NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG ĐIỀU KHIỂN HỌC TĂNG CƯỜNG CHO XE HAI BÁNH TỰ CÂN BẰNG CÓ MÔ HÌNH BẤT ĐỊNH KHÔNG DỪNG VÀ NHIỄU CƠ CẤU CHẤP HÀNH
Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa
Luận án này tập trung nghiên cứu và thiết kế bộ điều khiển cho xe hai bánh tự cân bằng, một hệ thống hụt cơ cấu chấp hành có mô hình bất định không dừng và nhiễu cơ cấu chấp hành. Xe hai bánh tự cân bằng là đối tượng phi tuyến, nhiều vào nhiều ra, thiếu cơ cấu chấp hành và không ổn định, đặt ra thách thức lớn trong điều khiển, đặc biệt khi có nhiễu và bất định mô hình. Mục tiêu của đề tài là đề xuất các phương pháp điều khiển mới có khả năng xử lý thành phần bất định của mô hình và nhiễu tác động từ bên ngoài, nhằm nâng cao chất lượng điều khiển và độ an toàn khi xe hoạt động trong điều kiện phức tạp.
Nội dung chính của luận án bao gồm việc xây dựng mô hình tuyến tính tương đương cho xe hai bánh có nhiễu đầu vào và bất định mô hình. Trên cơ sở đó, luận án thiết kế bộ điều khiển bám quỹ đạo và bộ điều khiển thích nghi bền vững dựa trên bộ điều khiển phản hồi trạng thái kết hợp với bộ quan sát nhiễu đầu vào. Các phương pháp điều khiển này được chứng minh tính ổn định của hệ kín. Luận án cũng phát triển bộ điều khiển thích nghi bền vững dựa trên quy hoạch động tuyến tính kết hợp bộ quan sát nhiễu đầu vào.
Để kiểm chứng, các phương pháp điều khiển đề xuất đã được so sánh với các bộ điều khiển khác thông qua mô phỏng trên phần mềm Matlab và thực nghiệm trên mô hình xe vật lý trong phòng thí nghiệm. Kết quả cho thấy chất lượng điều khiển được đảm bảo tốt khi có bất định tham số mô hình và nhiễu đầu vào chưa biết, vượt trội so với các bộ điều khiển kinh điển LQR. Đặc biệt, bộ điều khiển bám quỹ đạo đề xuất cho chất lượng điều khiển tốt hơn khi xe di chuyển theo quỹ đạo hình tròn. Các bộ điều khiển này có ưu điểm là đơn giản khi cài đặt và linh hoạt trong tính toán ma trận khuếch đại.