Đồ án tốt nghiệp - Tối ưu hóa điều khiển tuyến tính và phi tuyến cho hệ Pendubot áp dụng giải TBĐTM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI: TỐI ƯU HÓA ĐIỀU KHIỂN TUYẾN TÍNH VÀ
PHI TUYẾN CHO HỆ PENDUBOT ÁP DỤNG GIẢI
THUẬT BẦY ĐÀN THÔNG MINH
Ngành: Công nghệ kỹ thuật Điều Khiển và Tự động hóa
GVHD: ThS. Nguyễn Phong Lưu
Sinh viên thực hiện:
Nguyễn Đức Anh Quân

20151408

Nguyễn Lưu Quang Thịnh

20151063

Tp. Hồ Chí Minh tháng 7 năm 2024

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI: TỐI ƯU HÓA ĐIỀU KHIỂN TUYẾN TÍNH VÀ
PHI TUYẾN CHO HỆ PENDUBOT ÁP DỤNG GIẢI
THUẬT BẦY ĐÀN THÔNG MINH
Ngành: Công nghệ kỹ thuật Điều Khiển và Tự động hóa
GVHD: ThS. Nguyễn Phong Lưu
Sinh viên thực hiện:
Nguyễn Đức Anh Quân

20151408

Nguyễn Lưu Quang Thịnh

20151063

Tp. Hồ Chí Minh tháng 7 năm 2024

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
TRƯỜNG ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT
NAM
ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC
o0o-năm

Tp. HCM, ngày tháng

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Giảng viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Phong Lưu
Sinh viên:
1. Nguyễn Đức Anh Quân

MSSV: 20151408

Lớp: 20151CL5B

2. Nguyễn Lưu Quang Thịnh

MSSV: 20151063

Lớp: 20151CL3B

Chuyên ngành: Công nghệ kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa
Ngày nhận đề tài: 21/02/2024

Khóa: 2020

Ngày nộp đề tài: 25/06/2024

1. Tên đề tài:
-

Tối ưu hóa điều khiển tuyến tính và phi tuyến cho hệ PENDUBOT áp dụng
giải thuật bầy đàn thông minh.

2. Các số liệu, tài liệu ban đầu:
-

“D.-A.-Q. Nguyen, “Application of LQG Control for Pendubot System”,
JFSC, vol. 2, no. 1, pp. 40–44, Apr. 2024”.

3. Nội dung thực hiện đề tài:
-

Thiết kế bộ điều khiển tuyến tính (LQR)

-

Thiết kế bộ điều khiển phi tuyến (Backstepping) cho hệ Pendubot.

-

Tìm hiểu giải thuật tối ưu hóa bầy đàn thông minh

-

Tiến hành sử dụng kỹ thuật tối ưu hóa bầy đàn để dò tìm thông số tối ưu
cho bộ điều khiển, thu thập và xử lý dữ liệu.

-

Đánh giá thích nghi cho các thông số được tối ưu hóa bằng giải thuật bầy
đàn.

-

Thiết kế giao diện điều khiển hệ thống, đánh giá và nhận xét về các kết quả
thu được với các bộ thông số tìm được khi áp dụng kỹ thuật tối ưu hóa trên.

BỘ MÔN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG

Trang i

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

4. Sản phẩm:
-

Mô hình thực tế hệ Pendubot.

-

File mô phỏng gồm chương trình và giao diện điều khiển.

-

Quyển luận trình bày nội dung đồ án tốt nghiệp.

-

Poster giới thiệu đồ án.

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

BỘ MÔN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG


...

...
^2*q1_dot*sin(q1 + q2)*sin(q2) 288*R*c3*g*l1^3*l2^2*m1*m2^2*q1d_dot*sin(q1 + q2)*sin(q2) +
81*R*b2*c3*l1^3*l2*m2^2*q1_dot*q2_dot*cos(2*q2)*sin(q2) 81*R*b2*c3*l1^3*l2*m2^2*q2_dot*q1d_dot*cos(2*q2)*sin(q2) 432*R*b2*c3*l1^2*l2^2*m2^2*q1_dot*q2_dot*cos(q2)*sin(q2) 162*R*b2*c3*l1^3*l2*m2^2*q1_dot*q2_dot*cos(q2)^2*sin(q2) 216*R*b1*c3*l1^2*l2^2*m2^2*q1_dot*q1d_dot*cos(q2)*sin(q2) +
432*R*b2*c3*l1^2*l2^2*m2^2*q2_dot*q1d_dot*cos(q2)*sin(q2) +

BỘ MÔN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG

Trang 153

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

162*R*b2*c3*l1^3*l2*m2^2*q2_dot*q1d_dot*cos(q2)^2*sin(q2) 288*J*R*c3*k1*k2*l1*l2^3*m2^2*q1_dot*cos(q2) +
288*J*R*c3*k1*k2*l1*l2^3*m2^2*q1d_dot*cos(q2) +
288*R*c3*g*l1^2*l2^3*m1*m2^2*q1_dot*sin(q1)*sin(q2) +
288*R*c3*g*l1^2*l2^3*m1*m2^2*q2_dot*sin(q1)*sin(q2) +
288*R*c3*g*l1^2*l2^3*m1*m2^2*q1d_dot*sin(q1)*sin(q2) +
288*J*R*c3*k1*l1*l2^3*m2^2*q1_dot*q2_dot*sin(q2) +
288*J*R*c3*k2*l1*l2^3*m2^2*q1_dot*q2_dot*sin(q2) 288*J*R*c3*k1*l1*l2^3*m2^2*q2_dot*q1d_dot*sin(q2) 288*J*R*c3*k2*l1*l2^3*m2^2*q2_dot*q1d_dot*sin(q2) 216*R*b2*c3*g*l1^2*l2*m1*m2*cos(q2)*sin(q1) +
81*R*c3*l1^4*l2^2*m2^3*q1_dot^2*q1d_dot*sin(2*q2)*cos(q2)*sin(q2) +
108*R*c3*k1*k2*l1^3*l2^3*m2^3*q1_dot*cos(2*q2)*cos(q2) 108*R*c3*k1*k2*l1^3*l2^3*m2^3*q1d_dot*cos(2*q2)*cos(q2) 216*J*R*b2*c3*l1*l2*m2*q1_dot*q2_dot*sin(q2) +
216*J*R*b2*c3*l1*l2*m2*q2_dot*q1d_dot*sin(q2) +
216*J*R*c3*g*l1*l2^2*m2^2*q1_dot*sin(q1 + q2)*sin(q2) 216*J*R*c3*g*l1*l2^2*m2^2*q1d_dot*sin(q1 + q2)*sin(q2) 108*R*c3*k1*l1^3*l2^3*m2^3*q1_dot*q2_dot*cos(2*q2)*sin(q2) 108*R*c3*k2*l1^3*l2^3*m2^3*q1_dot*q2_dot*cos(2*q2)*sin(q2) +
108*R*c3*k1*l1^3*l2^3*m2^3*q2_dot*q1d_dot*cos(2*q2)*sin(q2) +
108*R*c3*k2*l1^3*l2^3*m2^3*q2_dot*q1d_dot*cos(2*q2)*sin(q2) +
432*R*c3*l1^3*l2^3*m2^3*q1_dot*q2_dot*q1d_dot*cos(q2)*sin(q2)^2 135*R*c3*g*l1^3*l2^2*m2^3*q1_dot*cos(q2)*sin(q1)*sin(q2) +
135*R*c3*g*l1^3*l2^2*m2^3*q1d_dot*cos(q2)*sin(q1)*sin(q2) 216*R*c3*g*l1^3*l2^2*m1*m2^2*q1_dot*cos(q2)*sin(q1)*sin(q2) +
216*R*c3*g*l1^3*l2^2*m1*m2^2*q1d_dot*cos(q2)*sin(q1)*sin(q2)))

BỘ MÔN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG

Trang 154

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

MS =(12*kt*l2*m2*(24*J + 32*l1^2*m1 + 15*l1^2*m2 9*l1^2*m2*cos(2*q2))*(16*c2*l2^3*m2 - 16*c1*l2^3*m2 - 12*b2*c3*l2 9*b2*c3*l1*cos(q2) + 12*c2*l1*l2^2*m2*cos(q2) +
12*c3*l1*l2^2*m2*q1_dot*sin(q2) + 12*c3*l1*l2^2*m2*q2_dot*sin(q2) +
12*c3*l1*l2^2*m2*q1d_dot*sin(q2) 9*c3*l1^2*l2*m2*q1_dot*cos(q2)*sin(q2) +
9*c3*l1^2*l2*m2*q1d_dot*cos(q2)*sin(q2)))

BỘ MÔN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG

Trang 155

BỘ MÔN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG

Trang - 1 -