Tên đề tài luận án tiến sĩ: "Nghiên cứu xây dựng phương pháp điều khiển thích nghi, bền vững hệ Euler - Lagrange thiếu cơ cấu chấp hành và ứng dụng cho cẩu treo".

Chuyên ngành: Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa

Mã số: 62.52.02.16

Khóa đào tạo: 2012 - 2016

Họ và tên NCS: Nguyễn Thị Việt Hương

Họ và tên người hướng dẫn khoa học:

            1. GS. TS. Nguyễn Doãn Phước;

            2. TS. Đỗ Trung Hải.

Đơn vị đào tạo: Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp

Cơ sở đào tạo: Đại học Thái Nguyên.

NHỮNG KẾT QUẢ MỚI CỦA LUẬN ÁN

Luận án đã có những đóng góp mới sau:

1. Bổ sung thêm được tính thích nghi và bền vững cho bộ điều khiển tuyến tính hóa từng phần đã có đối với hệ thiếu cơ cấu chấp nói chung và cẩu treo 3D nói riêng. Tính thích nghi bổ sung thêm cho bộ điều khiển này được xây dựng theo nguyên lý giả định rõ. Tính bền vững được bổ sung nhờ nguyên lý điều khiển ISS. Kết quả đã được luận án phát biểu dưới dạng định lý 1.

2. Luận án đã đề xuất phương pháp hoàn thiện bộ điều khiển trượt bậc cao theo hướng làm cho quỹ đạo biến khớp hệ thiếu cơ cấu chấp hành nói chung và quỹ đạo hệ cẩu treo 3D nói riêng tiến về được mặt trượt sau một khoảng thời gian hữu hạn, đồng thời bổ sung thêm điều kiện cho tham số bộ điều khiển sao cho khi mặt trượt bằng 0, hệ sẽ trượt trên mặt trượt về được gốc tọa độ. Kết quả đã được luận án phát biểu dưới dạng định lý 2.

3. Luận án cũng đã xây dựng được bộ điều khiển trượt siêu xoắn cho đối tượng cẩu treo 3D làm việc theo nguyên tắc phản hồi đầu ra. Bộ điều khiển này sẽ đưa hệ về mặt trượt sau một khoảng thời gian hữu hạn.

CÁC ỨNG DỤNG, KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG TRONG THỰC TIỄN VÀ NHỮNG VẤN ĐỀ CẦN TIẾP TỤC NGHIÊN CỨU

* Các ứng dụng và khả năng ứng dụng thực tiễn:

- Bộ điều khiển ISS: Có ưu điểm là đồng thời xử lý được cả tín hiệu nhiễu có lẫn trong tín hiệu điều khiển ở đầu vào, vừa xử lý được sai lệch mô hình dưới dạng các thành phần tham số hằng bất định. Nhược điểm của nó là do đây là bộ điều khiển phản hồi trạng thái, do đó nó cần phải có các cảm biến đo vị trí và vận tốc của tất cả các biến khớp trong hệ, nên hệ nào thỏa mãn điều kiện trên sẽ sử dụng được bộ điều khiển này.

- Bộ điều khiển trượt bậc cao: Bên cạnh hiện tương rung, bộ điều khiển này chỉ xử lý được nhiễu đầu vào, song về cơ bản sẽ không ảnh hưởng nhiều khả năng ứng dụng của nó, vì đối với tất cả các hệ có sai lệch mô hình chỉ nằm ở thành phần hệ con đủ cơ cấu chấp hành, thành phần sai lệch mô hình này luôn chuyển được về dạng sai lệch của tín hiệu đầu vào, tức là khi đó nó lại được xem như thành nhiễu có lẫn trong tín hiệu điều khiển, nên hệ nào thỏa mãn điều kiện trên sẽ sử dụng được bộ điều khiển này.

- Kết quả nghiên cứu của luận án có thể giúp cho việc thiết kế bộ điều khiển thích nghi bền vững cho hệ Euler Lagrange thiếu cơ cấu chấp hành, trong đó có cẩu treo trong thực tiễn.

- Kết quả nghiên cứu là tài liệu tham khảo hữu ích cho đào tạo và nghiên cứu của cán bộ, giảng viên, sinh viên khi nghiên cứu về điều khiển thích nghi bền vững cho hệ Euler Lagrange thiếu cơ cấu chấp hành.

 * Vấn đề bỏ ngỏ cần tiếp tục nghiên cứu:

- Xây dựng điều kiện đủ cho việc lựa chọn vector tham số  của bộ điều khiển thích nghi ISS mà ứng với nó hệ con tự do ổn định.

- Trong quá trình xây dựng bàn thí nghiệm cẩu treo 3D, mặc dù đã có cảm biến đo góc đủ chính xác, tuy nhiên để mô hình gọn hơn mà vẫn đảm bảo đủ chính xác, nghiên cứu sinh đã đặt ra nhiệm vụ xây dựng bộ thuật toán quan sát góc lắc    từ giá trị đo được của quỹ đạo biến khớp  và tốc độ của nó  thay cho các cảm biến góc, song chưa làm được.

INFORMATION OF DOCTORAL DISSERTATION OF PH.D CANDIDATE NGUYEN THI VIET HUONG 

Dissertation title: Researching and developing adaptive, sustainable control methods of Euler - Lagrange system without actuator and applied for overhead crane.

Speciality:  Control Engineering and Automation

Code: 62.52.02.16

Ph.D candidate: Nguyen Thi Viet Huong

Training course: 2012 - 2016

Scientific supervisors:     1. Prof. Nguyen Doan Phuoc, PhD.

                                                2. Do Trung Hai, PhD.

Training institution: College of Technology - Thai Nguyen University.

THE NEW SCIENTIFIC FINDINGS

The dissertation has the following new contributions:

1. Supplementing the adaptability and sustainability of partial linearization control for system without actuator in general and 3D overhead crane in particular. The adaptability supplemented to this control is developed under the principle of clear assumption. The sustainability is supplemented by the principle of ISS control. The results were stated in dissertation in the form of Theorem 1.

2. The dissertation has proposed method for completion of high-order sliding mode control towards making joint-variable trajectories of system without actuator in general and 3D overhead crane in particular to move to the slide surface after a finite time period, concurrently supplementing conditions for the controller’s parameters such that when the slider is 0, the system will slip on the slide surface to the origin of coordinates. The results were stated in dissertation in the form of Theorem 2.

3. The dissertation has also developed a super-twisting sliding mode control for 3D overhead crane operating on the principle of output feedback. This controller will bring the system down to slide surface after a finite time period.

APPLICATIONS, PRACTICAL APPLICABILITY AND THE NEEDS FOR FURTHER STUDIES

* Applications and applicability in practice:

-  ISS Controller: the advandtage of this controller is both to handle interfering signal mixed in the control signal at the input and model error in the form of uncertain constant parameter components. The disadvantage of it is that: because this is the state feedback control, it should have the sensors measuring the position and velocity of all the joint variables in the system, so any system satisfying the above conditions can use this controller.

- High-order sliding mode control: Besides vibration phenomenon, this controller only can handle only input interference, but basically this will not affect the applicability of it, because for all systems with model error located in component of subsystem without actuator, this model error component is always shifted to error form of the input signal, it means at that time, it is considered as the interference mixed in control signal, so any system satisfying the above conditions can use this controller.

- The findings of the dissertation can help in the design of sustainable adaptive control for Euler Lagrange system without actuator, including overhead crane in practice.

- The findings are useful references for training and research of staff, faculty and students in learning about sustainable adaptive control for Euler Lagrange system without actuator.

 * Issues needing for further studies:

- Developing sufficient condition for selecting parameter  of ISS adaptive control that correspond with sustainable freedom subsystem.

- During the construction of 3D overhead crane’s laboratory table, there is an enough precious angle sensor. However, to compact the model while maintaining the accuracy, the research student has set a task to develop a algorithm for observation of crab angle  from measured value of joint variable trajectories  and its speed    replacing angle sensors, but this haven’t been able to yet.