai lệch quan sát như một thành phần nhiễu tác động lên hệ phi tuyến thông qua bộ điều khiển phản hồi trạng thái, sử dụng các điều kiện về sai lệch quan sát nhằm đảm bảo tính ổn định cho hệ kín sử dụng quan sát trạng thái. Qua đó chứng minh được tính thỏa mãn nguyên lý tách của bộ điều khiển phản hồi trạng thái nêu trong định lý 3-1 với mọi bộ quan sát có sai lệch quan sát biểu diễn được dưới dạng nhiễu đầu vào của đối tượng và bị chặn (định lý 4-1)
+ Kết luận được tính thỏa mãn nguyên lý tách của bộ quan sát trạng thái FTO bền vững được nêu trong định lý 2-1 và bộ quan sát trạng thái FTO Lipschitz được nêu trong định lý 2-2, tức là đã chỉ ra được hai bộ quan sát đó đều có sai lệch quan sát biểu diễn được dưới dạng nhiễu đầu vào của đối tượng và bị chặn.
+ Đưa ra thuật toán thiết kế bộ điều khiển phản hồi đầu ra thích nghi dựa trên FTO cho một lớp hệ phi tuyến thỏa mãn điều kiện Lipschitz đồng thời có tham số bất định và nhiễu đầu vào (gồm nhiễu đầu vào của hệ và thành phần nhiễu đầu vào gây ra do sai lệch quan sát thông qua bộ điều khiển phản hồi trạng thái). Miền hấp dẫn của sai lệch bám và thời gian quá độ được điều chỉnh thông qua hai tham số của cơ cấu hiệu chỉnh thích nghi sai lệch bám. Áp dụng minh họa phương pháp thiết kế bộ điều khiển phản hồi đầu ra này cho bài toán bám quỹ đạo tay máy robot planar 2DOF với giả thiết khối lượng điểm công tác cuối là không biết và có nhiễu mô men tác động lên đầu vào trong khi chỉ cần đo tín hiệu vị trí góc các khớp.