Báo cáo Khoa học ĐỘC QUYỀN (Word): Nghiên Cứu Thiết Kế Chế Tạo Hệ Thống Điều Khiển Thông Minh Đồng Bộ Hóa Robot Bầy Đàn

Dịch vụ thành lập Thay đổi Giấy phép kinh doanh cty Việt Nam cty vốn FDI Tuyển Cộng tác viên (CK 15% gói Dịch vụ) 0899315716 MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH vii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU vii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT viii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU ix CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU 1 1.1 Tổng quan về điều khiển robot bầy đàn 1 1.2 Tính cấp thiết, mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu 2 1.2.1 Tính cấp thiết của đề tài 2 1.2.2 Mục tiêu nghiên cứu 3 1.2.3 Nhiệm vụ nghiên cứu 3 1.3 Đối tượng, phạm vi và phương pháp nghiên cứu 3 1.3.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3 1.3.2 Phương pháp nghiên cứu 4 1.4 Bố cục báo cáo 4 CHƯƠNG 2 LÝ THUYẾT ĐỒ THỊ VÀ MÔ HÌNH HỢP TÁC NHIỀU HỆ PHI TUYẾN MIMO 5 2.1 Các định nghĩa 5 2.2 Đồ thị truyền thông phân tán 5 2.3 Động học nút 6 2.4 Mô hình hợp tác nhiều hệ phi tuyến 8 CHƯƠNG 3 PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN THÔNG MINH 12 3.1 Mục tiêu điều khiển 12 3.2 Cấu trúc điều khiển 12 3.3 Thuật toán điều khiển thông minh, phân tích ổn định và hội tụ 17 3.3.1 Thuật toán 17 3.3.2 Phân tích ổn định và hội tụ 18 CHƯƠNG 4 ĐIỀU KHIỂN THÔNG MINH ĐỒNG BỘ ROBOT BẦY ĐÀN 19 4.1 Mô hình hệ thống robot bầy đàn 19 4.1.1 Cấu trúc chung của hệ thống 19 4.1.2 Mô hình động lực học và thiết kế phần cứng robot di động 19 4.1.3 Nhận dạng đặc trưng robot 25 4.2 Thuật toán điều khiển 27 4.3 Kết quả mô phỏng và thực nghiệm 28 4.3.1 Kết quả mô phỏng 28 4.3.2 Kết quả thực nghiệm 33 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 36 Kết luận 36 Hướng phát triển 36 TS. Nguyễn Tấn Lũy 37 TÀI LIỆU THAM KHẢO 38 PHỤ LỤC A CHỨNG MINH BỔ ĐỀ 3.1 42 DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 2.1 Đồ thị truyền thông của 4 hệ phi tuyến 6 Hình 3.1 Cấu trúc điều khiển đồng bộ nhiều hệ phi tuyến 17 Hình 4.1 Cấu trúc chung của hệ thống 19 Hình 4.2 Sơ đồ liên kết các thành phần trong hệ thống 20 Hình 4.3 Mô hình động học robot di động dạng xe: (a) Sơ đồ; (b) Phần cứng 20 Hình 4.4 Sơ đồ mạch điện điều khiển robot 25 Hình 4.5 Sơ đồ mạch in 25 Hình 4.6 Đội hình và nhận dạng: (a): Đội hình robot; (b): Phần cứng robot 26 Hình 4.7 Nhận dạng đặc trưng robot dựa vào xử lý ảnh 26 Hình 4.8 Cấu trúc điều khiển đồng bộ hóa robot 27 Hình 4.9 Đồ thị truyền thông giữa các robot mô phỏng 28 Hình 4.10 Đồng bộ hóa đội hình theo phương

BỘ CÔNG THƯƠNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ MINH

BÁO CÁO KHOA HỌC TỔNG KẾT ĐỀ TÀI

NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG

Tên đề tài: Nghiên cứu thiết kế chế tạo hệ thống điều khiển thông minh đồng bộ hóa robot bầy đàn

Mã số đề tài: IUH.KDT17/15

Chủ nhiệm đề tài: TS Nguyễn Tấn Lũy

Đơn vị thực hiện: Khoa Công nghệ Điện tử

TP Hồ Chí Minh, 12/2016

iv

TÓM TẮT BÁO CÁO

Báo cáo này trình bày kết quả về nghiên cứu hệ thống điều khiển thông minh đồng bộ hóa robot bầy đàn Thứ nhất, thuật toán điều khiển thông minh hợp tác nhiều đối tượng phi tuyến MIMO được đề xuất Thuật toán thiết kế dựa vào phương pháp qui hoạch hoạch động thích nghi và xấp xỉ hàm đã khắc phục các hạn chế so với các nghiên cứu trước đó bao gồm chi phí tính toán, tài nguyên lưu trữ và tốc độ hội tụ Trong thuật toán, tham số xấp xỉ hàm và tham số luật điều khiển tối ưu và luật nhiễu xấu nhất được cập nhật đồng thời và liên tục trong một bước lặp nhằm tăng tốc độ hội

tụ Thuật toán không chỉ bảo đảm hàm chi phí được tối thiểu, các tham số hội tụ về giá trị cận tối ưu mà còn bảo đảm rằng toàn bộ trạng thái của hệ kín và các sai số xấp xỉ bị chặn theo tiêu chuẩn Lyapunov mở rộng

Thuật toán điều khiển thông minh nhiều đối tượng phi tuyến MIMO được áp dụng trong bài toán đồng bộ robot bầy đàn Mô hình phần cứng và phần mềm của hệ thống robot được phát triển bao gồm thị giác máy tính, truyền thông và bộ điều khiển Kết quả mô phỏng và thực nghiệm trên hệ thống robot thực cho thấy tính hiệu quả của nghiên cứu

v

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH vii

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU vii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT viii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU ix

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU 1

1.1 Tổng quan về điều khiển robot bầy đàn 1

1.2 Tính cấp thiết, mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu 2

1.2.1 Tính cấp thiết của đề tài 2

1.2.2 Mục tiêu nghiên cứu 3

1.2.3 Nhiệm vụ nghiên cứu 3

1.3 Đối tượng, phạm vi và phương pháp nghiên cứu 3

1.3.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3

1.3.2 Phương pháp nghiên cứu 4

1.4 Bố cục báo cáo 4

CHƯƠNG 2 LÝ THUYẾT ĐỒ THỊ VÀ MÔ HÌNH HỢP TÁC NHIỀU HỆ PHI TUYẾN MIMO 5

2.1 Các định nghĩa 5

2.2 Đồ thị truyền thông phân tán 5

2.3 Động học nút 6

2.4 Mô hình hợp tác nhiều hệ phi tuyến 8

CHƯƠNG 3 PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN THÔNG MINH 12

3.1 Mục tiêu điều khiển 12

3.2 Cấu trúc điều khiển 12

3.3 Thuật toán điều khiển thông minh, phân tích ổn định và hội tụ 17

vi

3.3.1 Thuật toán 17

3.3.2 Phân tích ổn định và hội tụ 18

CHƯƠNG 4 ĐIỀU KHIỂN THÔNG MINH ĐỒNG BỘ ROBOT BẦY ĐÀN 19

4.1 Mô hình hệ thống robot bầy đàn 19

4.1.1 Cấu trúc chung của hệ thống 19

4.1.2 Mô hình động lực học và thiết kế phần cứng robot di động 19

4.1.3 Nhận dạng đặc trưng robot 25

4.2 Thuật toán điều khiển 27

4.3 Kết quả mô phỏng và thực nghiệm 28

4.3.1 Kết quả mô phỏng 28

4.3.2 Kết quả thực nghiệm 33

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 36

Kết luận 36

Hướng phát triển 36

TS Nguyễn Tấn Lũy 37

TÀI LIỆU THAM KHẢO 38

PHỤ LỤC A CHỨNG MINH BỔ ĐỀ 3.1 42

vii

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH

Hình 2.1 Đồ thị truyền thông của 4 hệ phi tuyến 6

Hình 3.1 Cấu trúc điều khiển đồng bộ nhiều hệ phi tuyến 17

Hình 4.1 Cấu trúc chung của hệ thống 19

Hình 4.2 Sơ đồ liên kết các thành phần trong hệ thống 20

Hình 4.3 Mô hình động học robot di động dạng xe: (a) Sơ đồ; (b) Phần cứng 20

Hình 4.4 Sơ đồ mạch điện điều khiển robot 25

Hình 4.5 Sơ đồ mạch in 25

Hình 4.6 Đội hình và nhận dạng: (a): Đội hình robot; (b): Phần cứng robot 26

Hình 4.7 Nhận dạng đặc trưng robot dựa vào xử lý ảnh 26

Hình 4.8 Cấu trúc điều khiển đồng bộ hóa robot 27

Hình 4.9 Đồ thị truyền thông giữa các robot mô phỏng 28

Hình 4.10 Đồng bộ hóa đội hình theo phương 𝑥 29

Hình 4.11 Đồng bộ hóa đội hình theo phương 𝑦 30

Hình 4.12 Đồng bộ hóa đội hình theo phương 𝜃 30

Hình 4.13 Đội hình sau khi hội tụ 30

Hình 4.14 Đồng bộ hóa đội hình theo vận tốc dài 31

Hình 4.15 Đồng bộ hóa đội hình theo vận tốc góc 31

Hình 4.16 Mô men điều khiển 32

Hình 4.17 Đồng bộ hóa đội hình 𝑥 − 𝑦 bằng phần mềm mô phỏng V-REP PRO 32

Hình 4.18 Cấu hình truyền thông trong thực nghiệm: (a) Đội hình 1; (b) Đội hình 2 33

Hình 4.19 Quĩ đạo 𝑥 − 𝑦 của robot ở đội hình 1 33

Hình 4.20 Quĩ đạo robot theo 𝑥, 𝑦, 𝜃 ở đội hình 1 34

Hình 4.21 Sai số bám vị trí của robot 1 so với robot tham chiếu ở đội hình 1 35

Hình 4.22 Sai số bám vận tốc của robot 1 so với robot tham chiếu ở đội hình 1 35

Hình 4.23 Quĩ đạo 𝑥 − 𝑦 của robot ở đội hình 2 35

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 4.1 Thông số kỹ thuật mô hình phần cứng robot 24

viii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

Từ viết tắt Thuật ngữ tiếng anh Giải thích

Programming

Qui hoạch động thích nghi, một phương pháp học củng cố để xấp xỉ luật điều khiển tối ưu online

HJI Hamilton-Jacobi-Isaacs

HJB Hamilton-Jacobi-Bellman

PE Persistence of Excitation

Kích thích hệ thống bằng cách thêm nhiễu vào véc tơ tín hiệu vào/ra PE là điều kiện

để tham số hội tụ trong nhận dạng và điều khiển thích nghi

PI Policy Iteration

Thuật toán của học củng cố sử dụng một

số bước lặp để xấp xỉ luật điều khiển tối

ưu

RL Reinforcement Learning Học củng cố

LQR Linear Quaratic Regulation Điều khiển tối ưu toàn phương tuyến tính MIMO Multi-Input-Multi-Output Hệ thống một nhiều ngõ vào nhiều ngõ ra

UUB Uniform Ultimate Bounded Bị chặn tới hạn đều

WMR Wheeled Mobile Robot Robot di động dạng xe

ix

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU

ℝ Tập các số thực

ℝ𝑛 Không gian các tọa độ thực (không gian Euclide) 𝑛 chiều

ℝ𝑛×𝑚 Tập các ma trận có kích thước 𝑛 × 𝑚 chứa các phần tử số thực

Ω𝑥 Tập đóng (Ω𝑥 ⊆ℝ𝑛) bao quanh gốc: nếu 𝑥 ∈ Ω𝑥 thì 𝑥 là lân cận quanh điểm cân bằng 𝑥0

Chuẩn véc tơ hoặc ma trận trong ℝ𝑛 hoặc ℝ𝑛 ×𝑚

𝑉𝑥 𝑥 Gradient của hàm 𝑉(𝑥) theo 𝑥: 𝑉𝑥 𝑥 =𝜕𝑉(𝑥)𝜕𝑥

⊗ Tích Kronecker, X Y T X T Y T,

 X Y      X    Y X   Y

đại lượng vô hướng

𝐼𝑛 Ma trận đơn vị có chiều 𝑛 × 𝑛

𝟏

𝟏 = 1, … ,1 𝑇 ∈ ℝ𝑛

Diag(αi) Ma trận đường chéo chứa các phần tử đường chéo αi

𝐿2 0, ∞ Không gian Banach, nếu ∀𝑑 ∈ 𝐿2 0, ∞ thì 𝑑 0∞ 2𝑑𝑡 < ∞

sub 𝑥(𝑡) Cận trên nhỏ nhất (cận trên đúng) của 𝑥(𝑡)

inf 𝑥(𝑡) Cận dưới lớn nhất (cận dưới đúng) của 𝑥(𝑡)

𝑊 Ma trận trọng số của NN

𝑤𝑖 Trọng số NN giữa đơn vị ẩn thứ 𝑖 và đơn vị ra (một ngõ ra)

𝑤𝑖𝑗 Trọng số NN kết nối giữa ngõ ra của đơn vị 𝑖 và ngõ vào đơn vị 𝑗

𝑛𝑖, 𝑛𝑕 Số lượng ngõ vào, số lượng đơn vị ẩn của NN

𝜙(𝑥) Véc tơ hàm tác động của NN

𝑉 𝑥 Hàm chi phí

x

𝑉∗(𝑥) Hàm chi phí tối ưu

𝑢, 𝑢∗ Véc tơ tín hiệu ngõ vào điều khiển và ngõ vào điều khiển tối ưu

𝑥 Véc tơ tín hiệu trạng thái

𝑦 Véc tơ ngõ ra đo được

𝜆𝑚𝑖𝑛 Trị riêng nhỏ nhất

𝜆𝑚𝑎𝑥 Trị riêng lớn nhất

𝑄 𝑥 Hàm xác định dương, sao cho ∀𝑥 ≠ 0, 𝑄 𝑥 > 0 và 𝑄 𝑥 = 0 ⟺ 𝑥 = 0

𝑄 Ma trận trọng số xác định dương

𝑅 Ma trận trọng số đối xứng, xác định dương

𝑏1, 𝑟1, 𝑙 Bề rộng, bán kính bánh xe và khoảng cách từ tâm đến trục bánh sau của robot di động

𝜏, 𝜏𝑚 Véc tơ mô men điều khiển và mô men nhiễu của robot di động

1

1.1 Tổng quan về điều khiển robot bầy đàn

Ngày nay, vấn đề điều khiển hệ thống nhiều robot hợp tác được nghiên cứu sâu rộng trong lĩnh vực điều khiển và tự động hóa Trong nhiều ứng dụng, người ta quan tâm đến việc đồng bộ hóa các robot để đạt được các mục tiêu kết hợp [7], [9], [29], [17], [20] Bài toán nhiều robot di động hợp tác có các dạng như các robot bám theo đối tượng dẫn đầu (Leader-Follower), robot bầy đàn phân tán (Distributed Swarms) hay đồng bộ hóa đội hình Trong các nghiên cứu đó, lý thuyết đồ thị được sử dụng như kiến thức nền tảng để thiết kế sơ đồ truyền thông hệ thống nhiều robot hợp tác, trong

đó bao gồm nhiều nút và nhánh liên kết [10], [30], [18]

Hệ thống robot tại mỗi nút trong đồ thị là hệ tuyến tính [24], [27] hoặc là hệ phi tuyến [5], [6], [29], [30], [18], [14] Dựa vào khả năng xấp xỉ, NN được sử dụng để thiết kế các bộ điều khiển thích nghi hợp tác [5], [6], [18], [14] Trong [18], NN phân tán được sử dụng để thiết kế giải thuật điều khiển hợp tác hồi tiếp ngõ ra cho nhiều hệ phi tuyến với thành phần động thiếu thông tin xác định Trong [5], [31], [14] giải thuật điều khiển thích nghi bền vững hợp tác dựa vào NN được thiết kế cho nhiều hệ phi tuyến bám quỹ đạo của đối tượng dẫn đầu với sai số bám bị chặn Trong [6], giải thuật điều khiển thích nghi bền vững dựa vào NN được thiết kế cho nhiều hệ phi tuyến hợp tác sử dụng kỹ thuật tuyến tính hóa

Hầu hết các giải thuật nói trên không tối thiểu bất kỳ hàm chỉ tiêu chất lượng nên không được xem là các giải thuật điều khiển tối ưu Kết hợp các đặc tính của điều khiển thích nghi và tối ưu cho bài toán điều khiển hợp tác là cần thiết Tuy nhiên, đây

là bài toán phức tạp và nhiều thách thức Giải thuật điều khiển tối ưu cho từng đối tượng riêng lẻ với thông tin tập trung [8], [21], [22] không thể áp dụng một cách thuần túy vào hệ thống nhiều đối tượng hợp tác với thông tin phân tán Gần đây, một vài giải thuật điều khiển tối ưu hợp tác dựa vào LQR mở rộng đã phát triển [32], [27] Tuy nhiên, bị giới hạn bởi LQR, các giải thuật này chỉ giới hạn trong bài toán đồng bộ hóa nhiều hệ tuyến tính Ngoài ra, nhiễu bị bỏ qua trong phân tích và thiết kế

2

Kỹ thuật qui hoạch động thích nghi (Adaptive Dynamic Progrraming-ADP) dựa vào xấp xỉ hàm đã chứng tỏ là công cụ rất mạnh để phát triển giải thuật điều khiển tối

ưu thích nghi hợp tác không cần biết chính xác động học hệ thống [33] Trong [22], toàn bộ nghiệm phương trình Halmilton-Jacobi-Bellman (HJB) hợp tác trong đồ thị truyền thông tại các nút được xấp xỉ bởi giải thuật Policy Iteration (PI) Tuy nhiên, đối tượng tại các nút đồ thị là hệ tuyến tính với mô hình xác định và bỏ qua nhiễu Giải thuật đề xuất trong Báo cáo này sẽcho thấy hiệu quả về chi phí tính toán và tài nguyên lưu trữ nhằm tăng tốc độ hội tụ Bởi vì, nếu sử dụng giải thuật với ba xấp xỉ hàm để điều khiển hợp tác nhiều hệ phi tuyến, thì việc tính toán và tài nguyên lưu trữ sẽ rất phức tạp và lãng phí theo cấp số nhân dẫn đến tốc độ hội tụ toàn hệ thống rất chậm

1.2 Tính cấp thiết, mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu

1.2.1 Tính cấp thiết của đề tài

Trong những năm qua điều khiển hệ thống robot bầy đàn đang được rất nhiều nhà khoa học trong lĩnh vực điều khiển tự động nghiên cứu và phát triển bởi vì khả năng ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như công nghiệp (robot cứu hỏa, robot y tế) dựa trên nền tảng các thuộc tính hợp tác, đồng bộ của các bầy đàn sinh học như kiến, ong,…, trong đó điều khiển thông minh hệ thống robot bầy đàn bám chính xác quĩ đạo tham chiếu của robot dẫn đầu dưới tác động của tham số thay đổi, mô hình chứa sai số và nhiễu môi trường,… là một thách thức Thiếu thông tin thiết kế thuật toán điều khiển bầy đàn, bài toán robot tự học và điều khiển hành vi sao các cho robot thích nghi bền vững với môi trường đang là đề tài rất mới, rất thời sự

Nâng cao chất lượng đào tạo cho sinh viên ngành Tự động đang được các trường đại học quan tâm Tuy nhiên, mô hình thí nghiệm robot bầy đàn nhập từ nước ngoài giá thành rất đắt đang là vấn đề nan giải cho nhiều cơ sở đào tạo liên quan chuyên ngành điều khiền tự động Ngoài ra mô hình nhập ngoại chỉ có phần cứng, không đi kèm phần mềm điều khiển thông minh Mô hình đề xuất trong đề tài sẽ có giá thành giảm nhiều lần so với ngoại nhập Hơn nữa thuật toán điều khiển thông minh đồng bộ hóa bầy đàn sẽ được cài đặt trong hệ thống, đáp ứng nhu cầu đào tạo chuyên ngành điều khiển và tự động hóa trong các cơ sở đào tạo

3

1.2.2 Mục tiêu nghiên cứu

Phân tích, thiết kế chế tạo hệ thống điều khiển thông minh đồng bộ hóa robot bầy đàn nhằm:

- Đề xuất thuật toán điều khiển thông minh đồng bộ robot bầy đàn

- Hỗ trợ đào tạo về mặt lý thuyết lẫn thực tiễn cho sinh viên ngành Tự động hóa

- Hình thành công cụ nền tảng để nghiên cứu phát triển dự án sản xuất robot bầy đàn ứng dụng trong công nghiệp và dân dụng

1.2.3 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Thiết kế chế tạo các mô hình robot di động bầy đàn quan sát được thông tin lẫn nhau

- Thiết kế chế tạo hệ thống thị giác máy tính

- Đề xuất mới luật điều khiển thông minh đồng bộ hóa robot bầy đàn trong trường hợp tri thức của chuyên gia bị giới hạn

- Kết quả mô phỏng và thực nghiệm trên cho robot di động bầy đàn để kiểm chứng tính hiệu quả của bộ điều khiển đề xuất

1.3 Đối tượng, phạm vi và phương pháp nghiên cứu

1.3.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng lý thuyết cần nghiên cứu trong điều khiển robot bầy đàn là lớp 𝑁 hệ phi tuyến MIMO với mỗi hệ con 𝑖, 1 ≤ 𝑖 ≤ 𝑁 có 𝑚 (𝑚 ≥ 2) phương trình phi tuyến:

𝑥 𝑖𝑕 = 𝑓𝑖𝑕 𝑥 𝑖𝑕 + 𝑔𝑖𝑕 𝑥 𝑖𝑕 𝑥𝑖 𝑕+1 + 𝑘𝑖𝑕 𝑥 𝑖𝑕 𝑑𝑖 𝑕+1 , 1 ≤ 𝑕 ≤ 𝑚 − 1

⋮

𝑥 𝑖𝑚 = 𝑓𝑖𝑚 𝑥 𝑖𝑚 + 𝑔𝑖𝑚 𝑥 𝑖𝑚 𝑢𝑖𝑚 + 𝑘𝑖𝑚 𝑥 𝑖𝑚 𝑑𝑖𝑚

(1.1)

trong đó với mọi 1 ≤ 𝑕 ≤ 𝑚, 𝑥 𝑖𝑕 = [𝑥𝑖1𝑇, 𝑥𝑖2𝑇, … , 𝑥𝑖𝑕𝑇]𝑇 ∈ ℝ𝑛1 +⋯+𝑛𝑕 với 𝑥𝑖𝑕 ∈ ℝ𝑛𝑕 là véc tơ trạng thái, 𝑢𝑖𝑚 ∈ ℝ𝑛𝑚 là véc tơ ngõ vào điều khiển, và 𝑑𝑖𝑕 ∈ ℝ𝑛𝑕 là véc tơ nhiễu sao cho 𝑑𝑖𝑕 ∈ 𝐿2[0, ∞), 𝑓𝑖𝑕(𝑥 𝑖𝑕) ∈ ℝ𝑛 𝑕, 𝑘𝑖𝑕(𝑥 𝑖𝑕) ∈ ℝ𝑛 𝑕 ×𝑛 𝑕 và 𝑔𝑖𝑕(𝑥 𝑖𝑕) ∈

ℝ𝑛𝑕 ×𝑛𝑕 +1 lần lượt là các véc tơ và ma trận hàm phi tuyến khả vi liên tục Giả sử rằng toàn bộ trạng thái có sẵn để hồi tiếp và 𝑓𝑖𝑕(𝑥 𝑖𝑕) là động học nội không biết trước

4

Đối tượng thực nghiệm nhằm kiểm chứng tính hiệu quả của phương pháp điều khiển là ba robot di động dạng xe thuộc lớp đối tượng phi tuyến (1.1) chứa thành phần động không thể cấu trúc hóa hoặc mô hình hóa, chịu tác động bởi nhiễu mô men ngõ vào có năng lượng hữu hạn

1.3.2 Phương pháp nghiên cứu

Trên cơ sở lý thuyết về điều khiển hợp tác có tiếp cận đến những kết quả công bố mới nhất, báo cáo phân tích ưu nhược điểm của từng phương pháp, tiếp tục nghiên cứu

và phát triển để khắc phục các hạn chế còn tồn tại Các phương pháp nghiên cứu trong báo cáo bao gồm:

 Nghiên cứu tài liệu tham khảo có liên quan đến hệ thống đội hình robot di động, phân tích và thiết kế hệ thống, tính toán và chứng minh lý thuyết ổn định và hội tụ bằng cơ sở toán học, kết hợp giữa mô phỏng và thực nghiệm nhằm mục đích kiểm tra tính hiệu quả của lý thuyết

 Sử dụng các phần mềm để mô phỏng

 Xây dựng mô hình phần cứng cho ba robot di động, cài đặt thuật toán cho bộ điều khiển nhúng thời gian thực bằng ngôn ngữ C, VC++

1.4 Bố cục báo cáo

Phần mở đầu đã trình bày tổng quan về điều khiển hợp tác, động cơ, mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu cũng như phương pháp, đối tượng và phạm vi nghiên cứu Nội dung tiếp theo của báo cáo được bố cục như sau:

1 Chương 2 trình bày cơ sở lý thuyết về lý thuyết đồ thị và mô hình hợp tác nhiều hệ phi tuyến MIMO

2 Chương 3 Phân tích, thiết kế cấu trúc và giải thuật điều khiển thông minh:

 Phân tích và thiết kế cấu trúc điều khiển

 Phân tích và thiết kế luật cập nhật tham số xấp xỉ hàm

 Xây dựng thuật toán điều khiển

3 Chương 4 mô phỏng và thực nghiệm trên hệ thống nhiều robot di động dạng xe

4 Cuối cùng là phần kết luận và hướng phát triển