1. Trang Chủ
  2. Tự động hoá
  3. Tạp chí Nghiên cứu Khoa học Đại học Sao Đỏ: Số 3(62)/2018

Tạp chí Nghiên cứu Khoa học Đại học Sao Đỏ: Số 3(62)/2018

Tạp chí Nghiên cứu Khoa học Đại học Sao Đỏ: Số 3(62)/2018 trình bày các nội dung chính sau: Thiết kế bộ điều khiển mờ kết hợp với hai bộ điều khiển PID để điều khiển giàn cần trục kiểu con lắc đôi, thiết kế bộ điều khiển thích nghi trượt bền vững bám theo quỹ đạo trên cơ sở mạng nơron cho hệ thống tay máy robot,... Mời các bạn cùng tham khảo để nắm nội dung chi tiết của tạp chí. TẠP CHÍ LIÊN NGÀNH ĐIỆN - ĐIỆN TỬ - TỰ ĐỘNG HÓA NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRONG SỐ NÀY ĐẠI HỌC SAO ĐỎ Số No3(62).2018

Thể loại Tài liệu miễn phí Tự động hoá

Số trang 128

Ngày tạo 5/4/2020 10:41:06 AM +00:00

Loại tệp PDF

Kích thước 3.84 M

Tên tệp

Tải Tạp chí Nghiên cứu Khoa học Đại học Sao Đỏ: Số 3(6... (.pdf)

Xem mẫu

  1. TẠP CHÍ LIÊN NGÀNH ĐIỆN - ĐIỆN TỬ - TỰ ĐỘNG HÓA NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRONG SỐ NÀY ĐẠI HỌC SAO ĐỎ Số No3(62).2018 4(59).2018 LIÊN NGÀNH ĐIỆN - ĐIỆN TỬ - TỰ ĐỘNG HÓA Thiết kế bộ điều khiển mờ kết hợp với hai bộ 5 Nguyễn Văn Trung điều khiển PID để điều khiển giàn cần trục kiểu Nguyễn Thị Phương Oanh con lắc đôi Chenglong Du Hiện tượng rung của máy biến áp trong chế độ 13 Đào Duy Yên làm việc bình thường và sự cố, ứng dụng mạng Đỗ Văn Đỉnh nơron để nhận dạng trạng thái máy biến áp Vũ Anh Tuấn Thiết kế bộ điều khiển thích nghi trượt bền vững 19 Vũ Đức Hà bám theo quỹ đạo trên cơ sở mạng nơron cho hệ Huang Shoudao thống tay máy robot Trần Thị Điệp Phạm Thị Hoan Phương pháp đếm tập giấy xếp chồng nhiều lớp 26 Phạm Thị Diệu Thúy bằng cách ghép hình ảnh Hà Minh Tuấn Nguyễn Trọng Các Changyan Xiao LIÊN NGÀNH CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC Thiết kế tối ưu động học và động lực học cơ cấu 34 Nguyễn Hồng Quân nâng hạ thùng xe tự đổ Nguyễn Thành Công Phạm Văn Thắng Nghiên cứu chuyển vị, vận tốc, gia tốc của người 40 Vũ Hoa Kỳ điều khiển máy kéo gỗ khi chạy không tải Nguyễn Thị Khánh Nguyễn Thị Hồng Nhung Nghiên cứu mô phỏng sự chuyển pha và trường 45 Ngô Hữu Mạnh nhiệt khi hàn ống thép A53 bằng quá trình Mạc Văn Giang Orbital - TIG Nghiên cứu ảnh hưởng của tốc độ dịch chuyển 51 Trần Hải Đăng đến chất lượng mạch cắt khi cắt bằng tia nước Nguyễn Danh Đạo áp suất cao trộn hạt mài Mạc Thị Nguyên Nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng của hàm 56 Nguyễn Đình Cương lượng phụ gia nano TiN trong dầu bôi trơn đến Đỗ Công Đạt khả năng hồi phục bề mặt chi tiết bị mòn Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 3(62).2018 1
  2. TẠP CHÍ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRONG SỐ NÀY ĐẠI HỌC SAO ĐỎ Số 3(62).2018 NGÀNH TOÁN HỌC Hiệu chỉnh bài toán cân bằng giả đơn điệu 64 Nguyễn Thị Thanh Hải Nguyễn Thị Huệ Lê Nam Trung Sự tồn tại và duy nhất nghiệm yếu của phương 70 Nguyễn Viết Tuân trình Brinkman-Forchheimer có trễ Nguyễn Thị Diệp Huyền Nguyễn Thị Hồng NGÀNH KINH TẾ Giải pháp marketing địa phương nhằm thu hút 73 Nguyễn Thị Thủy khách du lịch đến Hải Dương Mạc Thị Liên Chất lượng lao động nông thôn thị xã Chí Linh, 80 Trần Thị Hằng tỉnh Hải Dương trong bối cảnh hội nhập kinh tế Nguyễn Thị Huế quốc tế Hiệu quả đầu tư công: mục tiêu tăng trưởng và 89 Nguyễn Minh Tuấn giảm nghèo ở Việt Nam Phạm Thị Hồng Hoa LIÊN NGÀNH HÓA HỌC - CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Phân lập và tuyển chọn chủng vi khuẩn acid 98 Bùi Văn Tú acetic để sản xuất thử nghiệm giấm ăn từ Nguyễn Đức Thắng nguyên liệu chuối tiêu (Musa acuminata Colla) bằng phương pháp lên men nhanh LIÊN NGÀNH KHOA HỌC TRÁI ĐẤT - MỎ Các hệ sinh thái đặc trưng - cơ sở của phát triển 107 Nguyễn Thị Thảo du lịch sinh thái Việt Nam LIÊN NGÀNH TRIẾT HỌC - XÃ HỘI HỌC - CHÍNH TRỊ HỌC Nâng cao năng lực tiêu thụ sản phẩm cho Công 114 Nguyễn Mạnh Tưởng ty cổ phần Trúc Thôn ở Chí Linh, Hải Dương Cuộc vận động ”Toàn dân đoàn kết xây dựng đời 121 Nguyễn Thị Hải Hà sống văn hóa” ở Hải Dương hiện nay 2 Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 3(62).2018
  3. LIÊN NGÀNH ĐIỆN - ĐIỆN TỬ - TỰ ĐỘNG HÓA SCIENTIFIC JOURNAL CONTENTS SAO DO UNIVERSITY No 3(62).2018 TITLE FOR ELECTRICITY - ELECTRONICS - AUTOMATION Design fuzzy controller combined with two PID 5 Nguyen Van Trung controllers to control the double-pendulum- Nguyen Thi Phuong Oanh type gantry crane Chenglong Du Circuit breaker of the battery in the normal 13 Dao Duy Yen working system and incidental, application of Do Van Dinh neural network to recognize the transformer Vu Anh Tuan Design a robust adaptive trajectory tracking 19 Vu Duc Ha sliding mode control based on neural networks Huang Shoudao for robot manipulator systems Tran Thi Diep Pham Thi Hoan The image stitching method for overlapping 26 Pham Thi Dieu Thuy paper counting Ha Minh Tuan Nguyen Trong Cac Changyan Xiao TITLE FOR MECHANICAL AND DRIVING POWER ENGINEERING Optimal kinetics and dynamics design of a 34 Nguyen Hong Quan dump truck hoist Nguyen Thanh Cong Pham Van Thang The research displacement, velocity, and 40 Vu Hoa Ky acceleration of wood-tractor operator in idle Nguyen Thi Khanh running process Nguyen Thi Hong Nhung A study on phase transition and temperature 45 Ngo Huu Manh field simulati on during welding A53 steel tube Mac Van Giang of Orbital - TIG process Research of impact of transition to speed 51 Tran Hai Dang services when cutting circuit quality waterjet Nguyen Danh Dao cutting high pressure grinding grain mix Mac Thi Nguyen Experimental research on effect of nano‐TiN 56 Nguyen Dinh Cuong additives content in lubrication oil to the self- Do Cong Dat repairing of surface elements Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 3(62).2018 3
  4. NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SCIENTIFIC JOURNAL CONTENTS SAO DO UNIVERSITY No 3(62).2018 TITLE FOR MATHEMATICS Calibrate the equation of equilibrium 64 Nguyen Thi Thanh Hai Nguyen Thi Hue Le Nam Trung On the existence and uniqueness of weak 70 Nguyen Viet Tuan solutions for convective Brinkman-Forchheimer Nguyen Thi Diep Huyen equations with delays Nguyen Thi Hong TITLE FOR ECONOMICS Research on local marketing strategies for 73 Nguyen Thi Thuy attracting tourists to Hai Duong Mac Thi Lien Quality of rural labor in Chi Linh commune, Hai 80 Tran Thi Hang Duong province in the context of international Nguyen Thi Hue economic integration Public investment efficiency: growth objectives 89 Nguyen Minh Tuan and poverty reduction in Vietnam Pham Thi Hong Hoa TITLE FOR CHEMISTRY AND FOOD TECHNOLOGY Isolation and selection of acetic acid bacteria 98 Bui Van Tu for the trial production of vinegar from bananas Nguyen Duc Thang (Musa acuminata Colla) using rapid fermentation TITLE FOR EARTH SCIENCES - MINING The typical ecological system - the basis for 107 Nguyen Thi Thao ecological tourism development in Vietnam TITLE FOR PHILOSOPHY - SOCIOLOGY - POLITICAL SCIENCE Improving consumption capacity for Truc Thon 114 Nguyen Manh Tuong Joint stock Company at Chi Linh, Hai Duong Improving the quality of building cultural lives 121 Nguyen Thi Hai Ha in Hai Duong province through the civilization of the “global environment for cultural life” 4 Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 3(62).2018
  5. LIÊN NGÀNH ĐIỆN - ĐIỆN TỬ - TỰ ĐỘNG HÓA THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN MỜ KẾT HỢP VỚI HAI BỘ ĐIỀU KHIỂN PID ĐỂ ĐIỀU KHIỂN GIÀN CẦN TRỤC KIỂU CON LẮC ĐÔI DESIGN FUZZY CONTROLLER COMBINED WITH TWO PID CONTROLLERS TO CONTROL THE DOUBLE- PENDULUM-TYPE GANTRY CRANE Nguyễn Văn Trung1, 2, Nguyễn Thị Phương Oanh1, Chenglong Du2 Email: nguyenvantrung.10@gmail.com 1 Trường Đại học Sao Đỏ, Việt Nam 2 Trường Đại học Trung Nam, Trung Quốc Ngày nhận bài: 27/3/2018 Ngày nhận bài sửa sau phản biện: 26/6/2018 Ngày chấp nhận đăng: 28/9/2018 Tóm tắt Những khó khăn khi điều khiển giàn cần trục là phải đối diện với hiện tượng con lắc đôi phức tạp. Sự dao động của móc và tải trọng đã làm giảm khả năng định vị chính xác của xe nâng, thậm chí gây thiệt hại cơ học và mất an toàn. Do đó, bài báo trình bày một giải pháp là thiết kế bộ điều khiển mờ kết hợp với hai bộ điều khiển PID để điều khiển vị trí của xe nâng trong thời gian ngắn nhất đạt được vị trí mong muốn, đồng thời kiểm soát góc lắc của móc và tải trọng sao cho dao động là nhỏ nhất. Bộ điều khiển mờ làm việc tốt ở độ lệch lớn, phản ứng động rất nhanh, còn hai bộ điều khiển PID với các thông số được tối ưu hóa thông qua giải thuật di truyền GA làm việc rất tốt khi hệ thống đang tiếp cận điểm đặt. Các bộ điều khiển đã được kiểm tra thông qua mô phỏng Matlab/Simulink. Kết quả mô phỏng cho thấy hệ thống có chất lượng điều khiển tốt. Từ khóa: Giàn cần trục; điều khiển mờ; điều khiển PID; điều khiển vị trí; điều khiển dao động. Abstract The difficulty of operating the gantry cranes is faced with the phenomenon of complex double pendulum. Oscillation of the hook and load have reduced ability to accurately locate the forklift, even causing mechanical damage and loss of safety. Therefore, the paper presents a solution is to design fuzzy controller incorporates two PID controllers to control the position of the forklift in the shortest possible time to the desired position while simultaneously controlling the shake angle of the hook and the load so that the oscillation is minimal. The fuzzy controller works well at large deviations, the reaction is very fast and the two PID controllers with optimized parameters through genetic algorithm GA are working well when the system is approaching setpoint. The controllers were tested through simulations Matlab/Simulink. Simulation results show that the system has good control quality. Keywords: Gantry crane; fuzzy control; PID control; position control; oscillation control. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Giàn cần trục trên không được di chuyển bởi xe nâng, móc được treo trên xe nâng thông qua cáp Giàn cần trục kiểu con lắc đôi được sử dụng trên treo và tải trọng được treo vào móc [1]. Khi vận toàn thế giới trong hàng ngàn bãi vận chuyển, công trường xây dựng, nhà máy thép và các khu hành giàn cần trục trên không, góc lắc tự nhiên công nghiệp khác. Đây là thiết bị đặc biệt quan của móc và tải trọng làm cho những chức năng trọng cho công tác vận chuyển và lắp ráp các nâng, hạ, di chuyển và lắp ráp hàng hóa của loại hàng hóa. Để vận hành giàn cần trục được giàn cần trục hoạt động kém hiệu quả, vốn là một an toàn, kịp thời và hiệu quả cần điều khiển tốt chuyển động kiểu con lắc đôi [2]. Sự lắc lư của ba thông số là vị trí xe nâng, dao động của móc móc và tải trọng là do chuyển động di chuyển của và dao động của tải trọng. Vì vậy, đã có nhiều xe nâng, do thường xuyên thay đổi thông số hệ nghiên cứu nâng cao hiệu quả hoạt động của giàn thống và do tác động bởi nhiễu gây ra như ma sát, cần trục. gió, va chạm... Do đó, đã có một số nghiên cứu Người phản biện: 1. GS.TSKH. Thân Ngọc Hoàn lớn nhằm mục đích điều khiển hoạt động cần trục 2. TS. Trần Trọng Hiếu đạt được góc lắc nhỏ, thời gian vận chuyển ngắn Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 3(62).2018 5
  6. NGHIÊN CỨU KHOA HỌC và độ chính xác cao như điều khiển thích nghi cáp treo móc, m2 là trọng lượng của tải trọng, l2 là [3], định hình đầu vào [4]. Điều khiển chế độ mờ chiều dài cáp treo tải trọng, θ1 là góc lắc của móc, trượt [5] có lợi thế đạt được ổn định và bền vững là vận tốc góc của móc, là góc lắc của tải ngay cả khi có nhiễu tác động vào hệ thống hoặc trọng, là vận tốc góc của tải trọng. Giàn cần trục các thông số của hệ thống giàn cần trục thay đổi di chuyển với một lực đẩy F (N). Giả sử các dây theo thời gian. Kỹ thuật điều khiển mờ đã cho thấy cáp không có khối lượng và cứng. Các phương những kết quả thành công khi áp dụng vào thực trình chuyển động có thể thu được bằng cách: tế, bao gồm hệ thống giàn cần trục [6], điều khiển mờ PD kép [7], trong đó bộ điều khiển mờ đầu tiên kiểm soát vị trí giỏ hàng, còn bộ điều khiển mờ thứ hai ngăn chặn các góc lắc của tải trọng. Điều khiển mờ đôi [8] có ưu điểm là đạt được góc lắc nhỏ, tuy nhiên tồn tại độ quá điều chỉnh lớn và thời gian đạt được vị trí mong muốn lớn. Điều khiển PID là bộ điều khiển được sử dụng rộng rãi trong hệ thống điều khiển công nghiệp, do cấu trúc đơn giản, điều chỉnh dễ dàng và ổn định tốt. Để tìm kiếm các thông số tối ưu của bộ điều khiển PID, các nhà nghiên cứu sử dụng thuật toán PSO [9], thuật toán DE [10], thuật toán GA [11, 12]. Điều khiển Fuzzy-PID [13] đã kết hợp các ưu điểm của Hình 1. Sơ đồ của hệ thống giàn cần trục kiểu bộ điều khiển PID khi hệ thống đang tiếp cận điểm con lắc đôi đặt và ưu điểm của bộ điều khiển mờ là làm việc rất tốt ở độ lệch lớn, sự phi tuyến của nó có thể Bảng 1. Ký hiệu và giá trị các thông số giàn cần tạo ra một phản ứng động rất nhanh, kiểm soát trục kiểu con lắc đôi được góc lắc của tải trọng nhỏ và định vị được Ký Giá Đơn chính xác trong thời gian ngắn. Tuy nhiên, bài Mô tả hiệu trị vị báo [13] mới dừng lại ở việc điều khiển giàn cần M Khối lượng xe nâng 24 kg trục kiểu con lắc đơn. Vì vậy, trong bài báo này đề xuất bộ điều khiển mờ kết hợp với hai bộ điều m1 Trọng lượng của móc 7 kg khiển PID có các thông số được điều chỉnh tối ưu m2 Trọng lượng của tải trọng 10 kg hóa thông qua giải thuật di truyền (GA) để điều l1 Chiều dài cáp treo móc 2 m khiển giàn cần trục kiểu con lắc đôi. Bộ điều khiển l2 Chiều dài cáp treo tải trọng 0,6 m đã thiết kế được kiểm tra thông qua mô phỏng g Hằng số hấp dẫn 9,81 m/s2 Matlab/Simulink cho kết quả làm việc tốt. μ Hệ số ma sát 0,2 N/m/s Phần còn lại của bài báo được cấu trúc như sau: Phần 2 là Mô hình động lực của hệ thống giàn cần Theo phương trình Lagrangian [5]: trục kiểu con lắc đôi. Thiết kế bộ điều khiển mờ d  ∂L  ∂L (1)  - Qi = kết hợp với hai bộ điều khiển PID được trình bày dt  ∂qi  ∂qi trong phần 3. Phần 4 mô tả kết quả mô phỏng. trong đó: qi là hệ tọa độ suy rộng; i là số bậc tự do của Phần 5 là Kết luận. hệ thống; Q1 là lực bên ngoài; L= T - P , P là thế năng của hệ thống và T là động năng của hệ thống: 2. MÔ HÌNH ĐỘNG LỰC CỦA HỆ THỐNG GIÀN CẦN TRỤC KIỂU CON LẮC ĐÔI n 1 (2) T = ∑ m j x 2j j =1 2 Một hệ thống giàn cần trục kiểu con lắc đôi được thể hiện trong hình 1, các thông số và các giá trị Từ hình 1 ta có các thành phần vị trí của xe nâng, được lấy theo tỷ lệ với giá trị thực tế như trong móc và tải trọng là: bảng 1. Hệ thống này có thể được mô hình hóa (3) như là một xe nâng với khối lượng M. Một cái móc gắn liền với nó có trọng lượng m1, l1 là chiều dài 6 Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 3(62).2018
  7. LIÊN NGÀNH ĐIỆN - ĐIỆN TỬ - TỰ ĐỘNG HÓA Từ (3) ta có các thành phần vận tốc của xe nâng, móc và tải trọng là: (4) (13) Động năng của xe nâng là: 1 trong đó: σ d là những nhiễu bên ngoài tác động TM= Μ x 2 (5) vào hệ thống giàn cần trục, u là đầu vào điều khiển. 2 Mô hình toán của hệ thống mà nhóm tác giả đề Động năng của móc là: xuất khác với mô hình toán trong bài báo [5, 12] 1 T= m1 2 ( m1 x 2 + l12θ12 + 2 xl  1θ1cosθ1 ) (6) cụ thể như sau: Mô hình toán của hệ thống trong bài báo [5, 12] là mô hình điều khiển kiểu con lắc Động năng của tải trọng là: đơn, trong mô hình không có thành phần nhiễu trong bài báo 1 (7) Tm= 2 m2 ( x 2 + l12θ12 + l22θ22 + 2 xl  1θ1cosθ1 [5] là những hàm tuyến tính. 2 3. THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN MỜ KẾT HỢP VỚI  2θ2 cosθ 2 + 2l1l2θ1θ2 cosθ1cosθ 2 ) + 2 xl HAI BỘ ĐIỀU KHIỂN PID Từ (5), (6), (7) ta có động năng của hệ thống là: Bài báo đề xuất một bộ điều khiển mờ (FLC - Fuzzy logic controller) kết hợp với hai bộ điều khiển PID để điều khiển vị trí của xe nâng trong 1 thời gian ngắn nhất đạt được vị trí mong muốn, T =TM + Tm1 + Tm 2 = Μ x 2 2 đồng thời kiểm soát góc lắc của móc và tải trọng sao cho dao động là nhỏ nhất. (8) Bộ điều khiển mờ kết hợp với hai bộ điều khiển PID (FLC-2PID) là bộ điều khiển trong đó thiết bị Thế năng của hệ thống là: điều khiển gồm hai thành phần: thành phần điều khiển tuyến tính kinh điển PID và thành phần điều P   m1  m2  gl1 1  cos1  khiển thông minh mờ. Bộ điều khiển mờ kết hợp với bộ điều khiển PID có thể thiết lập dựa trên (9) các tín hiệu là sai lệch e(t) và đạo hàm e’(t). Bộ điều khiển mờ có đặc tính rất tốt ở vùng sai lệch Thay thế (8)，(9) vào (1) ta có phương trình phi lớn, đặc tính phi tuyến của nó có thể tạo ra phản tuyến chuyển động của hệ thống giàn cần trục ứng động rất nhanh. Khi quá trình của hệ tiến gần kiểu con lắc đôi như sau [2]: đến điểm đặt (sai lệch e(t) và đạo hàm e’(t) của (10) nó xấp xỉ bằng 0), vai trò của bộ điều khiển mờ bị hạn chế nên bộ điều khiển sẽ làm việc với bộ điều khiển PID. Sự chuyển đổi giữa các vùng tác động của FLC (11) và PID có thể thực hiện nhờ khóa mờ hoặc dùng chính FLC. Nếu sự chuyển đổi dùng FLC thì FLC còn có thêm nhiệm vụ giám sát hành vi của hệ thống để thực hiện sự chuyển đổi. Việc chuyển (12) đổi tác động giữa FLC và PID có thể thực hiện nhờ các luật sau: Đặt if � e  t  � dương lớn và � e  t  dương lớn thì u(t) là . Khi đó từ (10), (11),(12) ta có FLC (14) hệ phương trình trạng thái chuyển động của hệ thống giàn cần trục kiểu con lắc đôi đã được hạ if � e  t  � dương nhỏ và � e  t  dương nhỏ thì u(t) là bậc đạo hàm có dạng như sau [5, 12]: PID (15) Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 3(62).2018 7
  8. NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Đối với hệ thống giàn cần trục kiểu con lắc đôi Hàm truyền đạt của bộ điều khiển PID như sau: có ba thông số cần điều khiển là vị trí xe nâng x1, KI dao động của móc x3 và dao động của tải trọng x5, Gc  s   k P   kD s � (19) s trong phần này chúng tôi chọn điều khiển x1 và x3 làm thông số chính, trong khi đó thông số còn lại Các tham số kP, kI, kD cần phải xác định và hiệu chỉnh để hệ thống đạt chất lượng mong muốn. được áp vào tác động của điểm tham chiếu các thông số chính. Giả sử tương ứng với vị trí xe nâng, góc lắc của móc mong muốn, x1, x3 tương ứng là giá trị thực của vị trí xe nâng, góc lắc của móc. Mục tiêu kiểm soát của bộ điều khiển FLC-2PID là dưới sự tác động của lực u thì sai lệch bám giữa x1, x3 với có thể được hội tụ về 0 khi t   và dao động của tải trọng tối thiểu. Sai lệch kiểm soát được xác định như sau: Hình 3. Sơ đồ cấu trúc Matlab sử dụng 2PID điều e1  x _ r1  x1 (16) khiển giàn cần trục kiểu con lắc đôi e2  x3  x _ r 3 3.1.1. Tìm các tham số của hai bộ điều khiển (17) PID theo phương pháp Ziegler-Nichols kết hợp Sơ đồ bộ điều khiển FLC-2PID cho hệ thống giàn với phương pháp thử sai cần trục kiểu con lắc đôi được mô tả trong hình 2. Đối với mô hình hệ thống giàn cần trục kiểu con lắc đôi, ta sử dụng phương pháp Ziegler-Nichols thứ hai để tìm các thông số của bộ điều khiển PID thứ nhất. Từ hình 3, với các thông số ở bảng 1 và trong trường hợp x _ r1 = 1 m; x _ r 3 = 0 rad, ta gán độ lợi kI_Z-N1, kI_Z-N2 và kD_Z-N1, kD_Z-N2, kP_Z-N2 lúc đầu bằng không. Độ lợi kP_Z-N1 được tăng đến giá trị tới hạn ku1, mà ở đó đáp ứng vòng hở bắt đầu dao động. ku1 và chu kỳ dao động Tu1 được dùng để cài đặt thông số bộ điều khiển PID thứ nhất theo quan hệ được Ziegler-Nichols đề xuất trên bảng 2. Hình 2. Sơ đồ cấu trúc Matlab sử dụng FLC-2PID Bảng 2. Các tham số của bộ điều khiển PID theo điều khiển giàn cần trục kiểu con lắc đôi phương pháp Ziegler-Nichols thứ hai 3.1. Thiết kế hai bộ điều khiển PID Bộ điều khiển kP_Z-N1 TI_Z-N1 TD_Z-N1 Bộ điều khiển PID có cấu trúc đơn giản, dễ sử PID Controller1 0,6ku1 0,5Tu1 0,125Tu1 dụng nên được sử dụng rộng rãi trong điều khiển các đối tượng SISO theo nguyên lý hồi tiếp có sơ Sử dụng phương pháp trên đã tìm được các giá trị đồ điều khiển như thể hiện trong hình 3. Bộ điều của bộ điều khiển PID thứ nhất như sau: kP_Z-N1 = 50; khiển PID có nhiệm vụ đưa sai lệch e(t) của hệ kI_Z-N1 = 15,38; kD_Z-N1 = 40,63. thống về 0 sao cho quá trình quá độ thỏa mãn các Căn cứ vào kết quả vừa tìm được ta tiếp tục tinh yêu cầu cơ bản về chất lượng. chỉnh các thông số của cả 2PID bằng phương pháp thử sai như sau: Biểu thức toán học của bộ điều khiển PID được mô tả trên miền thời gian có dạng như sau: Bước 1. Giữ nguyên kP1 = kP_Z-N1 = 50 và tăng dần kP2.  1 t de  t   (18) Bước 2. Giảm dần thông số kI1, kI2 càng nhỏ càng u  t   k P  e  t   e  t  dt  TD   TI 0 dt  tốt vì hệ thống giàn cần trục kiểu con lắc đôi có thành phần tích phân. Trong đó: e(t) là tín hiệu đầu vào; u(t) là tín hiệu đầu ra; kP là hệ số khuếch đại; TI là hằng số thời Bước 3. Tăng dần kD1, kD2 để giảm độ quá điều gian tích phân; TD là hằng số thời gian vi phân. chỉnh đường đặc tính đáp ứng vị trí xe nâng. 8 Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 3(62).2018
  9. LIÊN NGÀNH ĐIỆN - ĐIỆN TỬ - TỰ ĐỘNG HÓA Thông qua việc thử sai có được kết quả của 2PID cứu này được chọn lựa như sau: quá trình tiến như sau: kP1 = 50; kI1 = 0,01; kD1 = 85; kP2 = 30; hóa qua 1000 thế hệ; kích thước quần thể 5000; kI2 = 0,01; kD2 = 65. hệ số lai ghép 0,6; hệ số đột biến 0,4. Tiến trình 3.1.2. Tìm thông số hai bộ điều khiển PID bằng tìm kiếm được mô tả như trên lưu đồ thuật toán giải thuật di truyền (GA) hình 4. Hàm mục tiêu của quá trình tinh chỉnh hai bộ điều khiển PID, được định nghĩa như sau: Kết quả: kP-GA1 = 50,3; kI-GA1 = 0; kD-GA1 = 95,8; kP-GA2 = 37; kI-GA2 = 0; kD-GA2 = 69,4. (20) 3.2. Thiết kế bộ điều khiển mờ Nhiệm vụ của GA là tìm kiếm các giá trị (kP-GA1, kI-GA1, kD-GA1, kP-GA2, kI-GA2, kD-GA2) tối ưu của hai bộ Để điều khiển hệ thống giàn cần trục kiểu con lắc điều khiển PID, khi J đạt giá trị cực tiểu. đôi cần dựa trên kinh nghiệm bộ điều khiển mờ Nhằm giới hạn không gian tìm kiếm của GA và (luật mờ IF-THEN). Bộ điều khiển mờ được thiết để tiết kiệm thời gian tìm kiếm các thông số của kế cho hệ thống giàn cần trục kiểu con lắc đôi hai bộ điều khiển PID, ta giả thiết các giá trị tối ưu (kP-GA1, kI-GA1, kD-GA1, kP-GA2, kI-GA2, kD-GA2) nằm xấp xỉ sử dụng bốn biến ngôn ngữ đầu vào và một biến trong giá trị (kP1, kI1, kD1) và (kP2, kI2, kD2) tìm được ngôn ngữ đầu ra với miền xác định được phân từ phương pháp Ziegler-Nichols thứ hai kết hợp đều trong các khoảng như sau: với phương pháp thử sai. Các giới hạn tìm kiếm như sau: Input 1: là lỗi vị trí xe nâng với miền xác định (21) Input 2: là vận tốc của xe nâng với miền xác định Input 3: là lỗi góc lắc của móc với miền xác định Input 4: là vận tốc góc của móc với miền xác định Output: là tín hiệu đầu ra của bộ điều khiển mờ với miền xác định Tất cả các hàm liên thuộc được sử dụng trong hệ thống mờ này là các hàm liên thuộc có hình dạng tam giác được thể hiện trong hình 5. Các biến ngôn ngữ đầu vào đều được sử dụng ba tập mờ để mô tả là Negative (NE), Zero (ZE), Positive Hình 4. Lưu đồ thuật toán tiến trình GA xác định (PO) và biến ngôn ngữ đầu ra được sử dụng chín các thông số hai bộ điều khiển PID tập mờ để mô tả là Negative High (NH), Negative Giải thuật di truyền (GA) được hỗ trợ bởi phần Big (NB), Negative Medium (NM), Negative Small mềm Matlab để sử dụng như một công cụ giải bài (NS), Zero (ZE), Positive Small (PS), Positive toán tối ưu, nhằm đạt được các giá trị tối ưu của 2PID thỏa mãn hàm mục tiêu (20) và không gian Medium (PM), Positive Big (PB), and Positive tìm kiếm (21). Các tham số của GA trong nghiên High (PH). Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 3(62).2018 9
  10. NGHIÊN CỨU KHOA HỌC các luật mờ từ 1 đến 10 được đưa ra như thể hiện trong hình 6. Quan hệ vào, ra của FLC trong không gian hiển thị trong hình 7. 4. KẾT QUẢ MÔ PHỎNG Bộ điều khiển mờ kết hợp với hai bộ điều khiển PID đã thiết kế được mô phỏng trên phần mềm Matlab/Simulink với các tham số hệ thống được sử dụng mô phỏng có trong bảng 1, Hình 5. Các hàm liên thuộc của các biến đầu vào và đầu ra của bộ điều khiển mờ Hình 8. Đường đặc tính đáp ứng vị trí của xe nâng, góc lắc của móc, góc lắc của tải trọng và tín hiệu đầu vào điều khiển giàn cần trục Hình 6. Luật mờ IF-THEN của bộ điều khiển mờ Kết quả mô phỏng được thể hiện trong hình 8. Trong đó: tương ứng là đường đặc tính đáp ứng vị trí của xe nâng, góc lắc của móc, góc lắc của tải trọng và tín hiệu đầu vào điều khiển giàn cần trục khi sử dụng FLC-2PID điều khiển hệ thống, đối với vị trí của xe nâng có độ quá điều chỉnh POT=0%, sai số xác lập exl=0%, thời gian xác lập vị trí tx1=4,6 s, đối với góc lắc của móc có góc lớn nhất 1max  0,041 0, 041rad rad và thời gian xác lập góc lắc t 1  5,5 s còn đối với góc lắc của tấm điện phân 5, 5s, có góc lớn nhất  2 max  0,062 radvà thời gian xác 0.062rad Hình 7. Cửa sổ quan hệ vào, ra của bộ điều lập góc lắc khiển mờ trong không gian tương ứng là các đường đặc tính khi sử dụng 2PID điều khiển hệ thống với Từ các biến ngôn ngữ đầu vào, đầu ra ở trên và các thông số được tìm kiếm theo phương pháp các hàm thành viên để mô tả các biến, tổng cộng Ziegler-Nichols kết hợp với phương pháp thử sai 34 = 81 luật mờ được sử dụng để điều khiển hệ thống giàn cần trục kiểu con lắc đôi. Trong đó tương ứng là các đường đặc tính khi sử dụng 10 Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 3(62).2018
  11. LIÊN NGÀNH ĐIỆN - ĐIỆN TỬ - TỰ ĐỘNG HÓA 2PID điều khiển hệ thống với các thông số được nghiên cứu tác động của FLC-2PID, chúng ta tăng tối ưu hóa thông qua thuật toán GA. m2=12 kg và l2=0,8 m, các thông số khác trong Bằng cách so sánh kết quả khi sử dụng các bộ bảng 1 không đổi. Kết quả mô phỏng được hiển điều khiển có thể thấy rằng các bộ điều khiển đều thị trong hình 10. Có thể thấy rằng các đường đặc đạt được hiệu quả kiểm soát tốt. Nhưng trường tính khi tăng m2, l2 vẫn bám sát với các đường đặc hợp sử dụng FLC-2PID có khả năng thích ứng tính khi không thay đổi các thông số trong bảng 1. mạnh mẽ hơn và chất lượng điều khiển tốt hơn. Hệ thống vẫn đạt được chất lượng điều khiển tốt. Ngoài ra, khi hệ thống giàn cần trục hoạt động còn có các nhiễu bên ngoài tác động vào hệ thống. Đặc biệt là tại thời điểm khởi động giàn cần trục đã tạo ra ma sát lớn làm cho tải trọng dao động mạnh. Để kiểm tra độ tin cậy của bộ điều khiển FLC-2PID, nhóm tác giả đã đưa giả thiết bước tín hiệu nhiễu [8] là ma sát  d  15 NN, thời gian = 2 s tác động vào hệ thống tại thời điểm khởi động giàn cần trục. 1.5 Desired Position (m) 1 position xσ 0.5 x1 0 0 5 10 15 20 Time (s)(a) 0.1 Swing angle (rad) θ2σ θ1σ 0 θ2 θ1 -0.1 Hình 10. Đường đặc tính đáp ứng vị trí của xe 0 5 10 15 20 nâng, góc lắc của móc, góc lắc của tải trọng và 100 tín hiệu đầu vào điều khiển khi thay đổi m2, l2 Control input (N) 50 uσ Để làm rõ tính vượt trội của giải pháp, nhóm tác 0 u giả đã tiến hành so sánh bộ điều khiển FLC-2PID -50 0 5 10 15 20 với các phương pháp điều khiển khác đã được Time (s) công bố như trong bảng 3. Hình 9. Đường đặc tính đáp ứng vị trí của xe nâng, góc lắc của móc, góc lắc của tải trọng và Bảng 3. So sánh FLC-2PID với các phương pháp điều khiển khác đã được công bố tín hiệu đầu vào điều khiển khi có nhiễu Kết quả mô phỏng được hiển thị trong hình 9. FLC- ATC GA-FLC FLC Ký hiệu 2PID [2] [1] [6] Trong đó: tương ứng là các đường đặc tính khi có nhiễu tác động vẫn bám xr1 (m) 1 1 1 0,8 sát với đường đặc tính khi không có POT (%) 0 0 0 0,1 nhiễu. Có thể thấy rằng phản ứng của hệ thống exl (%) 0 0 0 0 không thay đổi và vẫn đạt được chất lượng điều tx1 (s) 4,6 7 7,1 7,2 khiển tốt. tθ1 (s) 5,5 6,5 6,8 13 Trong thực tế sản xuất, khi hệ thống giàn cần tθ2 (s) 12 6,5 6,8 13 trục hoạt động thì các thông số về trọng lượng θ1max (rad) 0,041 0,022 0,06 0,07 của tải trọng và chiều dài cáp treo tải trọng liên θ2max (rad) 0,062 0,024 0,07 0,075 tục thay đổi. Để bám sát với tình hình thực tế và Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 3(62).2018 11
  12. NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Căn cứ vào các kết quả trong bảng 3 ta thấy điều [4]. Khalid L. Sorensen, William Singhose, Stephen khiển theo dõi thích nghi (ATC - Adaptive tracking Dickerson (2007). A controller enabling precise control) [2] có θ1max , θ2max nhỏ nhất tuy nhiên tx1 lớn, positioning and sway reduction in bridge and gantry GA-FLC [1] và FLC [6] đều có θ1max, θ2max, tx1 lớn, cranes. Control Engineering Practice 15, 825-837. FLC-2PID có θ1max, θ2max, tx1 nhỏ. Từ những kết quả [5]. Diantong Liu, Jianqiang Yi, Dongbin Zhao, Wei đã phân tích ở trên có thể thấy rằng các bộ điều Wang (2005). Adaptive sliding mode fuzzy khiển đều có hiệu quả kiểm soát tốt. Tuy nhiên, control for a two-dimensional overhead crane. với đối tượng giàn cần trục kiểu con lắc đôi mà Mechatronics 15,505-522. nhóm tác giả nghiên cứu sử dụng bộ điều khiển FLC-2PID có chất lượng điều khiển vị trí xe nâng [6]. D. Qian, S. Tong, B. Yang, and S. Lee (2015). tốt hơn, đồng thời vẫn kiểm soát được dao động Design of simultaneous input-shaping-based của móc và dao động của tải trọng nhỏ. SIRMs fuzzy control for double-pendulum-type overhead cranes. Bulletin of the polish academy of 5. KẾT LUẬN sciences technical sciences, Vol. 63, No. 4. DOI: Trong bài báo này, chúng tôi đã thiết kế được 10.1515/bpasts, 887-896. bộ điều khiển mờ kết hợp với hai bộ điều khiển [7]. Naif B. Almutairi and Mohamed Zribi (2016). PID có các thông số được tối ưu hóa thông Fuzzy Controllers for a Gantry Crane System with qua giải thuật di truyền (GA) để điều khiển vị Experimental Verifications. Article in Mathematical trí của xe nâng, đồng thời kiểm soát góc lắc Problems in Engineering. DOI: 10.1155/1965923. của móc và góc lắc của tải trọng. Hiệu quả [8]. Mahmud Iwan Solihin, Wahyudi, Ari Legowo của bộ điều khiển FLC-2PID đã được kiểm tra and Rini Akmeliawati (2009). Robust PID Anti- thông qua mô phỏng Matlab/Simulink. Kết quả: swing Control of Automatic Gantry Crane based on Kharitonov’s Stability. P.O.Box 10, 50728. s Kuala Lumpur, Malaysia, 978-1-4244-2800- cho thấy chất lượng của bộ điều khiển tốt. Để kiểm 7/09/$25.00, IEEE. tra độ tin cậy của phương pháp điều khiển, chúng [9]. Mohammad Javad Maghsoudi, Z. Mohamed, tôi đã mô phỏng khi thay đổi các thông số của A.R. Husain, M.O. Tokhi (2016). An optimal hệ thống và có nhiễu tác động vào hệ thống. Các performance control scheme for a 3D crane. kết quả mô phỏng cho thấy bộ điều khiển được Mechanical Systems and Signal Processing 66- đề xuất đạt được độ chính xác cao, góc lắc của 67, 756-768. móc và của tải trọng nhỏ. Từ kết quả mô phỏng, [10]. Zhe Sun, Ning Wang, Yunrui Bi, Jinhui Zhao chúng ta có thể tiếp tục nghiên cứu ứng dụng vào (2015). A DE based PID controller for two thực tế. dimensional overhead crane. Proceedings of the 34th Chinese Control Conference July 28-30, Hangzhou, China, 2546-2550. TÀI LIỆU THAM KHẢO [11]. Mahmud Iwan Solihin, Wahyudi, Ari Legowo [1]. Dianwei Qian, Shiwen Tong, SukGyu Lee (2016). and Rini Akmeliawati (2009). Robust PID Anti- Fuzzy-Logic-based control of payloads subjected swing Control of Automatic Gantry Crane based to double-pendulum motion in overhead cranes. on Kharitonov’s Stability. P.O.Box 10, 50728. Automation in Construction 65,133-143. Kuala Lumpur, Malaysia, 978-1-4244-2800- 7/09/$25.00, IEEE. [2]. Menghua Zhang, Xin Ma, Xuewen Rong, Xincheng Tian, Yibin Li (2016). Adaptive tracking control [12]. Nguyễn Văn Trung, Phạm Đức Khẩn, Phạm Thị for double-pendulum overhead cranes subject to Thảo, Lương Thị Thanh Xuân (2017). Ứng dụng tracking error limitation, parametric uncertainties giải thuật di truyền thiết kế hai bộ điều khiển PID and external disturbances. Mechanical Systems để điều khiển giàn cần trục cho điện phân đồng. and Signal Processing 76-77,15-32. Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190. Số 3(58). [3]. Y.C. Fang, B.J. Ma, P.C. Wang, and X.B. Zhang (2012). A motion planning-based adaptive control [13]. Mahmud Iwan Solihin and Wahyudi (2007). method for an underactuated crane system. IEEE Fuzzy-tuned PID Control Design for Automatic Transactions on Control Systems Technology 20 Gantry Crane. P.O. Box 10. 50728. Kuala Lumpur, (1), 241–248. Malaysia, 1-4244-1355-9/07/$25.00, IEEE. 12 Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 3(62).2018
  13. LIÊN NGÀNH ĐIỆN - ĐIỆN TỬ - TỰ ĐỘNG HÓA HIỆN TƯỢNG RUNG CỦA MÁY BIẾN ÁP TRONG CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC BÌNH THƯỜNG VÀ SỰ CỐ, ỨNG DỤNG MẠNG NƠRON ĐỂ NHẬN DẠNG TRẠNG THÁI MÁY BIẾN ÁP CIRCUIT BREAKER OF THE BATTERY IN THE NORMAL WORKING SYSTEM AND INCIDENTAL, APPLICATION OF NEURAL NETWORK TO RECOGNIZE THE TRANSFORMER Đào Duy Yên1, Đỗ Văn Đỉnh2, Vũ Anh Tuấn3 Email: dodinh75@gmail.com 1 Trường Đại học Kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên - Đại học Thái Nguyên 2 Trường Đại học Sao Đỏ 3 Trường Đại học Tài chính - Quản trị kinh doanh Ngày nhận bài: 27/4/2018 Ngày nhận bài sửa sau phản biện: 28/6/2018 Ngày chấp nhận đăng: 28/9/2018 Tóm tắt Hệ thống điện là một hệ thống phức tạp trong cả cấu trúc và vận hành, khi xảy ra sự cố bất kỳ một phần tử nào trong hệ thống đều ảnh hưởng đến độ tin cậy cung cấp điện, chất lượng điện và gây thiệt hại lớn về kinh tế. Vì vậy, việc nhận dạng trạng thái máy biến áp (MBA) trong quá trình làm việc giúp ta chẩn đoán sớm được các dạng sự cố trong máy biến áp (MBA) 3 pha, qua đó giảm bớt những thiệt hại về kinh tế và nâng cao độ tin cậy, chất lượng điện cung cấp cho các hộ tiêu thụ là hết sức cần thiết. Bài báo đề xuất giải pháp giám sát và phát hiện các lỗi trong MBA phân phối biến áp 22/0,4 kV dựa trên tín hiệu điện và rung. Các mẫu dữ liệu được mô phỏng bằng phần mềm ANSYS, mạng nơron nhân tạo cổ điển MLP được sử dụng làm bộ phân loại. Các kết quả mô phỏng cho thấy tính chính xác của giải pháp được đề xuất. Từ khóa: Phát hiện sự cố; mô hình máy biến áp; phần mềm ANSYS; chuyển vị rung động, mạng nơron. Abstract Power system is a complex system in both structure and operation. Any incident during the system operation affects the reliability of power supply, power quality and may cause great losses. The power transformers are key elements of a power system. Thus, the online identification of the transformers’ status helps us to early diagnose the possible malfunctions, thereby will help to reduce economic losses and improve the reliability. This makes the online identification at great desire. This paper presents a method of supervising and detecting the faults in a distribution 22/0.4 kV transformer based on electrical and vibration signals. The data samples are simulated using ANSYS software, the classical artificial neural network MLP is used as the classifier. The numerical results show the correctness of the proposed solutions. Keywords: Fault detection; transformer model; finite elements method; mechanical vibration; neural networks. 1. GIỚI THIỆU MBA bị sự cố rất cao, tốn kém về thời gian và tiền bạc. Hiện nay, lưới điện đang đối mặt với hệ thống Máy biến áp (MBA) là một phần rất quan trọng các MBA bị lão hóa và già cỗi, hay quá tải, nguy trong hệ thống truyền tải điện năng. Khi MBA bị cơ sự cố đối với MBA trên lưới điện là rất lớn. Bởi hư hỏng thì sẽ làm gián đoạn sự cung cấp điện vậy, về tổng thể việc phân tích, giám sát trạng thái liên tục, ảnh hưởng đến đời sống, kinh tế - xã hội của cả một vùng, khu vực… Ngoài ra, chi phí cho của MBA càng trở nên cần thiết. việc vận chuyển, bảo dưỡng sửa chữa đối với các Trên thế giới đã có những bước phát triển kỹ thuật Người phản biện: 1. PGS.TS. Trần Vệ Quốc nhanh chóng về các phương diện của phép đo, 2. TS. Đặng Hồng Hải thu thập, phân tích dữ liệu để xác định lỗi và nhằm Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 3(62).2018 13
  14. NGHIÊN CỨU KHOA HỌC đưa ra các đánh giá kịp thời về tình trạng của kỳ và đặc biệt sau các sự cố ngắn mạch, nhằm MBA. Có nhiều phương pháp để có thể chẩn đoán đánh giá tình trạng bất thường và đưa ra cảnh báo tình trạng của MBA, nhưng tựu chung lại là chia sớm về hư hỏng có thể xảy ra. Đã hơn chục năm làm hai hướng. Hướng thứ nhất là các phương nay, các hãng chế tạo thiết bị chẩn đoán MBA trên pháp online có nghĩa là kiểm tra, chẩn đoán trạng thế giới đã đưa ra và áp dụng một kỹ thuật mới thái MBA mà không cần cắt điện. Hướng thứ hai để giải quyết rất hiệu quả vấn đề này, đó là “Kỹ thuật phân tích đáp ứng tần số” (FRA - Frequency là các phương pháp offline, kiểm tra, chẩn đoán Response Analysis). trạng thái MBA bằng việc cắt điện. Đối với việc cắt điện kiểm tra đối với MBA là khó thực hiện bởi MBA được xem là một mạng lưới phức hợp bao việc cắt điện sẽ ảnh hưởng tới sản lượng phụ tải, gồm các phần tử RLC. Những sự đóng góp vào chỉ tiêu kinh doanh của các công ty điện lực và đời mạng lưới phức hợp RLC này là xuất phát từ điện sống kinh tế - xã hội của nhân dân. trở của cuộn dây đồng; điện cảm của các cuộn dây và điện dung có từ các lớp cách điện giữa các Hiện nay, có rất nhiều các phương pháp giám sát, búi dây, giữa các cuộn dây với nhau, giữa cuộn chẩn đoán tình trạng của MBA như [1]: (1) Phân dây và lõi thép, giữa lõi thép và vỏ thùng, giữa tích hàm lượng khí hòa tan trong dầu MBA (DGA- thùng máy và cuộn dây. Tuy nhiên, có thể sử dụng Disolved Gas Analysis), (2) Đo phóng điện cục bộ một mạch đẳng trị đã được đơn giản hóa với các trong MBA (PD - Partial Discharge), (3) Phân tích phần tử RLC đã gộp lại như đã minh họa ở hình 1 đáp ứng tần số quét (FRA - Frequency Response để giải thích một cách chính xác nguyên lý của kỹ Analysis). Để giám sát tình trạng hoạt động của thuật đáp ứng tần số. MBA đã có nhiều phương pháp được đề xuất trong đó có phương pháp đo độ rung của MBA [2, 3]. Phương pháp giám sát độ rung của MBA cũng giống như phương pháp đo đáp ứng tần số quét, từ bản ghi độ rung có thể xác định được tình trạng cơ khí của MBA, nhưng ưu điểm của phương pháp này là có thể giám sát online liên tục được tình trạng cơ khí của MBA. Bài báo tập trung nghiên cứu phương pháp Hình 1. Mạch đẳng trị đã được đơn giản hóa với đáp ứng tần số quét (FRA) và đề xuất giải pháp các phần tử RLC đã được gộp lại giám sát trực tuyến độ rung của MBA phân phối Đáp ứng tần số được tiến hành bằng cách đặt một 22/0,4 kV thông qua kỹ thuật nhận dạng đáp tín hiệu điện áp thấp có các tần số thay đổi vào ứng tần số rung của MBA để giám sát và chẩn các cuộn dây của MBA và đo cả hai tín hiệu đầu đoán tình trạng hoạt động của MBA. vào và đầu ra. Tỷ số của hai tín hiệu này cho ta 2. PHÂN TÍCH RUNG ĐỘNG THEO MIỀN TẦN SỐ đáp ứng đã yêu cầu. Tỷ số này được gọi là hàm truyền của MBA, từ đó ta có thể thu được các giá Việc mất đi tính nguyên vẹn cơ học ban đầu của trị về độ lớn và góc pha. Với các tần số khác nhau, MBA lực như sự biến dạng của cuộn dây, sự dịch mạng lưới RLC sẽ cho các mạch tổng trở khác chuyển của lõi thép,… là do tác động của các lực nhau. Vì lý do đó, hàm truyền tại mỗi tần số là một điện cơ lớn, mà nguyên nhân là do các dòng điện đơn vị đo lường của tổng trở thực của mạng lưới sự cố. Sự biến dạng của cuộn dây và việc dịch RLC của MBA. chuyển của lõi thép này nếu không được phát hiện sớm thường sẽ chuyển thành một hư hỏng 3. TỔNG QUAN VỀ HIỆN TƯỢNG RUNG về điện môi hoặc về nhiệt. Loại hư hỏng này là TRONG MÁY BIẾN ÁP không thể thay đổi được và chỉ có khắc phục bằng Hiện tượng rung trong MBA được sinh ra bởi các cách đại tu MBA như quấn lại cuộn dây, sửa chữa lực khác nhau xuất hiện trong lõi thép và cuộn dây lại lõi thép hoặc thay thế hoàn toàn MBA. Vì vậy, bên trong MBA trong suốt quá trình vận hành. rất cần thiết phải kiểm tra sự nguyên vẹn về cơ của các MBA mới lắp đặt sau quá trình vận chuyển, Sự rung động trong cuộn dây gây ra bởi lực điện cũng như các MBA đang vận hành một cách định động, khi có một sự tương tác giữa dòng điện 14 Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 3(62).2018
  15. LIÊN NGÀNH ĐIỆN - ĐIỆN TỬ - TỰ ĐỘNG HÓA chảy trong cuộn dây và từ thông dò sẽ làm cho cuộn dây bị rung. Lực điện động này tỷ lệ với bình phương của dòng điện và bao gồm hai thành phần dọc trục và xuyên tâm. Hình 4. Chuyển vị theo phương y của vỏ máy Biên độ chuyển vị theo phương y lớn nhất đạt 4,4473.10-5 mm ứng với tần số 50 Hz. Chuyển vị theo phương z của vỏ máy: Hình 2. Mạch từ và cuộn dây máy biến áp Sự rung động của lõi thép là do một hiện tượng gọi là từ giảo, từ giảo là hiện tượng khi các vật thể bằng kim loại trải qua một sự biến dạng về hình dạng của mình khi được đặt vào trong một Hình 5. Chuyển vị theo phương z của vỏ máy từ trường. Biên độ chuyển vị theo phương z lớn nhất đạt 4. PHÂN TÍCH ĐÁP ỨNG TẦN SỐ RUNG MÁY 6,14 ⋅ 10-5 mm mm tương ứng với tần số 50 Hz. BIẾN ÁP TRONG CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC BÌNH 4.2. Mã B: Máy biến áp sự cố chập 2 vòng dây THƯỜNG VÀ SỰ CỐ TRONG PHẦN MỀM ANSYS Chuyển vị theo phương x của vỏ máy: Trong bài báo này, tác giả sẽ thực hiện các mô phỏng và xử lý số liệu như sau: - Mã A: MBA làm việc bình thường. - Mã B: MBA sự cố chập 2 vòng dây. - Mã C: MBA sự cố chập 5% tổng số vòng dây cao áp. - Mã D: MBA sự cố chập 10% tổng số vòng dây cao áp. Hình 6. Chuyển vị theo phương x của vỏ máy Biên độ chuyển vị theo phương x lớn nhất đạt 4.1. Mã A: Máy biến áp làm việc bình thường 146,00 ⋅ 10-5 mm mm tương ứng với tần số 115 Hz. Chuyển vị theo phương x của vỏ máy: Chuyển vị theo phương y của vỏ máy: Hình 3. Chuyển vị theo phương x của vỏ máy Hình 7. Chuyển vị theo phương y của vỏ máy Biên độ lớn nhất đạt 6,401 ⋅ 10-5 mm mm tương ứng Biên độ chuyển vị theo phương y lớn nhất đạt với tần số 115 Hz. 44,473 ⋅ 10-5 mm mm ứng với tần số 50 Hz. Chuyển vị theo phương y của vỏ máy: Chuyển vị theo phương z của vỏ máy: Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 3(62).2018 15
  16. NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Biên độ chuyển vị theo phương z lớn nhất đạt 0,0054 mm ứng với tần số 195 Hz. 4.4. Mã D: Máy biến áp sự cố chập 10% tổng số vòng dây cao áp Chuyển vị theo phương x của vỏ máy: Hình 8. Chuyển vị theo phương z của vỏ máy Biên độ chuyển vị theo phương z lớn nhất đạt 0,00614 mm ứng với tần số 50 Hz. 4.3. Mã C: Máy biến áp sự cố chập 5% tổng số vòng dây cao áp Chuyển vị theo phương x của vỏ máy: Hình 12. Chuyển vị theo phương x của vỏ máy Biên độ chuyển vị theo phương x lớn nhất đạt 0,1935 mm ứng với tần số 120 Hz. Chuyển vị theo phương y của vỏ máy: Hình 9. Chuyển vị theo phương x của vỏ máy Biên độ chuyển vị theo phương x lớn nhất đạt 0,0036 mm ứng với tần số 195 Hz. Chuyển vị theo phương y của vỏ máy: Hình 13. Chuyển vị theo phương y của vỏ máy Biên độ chuyển vị theo phương y lớn nhất đạt 0,74037 mm ứng với tần số 50 Hz. Chuyển vị theo phương z của vỏ máy: Hình 10. Chuyển vị theo phương y của vỏ máy Biên độ chuyển vị theo phương y lớn nhất đạt 0,0096 mm ứng với tần số 195 Hz. Chuyển vị theo phương z của vỏ máy: Hình 14. Chuyển vị theo phương z của vỏ máy Biên độ chuyển vị theo phương z lớn nhất đạt 10,183 mm ứng với tần số 50 Hz. 5. ỨNG DỤNG MẠNG MLP TRONG PHÂN LOẠI CÁC TÍN HIỆU ĐIỆN – CƠ CỦA MÁY BIẾN ÁP 5.1. Mạng nơron MLP Từ các nơron McCulloch – Pitts có thể phát triển thành mạng MLP (MultiLayer Perceptron) là một Hình 11. Chuyển vị theo phương z của vỏ máy mạng truyền thẳng. 16 Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 3(62).2018
  17. LIÊN NGÀNH ĐIỆN - ĐIỆN TỬ - TỰ ĐỘNG HÓA - Các nơron được sắp xếp thành các lớp (layer), sử dụng trong mô phỏng là pha xảy ra sự cố), hay mạng gồm một lớp các kênh tín hiệu đầu vào ta có: (input layer), một lớp các kênh tín hiệu đầu ra (output layer), và có thể gồm một số lớp trung gian gọi chung là các lớp ẩn (hidden layers); - Giữa hai lớp liên tiếp có các ghép nối từ các nơron của lớp trước tới các nơron của lớp sau hướng từ đầu vào đến đầu ra (mạng truyền thẳng); Như vậy, vectơ đặc tính đầu vào gồm tối đa sáu - Các nơron trên cùng một lớp sẽ có cùng hàm thành phần. Đầu ra của hệ nhận dạng là mã trạng truyền đạt. thái của MBA, bao gồm sáu trạng thái cơ bản: - d=1: MBA ở chế độ bình thường. 5.2. Quá trình hình học của mạng MLP - d=2: MBA bị lỏng ốc bu lông gá cuộn dây. Mạng MLP với cấu trúc như trên hình 8 được sử dụng rộng rãi trong việc tái tạo các ánh xạ - d=3: MBA có vòng dây bị nới lỏng quanh trụ . vào, ra được xác định từ các bộ số liệu mẫu. - d=4: MBA bị chập 2 vòng dây liền nhau (tại cuộn Mạng MLP được xây dựng và xác định theo dây pha B, phía cao áp). thuật toán học có giám sát (như đã trình bày - d=5: MBA bị chập 5% số vòng dây liền nhau (tại trong mục 4.3). Với bộ số liệu mẫu là một tập hợp cuộn dây pha B, phía cao áp). gồm p các cặp mẫu được cho ở dạng vectơ đầu vào – vectơ đầu ra tương ứng {xi , di } với - d=6: MBA bị chập 10% số vòng dây liền nhau (tại i = 1,..., p , , ta cần xác định một cuộn dây pha B, phía cao áp). mạng MLP (bao gồm việc xác định được các Số nơron ẩn sẽ được lựa chọn bằng thực nghiệm thông số cấu trúc và các trọng số ghép nối tương để có được số lượng nơron ít nhất nhưng vẫn ứng với cấu trúc đã lựa chọn) sao cho khi đưa đảm bảo học thành công các mẫu số liệu. Thực vectơ xi vào mạng MLP, thì đầu ra của mạng sẽ tế cho thấy số lượng này không lớn (dao động xấp xỉ giá trị đích đã có: từ 3 đến 6 nơron ẩn) nên tác giả lựa chọn là thử nghiệm trực tiếp, tăng dần số lượng nơron ẩn ∀i : MLP ( xi ) ≈ di (1) sử dụng (bắt đầu từ 1) cho đến khi đạt được sai hoặc sai số tổng cộng trên các mẫu tiến tới một số nhỏ. giá trị cực tiểu nào đó hoặc nhỏ hơn một ngưỡng Chương trình mô phỏng sử dụng thuật toán học chọn trước ε > 0 nào đó: Levenberg – Marquadrt và thư viện hỗ trợ Neural 1 p 2 (2) Network Toolbox trong Matlab. = E ∑ MLP ( xi ) - di 2 i =1 → min Kết quả thử nghiệm với số nơron ẩn tăng dần như sau: 5.3. Ứng dụng mạng MLP trong phân loại các - Với 2 nơron ẩn: tín hiệu điện – cơ của máy biến áp 7 Trong bài báo này, đề xuất chỉ sử dụng các đặc Destination MLP Output tính liên quan tới rung động của MBA để phân loại 6 Error trạng thái của MBA được trích xuất từ các tín hiệu 5 đo ở trên như sau: 4 - Từ phổ tần số của dao động chuyển dịch trên vỏ MBA theo ba trục: sử dụng giá trị lớn nhất của phổ 3 trên mỗi trục, hay ta có: 2 1 ; 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 Sample number . Hình 15. Kết quả thử nghiệm với 2 nơron ẩn - Từ giá trị biến thiên của lực tác dụng theo ba Kết quả học cho thấy mạng vẫn có cấu trúc quá trục: sử dụng giá trị lớn nhất của lực trên mỗi trục, đơn giản (6 đầu vào, 2 nơron ẩn, 1 đầu ra) nên vẫn lựa chọn búi dây pha B, phía cao áp (là pha được chưa học thành công được các mẫu, tuy nhiên số Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 3(62).2018 17
  18. NGHIÊN CỨU KHOA HỌC lượng sai sót ít hơn so với trường hợp 1 lớp ẩn. - Khảo sát khả năng triển khai thực tế thiết bị cho Còn một trường hợp (mẫu số 4) bị nhầm từ dạng các giải pháp lý thuyết đã đề xuất. 2 sang sạng 3, một mẫu (số 17) bị nhầm từ dạng 6 sang dạng 5. - Với 3 nơron ẩn: TÀI LIỆU THAM KHẢO 7 Destination [1]. Phan Tử Thụ (2005). Thiết kế máy biến áp điện MLP Output 6 Error lực. NXB Khoa học và Kỹ thuật. [2]. Thiết kế máy biến áp (1967). Bộ môn Máy 5 4 điện - Khí cụ điện. NXB Đại học Bách khoa Hà Nội. 3 [3]. S. Brahma (2005). Fault location scheme 2 for a multi-terminal transmission line using 1 synchronized voltage measurements. IEEE 0 Trans. Power Delivery, 20(2), 1325-1331. 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 Sample number [4]. Brahma S, Girgis A (2004). Fault Location on a Hình 16. Kết quả thử nghiệm với 3 nơron ẩn Transmission Line Using Synchronized Voltage Measurements. IEEE Trans. Power Delivery, Kết quả học cho thấy mạng đã học thành công 19(4), 1619-1622. được tất cả các mẫu, tất cả các trường hợp đều [5]. P.K. Dash, B.K. Panigrahi, G. Panda (2003). có sai số nhỏ (nhỏ hơn ngưỡng 0,5). Power quality analysis using S-transform. IEEE 6. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Power Delivery, vol. 18, pp. 406- 411. Bài báo đã trình bày về các trạng thái của MBA [6]. Djuric M, Radojevic Z, Terzija V (1998). Distance được mô phỏng và đánh giá gồm: một trạng thái protection and fault location utilizing only phase làm việc bình thường và năm trạng thái sự cố. Với current phasors. IEEE Trans. Power Delivery, mỗi trạng thái, MBA được mô phỏng với tải biến 13(4), 1020-1026. thiên từ 50% đến 100% định mức, các tín hiệu thu thập về gồm dòng điện phía sơ cấp và thứ cấp, [7]. Jiang Joe-Air, Yang Jun-Zhe, Lin Ying-Hong, Liu lực tác dụng lên búi dây (đã phân tách theo các Chih-Wen, Ma Jih-Chen (2000). An adaptive trục x, y và z), chuyển dịch theo các trục x, y và z PMU based fault detection/location technique for tại điểm đầu mút của cánh tản nhiệt. Trên cơ sở transmission lines Part I: Theory and algorithms. các số liệu mô phỏng này, đối với mỗi trạng thái, IEEE Trans. Power Delivery, 15(2), 486-493. một vectơ sáu thành phần đặc tính được trích [8]. Girgis A, Hart D, Peterson W (1992). A new fault xuất để làm cơ sở nhận dạng trạng thái, đó là: ba location technique for two - and three-terminal biên độ của thành phần tần số của chuyển dịch lines. IEEE Trans. Power Delivery, 7(1), 98-107. lớn nhất theo các trục; ba biên độ lớn nhất của lực tác dụng theo ba trục. Mô hình phi tuyến để xử lý [9]. Gopalakrishnan A, Hamai D, Kezunovic M, vectơ đặc tính là mang nơron MLP. Với một lớp ẩn McKenna S (2000). Fault location using the và ba nơron ẩn, mạng đã học thành công 100% distributed parameter transmission line model. các mẫu học. IEEE Trans. Power Delivery, 15(4), 1169-1174. Hướng phát triển tiếp theo của nghiên cứu có thể [10]. Y. Lin, C. Liu, C. Chen (2001). A new PMU- bao gồm hai hướng chính: based fault detection/location technique for - Bổ sung thêm các mẫu học phong phú để nâng transmission lines with consideration of arcing cao độ tin cậy của các thuật toán nhận dạng và fault discrimination-part I: theory and algorithms. xử lý tín hiệu; IEEE Trans. Power Delivery, (4), 1587-1593. 18 Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 3(62).2018
  19. LIÊN NGÀNH ĐIỆN - ĐIỆN TỬ - TỰ ĐỘNG HÓA THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN THÍCH NGHI TRƯỢT BỀN VỮNG BÁM THEO QUỸ ĐẠO TRÊN CƠ SỞ MẠNG NƠRON CHO HỆ THỐNG TAY MÁY ROBOT DESIGN A ROBUST ADAPTIVE TRAJECTORY TRACKING SLIDING MODE CONTROL BASED ON NEURAL NETWORKS FOR ROBOT MANIPULATOR SYSTEMS Vũ Đức Hà1, 2, Huang Shoudao2, Trần Thị Điệp1, 2, Phạm Thị Hoan1 Email: vuhadhsd@gmail.com 1 Trường Đại học Sao Đỏ, Việt Nam 2 Trường Đại học Hồ Nam, Trung Quốc Ngày nhận bài: 27/3/2018 Ngày nhận bài sửa sau phản biện: 20/9/2018 Ngày chấp nhận đăng: 28/9/2018 Tóm tắt Sự phát triển các thuật toán điều khiển cho các hệ thống tay máy robot là rất quan trọng. Bộ điều khiển trượt (SMC) đã được sử dụng thành công để điều khiển các hệ thống tay máy robot. Ưu điểm của bộ điều khiển trượt là tính ổn định bền vững ngay cả khi hệ thống nhiễu hoặc thông số của mô hình thay đổi theo thời gian. Tuy nhiên, để thiết kế được bộ điều khiển trượt, người thiết kế cần biết chính xác mô hình của đối tượng. Trong thực tế, vấn đề này không phải lúc nào cũng thực hiện được. Để giải quyết khó khăn trên, bài báo đề nghị sử dụng mạng nơron hàm cơ sở xuyên tâm (RBFNN) kết hợp với bộ điều khiển trượt (SMC). Một hàm trượt bền vững được lựa chọn như một bộ điều khiển phụ để đảm bảo tính ổn định chắc chắn trong các môi trường khác nhau. Các luật thích ứng cho trọng số của RBFNN được thiết lập bằng định lý ổn định Lyapunov, sự ổn định và tính bền vững của toàn bộ hệ thống điều khiển được đảm bảo, và các sai số bám và vị trí hội tụ theo yêu cầu đã được chứng minh. Giải thuật điều khiển nghiên cứu được sẽ áp dụng để điều khiển hệ tay máy hai bậc tự do. Với bộ điều khiển này, đáp ứng của hệ tay máy: phẳng, không có độ vọt lố, không có dao động và sai số bám tiến về zero. Kết quả điều khiển được kiểm chứng bằng phần mềm mô phỏng Matlab. Từ khóa: Điều khiển trượt; mạng nơron; điều khiển thích nghi bền vững; hệ tay máy. Abstract The development of the control algorithms for robot manipulator systems is important. Sliding-mode controller (SMC) has been successfully employed to control robot manipulator systems. The remarkable characteristic of sliding mode control is the robust stability with disturbance and variable model parameters of the system. However to design the controller, the exact model of the plant has to be known. In practically, the problem is hard to solve. To improve the above drawbacks, in this paper, radial basis function neural network (RBFNN) is used and combined with sliding controller (SMC). A robust sliding function is selected as an auxiliary controller to guarantee the stability and robustness under various environments. The adaptation laws for the weights of the RBFNN are adjusted using the Lyapunov stability theorem, the global stability and robustness of the entire control system are guaranteed, and the tracking errors converge to the required, and positions proved. The above-mentioned algorithm is applied to control two degree of a freedom robot manipulator. With the novel controller, the response of the plant is flat, non-overshoot, non-chattering and zero setting error. The method is tested with Matlab simulation software. Keywords: Sliding mode control; neural networks; robust adaptive control; robot manipulator. 1. GIỚI THIỆU bất ổn khác nhau trong động lực học của chúng, Hệ tay máy robot là một hệ thống phi tuyến MIMO làm giảm hiệu suất và tính ổn định của hệ thống, (Multi input multi output) đa biến và chịu nhiều chẳng hạn như nhiễu loạn bên ngoài, ma sát phi Người phản biện: 1. GS.TSKH. Thân Ngọc Hoàn tuyến, tải trọng thay đổi, thay đổi thời gian ở mức 2. PGS.TSKH. Trần Hoài Linh độ cao. Do đó, để đạt được hiệu suất cao trong Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 3(62).2018 19
  20. NGHIÊN CỨU KHOA HỌC việc bám theo quỹ đạo mong muốn là một nhiệm xuất để bù thích nghi cho đầu ra bám của các hệ vụ rất khó khăn. Để khắc phục những vấn đề này, thống phi tuyến liên tục. Trong [12], một lược đồ các phương pháp điều khiển khác nhau được đề điều khiển bám thích nghi dựa trên mạng nơron xuất, bao gồm điều khiển thích nghi, điều khiển được đề xuất cho một lớp hệ thống phi tuyến. thông minh, điều khiển chế độ trượt và điều khiển Trong đó, mạng nơron RBF được sử dụng để học cấu trúc biến đổi,… đã được đề cập trong các tài thích nghi các giới hạn không chắc chắn của hệ liệu [1 – 5]. Trong những năm qua, các ứng dụng thống theo định lý ổn định Lyapunov, và đầu ra điều khiển thông minh như điều khiển mờ và điều của mạng nơron được sử dụng như các tham số khiển nơron để điều khiển vị trí cánh tay của hệ của bộ điều khiển để bù cho các tác động không chắc chắn của hệ thống. Trong các tài liệu trên đã thống tay máy robot đã nhận được sự quan tâm kế thừa thuận lợi của bộ điều khiển nơron, đó là rất lớn. Bộ điều khiển mờ là công cụ hiệu quả trong khả năng xấp xỉ và khả năng học online các luật việc xấp xỉ các hệ thống phi tuyến. Trong [6], hai trong quá trình bộ điều khiển làm việc. Tuy nhiên, phương pháp điều khiển thích nghi cho hệ thống bộ điều khiển nơron không thể tránh khỏi các sai tay máy robot có sử dụng bù logic mờ. Phương số xấp xỉ. Để giải quyết nhược điểm của bộ điều pháp điều khiển thứ nhất sử dụng hệ thống logic khiển nơron cần đưa ra bộ điều khiển kết hợp giữa mờ để bù đắp sự không chắc chắn của tay máy bộ điều khiển nơron với bộ điều khiển trượt [13- robot. Phương pháp điều khiển thứ hai là giảm 15]. Tác giả đã kết hợp giữa bộ điều khiển nơron số lượng các quy tắc mờ dựa trên các tính chất với bộ điều khiển trượt để điều khiển cho tay máy của động lực học robot và thành phần không chắc robot công nghiệp. Trong đó bộ điều khiển nơron chắn. Trong [7], tác giả đề xuất hai phương pháp với thuật toán học nhanh và có khả năng xấp xỉ tốt, điều khiển mờ thích nghi gián tiếp cho một lớp các còn bộ điều khiển trượt với tác dụng bù bền vững hệ thống phi tuyến MIMO. Trong hai phương pháp đóng vai trò như một bộ điều khiển phụ để đảm này, hệ thống logic mờ được sử dụng để ước bảo sự ổn định và bền vững dưới các môi trường khác nhau. Tuy nhiên, tín hiệu điều khiển trong lượng các hàm phi tuyến chưa biết của đối tượng. [13-15] vẫn tồn tại hiện tượng chattering. Để khắc Phương pháp thứ nhất điều khiển dựa trên đã biết phục nhược điểm trên, trong bài báo của tác giả giới hạn trên của sai số xấp xỉ. Phương pháp thứ đã kết hợp trượt nơron với PI để hạn chế sai số hai điều khiển dựa trên không biết giới hạn trên xấp xỉ và giảm đáng kể hiện tượng chattering. Do của sai số xấp xỉ. Trong [8], một bộ điều khiển đó, trong phần kết quả mô phỏng, khi áp dụng bộ mờ lai kết hợp giữa công nghệ backtepping và điều khiển này vào điều khiển hệ thống tay máy phương pháp xấp xỉ mờ đã được đưa ra để điều robot so sánh với bộ điều khiển trong [15] thì hiệu khiển hệ thống phi tuyến với cấu trúc không xác quả bám, tốc độ hội tụ, tín hiệu chattering đã được định và có sự tác động của nhiễu bên ngoài. Trong cải thiện đáng kể. [9], một nghiên cứu mới đã được đưa ra bằng việc 2. MÔ HÌNH HỆ TAY MÁY N BẬC TỰ DO kết hợp giữa hệ thống logic mờ Takagi - sugeno với công nghệ backtepping. Thuật toán điều khiển Chúng tôi xem xét phương trình động học của bền vững thích nghi mờ cho hệ thống với tín hiệu robot tay máy n khớp có thể được biểu diễn theo thu được đầu vào không biết rõ và thuật toán điều Lagrange như sau: khiển bền vững thích nghi mờ với tín hiệu thu M (q)   q  G(q)   q  C (q, q) (1) được đầu ra không biết rõ cũng đã được đưa ra. Tuy nhiên, trong tất cả các tài liệu trên luật của trong đó: bộ điều khiển mờ được xây dựng dựa trên kinh (q, q, q)  R n1 là vị trí, vận tốc và gia tốc của   n n nghiệm của người thiết kế, vì thế bằng những kiến robot; M (q)  R là ma trận quán tính đối thức kinh nghiệm đó nhiều khi không đủ và rất khó xứng; C (q, q)  R nn là ma trận ly tâm và Coriolis; để xây dựng được luật điều khiển tối ưu. Để giải G (q)  R n1 là vectơ mô tả thành phần trọng n1 quyết vấn đề này, bộ điều khiển nơron được đưa ra lượng;   R là mômen điều khiển. [10-12]. Trong [10], một bộ điều khiển bền vững Với mục đích thiết kế bộ điều khiển, mô hình tay thích nghi trên cơ sở của mạng nơron đã được máy robot (1) có các tính chất sau: đưa ra để điều khiển cho cánh tay robot SCARA. Trong [11], một phương pháp điều khiển phản hồi Tính chất 1: Ma trận quán tính M(q) là ma trận đối đầu ra thích nghi sử dụng mạng RBF được đề xứng dương và bị chặn: 20 Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 3(62).2018
nguon tai.lieu . vn
Kiến trúc - Xây dựng Tự động hoá Điện - Điện tử Kĩ thuật Viễn thông Cơ khí - Chế tạo máy Năng lượng Hoá dầu Hoá học Sinh học