TRANG THÔNG TIN NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI
VỀ MẶT HỌC THUẬT VÀ LÝ LUẬN CỦA LUẬN ÁN
Tên luận án: Nghiên cứu ứng dụng thuật toán điều khiển nhóm thiết bị bay không người lái trong điều kiện thiếu thông tin mục tiêu
Ngành: Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa Mã số: 9520216
Nghiên cứu sinh: Nguyễn Thị Tuyết Hoa
Cơ sở đào tạo: Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp - Đại học Thái Nguyên
Người hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Tuấn Minh
Những đóng góp của luận án về khoa học và thực tiễn:
Về mặt khoa học:
- Mở rộng bài toán điều khiển đội hình (FC) cho mô hình hệ đa tác tử gồm các thiết bị bay không người lái (MAS – UAVs) biểu diễn dưới dạng mô hình phi tuyến có thành phần bất định bao gồm các tham số không xác định của lực cản gây ra bởi chuyển động tịnh tiến và nhiễu trong quá trình bay. Dựa trên cơ chế của bộ điều khiển thích nghi tự chỉnh trực tiếp (D – STR), luận án thực hiện ước lượng trực tiếp tham số của bộ điều khiển theo phép nội suy Lagrange để xấp xỉ tối ưu thành phần phi tuyến bất định, sau đó xây dựng thành phần điều khiển bù phản hồi trạng thái để đưa hệ phương trình mô tả chuyển động tịnh tiến của quadrotor – UAVs về hệ phương trình tuyến tính bậc hai.
- Thiết kế thuật toán điều khiển đội hình phân tán (FC – DC) cho hệ MAS – UAVs dựa trên lý thuyết đồ thị cứng trong bài toán hình thành đội hình đặt và theo dõi bao vây một mục tiêu di động trong điều kiện thiếu thông tin về mục tiêu. Dựa trên lý thuyết ổn định Lyapunov về tính ổn định hàm mũ, các thuật toán điều khiển được chứng minh là thỏa mãn điều kiện hình thành đội hình và theo dõi bao vây mục tiêu di động. Các thuật toán thể hiện rõ tính chất của một bộ điều khiển phân tán, giải quyết được các vấn đề trong ràng buộc phối hợp đội hình bao gồm cấu trúc hình học, cấu trúc liên kết và ràng buộc khoảng cách giữa các UAVs lân cận.
Về mặt thực tiễn:
Các đóng góp của luận án có thể được áp dụng cho hệ MAS – UAVs trong thực tiễn để thực hiện các nhiệm vụ theo dõi, bám và bao vây mục tiêu di động cho các ứng dụng quân sự, dân sự trong điều kiện thiếu thông tin.
INFORMATION ON NEW ACADEMIC AND THEORETICAL
CONTRIBUTIONS OF THE THESIS
Thesis Title: Research on the Application of Formation Control Algorithms for Unmanned Aerial Vehicles under Conditions of Limited Target Information.
Major: Control Engineering and Automation Code: 9520216
PhD Candidate: Nguyen Thi Tuyet Hoa
University: Thai Nguyen University of Technology
Science Instructor: Assoc. Prof. Dr. Nguyen Tuan Minh
The contributions of this thesis to science and practice include:
Scientific Contributions:
- This thesis addresses the extension of the formation control (FC) problem for multi-agent systems (MAS) of unmanned aerial vehicles (UAVs). The UAVs are modeled as nonlinear systems with uncertainties, including unknown drag parameters induced by translational motion and external disturbances during flight. Utilizing the Direct Self-Tuning Regulator (D – STR) adaptive control framework, this work performs direct parameter estimation of the controller using Lagrange interpolation to optimally approximate the uncertain nonlinear components. A state feedback compensation method is then designed to transform the translational dynamics model of quadrotor UAVs into a second – order linear system.
- This thesis develops formation control – distributed control (FC – DC) algorithms for the MAS – UAVs system based on rigid graph theory. These algorithms solve the formation and encirclement tracking problem of a moving target under conditions of limited target information. Based on the Lyapunov exponential stability theorem, the proposed control algorithms are mathematically proven to satisfy the conditions necessary for achieving and maintaining the formation while effectively encircling the moving target. The algorithms exhibit the characteristics of a distributed controller and effectively address key formation coordination constraints, including geometric structure, communication topology, and inter-agent distance constraints among neighboring UAVs.
Practical Contributions:
The contributions of this thesis can be applied to MAS-UAV systems to perform practical tasks such as tracking, following, and encircling moving targets for military and civilian applications, particularly in conditions of limited information.
Nguồn: Phòng Đào tạo - Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp