I. Ý nghĩa thực tiễn và tính cấp thiết của đề tài
Đề tài "Nâng cao chất lượng điều khiển dựa trên mô hình bằng phương pháp học lặp" mang lại ý nghĩa thực tiễn quan trọng trong bối cảnh nhiều hệ thống sản xuất hiện nay vẫn sử dụng các bộ điều khiển truyền thống. Những bộ điều khiển này thường dựa vào mô hình toán học của quá trình điều khiển. Tuy nhiên, theo thời gian, các thiết bị có thể bị thay đổi về cơ cấu vật lý, dẫn đến chất lượng điều khiển không còn được đảm bảo. Phương pháp học lặp (ILC) xuất hiện như một giải pháp khả thi, cho phép cải thiện chất lượng điều khiển mà không cần phải điều chỉnh lại mô hình toán. Điều này giúp tiết kiệm thời gian và chi phí cho việc bảo trì và nâng cấp hệ thống. Việc nghiên cứu và phát triển các phương pháp điều khiển học lặp có thể mở rộng khả năng ứng dụng cho nhiều loại hệ thống khác nhau, đặc biệt là những hệ thống không ổn định.
1.1 Tính cấp thiết của việc áp dụng phương pháp học lặp
Phương pháp học lặp không chỉ giúp cải thiện chất lượng điều khiển mà còn giảm thiểu sự can thiệp vào hệ thống hiện có. Điều này đặc biệt quan trọng trong các hệ thống công nghiệp, nơi mà việc thay thế thiết bị có thể tốn kém và phức tạp. Hơn nữa, việc áp dụng ILC cho phép tận dụng thông tin từ quá khứ để tối ưu hóa tín hiệu điều khiển trong tương lai. Điều này không chỉ giúp nâng cao hiệu suất mà còn giảm thiểu rủi ro trong quá trình sản xuất.
II. Mục đích và nhiệm vụ của luận án
Mục đích chính của luận án là phát triển một bộ điều khiển học lặp có hàm học tuyến tính để điều khiển các quá trình phi tuyến. Để đạt được mục tiêu này, luận án đặt ra ba nhiệm vụ chính. Đầu tiên, xác định nguyên tắc hiệu chỉnh tín hiệu điều khiển từ kinh nghiệm quá khứ, nhằm áp dụng cho nhiều loại đối tượng khác nhau. Thứ hai, ước lượng thông minh các thành phần nhiễu mà không cần đến mô hình toán của hệ thống. Cuối cùng, thiết kế thuật toán điều khiển dựa trên hai mục tiêu trên để áp dụng cho các đối tượng công nghiệp như robot và hệ phản ứng hóa học khuấy trộn liên tục. Những nhiệm vụ này không chỉ giúp nâng cao chất lượng điều khiển mà còn mở rộng khả năng ứng dụng của phương pháp học lặp.
2.1 Xác định nguyên tắc hiệu chỉnh tín hiệu điều khiển
Việc xác định nguyên tắc hiệu chỉnh tín hiệu điều khiển là rất quan trọng để đảm bảo rằng bộ điều khiển học lặp có thể hoạt động hiệu quả trên nhiều loại hệ thống khác nhau. Nguyên tắc này cần phải linh hoạt và có khả năng thích ứng với các điều kiện thay đổi của hệ thống. Điều này có thể đạt được thông qua việc phân tích dữ liệu từ quá trình điều khiển trước đó và sử dụng chúng để tối ưu hóa các tham số điều khiển trong tương lai.
III. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận án
Đối tượng nghiên cứu của luận án bao gồm các quá trình công nghiệp phi tuyến, với hai ví dụ điển hình là robot công nghiệp và hệ phản ứng hóa học khuấy trộn liên tục. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào việc sử dụng các hàm học tuyến tính để điều khiển các quá trình này. Điều này đòi hỏi phải phát triển các phương pháp cụ thể để khắc phục những vấn đề còn tồn tại trong việc áp dụng học lặp cho các hệ thống phi tuyến. Luận án sẽ phân tích và đánh giá khả năng áp dụng của các phương pháp điều khiển học lặp cho các đối tượng này, từ đó đưa ra các giải pháp khả thi.
3.1 Phân tích các quá trình công nghiệp phi tuyến
Việc phân tích các quá trình công nghiệp phi tuyến là rất cần thiết để hiểu rõ hơn về động học của chúng. Robot công nghiệp và hệ phản ứng hóa học khuấy trộn liên tục có những đặc điểm động học khác nhau, điều này ảnh hưởng đến cách thức áp dụng phương pháp học lặp. Nghiên cứu này sẽ giúp xác định các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng điều khiển và từ đó phát triển các giải pháp tối ưu cho từng loại hệ thống.
IV. Phương pháp nghiên cứu
Luận án sử dụng hai phương pháp nghiên cứu chính: nghiên cứu lý thuyết và kiểm chứng kết quả lý thuyết bằng mô phỏng. Nghiên cứu lý thuyết sẽ tập trung vào việc xác định điều kiện hội tụ cho các quá trình học tuyến tính và xây dựng phương pháp nhận dạng nhiễu mà không cần đến mô hình toán. Kiểm chứng kết quả lý thuyết sẽ được thực hiện thông qua các mô phỏng với các đối tượng công nghiệp có tính chất động học khác nhau. Phương pháp này không chỉ giúp xác định tính khả thi của các giải pháp đề xuất mà còn cung cấp cơ sở thực tiễn cho việc áp dụng các phương pháp học lặp trong điều khiển.
4.1 Nghiên cứu lý thuyết
Nghiên cứu lý thuyết sẽ tập trung vào việc xác định các điều kiện cần thiết để đảm bảo tính hội tụ của các quá trình học tuyến tính. Điều này bao gồm việc phân tích các tham số học tối ưu và xây dựng các phương pháp nhận dạng nhiễu. Những kết quả lý thuyết này sẽ là cơ sở cho việc phát triển các thuật toán điều khiển hiệu quả hơn trong thực tế.
