Tóm tắt luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu phát triển một số thuật toán điều khiển rô bốt di động có tính đến ảnh hưởng của trượt bánh xe

Mục tiêu luận án nhằm đề xuất một số phương pháp điều khiển mới để bù ảnh hưởng tiêu cực của bất định mô hình, nhiễu ngoài và trượt bánh xe. Phân tích và xây dựng mô hình động học và động lực học của rô bốt di động khi tồn tại các bất định mô hình. Chứng minh tính đúng đắn và hiệu quả của các phương pháp điều khiển mới bằng tiêu chuẩn ổn định Lyapunov và bổ đề Barbalat. Phương pháp điều khiển tiên tiến trong và ngoài nước cho rô bốt di động trong sự hiện diện của bất định mô hình, nhiễu ngoài, và trượt bánh xe. Sau đó, đề xuất các phương pháp điều khiển mới.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tóm tắt luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu phát triển một số thuật toán điều khiển rô bốt di động có tính đến ảnh hưởng của trượt bánh xe BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ----------------------------- Nguyễn Văn Tính NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN MỘT SỐ THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN RÔ BỐT DI ĐỘNG CÓ TÍNH ĐẾN ẢNH HƯỞNG CỦA TRƯỢT BÁNH XE LUẬN ÁN KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa Mã số: 9.52.02.16 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Hà Nội – 2018 1 Công trình được hoàn thành tại: Học viện Khoa học và Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Người hướng dẫn khoa học: TS. Phạm Minh Tuấn Phản biện 1:…………………………………………………………….….. ………………………………………………………………………………. Phản biện 2:…………………………………………………………….….. ………………………………………………………………………………. Phản biện 3:…………………………………………………………….….. ………………………………………………………………………………. Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp nhà nước họp tại: …………………………………………………………….……….……………………… …………………………………………………………………………………………….. Vào hồi giờ ngày tháng năm Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện: …………………………………….…. 2 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết của đề tài Có một sự thật không thể phủ nhận rằng các rô bốt di động có khả năng làm việc trong một phạm vi rộng và có thể thao tác tự động một cách thông minh mà không cần bất cứ sự tác động nào từ con người. Do vậy, đề tài này tập trung nghiên cứu các bài toán thiết kế các luật điều khiển cho rô bốt di động kiểu bánh xe. Các vấn đề nghiên cứu của luận án Tác giả tập trung nghiên cứu các phương pháp điều khiển mới để bù trượt cho rô bốt di động khi tồn tại trượt bánh xe, bất định mô hình, và nhiễu ngoài. Đối tượng nghiên cứu Để dễ dàng kiểm chứng tính đúng đắn và hiệu năng của các luật điều khiển được đề xuất, rô bốt di động 03 bánh xe được lựa chọn làm đối tượng nghiên cứu. Cụ thể, rô bốt di động kiểu 03 bánh xe này bao gồm 02 bánh chủ động điều khiển vi phân, 01 bánh thụ động được dùng để làm điểm tựa tạo thế cân bằng trọng lực. Mục đích nghiên cứu Đề xuất một số phương pháp điều khiển mới để bù ảnh hưởng tiêu cực của bất định mô hình, nhiễu ngoài, và trượt bánh xe. Phương pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu được thể hiện qua trình tự công việc như sau:  Phân tích và xây dựng mô hình động học và động lực học của rô bốt di động khi tồn tại các bất định mô hình, nhiễu ngoài, và trượt bánh xe.  Nghiên cứu, phân tích các phương pháp điều khiển tiên tiến trong và ngoài nước cho rô bốt di động trong sự hiện diện của bất định mô hình, nhiễu ngoài, và trượt bánh xe. Sau đó, đề xuất các phương pháp điều khiển mới.  Chứng minh tính đúng đắn và hiệu quả của các phương pháp điều khiển mới bằng tiêu chuẩn ổn định Lyapunov và bổ đề Barbalat.  Tiến hành kiểm chứng các phương pháp điều khiển nói trên băng công cụ Matlab/Simulink. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài Ý nghĩa khoa học: Xây dựng các phương pháp điều khiển mới cho rô bốt di động để bù ảnh hưởng tiêu cực của bất định mô hình, nhiễu ngoài, và trượt bánh xe. Ý nghĩa thực tiễn: Các phương pháp điều khiển được đề xuất trong luận án này có thể được triển khai ứng dụng cho các rô bốt di động trong nhà kho với mặt sàn trơn hoặc có thể được triển khai ứng dụng cho các xe tự hành trong các nông trường với nền đất ẩm ướt dễ trơn trượt. Bố cục của luận án Chương 1: Trình bày tổng quan các nghiên cứu trong và ngoài nước trong những năm gần đây, và sau đó trình bầy mô hình động học và động lực học của rô bốt di động trong điều kiện tồn tại bất định mô hình, nhiễu ngoài, và trượt bánh xe. Chương 2: Thiết kế luật điều khiển bám thích nghi dựa trên một mạng nơ ron ba lớp. Chương 3: Thiết kế luật điều khiển backstepping bền vững thích nghi dựa trên mạng sóng Gaussian. Chương 4: Thiết kế luật điều khiển backstepping hội tụ hữu hạn ở cấp động lực học. 3 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VÀ MÔ HÌNH TOÁN HỌC 1.1. Đặt vấn đề Bài toán điều khiển chuyển động cực kỳ quan trọng trong lĩnh vực rô bốt di động, bởi vì hiệu năng của các luật điều khiển ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả của các ứng dụng rô bốt di động trong sản xuất và đời sống. Do vậy, bài toán này được lựa chọn làm mục tiêu nghiên cứu của luận án này. Trong những thập kỷ gần đây, bài toán điều khiển chuyển động cho rô bốt di động kiểu bánh xe đã thu hút sự chú ý của các nhà khoa học trên khắp thế giới. Hiển nhiên, rô bốt di động là một trong số các hệ thống chịu ràng buộc nonholonomic [1]. Hơn nữa, nó lại là một hệ thống phi tuyến nhiều vào- nhiều ra [2]. Nhờ có sự tiến bộ của lý thuyết cũng như kỹ thuật điều khiển, đã có rất nhiều phương pháp điều khiển khác nhau được áp dụng để thiết kế các luật điều khiển cho rô bốt di động như: điều khiển trượt [3, 4], điều khiển bền vững [5], … Các luật điều khiển này đã được thiết kế với giả thiết “bánh xe chỉ lăn mà không trượt”. Tuy nhiên, trong thực tiễn ứng dụng, điều kiện các bánh xe chỉ lăn mà không trượt lại có thể thường xuyên bị vi phạm. Tức là đã xảy ra hiện tượng trượt bánh xe [12-13]. Trượt bánh xe là một trong số các nhân tố chính gây ra sự giảm sút hiệu năng điều khiển nghiêm trọng. Do vậy, trong các tình huống như vậy, nếu muốn cải thiện hiệu năng điều khiển, thì cần phải thiết kế một bộ điều khiển có khả năng bù trượt bánh xe. 1.2. Tình ...