I. Giới thiệu về hệ thống Twin Rotor MIMO
Hệ thống Twin Rotor MIMO (TRMS) là một mô hình điều khiển phi tuyến điển hình, có khả năng mô phỏng các chuyển động của máy bay trực thăng. TRMS được xem là một thách thức lớn trong lĩnh vực điều khiển tự động do tính phức tạp của nó, bao gồm nhiều đầu vào và đầu ra, cùng với các tham số bất định và nhiễu tác động. Việc nghiên cứu và phát triển các phương pháp điều khiển cho TRMS không chỉ có ý nghĩa lý thuyết mà còn có giá trị thực tiễn cao trong việc cải thiện chất lượng điều khiển cho các hệ thống tương tự. Đặc biệt, việc thiết kế bộ điều khiển bám quỹ đạo cho TRMS là một nhiệm vụ quan trọng nhằm đảm bảo hệ thống có thể duy trì vị trí và hướng bay chính xác.
1.1. Tính cấp thiết của đề tài
Nghiên cứu thiết kế bộ điều khiển bám quỹ đạo cho hệ thống TRMS là cần thiết do sự phát triển nhanh chóng của công nghệ điều khiển tự động. TRMS không chỉ là một công cụ học tập mà còn là nền tảng cho việc phát triển các ứng dụng trong lĩnh vực UAV (Unmanned Aerial Vehicle). Việc cải thiện chất lượng điều khiển cho TRMS sẽ góp phần nâng cao hiệu suất hoạt động của các thiết bị bay không người lái, từ đó mở rộng khả năng ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như quân sự, cứu hộ, và khảo sát địa hình.
II. Phương pháp nghiên cứu
Để đạt được mục tiêu nghiên cứu, luận án sử dụng các phương pháp nghiên cứu lý thuyết và mô phỏng. Phương pháp lý thuyết bao gồm phân tích và tổng hợp các kiến thức về sai lệch mô hình toán của hệ Euler-Lagrange, từ đó đưa ra các phương pháp điều khiển thích hợp. Phương pháp mô phỏng sử dụng công cụ Matlab-Simulink để kiểm chứng các nhận định lý thuyết và đánh giá chất lượng bộ điều khiển. Việc áp dụng các phương pháp này giúp xác định được các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng điều khiển và từ đó đề xuất các giải pháp cải tiến hiệu quả.
2.1. Nghiên cứu lý thuyết
Nghiên cứu lý thuyết tập trung vào việc phân tích các sai lệch mô hình và nguyên nhân gây ra chúng. Các phương pháp điều khiển như điều khiển tuyến tính hóa chính xác và điều khiển thích nghi bù sai lệch mô hình được đề xuất. Những phương pháp này không chỉ giúp cải thiện độ chính xác của bộ điều khiển mà còn mở rộng khả năng ứng dụng cho các hệ thống có mô hình không chính xác. Việc áp dụng lý thuyết vào thực tiễn sẽ giúp nâng cao hiệu quả điều khiển cho TRMS.
III. Thiết kế bộ điều khiển bám quỹ đạo
Bộ điều khiển bám quỹ đạo cho hệ thống TRMS được thiết kế dựa trên các nguyên lý điều khiển hiện đại. Việc sử dụng các thuật toán điều khiển phi tuyến và điều khiển bù bất định hàm giúp cải thiện khả năng bám quỹ đạo của hệ thống. Bộ điều khiển này không chỉ đảm bảo độ chính xác cao mà còn có khả năng thích ứng với các thay đổi trong điều kiện hoạt động. Các kết quả mô phỏng cho thấy bộ điều khiển có thể duy trì quỹ đạo mong muốn ngay cả khi có sự xuất hiện của nhiễu và bất định.
3.1. Đánh giá chất lượng bộ điều khiển
Đánh giá chất lượng bộ điều khiển được thực hiện thông qua các mô phỏng trên Matlab. Các chỉ tiêu như độ ổn định, độ chính xác và khả năng phản hồi nhanh được xem xét kỹ lưỡng. Kết quả cho thấy bộ điều khiển bám quỹ đạo có khả năng duy trì độ chính xác cao trong các điều kiện khác nhau, từ đó khẳng định giá trị thực tiễn của nghiên cứu. Việc kiểm chứng chất lượng bộ điều khiển thông qua thực nghiệm cũng được thực hiện để đảm bảo tính khả thi trong ứng dụng thực tế.
IV. Kết luận và kiến nghị
Luận án đã trình bày một cách chi tiết về thiết kế bộ điều khiển bám quỹ đạo cho hệ thống TRMS. Các kết quả nghiên cứu không chỉ có giá trị lý thuyết mà còn có ý nghĩa thực tiễn cao trong việc phát triển các ứng dụng điều khiển tự động. Đề xuất các hướng nghiên cứu tiếp theo nhằm cải thiện hơn nữa chất lượng điều khiển cho các hệ thống tương tự, đồng thời mở rộng khả năng ứng dụng cho các lĩnh vực khác nhau.
4.1. Hướng nghiên cứu tiếp theo
Các nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc phát triển các thuật toán điều khiển mới, cải thiện khả năng bám quỹ đạo trong các điều kiện phức tạp hơn. Việc áp dụng công nghệ trí tuệ nhân tạo vào thiết kế bộ điều khiển cũng là một hướng đi tiềm năng, giúp nâng cao khả năng tự động hóa và tối ưu hóa quy trình điều khiển cho hệ thống TRMS.
