Tài liệu Nghiên cứu xây dựng thuật toán điều khiển dự báo theo mô hình cho đối tượng phi tuyến liên tục

B GIÁO D C VÀ ðÀO T O ð I H C THÁI NGUYÊN NGUY N TH MAI HƯƠNG NGHIÊN C U XÂY D NG THU T TOÁN ðI U KHI N D BÁO THEO MÔ HÌNH CHO ð I TƯ NG PHI TUY N LIÊN T C LU N ÁN TI N SĨ K THU T THÁI NGUYÊN – NĂM 2016 B GIÁO D C VÀ ðÀO T O ð I H C THÁI NGUYÊN NGUY N TH MAI HƯƠNG NGHIÊN C U XÂY D NG THU T TOÁN ðI U KHI N D BÁO THEO MÔ HÌNH CHO ð I TƯ NG PHI TUY N LIÊN T C Chuyên ngành: K thu t ñi u khi n và T ñ ng hóa Mã s : 62 52 02 16 LU N ÁN TI N SĨ K THU T NGƯ I HƯ NG D N KHOA H C: PGS.TS L i Kh c Lãi THÁI NGUYÊN – NĂM 2016 ii L I C M ƠN Trong quá trình làm lu n án, tôi ñã nh n ñư c r t nhi u góp ý v chuyên môn cũng như s ng h v các công tác t ch c c a t p th cán b hư ng d n, c a các nhà khoa h c, c a các b n ñ ng nghi p. Tôi xin ñư c g i t i h l i c m ơn sâu s c. Tôi xin bày t lòng c m ơn ñ n t p th cán b hư ng d n ñã tâm huy t hư ng d n tôi trong su t th i gian qua. Tôi cũng xin chân thành c m ơn các ñ ng nghi p, t p th các nhà khoa h c trư ng ð i h c K thu t Công nghi p, c a b môn ði u khi n t ñ ng trư ng ð i h c Bách khoa Hà N i, ñã có nh ng ý ki n ñóng góp quý báu, các Phòng ban c a Trư ng ð i h c K thu t Công nghi p ñã t o ñi u ki n thu n l i cho tôi trong su t quá trình th c hi n ñ tài lu n án. Thái Nguyên, ngày tháng 01 năm 2016 Tác gi lu n án Nguy n Th Mai Hương iii M CL C L I CAM ðOAN i L I C M ƠN ii M CL C iii M ð U 1 1. Gi i thi u ....................................................................................................... 1 2. Tính c p thi t c a lu n án ............................................................................... 2 3. M c tiêu c a lu n án ...................................................................................... 4 4. ð i tư ng, ph m vi và phương pháp nghiên c u ............................................ 4 5. Ý nghĩa khoa h c và th c ti n ........................................................................ 5 5.1. Ý nghĩa khoa h c ................................................................................. 5 5.2. Ý nghĩa th c ti n ................................................................................. 5 6. B c c lu n án ................................................................................................ 6 CHƯƠNG 1 T NG QUAN V ðI U KHI N D 8 BÁO CHO H PHI TUY N 8 1.1. T ng quan các công trình nghiên c u v ñi u khi n d báo h phi tuy n trên th gi i....................................................................................... 9 1.2. Các phương pháp quy ho ch phi tuy n ...................................................... 18 1.2.2. Bài toán t i ưu hóa phi tuy n b ràng bu c g m: K thu t hàm ph t và hàm ch n, Phương pháp SQP [3], [5[ và GA [2] ........... 19 1.3. Các phương pháp ñi u khi n t i ưu ........................................................... 19 1.4. Các công trình nghiên c u v ñi u khi n d báo h phi tuy n trong nư c ................................................................................................ 20 1.5. Nh ng v n ñ c n ti p t c nghiên c u v ñi u khi n d báo cho h phi tuy n và hư ng nghiên c u c a lu n án ......................................... 21 1.6. K t lu n chương 1 ..................................................................................... 23 iv CHƯƠNG 2 24 ðI U KHI N D BÁO H PHI TUY N TRÊN N N CÁC PHƯƠNG PHÁP QUY HO CH PHI TUY N 24 2.1. Nguyên lý làm vi c c a ñi u khi n d báo phi tuy n ................................. 24 2.1.1. C u trúc b ñi u khi n d báo ........................................................ 26 2.1.2. K thu t cài ñ t b ñi u khi n d báo trên n n các phương pháp quy ho ch phi tuy n ................................................................. 29 2.2. Áp d ng vào ñi u khi n d báo l p h song tuy n..................................... 31 2.2.1. Thu t toán ñi u khi n d báo phi tuy n cho h song tuy n ............. 32 2.2.2. ðKDB trên n n t i ưu hóa theo sai l ch tín hi u ñi u khi n............ 36 2.3. K t lu n chương 2 ..................................................................................... 42 CHƯƠNG 3 43 ð XU T M T PHƯƠNG PHÁP M I ð ðI U KHI N D BÁO H PHI TUY N LIÊN T C TRÊN N N BI N PHÂN 43 3.1. N i dung cơ b n c a phương pháp bi n phân ............................................ 44 3.1.1. Nguyên lý bi n phân ....................................................................... 45 3.1.2. B ñi u khi n LQR (Linear Quadratic Regulator) .......................... 46 3.1.3. ði u ki n ñ cho tính n ñ nh c a h LQR ..................................... 46 3.1.4. Áp d ng nguyên t c ñi u khi n LQR ñ ñi u khi n t i ưu h tuy n tính bám n ñ nh theo giá tr ñ u ra cho trư c ......................... 47 3.2. Phương pháp ñ xu t ñ ñi u khi n d báo v i c a s d báo vô h n cho h song tuy n liên t c không d ng, bám theo ñư c giá tr ñ u ra cho trư c........................................................................................ 49 3.2.1. Tư tư ng chính c a phương pháp ................................................... 49 3.2.2. Xây d ng thu t toán ñi u khi n ...................................................... 51 3.2.3. Kh năng x lý ñi u ki n ràng bu c................................................ 53 3.2.4. Ch ng minh tính bám n ñ nh c a phương pháp ñư c ñ xu t ....... 54 3.2.5. Kh năng áp d ng cho h phi tuy n affine không d ng................... 56 v CHƯƠNG 4 58 TH C NGHI M KI M CH NG CH T LƯ NG PHƯƠNG PHÁP ðà ð XU T TRÊN ð I TƯ NG TRMS 58 4.1. Mô hình toán c a h TRMS....................................................................... 58 4.1.1. Mô t v t lý h TRMS .................................................................... 58 4.1.2. Mô hình t a Newton ....................................................................... 59 4.2. Thi t k b ñi u khi n d báo trên n n quy ho ch phi tuy n ..................... 64 4.2.1. Thi t k và cài ñ t b ñi u khi n d báo cho h TRMS .................. 64 4.2.2. Mô ph ng trên MatLab ................................................................... 65 4.3. Thi t k b ñi u khi n d báo trên n n bi n phân (phương pháp ñi u khi n ñư c lu n án ñ xu t) .............................................................. 69 4.3.1. Thi t k và cài ñ t b ñi u khi n .................................................... 69 4.3.2. Mô ph ng trên MatLab và so sánh, ñánh giá ch t lư ng ................. 70 4.4. Thí nghi m trên mô hình v t lý c a h TRMS ........................................... 74 4.4.1. Cài ñ t b quan sát Kalman ............................................................ 75 4.4.2. Các k t qu th c nghi m................................................................. 82 4.5. K t lu n chương 4 .................................................................................... 90 DANH M C CÔNG TRÌNH ðà CÔNG B LIÊN QUAN ð N ð TÀI........................................................................................................... 92 TÀI LI U THAM KH O 93 Ti ng Vi t ................................................................................................ 93 Ti ng Anh ................................................................................................ 93 PH L C ...................................................................................................... 102 vi DANH M C CÁC KÝ HI U VÀ CH VI T T T Các kí hi u: Ký hi u Di n gi i n i dung ñ y ñ Np Mi n (ph m vi) d báo Nc Mi n (ph m vi) ñi u khi n lt (m ) Chi u dài c a ph n ñuôi c a cánh tay ñòn ( m ) lm (m ) Chi u dài c a ph n chính c a cánh tay ñòn ( m ) lb (m ) Chi u dài cánh tay ñòn ñ i tr ng ( m ) lcb (m ) Kho ng gi a cánh tay ñòn ñ i tr ng và kh p (b n i) ( m ) rms /t s (m ) Bán kính c a h p b o v cánh qu t chính/ñuôi mtr (kg ) Kh i lư ng c a ñ ng cơ m t chi u ñuôi ( kg ) mmr (kg ) Kh i lư ng c a ñ ng cơ m t chi u chính ( kg ) mcb (kg ) Kh i lư ng c a ñ i tr ng ( kg ) mt (kg ) Kh i lư ng c a ph n ñuôi c a cánh tay ñòn ( kg ) mm (kg ) Kh i lư ng ph n chính c a cánh tay ñòn ( kg ) mb (kg ) Kh i lư ng c a cánh tay ñòn ñ i tr ng ( kg ) mts (kg ) Kh i lư ng c a lư i ch n ñuôi ( kg ) mms (kg ) Kh i lư ng c a lư i ch n chính ( kg ) kg H s con quay vii Rav /h (Ω) ði n tr ph n ng c a ðCMC cánh qu t chính/ñuôi ( Ω ) Lav /h (mH ) ði n c m ph n ng c a ðCMC cánh qu t chính/ñuôi ( H ) ka ϕ (Nm A) T thông J mr /tr (gcm 2 ) Mômen quán tính c a ðCMC chính/ñuôi ( kg m 2 s ) Bmr /tr (kg m 2 s ) H s ma sát nh t c a ðCMC chính và ðCMC ñuôi ( kg m 2 s ) Fv h Hàm phi tuy n c a l c khí ñ ng h c t cánh qu t chính và cánh qu t ñuôi ( N ) g Gia t c tr ng trư ng ( m s 2 ) Jv Mômen quán tính c a tr c ngang (tr c hoành) ( kgm 2 ) M fric ,v / M fric ,h Mômen c a l c ma sát trong m t ph ng th ng ñ ng/ m t ph ng ngang kah v , k fhp , k fhn , k fvp , k fvn , kth v , kv , km ωv h Các h s dương ( Nm AWb ) V n t c góc c a cánh qu t chính và cánh qu t ñuôi ( rad s ) Ωh /v V n t c góc c a cánh tay ñòn TRMS trong m t ph ng ngang/ m t ph ng th ng ñ ng ( rad s ) Uv h ði n áp ðCMC cánh qu t chính/ñuôi (V ) Eav h S c ñi n ñ ng c a ðCMC cánh qu t chính/ñuôi (V ) viii iav h Dòng ñi n ph n ng c a ðCMC cánh qu t chính/ñuôi ( A ) ϕv h T thông c a ðCMC cánh qu t chính/ñuôi (Wb ) Mev h Mômen ñi n t c a ðCMC cánh qu t chính/ñuôi ( Nm ) Mlv h Mômen t i c a ðCMC cánh qu t chính/ñuôi ( Nm ) γ m ,γ t Các h s bi n d ng c a chi u dài cánh tay ñòn chính và ñuôi Sv V n t c góc c a cánh tay ñòn TRMS trong m t ph ng th ng ñ ng mà không b nh hư ng b i cánh qu t ñuôi ( rad s ) Sh V n t c góc c a cánh tay ñòn TRMS trong m t ph ng ngang mà không b nh hư ng b i cánh qu t chính ( rad s ) ˆ y (k + i k ) ð u ra d báo u (k + i k ) Tín hi u ñi u khi n th i ñi m th k + i so v i th i ñi m th k th i ñi m th k + i so v i th i ñi m th k yref Tín hi u ñ t ho c ñ u ra quá trình xk Vector c a n giá tr tr ng thái c a h tính t i th i ñi m t = kT uk Vector c a m ≤ n giá tr tín hi u ñi u khi n (tín hi u ñ u vào) yk Vector c a r ≤ m giá tr tín hi u ñáp ng (tín hi u ñ u ra) ix ek +i Sai l ch T Chu kỳ trích m u tín hi u J (U ) Hàm m c tiêu U* Nghi m c a bài toán t i ưu qi Tr ng s sai l ch rj Tr ng s ñi u khi n Q Ma tr n tr ng s sai l ch R Ma tr n tr ng s ñi u khi n ∆u k Sai l ch tín hi u ñi u khi n Θ Ma tr n có t t c các ph n t ñ u b ng 0 I Ma tr n ñơn v δ Sai l ch gi a tham s tr ng thái hi n th i và tham s tr ng thái xác l p ρ Sai l ch gi a tín hi u ñi u khi n hi n th i và tín hi u ñi u khi n xác l p s (U ) Hàm ph t x Các ch vi t t t: ANFIS Adaptive Neural Fuzzy Inference System BB Branch and Bound BFO Bacterial Foraging Optimization ðCMC ð ng cơ m t chi u ðKDB ði u khi n d báo DMC Dynamical Matrix Control EKF Extended Kalman Filter FSMC Fuzzy Sliding Mode Control GA Genetic Algorithm GPC Generalized Predictive Control IIO Increment Input Output models IO Direct Input Output models IOM Input Output Models LP Linear programming LQG Linear Quadratic Gausian LQR Linear Quadratic Regulator LRPC Long-Range Predictive Control LTI Linear time - invariant xi MIMO Multiple Input Multiple Output MPC Model Prediction Control MPCS Thu t toán MPC NMPC Nonlinear Model Prediction Control NNs Neural Networks PIDAFC PID Active force control QP Quadratic Programing RHC Receding horizon control SISO Single Input Single Output SQP Sequential Quadratic Programing TRMS Twin rotor MIMO system UKF Unscented Kalman Filter xii DANH M C CÁC HÌNH NH, ð TH Hình 2.1. C u trúc cơ b n c a m t h th ng ñi u khi n d báo 37 Hình 2.2. Sơ ñ kh i c a MPC ñ ñi u khi n h song tuy n 44 Hình 3.1: H kín v i b ñi u khi n ph n h i tr ng thái t i ưu LQR 60 Hình 3.2: Mô t tư tư ng c a phương pháp 63 Hình 3.3. ði u khi n d báo h phi tuy n liên t c v i c a s d báo vô h n 68 Hình 4.1. C u hình v t lý c a h TRMS 72 Hình 4.2. C u trúc b ðKDB áp d ng cho thu t toán SQP 79 Hình 4.3. ðáp ng c a góc chao d c khi tín hi u ñ t là xung vuông 79 Hình 4.4. ðáp ng c a góc ñ o lái khi tín hi u ñ t là xung vuông 80 Hình 4.5. ðáp ng c a góc chao d c khi tín hi u ñ t là substep 80 Hình 4.6. ðáp ng c a góc ñ o lái khi tín hi u ñ t là substep 81 Hình 4.7. Sơ ñ c u trúc b ðKDB ph n h i tr ng thái ñ tín hi u ra bám theo tín hi u ñ u ra m u cho h TRMS 83 Hình 4.8. ðáp ng ñ u ra góc ñ o lái khi tín hi u ñ t là xung vuông 84 Hình 4.9. ðáp ng ñ u ra góc chao d c khi tín hi u ñ t là xung vuông 84 Hình 4.10. ðáp ng ñ u ra góc ñ o lái khi tín hi u ñ t là substep 84 Hình 4.11. ðáp ng ñ u ra góc chao d c khi tín hi u ñ t là substep 85 Hình 4.12. Lưu ñ c a phương pháp quan sát Kalman m r ng 89 Hình 4.13. Sơ ñ mô ph ng ki m tra b quan sát tr ng thái 92 xiii Hình 4.14. ðáp ng ñ u ra b quan sát tr ng thái so v i ñáp ng ñ u ra c a mô hình c a bi n tr ng thái th nh t ( Ωh ) Hình 4.15. ðáp ng ñ u ra b quan sát tr ng thái so v i ñáp ng ñ u ra c a mô hình c a bi n tr ng thái th hai ( S h ) Hình 4.16. ðáp ng ñ u ra b quan sát tr ng thái so v i ñáp ng ñ u ra c a mô hình c a bi n tr ng thái th ba ( α h ) Hình 4.17. ðáp ng ñ u ra b quan sát tr ng thái so v i ñáp ng ñ u ra c a mô hình c a bi n tr ng thái th tư ( Ωv ) Hình 4.18. ðáp ng ñ u ra b quan sát tr ng thái so v i ñáp ng ñ u ra c a mô hình c a bi n tr ng thái th tư năm ( S v ) Hình 4.19. ðáp ng ñ u ra b quan sát tr ng thái so v i ñáp ng ñ u ra c a mô hình c a bi n tr ng thái th tư sáu ( αv ) 92 93 93 94 94 95 Hình 4.20. Hình nh thí nghi m ñi u khi n h th ng TRMS 96 Hình 4.21. B ñi u khi n dSPACE1103 98 Hình 4.22. Ph n m m giám sát và ñi u khi n ControlDesk 99 Hình 4.23. ðáp ng ñ u ra c a góc chao d c khi s d ng b ñi u khi n d báo t i ưu hóa trên n n qui ho ch phi tuy n Hình 4.24. ðáp ng ñ u ra c a góc ñ o lái khi s d ng b ñi u khi n d báo t i ưu hóa trên n n qui ho ch phi tuy n Hình 4.25. ðáp ng ñ u ra c a góc chao d c khi s d ng b ñi u khi n d báo bám n ñ nh theo tín hi u m u ñ u ra Hình 4.26. ðáp ng ñ u ra c a góc ñ o lái khi s d ng b ñi u khi n d báo bám n ñ nh theo tín hi u m u ñ u ra 101 101 102 102 1 M ð U 1. Gi i thi u ði u khi n d báo d a trên mô hình (Model Predictive Control - MPC), hay còn thư ng ñư c g i ng n g n là ñi u khi n d báo, ra ñ i vào cu i th p niên 70 và ñ u th p niên 80 c a th k trư c, là m t xu hư ng ñi u khi n ñư c ưa chu ng. Trong hai th p k tr l i ñây, ñi u khi n d báo ñã có nh ng bư c phát tri n r t ñáng k , ñóng góp khá nhi u các phương pháp v m t h c thu t cũng như ñ y m nh kh năng ng d ng c a MPC trong th c t , ñi u ñó ñư c th hi n trong các tài li u [13], [14], [15], [27], [68] v i hơn 3000 ng d ng vào ñi u khi n quá trình, ñi u khi n các h cơ, ñi u khi n robot, ñi u khi n các h bay... B n ch t c a ñi u khi n d báo là s d ng mô hình tư ng minh c a ñ i tư ng ñ tính toán t i ưu các bi n ñư c ñi u khi n thông qua các phương pháp t i ưu hóa. ð thi t k , cài ñ t b ñi u khi n d báo cho m t ñ i tư ng c th , c n th c hi n 3 công vi c chính ñó là: Xây d ng mô hình d báo; Xác ñ nh hàm m c tiêu và các ñi u ki n ràng bu c; Gi i bài toán t i ưu. ð i v i h tuy n tính vi c th c hi n các công vi c này khá d dàng do ñã có nh ng nghiên c u tương ñ i hoàn ch nh. Song, ñ i v i h phi tuy n, vi c th c hi n các công vi c này còn g p nhi u khó khăn, ñ c bi t là vi c xây d ng mô hình d báo phi tuy n và tìm thu t toán nghi m toàn c c c a bài toán quy ho ch phi tuy n. Vì v y, xu hư ng nghiên c u hi n nay c a MPC là khai thác, áp d ng b ñi u khi n này ñ ñi u khi n các ñ i tư ng th c t có tính phi tuy n m nh, th i gian ñáp ng nhanh, các yêu c u v ñi u ki n b ch n nghiêm ng t... mà các b ñi u khi n d báo tuy n tính truy n th ng như GPC, DMC... khó th c hi n ñư c. 2 2. Tính c p thi t c a lu n án ði u khi n d báo d a trên mô hình cho h tuy n tính ñã ñư c phát tri n, ch p nh n và ng d ng cho các ngành công nghi p quá trình và m t s lĩnh v c khác. Tuy nhiên ñ i v i quá trình phi tuy n (ñ i tư ng ñi u khi n phi tuy n) ñ c bi t là v a phi tuy n và v a có nhi u thì các phương pháp MPC áp d ng cho h tuy n tính hoàn toàn không s d ng ñư c. Có hai v n ñ khó khăn chính ñ i v i ñi u khi n d báo d a trên mô hình phi tuy n ñó là: Nh n d ng ñ i tư ng ñi u khi n hay xây d ng mô hình d báo sao cho ñ t ñư c m c ñ chính xác cao nh t ñ xác ñ nh ñư c giá tr ñ u ra tương lai và giá tr ñó ít b nh hư ng b i nhi u quá trình, và Gi i m t bài toán t i ưu phi tuy n v i r t nhi u ràng bu c. Bài toán t i ưu hóa v i các ñi u ki n ràng bu c ñôi khi không tìm ñư c l i gi i, nh ng trư ng h p như v y thu t toán ñi u khi n tr nên không kh thi. Trong trư ng h p này c n lo i b t ho c gi i h n các ñi u ki n ràng bu c ñ thu t toán có th tìm ñư c l i gi i phù h p, t o ra tính kh thi cho bài toán t i ưu. MPC, vi c làm này thư ng ñư c g i là t o ra tính kh thi (feasibility) cho bài toán. Tóm l i, vì không có m t gi i pháp mang tính t ng quát cho nên trong các nghiên c u thư ng dùng các phương pháp quy ho ch phi tuy n ph bi n như SQP (Sequential Quadratic programming), gi i thu t di truy n (Genetic Algorithms - GA), v.v. Do v y kh i lư ng tính toán c a NMPC s d ng phương pháp s cũng n ng hơn nhi u so v i MPC tuy n tính, và th m chí nó còn tăng theo c p s nhân khi ta tăng t m d báo. N u s d ng mô hình d báo phi tuy n thì v i bài toán nh n d ng cho h phi tuy n, ñ c bi t là cho h phi tuy n có tham s b t ñ nh s g p r t nhi u khó khăn, th m chí khi gi thi t chúng ta có mô hình d báo phi tuy n cho ñ i tư ng thì khi th c hi n gi i bài toán t i ưu ñ tìm tín hi u ñi u khi n d báo 3 l i g p khó khăn hơn n a vì l i ti p t c ph i ñ ng ch m ñ n v n ñ gi i bài toán t i ưu phi tuy n v i nhi u ràng bu c và h n ch , do ñó c n ph i tr l i cho các câu h i sau ñây: Bài toán t i ưu phi tuy n ñó có gi i ñư c không? Hi n nay cũng chưa có phương pháp gi i bài toán t i ưu phi tuy n t ng quát, hi n t i m i ch có phương pháp ñi u khi n t i ưu là quy ho ch ñ ng Bellman, nguyên lý c c ñ i c a Pontragin, phương pháp bi n phân. T m d báo c a b ñi u khi n d báo là bao nhiêu ñ h th ng kín còn ñ m b o tính n ñ nh? Tính n ñ nh c a h kín ra sao khi c a s d báo ti n ñ n vô cùng? H th ng kín có ñ m b o v th i gian tính toán ñ th a mãn tính th i gian th c trong ñi u khi n công nghi p? T các phân tích trên, ta th y r ng ñ i v i ñi u khi n d báo h phi tuy n nói chung còn r t nhi u v n ñ c n ñư c ti p t c nghiên c u, hoàn thi n. M t s trong các v n ñ ñó là: - Xây d ng mô hình d báo ph n ánh trung th c ñ i tư ng phi tuy n. Khi mô hình d báo càng g n v i mô hình ñ i tư ng thì k t qu d báo càng sát và ch t lư ng b ñi u khi n càng cao. ði u này r t d th c hi n ñ i v i ñ i tư ng tuy n tính, nhưng ñ i v i h phi tuy n v n còn ñang là bài toán m ; - Ch n phi m hàm m c tiêu phù h p cho t ng ñ i tư ng, ñ c bi t khi các m c tiêu ñ i ngh ch nhau c n ph i có gi i pháp "th a hi p" gi a các m c tiêu ñ ch n ñư c phi m hàm m c tiêu phù h p nh t; - Tìm ra các phương pháp m i gi i bài toán t i ưu phi tuy n và cài ñ t chúng vào b ñi u khi n d báo. 4 3. M c tiêu c a lu n án M c tiêu c a lu n án là nghiên c u ñ xu t thu t toán m i gi i bài toán t i ưu trong h th ng ñi u khi n d báo phi tuy n MIMO. M c tiêu c th c a lu n án là: - Nghiên c u phương pháp lu n nh m xây d ng b ñi u khi n d báo cho h phi tuy n (nói chung) và h song tuy n (nói riêng). - ð xu t thu t toán m i gi i bài toán t i ưu trong h MPC phi tuy n. Trong ñó: kh i t i ưu hóa xây d ng trên n n quy ho ch phi tuy n ñư c áp d ng cho mô hình không liên t c c a ñ i tư ng. ð xu t m t kh i t i ưu hóa áp d ng phương pháp bi n phân ñ áp d ng cho mô hình liên t c. C hai kh i t i ưu hóa này ñư c m r ng sang ñi u khi n t i ưu bám các qu ñ o ñ t cho trư c, ch không ñơn thu n là ñi u khi n n ñ nh. ðưa ra các thu t toán ñi u khi n cho m t l p các ñ i tư ng phi tuy n. - Kh o sát h th ng TRMS và cài ñ t thu t toán ñi u khi n d báo trên ñây vào ñ i tư ng c th là h TRMS và mô ph ng ki m ch ng. 4. ð i tư ng, ph m vi và phương pháp nghiên c u - ð i tư ng nghiên c u: H th ng ñi u khi n d báo theo mô hình phi tuy n, các thu t toán gi i bài toán t i ưu trong ñi u khi n d báo phi tuy n; h th ng Twin Rotor Mimo System (TRMS). - Ph m vi nghiên c u: + Nghiên c u, thi t k b ñi u khi n d báo ph n h i tr ng thái h phi tuy n bám theo tín hi u ñ u ra m u v i c a s d báo h u h n s d ng thu t toán SQP ñ gi i bài toán t i ưu. + Nghiên c u, thi t k b ñi u khi n d báo ph n h i tr ng thái ñ tín hi u ra bám theo tín hi u ñ u ra m u cho h phi tuy n liên t c v i c a s d báo vô h n s d ng phương pháp bi n phân (ðK t i ưu) ñ gi i bài toán t i ưu. 5 + Mô ph ng và th c nghi m ki m ch ng k t qu nghiên c u lý thuy t trên ñ i tư ng TRMS (chưa k ñ n tác ñ ng c a nhi u và x lý tác ñ ng xen kênh). - Phương pháp nghiên c u: + Nghiên c u lý thuy t: Phân tích, ñánh giá các nghiên c u ñã ñư c công b trên các bài báo, t p chí, các tài li u tham kh o v ñi u khi n d báo cho h phi tuy n; Các phương pháp gi i bài toán t i ưu trong ñi u khi n d báo. Nghiên c u, thi t k b ñi u khi n d báo ph n h i tr ng thái bám tín hi u ñ u ra m u cho h phi tuy n không liên t c và liên t c khi c a s d báo h u h n và vô h n. + Mô ph ng trên Matlab - Simulink ñ ki m ch ng l i lý thuy t. + Th c nghi m trên h th ng phi tuy n ñ ki m ch ng k t qu nghiên c u lý thuy t. 5. Ý nghĩa khoa h c và th c ti n 5.1. Ý nghĩa khoa h c Lu n án ñưa ra phương pháp lu n và ñ xu t 1 thu t toán m i trong chi n lư c t i ưu hóa b ñi u khi n d báo h phi tuy n MIMO, góp ph n b sung, làm phong phú thêm kh i ki n th c v ñi u khi n h phi tuy n. 5.2. Ý nghĩa th c ti n - Thu t toán m i ñ xu t ñã ñư c ki m nghi m qua mô ph ng và th c nghi m trên h th ng th c, qua ñó kh ng ñ nh tính kh thi c a thu t toán mà lu n án ñ xu t. - K t qu nghiên c u c a lu n án ñã gi m ñư c th i gian tính toán khi gi i bài toán t i ưu trong chi n lư c t i ưu hóa c a ñi u khi n d báo ñã kh ng ñ nh tính kh thi c a b ñi u khi n s d ng trong các h th ng công nghi p. 6 - K t qu nghiên c u c a lu n án s là tài li u tham kh o cho sinh viên ngành ñi u khi n và t ñ ng hóa, h c viên cao h c và các nghiên c u sinh quan tâm nghiên c u v thi t k b ñi u khi n d báo cho h phi tuy n. Có kh năng b sung ph n cài ñ t thu t toán v b ñi u khi n d báo cho cho h phi tuy n khi c a s d báo ti n ra vô cùng trong toolbox c a Matlab – Simulink. 6. B c c lu n án Ngoài ph n m ñ u và k t lu n, n i dung chính c a lu n án ñư c trình bày trong 4 chương: Chương 1: T ng quan v các phương pháp ñi u khi n d báo cho h phi tuy n. N i dung chương này t ng h p các nghiên c u v ñi u khi n d báo cho h phi tuy n. Trư c tiên, ch ra các tác gi ñã xây d ng mô hình d báo cho h phi tuy n d a trên các phương pháp khác nhau, nh n xét ñánh giá k t qu c a các mô hình. Ti p theo, t p trung ch y u vào nh ng công trình ñã công b v các phương pháp ñi u khi n d báo cho h phi tuy n. Sau ñó, tác gi ñ c p ñ n các phương pháp gi i bài toán t i ưu cho c h phi tuy n không b ràng bu c và h phi tuy n b ràng bu c. Phân tích, nh n ñ nh và rút ra ý nghĩa v lý lu n cũng như th c ti n c a các công trình ñó. Cu i cùng, ñưa ra các v n ñ c n ti p t c nghiên c u và ñ xu t hư ng nghiên c u c a lu n án căn c vào nh ng v n ñ còn m chưa ñư c khai thác trong các công trình ñó. Chương 2: Trong n i dung chương này tác gi ñã ñưa ra c u trúc và nguyên lý làm vi c c a ñi u khi n d báo phi tuy n, hoàn thi n các bư c gi i bài toán t i ưu trong ñi u khi n d báo h phi tuy n trên n n quy ho ch phi tuy n thông qua thu t toán 2.1. Chương 3: Xây d ng phương pháp lu n v thi t k b ñi u khi n d báo cho h phi tuy n. Tác gi ñ xu t m t phương pháp ñi u khi n d báo m i cho h phi tuy n liên t c khi c a s d báo ti n ra vô h n d a trên n n