Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu phát triển giải thuật điều khiển thông minh dựa trên mạng nơ ron mờ hồi quy ứng dụng điều khiển hệ phi tuyến

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật "Nghiên cứu phát triển giải thuật điều khiển thông minh dựa trên mạng nơ ron mờ hồi quy ứng dụng điều khiển hệ phi tuyến" được nghiên cứu với mục tiêu: Tối ưu cấu trúc của mạng nơ-ron mờ hồi quy, để điều khiển bám quỹ đạo đối tượng phi tuyến - robot Delta, nhằm nâng cao chất lượng điều khiển hệ thống điều khiển vòng kín và thực nghiệm điều khiển bám quỹ đạo đối tượng phi tuyến trên, mô hình robot và hệ ổn định chất lỏng RT020 của Đức.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu phát triển giải thuật điều khiển thông minh dựa trên mạng nơ ron mờ hồi quy ứng dụng điều khiển hệ phi tuyến TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINHNGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN GIẢI THUẬT ĐIỀU KHIỂN THÔNG MINHDỰA TRÊN MẠNG NƠ-RON MỜ HỒI QUYỨNG DỤNG ĐIỀU KHIỂN HỆ PHI TUYẾNNgành: Kỹ thuật điều khiển và tự động hóaMã số: 9520216 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ TP.HCM – Tháng 3 năm 2024Công trình được hoàn thành tại Trường Đại học Giao thông vận tải Thành Phố Hồ Chí Minh Người hướng dẫn 1: PGPGSS.TS. Nguyễn Chí Ngôn PGS.TS. Nguyễn Chí Ngôn Người hướng dẫn 2: TS. Nguyễn Quang Sang TS. Nguyễn Quang Sang Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3: Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng luận án cấp trường tại: Trường Đại học Giao thông vận tải Thành phố Hồ Chí Minh Vào hồi lúc……giờ ngày…….tháng……năm 2024 Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện - Thư viện Trường Đại học Giao thông vận tải Thành Phố Hồ Chí Minh 1 TỔNG QUAN1. Tính cấp thiết của luận án Các bài toán điều khiển trong thực tế, đa phần là sử dụng hệ phi tuyến. Vì thế,nhiều nhà nghiên cứu và nhà thiết kế đã quan tâm tích cực trong việc phát triểnvà ứng dụng của các phương pháp điều khiển phi tuyến bởi những lý do sau [1]:1) Cải thiện hệ thống điều khiển hiện có; 2) Phân tích các đặc tính phi tuyến khó;3) Xử lý sự không chắc chắn của mô hình; 4) Thiết kế đơn giản. Các kỹ thuật họccơ bản về thiết kế và phân tích hệ phi tuyến có thể tăng cường đáng kể khả năngcủa kỹ thuật điều khiển để đáp ứng bài toán điều khiển thực tế một cách hiệu quả. Các phương pháp để điều khiển hệ phi tuyến [2] bao gồm: điều khiển tuyếntính hóa hồi tiếp, điều khiển trượt và điều khiển thích nghi, điều khiển mờ, điềukhiển ứng dụng giải thuật di truyền và điều khiển sử dụng mạng nơ-ron, điềukhiển giám sát kết hợp sử dụng mạng nơ-ron và mờ hồi quy. Trong đó nổi bật làbộ điều khiển mạng nơ-ron mờ hồi quy, đây là một trong các phương pháp điềukhiển hiệu quả hệ phi tuyến với ưu điểm là tính ổn định bền vững ngay cả khi hệthống nhiễu hoặc thông số của mô hình thay đổi theo thời gian [3]. Sự phát triển không ngừng của khoa học công nghệ đã cho ra đời một lĩnhvực nghiên cứu mới đầy tiềm năng và cũng nhiều thách thức, đó là điều khiểnthông minh [4]. Đây là phương pháp điều khiển phỏng theo các đặc điểm cơ bảncủa trí thông minh của con người, bao gồm khả năng học, khả năng xử lý thôngtin không chắn chắn và khả năng tìm kiếm lời giải tối ưu. Các kỹ thuật điều khiểnthông minh được sử dụng phổ biến hiện nay bao gồm mạng nơ-ron nhân tạo,logic mờ và giải thuật di truyền. Các kỹ thuật này phát triển rất mạnh về lý thuyếtvà được ứng dụng rất rộng rãi trong các lĩnh vực công nghiệp, dân dụng cũng nhưan ninh quốc phòng, đặc biệt mạng nơ-ron nhân tạo và giải thuật di truyền. Giải thuật di truyền đã được giới thiệu bởi J. Holland, dựa trên thuyết tiến hóatự nhiên của Darwin [5]. Giải thuật di truyền được phát triển từ sự lựa chọn tựnhiên và các cơ chế tính toán, nó là thuật toán tìm kiếm với các đặc điểm của sựtìm kiếm song song cao, ngẫu nhiên và thích nghi [6]. Bằng cách thực hiện liêntiếp các toán tử di truyền như lựa chọn, lai ghép, đột biến và như thế tạo ra quầnthể thế hệ mới, dần dần phát triển cho đến khi nhận được trạng thái tối ưu với giảipháp tối ưu xấp xỉ. Trong những nghiên cứu gần đây, giải thuật di truyền đã trởthành công cụ tối ưu phổ biến cho nhiều lĩnh vực nghiên cứu như: điều khiển hệthống, thiết kế điều khiển, khoa học và kỹ thuật [7]. Đồng thời bộ điều khiển mờ đã được được L.A. Zadeh [8] nêu ra lần đầu tiênvào năm 1965. Bộ điều khiển này giải quyết các bài toán, rất gần với cách tư duy 2của con người. Tới nay, bộ điều này đã phát triển và được ứng dụng trong nhiềulĩnh vực kỹ thuật và công nghiệp [9-10]. Trong những năm gần đây, mạng nơ-ron mờ hồi quy (điều khiển thông minh)nổi lên như bộ điều khiển thích nghi, góp phần nâng cao chất lượng điều khiểncủa bộ điều khiển PID (điều khiển kinh điển). Khó khăn trong huấn luyện mạngnơ-ron mờ hồi quy là lựa chọn phù hợp số nơ-ron, tâm, ngưỡng và trọng số kếtnối [27]. Sử dụng nhiều nơ-ron lớp ẩn sẽ gây ra hiện tượng học lâu và tăng sựphức tạp của mạng [28], ngược lại mạng sẽ không thể học đầy đủ các dữ liệu mẫu[29]. Thông số này thường được lựa chọn bằng phương pháp thử và sai [30].Thông số tâm của mạng cũng ảnh hưởng đến hiệu suất của mạng. Nếu chọn tâmkhông phù hợp, hiệu quả mạng nơ-ron sẽ rất khó đạt được kết quả mong muốn.Nếu các tâm quá gần, chúng sẽ tạo ra sự tương quan tuyến tính tương đối, ngượclại chúng sẽ không đạt yêu cầu xử lý tuyến tính. Quá nhiều tâm sẽ dẫn đến tràntrong khi khó phân loại hoàn thành nếu số tâm quá ít. Bên cạnh đó, việc lựa chọncác giá trị của ngưỡng và trọng số khởi tạo ban đầu cũng ảnh hưởng đến hiệu quảcủa mạng. Ngoài ra, giải thuật huấn luyện mạng nơ-ron mờ hồi quy cũng cầnđược quan tâm để tăng cường hiệu suất của mạng, trong đó giải thuật GradientDescent [31-32] thường được sử dụng. Tuy nhiên, một vài nghiên cứu chỉ ra rằngđể xác định cấu trúc [33] và các thông số của mạng nơ-ron mờ hồi quy [34-35]để đạt được kết quả mong muốn phải phù hợp với từng ứng dụng cụ thể. Nghiên cứu khảo sát sự ảnh hưởng của mạng nơ-ron mờ hồi quy đến chấtlượng bộ điều khiển thích nghi SNA-PID để điều khiển hệ phi tuyến, quá trìnhkhảo sát sự ảnh hưởng của mạng nơ-ron mờ hồi quy đến chất lượng bộ điều khiểnthích nghi để điều khiển hệ phi tuyến đã thực hiện đạt được mục tiêu đề ra. Tuynhiên, cũng còn tồn tại một số hạn chế về sự chọn lựa các hệ số của bộ điều khiểnvà bộ nhận dạng hệ phi tuyến trong quá trình nhận dạng và huấn luyện trực tuyến,chứng tỏ giải thuật huấn luyện còn cần phải cải tiến thêm. Để giải quyết hạn chếnày, nghiê ...