Tên luận án:
Ứng dụng điều khiển thích nghi hệ thiếu cơ cấu chấp hành cho xe tự hành ba bánh
Ngành:
Không được cung cấp trong văn bản.
Tóm tắt nội dung tài liệu:
Luận án này tập trung vào đề tài "Ứng dụng điều khiển thích nghi hệ thiếu cơ cấu chấp hành cho xe tự hành ba bánh". Đề tài xuất phát từ tính cấp thiết của việc nghiên cứu hệ thiếu cơ cấu chấp hành (UMS) để tối ưu hóa chi phí, trọng lượng và năng lượng tiêu thụ trong các hệ thống như robot. Đặc biệt, xe tự hành ba bánh được xác định là đối tượng UMS phi tuyến, non-holonomic, chịu ảnh hưởng của ma sát và nhiễu, đặt ra thách thức lớn trong thiết kế điều khiển chính xác.
Mục tiêu nghiên cứu là xây dựng mô hình toán học cho xe tự hành ba bánh và phát triển các phương pháp điều khiển thích nghi phi tuyến, điều khiển thích nghi mờ để giải quyết bài toán bám quỹ đạo hiệu quả khi có nhiễu tác động. Luận án đã đề xuất các cấu trúc và phương pháp điều khiển mới nhằm đảm bảo xe tự hành bám sát quỹ đạo đặt trước, đồng thời khắc phục sai lệch mô hình, ma sát bánh xe và nhiễu môi trường.
Các đóng góp chính bao gồm:
- Đề xuất một cấu trúc điều khiển mới sử dụng một mạch vòng duy nhất, tích hợp bộ điều khiển trượt tầng backstepping thích nghi mờ. Cấu trúc này giúp xe bám quỹ đạo với sai số tiệm cận về không trong điều kiện nhiễu biên độ nhỏ, với tính ổn định được chứng minh bằng lý thuyết Lyapunov và kiểm nghiệm qua mô phỏng.
- Phát triển các thuật toán điều khiển thích nghi dựa trên cấu trúc hai mạch vòng truyền thống. Trong đó, luận án đề xuất thuật toán điều khiển thích nghi kết hợp bộ ước lượng nhiễu, có khả năng bù các thành phần bất định, đảm bảo chất lượng bám chính xác và ổn định. Đồng thời, đề xuất thuật toán điều khiển thích nghi bền vững mới dựa trên hệ mờ bậc hai, nhằm loại bỏ ảnh hưởng của các thành phần bất định trong mô hình và nhiễu môi trường.
Tất cả các phương pháp điều khiển được đề xuất đều được chứng minh tính ổn định bằng lý thuyết và kiểm chứng hiệu quả thông qua mô phỏng kỹ thuật số trên nhiều kịch bản khác nhau, cho thấy khả năng hoạt động tốt trong các điều kiện làm việc phức tạp.
Mục lục chi tiết:
- MỞ ĐẦU
- Tính cấp thiết của đề tài
- Mục tiêu nghiên cứu:
- Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
- Ý nghĩa khoa học của đề tài
- Bố cục của luận án
- CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THIẾU CƠ CẤU CHẤP HÀNH VÀ XE TỰ HÀNH
- 1.1. Giới thiệu chung về hệ thiếu cơ cấu chấp hành
- 1.2. Mô hình xe tự hành ba bánh
- 1.2.1. Mô hình động học
- 1.2.2. Mô hình động lực học
- 1.2.3. Mô hình xe tự hành khi xét đến các yếu tố nhiễu hệ thống
- 1.3. Tình hình nghiên cứu và tổng quan về các phương pháp điều khiển xe tự hành
- 1.3.1. Tình hình nghiên cứu trong nước
- 1.3.2. Tình hình nghiên cứu ngoài nước
- 1.4. Kết luận chương 1
- CHƯƠNG 2. TỔNG HỢP BỘ ĐIỀU KHIỂN TRƯỢT TẦNG BACKSTEPPING CHỈNH ĐỊNH MỜ CẤU TRÚC MỘT MẠCH VÒNG
- 2.1. Cơ sở lý thuyết về điều khiển trượt tầng và backstepping
- 2.2. Tổng hợp bộ điều khiển trượt tầng backstepping cho xe tự hành ba bánh
- 2.2.1. Xây dựng bộ điều khiển bám trượt tầng cho xe bám vị trí
- 2.2.2. Bộ điều khiển bám Backstepping cho góc hướng
- 2.2.3. Phát biểu định lý và chứng minh tính ổn định của hệ kín
- 2.3. Tổng hợp bộ điều khiển trượt tầng backstepping chỉnh định mờ cho xe tự hành ba bánh
- 2.4. Mô phỏng kiểm chứng
- Kết luận chương 2
- CHƯƠNG 3. TỔNG HỢP BỘ ĐIỀU KHIỂN THÍCH NGHI DỰA TRÊN ƯỚC LƯỢNG NHIỄU CẤU TRÚC HAI MẠCH VÒNG
- 3.1. Điều khiển thích nghi
- 3.2. Điều khiển thích nghi ước lượng nhiễu vòng trong
- 3.2.1. Tổng hợp bộ điều khiển động lực học
- 3.2.2. Tổng hợp bộ điều khiển động học
- 3.3. Tổng hợp bộ điều khiển thích nghi ước lượng nhiễu mạch vòng trong và ngoài
- 3.3.1. Cơ sở phương pháp luận
- 3.3.2. Tổng hợp bộ điều khiển cho mạch vòng động lực học
- 3.3.3. Tổng hợp bộ điều khiển cho mạch vòng động học
- 3.4. Mô phỏng kiểm chứng
- 3.4.1. Mô phỏng với cấu trúc điều khiển thích nghi ước lượng vòng trong
- 3.4.2. Kết quả mô phỏng điều khiển thích nghi ước lượng nhiễu cả 2 mạch vòng
- 3.5. Kết luận chương 3
- CHƯƠNG 4. TỔNG HỢP BỘ ĐIỀU KHIỂN THÍCH NGHI MỜ LOẠI 2 CẤU TRÚC HAI MẠCH VÒNG
- 4.1. Hệ mờ loại 2
- 4.2. Tổng hợp bộ điều khiển bộ điều khiển thích nghi mờ loại 2 cho mạch vòng trong và ngoài
- 4.2.1. Thiết kế bộ điều khiển mạch vòng động lực học
- 4.2.2. Thiết kế bộ điều khiển mạch vòng động học
- 4.2.3. Chứng minh tính ổn định
- 4.3. Mô phỏng kiểm chứng
- 4.4. Kết luận chương 4
- KẾT LUẬN CHUNG CỦA LUẬN ÁN
- Kết luận:
- Hướng phát triển của luận án: