I. Tổng quan
Nghiên cứu về điều khiển PID với nơ ron thích nghi và nhận dạng RBF đã trở thành một lĩnh vực quan trọng trong công nghệ điều khiển hiện đại. Hệ thống điều khiển PID được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng công nghiệp nhờ vào tính đơn giản và hiệu quả của nó. Tuy nhiên, các bộ điều khiển PID truyền thống thường gặp khó khăn trong việc thích ứng với các hệ thống phi tuyến và không ổn định. Do đó, việc phát triển các bộ điều khiển PID thích nghi là cần thiết để cải thiện hiệu suất điều khiển. Nghiên cứu này tập trung vào việc xây dựng một bộ điều khiển PID một nơ ron thích nghi, sử dụng mạng nơ ron RBF để nhận dạng mô hình đối tượng. Điều này cho phép bộ điều khiển tự động điều chỉnh các thông số Kp, Ki và Kd theo sự biến đổi của đối tượng điều khiển.
1.1. Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu chính của nghiên cứu này là phát triển một bộ điều khiển PID một nơ ron thích nghi dựa trên nhận dạng mạng nơ ron RBF. Bộ điều khiển này sẽ có khả năng tự động điều chỉnh các thông số PID để phù hợp với các đặc tính động của đối tượng điều khiển. Nghiên cứu cũng nhằm xây dựng giải thuật huấn luyện trực tuyến cho bộ điều khiển, cho phép nó tự học và thích nghi với các thay đổi trong môi trường hoạt động. Việc áp dụng giải thuật này sẽ được kiểm nghiệm qua mô phỏng trên MATLAB và thực nghiệm trên hệ ổn định áp suất RT030 của hãng Gunt-Hamburg, Đức.
II. Cơ sở lý thuyết
Bộ điều khiển PID là một trong những phương pháp điều khiển phổ biến nhất trong công nghiệp. Nó bao gồm ba thành phần chính: tỉ lệ (P), tích phân (I) và đạo hàm (D). Mỗi thành phần này có vai trò riêng trong việc điều chỉnh quá trình. Tuy nhiên, các bộ điều khiển PID truyền thống thường không có khả năng thích ứng với các thay đổi trong đặc tính động của đối tượng. Do đó, việc phát triển bộ điều khiển PID thích nghi là cần thiết. Nghiên cứu này sử dụng mạng nơ ron RBF để nhận dạng mô hình đối tượng, từ đó cung cấp thông tin Jacobian cho bộ điều khiển PID. Điều này cho phép bộ điều khiển tự động điều chỉnh các thông số PID theo sự biến đổi của đối tượng, giúp cải thiện hiệu suất điều khiển.
2.1. Mạng nơ ron RBF
Mạng nơ ron RBF là một công cụ mạnh mẽ trong việc nhận dạng và điều khiển các hệ thống phi tuyến. Nó sử dụng các hàm cơ sở xuyên tâm để xấp xỉ các quan hệ phi tuyến giữa đầu vào và đầu ra của hệ thống. Mạng RBF có cấu trúc đơn giản và khả năng học nhanh, giúp nó trở thành một lựa chọn lý tưởng cho việc nhận dạng mô hình đối tượng trong điều khiển PID thích nghi. Việc sử dụng mạng RBF trong nghiên cứu này cho phép bộ điều khiển PID tự động điều chỉnh các thông số của nó dựa trên thông tin nhận dạng từ mạng nơ ron, từ đó cải thiện khả năng thích ứng và hiệu suất điều khiển.
III. Thiết kế bộ điều khiển PID một nơ ron thích nghi
Thiết kế bộ điều khiển PID một nơ ron thích nghi dựa trên nhận dạng mạng nơ ron RBF bao gồm việc xây dựng cấu trúc nơ ron và giải thuật huấn luyện. Cấu trúc nơ ron được thiết kế để nhận diện ba thông số Kp, Ki và Kd của bộ điều khiển PID. Giải thuật huấn luyện trực tuyến cho phép nơ ron tự động điều chỉnh các trọng số kết nối dựa trên thông tin Jacobian từ mạng RBF. Việc áp dụng giải thuật này giúp bộ điều khiển PID thích nghi với các thay đổi trong đặc tính động của đối tượng, từ đó cải thiện hiệu suất điều khiển. Kết quả mô phỏng cho thấy bộ điều khiển có khả năng triệt tiêu sai số xác lập và duy trì độ ổn định trong quá trình điều khiển.
3.1. Kết quả thực nghiệm
Kết quả thực nghiệm cho thấy bộ điều khiển PID một nơ ron thích nghi hoạt động hiệu quả trong việc điều khiển hệ ổn định áp suất RT030. Các thông số PID được điều chỉnh tự động theo sự biến đổi của đối tượng, giúp cải thiện độ chính xác và độ ổn định của hệ thống. Kết quả này chứng minh rằng việc kết hợp điều khiển PID với mạng nơ ron RBF là một phương pháp hiệu quả để giải quyết các vấn đề trong điều khiển phi tuyến. Điều này mở ra hướng nghiên cứu mới trong việc phát triển các bộ điều khiển thông minh cho các ứng dụng công nghiệp phức tạp.
