Tên luận án: Điều khiển bám quỹ đạo cho Robot tự hành ba bánh trên cơ sở thích nghi trượt và học máy
Ngành: Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa Mã số: 9520216
Nghiên cứu sinh: Doãn Văn Hóa
Cơ sở đào tạo: Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp - Đại học Thái Nguyên
Cán bộ hướng dẫn:
1. PGS.TS. Lại Khắc Lãi
2. TS. Lê Thị Thu Hà
Những đóng góp của luận án về khoa học và thực tiễn
Về mặt khoa học:
1. Đề xuất thuật toán điều khiển thích nghi trượt bám quỹ đạo cho Robot tự hành ba bánh có xét đến ảnh hưởng của nhiễu và trượt bánh xe.
Bộ điều khiển thích nghi trượt (ASMC) đề xuất chỉ gồm một vòng điều khiển nên độ phức tạp trong chứng minh toán học cũng như triển khai giảm đi rất nhiều. ASMC bù cho các thành phần chưa biết tác động lên toàn bộ hệ thống (mô phỏng được thiết lập với sự hiện diện của trượt bánh xe, nhiễu bên ngoài và bất định của tham số) thay vì chỉ xem xét nhiễu động học hoặc nhiễu động lực học trong các công bố trước.
2. Đề xuất thuật toán điều khiển thích nghi tối ưu bền vững bám quỹ đạo cho Robot tự hành ba bánh trên cơ sở học tăng cường kết hợp với bộ quan sát nhiễu.
Giải quyết bài toán điều khiển bám thích nghi tối ưu bền vững cho Robot tự hành ba bánh trong điều kiện có nhiễu tác động, trượt bánh xe không cần biết trước động học của hệ thống bằng cách sử dụng học tăng cường (RL), học tăng cường tích phân (IRL) kết hợp với bộ quan sát nhiễu. Quy tắc cập nhật trực tuyến cho các tham số mạng nơ ron được phân tích và thiết kế không chỉ để đảm bảo tính ổn định của hệ thống vòng kín, mà các tham số này còn hội tụ gần với các giá trị tối ưu. Ngoài ra, yêu cầu khởi tạo bộ điều khiển ổn định bị loại bỏ.
Về mặt thực tiễn:
- Với kết quả từ nghiên cứu của luận án, có thể góp phần vào việc bổ sung, hoàn thiện phương pháp điều khiển bám quỹ đạo cho Robot tự hành ba bánh có xét đến ảnh hưởng của nhiễu và trượt bánh xe.
- Các bộ điều khiển đề xuất có khả năng thực thi trên cơ sở kỹ thuật số, có khả năng đáp ứng được điều kiện làm việc trong môi trường phức tạp. Từ đó mở ra một tiềm năng áp dụng, cài đặt thuật toán điều khiển cho Robot tự hành ứng dụng trong các nhà máy để vận chuyển hàng hóa, nguyên vật liệu hay một số lĩnh vực nguy hiểm như: dò mìn, khai thác dầu khí, than, sản xuất hóa chất...
INFORMATION ON NEW ACADEMIC AND THEORETICAL
CONTRIBUTIONS OF THE THESIS
Thesis’s Title: Trajectory tracking control for three-wheeled mobile robot based on adaptive sliding mode control and machine learning
Major: Control and automation engineering Code: 9520216
PhD Candidate: Doan Van Hoa
University: Thainguyen university of technology
Science Instructor:
1. AssocProf. Dr. Lai Khac Lai
2. Dr. Le Thi Thu Ha
The contributions of thesis on science and practice, including:
Scientifically:
1. Propose an adaptive sliding mode control algorithm for three-wheeled mobile robot that takes into account the effects of disturbances and wheel slippage.
The proposed adaptive sliding mode controller (ASMC) consists of only one control loop, so the complexity of the mathematical proof as well as the implementation is greatly reduced. ASMC compensates for unknown components affecting the entire system (simulation is set up with the presence of wheel slippage, external disturbances and parameter uncertainties) instead of only considering kinematic or dynamic disturbances in previous publications.
2. Propose a robust optimal adaptive control algorithm for three-wheeled mobile robot based on reinforcement learning combined with a disturbance observer.
Solve the problem of robust optimal adaptive tracking control for three-wheeled mobile robot under the influence of external disturbances and wheel slippage without prior knowledge of the system's kinematics by using reinforcement learning (RL), integral reinforcement learning (IRL) combined with a disturbance observer. The online update rule for the neural network parameters is analyzed and designed to not only ensure the stability of the closed-loop system, but also that these parameters converge close to the optimal values. In addition, the requirement for initializing a stabilizing controller is eliminated.
Practically:
- With the results from the thesis research, it can contribute to supplementing and perfecting the trajectory tracking control method for three-wheeled mobile robots considering the effects of turbulence and wheel slippage.
- The proposed controllers have the ability to execute based on digital technology, capable of meeting working conditions in complex environments. From there, it opens up a potential for application, setting up control algorithms for mobile robots applied in factories to transport goods, raw materials or some dangerous fields such as: mine detection, oil and gas exploitation, coal, chemical production...
Nguồn: Phòng Đào tạo - Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp, Đại học Thái Nguyên.