Proceedings VCM 2012 14 thiết kế bộ điều khiển mờ thích nghi trực tiếp cho hệ điều

88 Duc-Cuong Quach, Quan Yin, Chunjie Zhou, Vu-Thinh Doan


VCM2012
Thiết kế bộ điều khiển mờ thích nghi trực tiếp cho hệ điều
khiển vị trí DC servo có mô hình chưa xác định chính xác sử
dụng vi điều khiển dsPIC
Design a Direct Adaptive Fuzzy controller for an uncertain DC
servo postion control system using dsPIC microcontroller
Duc-Cuong Quach
1,2
, Quan Yin
1
, Chunjie Zhou
1
, Vu-Thinh Doan
2
1
Department of Control Science and Engineering, Huazhong University of Science and Technology,
Wuhan, 430074, P.R. China
2
Trường ĐH Nha Trang
e-Mail:

Tóm tắt
Bài báo đưa ra vấn đề sử dụng thuật toán điều khiển mờ thích nghi trực tiếp (DAF - Direct Adaptive Fuzzy
algorithm) để điều khiển vị trí động cơ DC servo. Dựa trên nguyên lý ổn định Lyapunov, bộ điều khiển DAF
được thiết kế khi chưa biết tham số động cơ DC, điều mà có thể xảy ra trong thực tế, vì nhiều trường hợp các
tham số của hệ không thể xác định chính xác và thay đổi theo thời gian do điều kiện làm việc và quá trình lão
hóa của hệ thống. Trong những tình huống trên, bộ điều khiển PI/PID truyền thống khó có thể đáp ứng được
các yêu cầu điều khiển chất lượng cao, vấn đề này sẽ được giải quyết bằng phương thức điều khiển DAF. Từ

kết quả thực nghiệm trên dsPIC33FJ256MC710A đã chỉ ra hiệu quả của giải thuật DAF đối với hệ điều khiển
vị trí DC servo.
Abstract:
This paper is concerned with Direct Adaptive Fuzzy (DAF) algorithm design for position control problem
of a DC servo motor. Based on the Lyapunov stability criteria, a DAF controller is designed to cope with the
parameters uncertainty of the motor, which usually occur in practice because it cannot determine exactly the
parameters of system in many situations or these parameters vary since the running conditions and aging of the
system. In fact, in the above situations, traditional PI/PID controllers are not suitable for the high quality
demand of the system and the proposed method show excellent advantage in these cases. Experimental results
based on dsPIC33FJ256MC710A chip are presented to demonstrate the effectiveness of the proposed method.


Ký hiệu
Ký hiệu Đơn vị Ý nghĩa
A, P, Q ma trận của mô hình
x, e, k, 

vector
G(s) hàm truyền đạt
R



điện trở động cơ
L H điện cảm động cơ
K
b

V.s/rad hệ số điện áp động cơ
K

t
Nm/A hệ số mô men động cơ
K
f
Nm.s/rad hệ số ma sát trục động cơ
J Kgm
2
mô men quán tính của hệ
i A dòng điện động cơ
U V điện áp phần ứng động cơ


E V điện áp nguồn cấp
T
E
, T
L

Nm mô men điện, mô men tải
w

rad/s vận tốc góc
f

rad
góc vị trí rotor
x

,
( )

n
x


đạo hàm
n
x
i
m


hàm thuộc của biến x
n
( | )
u x
θ
giá trị điều khiển ước
lượng từ bộ DAF
g

hằng số cập nhật của
DAF
Chữ viết tắt
DAF direct adaptive fuzzy
FOC field oriented control
SISO single input – single output
Tuyển tập công trình Hội nghị Cơ điện tử toàn quốc lần thứ 6 89


Mã bài: 25

1. Giới thiệu chung
Trong hệ thống tự động hóa truyền động điện công
nghiệp, ngoài yêu cầu điều khiển tốc độ, lĩnh vực
điều khiển vị trí cũng chiếm một vai trò hết sức
quan trọng. Ta có thể thấy điều khiển vị trí xuất
hiện trong các hệ thống thiết bị như: tay máy, rô
bốt, các máy CNC… Những hệ thống điều khiển
vị trí này thường dùng động cơ DC, AC và động
cơ bước. Mặc dù động cơ AC với nguyên lý điều
khiển tựa hướng từ trường FOC, động cơ bước với
kỹ thuật điều khiển vi bước được phát triển nhiều
trong hệ điều khiển vị trí. Tuy nhiên trên thực tế hệ
truyền động vị trí sử dụng động cơ DC vẫn được
dùng rộng rãi [1-6], [8] vì nó có đặc tính điều
khiển tốt, dải công suất và điện áp nguồn rộng phù
hợp với nhiều ứng dụng khác nhau. Đặc biệt ở các
hệ truyền động công suất nhỏ và điện áp thấp,
động cơ DC tỏ ra rất linh hoạt và có nhiều ưu điểm
so với động cơ AC.
Trước đây các hệ thống điều khiển DC servo thông
thường sử dụng bộ điều khiển PID hoặc cấu trúc
điều khiển hai mạch vòng PI [1]. Những giải thuật
điều khiển truyền thống này có ưu điểm dễ thực
hiện, cho kết quả điều khiển tốt nếu như mô hình
toán học của hệ thống tuyến tính và có các thông
số xác định chính xác [5], [7]. Tuy nhiên trong
thực tế đa phần các hệ thống truyền động điện
không tuyến tính trên toàn bộ điểm làm việc [4], ví
dụ khi động cơ hoạt động trong vùng dòng điện
không liên tục, vùng bão hòa từ đồng thời các

thông số của chúng như hệ số ma sát, điện trở
cũng bị thay đổi do quá trình lão hóa, mô men
quán tính của hệ thay đổi theo điều kiện làm việc
(hệ tay máy) [6]. Chính vì vậy mà bộ điều khiển
PI/PID truyền thống khó có thể đáp ứng được
trong các hệ thống có yêu cầu điều khiển chất
lượng cao [5], [6].
Để khắc phục những khó khăn trên, đã có nhiều
giải thuật điều khiển dựa trên lý thuyết điều khiển
hiện đại được sử dụng như: PID-Fuzzy, Adaptive
Fuzzy, Neural-Fuzzy, Fuzzy Sliding mode…[2],
[4], [7], [8]. Trong bài báo này chúng tôi ứng dụng
lý thuyết mờ thích nghi để thiết kế và thực hiện
một bộ điều khiển vị trí áp dụng cho nhiều hệ DC
servo có các tham số khác nhau. Bộ điều khiển
DAF bao gồm một hệ thống mờ kết hợp với luật
thích nghi [9], [10] (xem H.1). Luật thích nghi có
vai trò điều chỉnh thông số bộ mờ dựa trên lý
thuyết ổn định Lyapunov, bộ mờ sẽ trực tiếp ước
lượng luật điều khiển tối ưu cho đối tượng điều
khiển [9-11].
Kết quả điều khiển được kiểm chứng trên mô hình
phần cứng sử dụng chíp dsPIC33FJ256MC710A
của hãng Microchip. Đây là dòng chíp 16 bít tốc
độ cao, bộ nhớ lớn đồng thời tích hợp nhiều
module chức năng dành cho điều khiển động cơ
như PWM, QEI, ADC…[18].
Bài báo trình bày theo các nội dung sau: phần 2
thiết lập mô hình hệ thống, phần 3 thiết kế giải
thuật điều khiển, phần 4 thực hiện giải thuật trên

dsPIC, phần 5 kết quả thực nghiệm và cuối cùng
kết luận sẽ được đưa ra trong phần 6.
u
( )
t

 


H. 1 Hệ thống điều khiển vị trí DC motor sử dụng bộ điều khiển DAF

2. Mô hình hệ thống
2.1 Hệ thống điều khiển vị trí DC servo
Mô hình hệ thống bao gồm động cơ DC và bộ điều
khiển DAF như trên H.1. Đây là hệ thống SISO
với tín hiệu vào là vị trí yêu cầu y
m
và tín hiệu ra
góc quay y của trục động cơ. Đối tượng điều khiển
bao gồm bộ băm áp cầu H có nguồn nuôi là E kết
nối với động cơ DC. Trong sơ đồ mạch sử dụng
một khối R-L block để tạo ra các mô hình có điện
trở và điện cảm khác nhau. Bộ điều khiển DAF cài
đặt trên dsPIC sẽ đọc tín hiệu phản hồi góc quay từ
encoder và ước lượng giá trị PWM tối ưu để điều
khiển góc quay động cơ bám theo tín hiệu vị trí
yêu cầu y
m
.

90 Duc-Cuong Quach, Quan Yin, Chunjie Zhou, Vu-Thinh Doan


VCM2012
2.2 Mô hình toán học của đối tượng điều khiển
Mô hình của đối tượng điều khiển mô tả trên H.2.
Khi tần số băm áp của bộ cầu H đủ lớn (thông
thường tần số băm áp khoảng từ 5 đến 10KHz) thì
điện áp một chiều U cấp cho động cơ tính theo
công thức (1).
2
on
T T
U E
T

 (1)
U uE

(2)
Mô tả toán học của động cơ DC thể hiện trên các
phương trình (3), (4), (5) và (6).

b
U Ri Li K
w

  
(3)

E f L
T J K T
w w

  
(4)
E t
T K i

(5)
f w


(6)
Trong đó R, L, K
b
và K
t
lần lượt là điện trở, điện
cảm, hệ số từ thông và hệ số mô men của động cơ.
K
f
và J là hệ số ma sát và mô men quán tính của hệ
truyền động. Khi thiết kế bộ điều khiển tổng quát,
các tham số này được xem như chưa xác định.
, ,
f w
i,T
E
và T

L
lần lượt là góc quay, tốc độ, dòng
điện, mô men điện từ và mô men tải. Thông
thường quán tính cơ học của hệ lớn hơn nhiều so
với quán tính điện trong mạch phần ứng của động
cơ, để đơn giản hóa khi thiết kế và thực hiện giải
thuật DAF có thể bỏ qua quán tính điện trong hệ
(coi L = 0) [8]. Từ các công thức (2), (3), (4), (5)
và (6) có phương trình trạng thái (7).
0 1
0 0
1
0
f t b
t
L
u
RK K K
EK
T
JR J
JR
f
f
w
w
 
 
 
 

 
 

 
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 



 
 
 
 
 
 
 
(7)
T
0
+E

-E
t
T
on
V
U
DC motor
E

H. 2 Đối tượng điều khiển
Đối tượng điều khiển là dạng SISO với đầu vào u
và đầu ra là góc quay
,
f
T
L
là nhiễu của hệ thống,
phương trình (7) được viết dưới dạng (8).

f b t
t
RK K K
EK
u
JR JR
y
f w
f w
f



 







  









(8)

3. Thiết kế giải thuật điều khiển DAF
Để thuận tiện trong các phép biến đổi toán học, đặt
1 2
[ , ] [ , ] [ , ]
T T T
x x x xx
f f
 
   và chuyển phương

trình (8) thành phương trình (9).

1 2
2
1
( )
x x
x f bu
y x
x


 




 



 


(9)
Trong đó:
t
EK
b
JR


( ) 0
f b t
RK K K
f x x
JR
x


  
Giá trị điều khiển tối ưu xác định từ công thức (9).

 
*
2
1
( )
u x f
b
x

 

 
*
1
( )
u x f
b
x


  (10)
Giải thuật DAF sẽ ước lượng giá trị điều khiển tối
ưu dựa trên sai số từ góc đặt yêu cầu y
m
và giá trị
góc thực y [10-12]. Sai số vị trí tính bởi
,
m
e y y
 
đạo hàm sai số là
( ) ( ) ( )
n n n
m
e y y
  và
vector sai số được định nghĩa
[ , ] .
T
e e
e

 Phương
trình vi phân sai số cho hệ bậc hai có dạng tổng
quát như sau.
1 2
0
e k e k e
 

  
(11)
Ma trận đặc tính của sai số.

2 1
0 1
k k
A
 
 

 
 
 

Trong đó hệ số k
i
(i = 1÷2) là hằng số dương chưa
xác định. Để hệ thống ổn định thì phương trình
(11) phải ổn định tương đương với
A
phải là ma
trận ổn định. Từ công thức (11).
1 2
m
e y y k e k e
   
    
(12)
Với

1
y x x
 


1 2
m
y x k e k e
  
   


1 2
m
x y k e k e
  
  


T
m
x y
k e
 
  (13)
Thay
x

vào phương trình (10)
 

*
1
( )
T
m
u y f
b
k e x

   (14)
Trong công thức (14) vector
2 1
[ , ]
T
k k
k  được lựa
chọn cho phù hợp với yêu cầu đặc tính hội tụ về 0
của sai số e. Bộ điều khiển DAF được thiết kế cho
một hệ DC servo tổng quát nên các thông số như
R,K
f
, J… xem như chưa xác định, dẫn tới
hàm
( )
f
x
và hệ số b chưa biết. Chính vì vậy giá trị
Tuyển tập công trình Hội nghị Cơ điện tử toàn quốc lần thứ 6 91

Mã bài: 25
điều khiển tối ưu u
*
trong công thức (14) chưa thể
thực hiện được. Tuy nhiên có thể thiết kế một hệ
thống mờ Takagi-Sugeno (T-S fuzzy system) để
ước lượng tín hiệu
( | )
u x
θ
xấp xỉ với luật điều
khiển tối ưu u
*
với điều kiện b là một số hữu hạn
dương và
( )
f
x
là hàm liên tục bị chặn [10-12]. Khi
đó hệ thống mờ T-S được mô tả bởi luật điều
khiển như sau.
If x
1
is SP
i
và x
2
is SV
j
then

ij ij
u
q


Trong đó SP
i
(1 ≤ i ≤ m) và SV
j
(1 ≤ j ≤ n) lần lượt
là các tập mờ của biến x
1
và x
2
được mờ hóa bởi
các hàm thuộc
1
x
i
m
và
2
x
j
m
. Sử dụng luật hợp thành
tích, mờ hóa singleton, giải mờ theo phương pháp
trung bình trọng số, ta có giá trị đầu ra của hệ mờ
theo (15).
1 2

1 2
ij
1 1
1 1
( | )
m n
x x
i j
i j
m n
x x
i j
i j
u x θ
q m m
m m
 
 

 
 
(15)
Định nghĩa

* * *
1 2
[ , , , ]
T
m n
θ

q q q





* * *
1 2
( ) [ , , , ]
T
m n
ξ x
x x x




Trong đó
*
( ( 1))
i m j ij
q q
 
 ;
1 2
1 2
*
( ( 1))
1 1
x x

i j
i m j
m n
x x
i j
i j
m m
x
m m
 
 

 

Do đó công thức (15) viết gọn lại dưới dạng.
( | ) ( )
T
u x θ θ ξ
x
 (16)
Với
θ
là vector thông số của bộ điều khiển mờ và
( )
ξ
x
là vector cập nhật thông số. Theo [10-12] để
( | )
u x
θ

xấp xỉ u
*
và hệ thỏa mãn tiêu chuẩn ổn
định Lyapunov, thì vector
θ
được cập nhật theo
phương trình (17).
2
( )
T
d
dt
θ
e p ξ
x
g (17)
Trong đó
g
là hằng số cập nhật dương, p
2
là cột
cuối của ma trận P
2x2
với P thỏa mãn phương trình
Lyapunov (18).
T
A P PA Q
 
(18)
Q là ma trận đối xứng xác định dương.

H. 3 Kít dsPIC33FJ256MC710A
4. Thực hiện giải thuật DAF trên dsPIC
Trong phần 4 chúng tôi sẽ giới thiệu sơ lược việc
cài đặt thuật toán DAF trong phương trình (16),
(17) trên hệ thống kit dsPIC.
4.1 Cấu hình phần cứng
 Microcontroller: dsPIC33FJ256MC710A DSC
là phiên bản chíp xử lý 16 bit mới nhất dành
cho điều khiển động cơ của hãng Microchip
với một số đặc tính cơ bản sau: tốc độ xử lý tối
đa 40 MIPS, bộ nhớ chương trình 256 Kbyte
ROM, bộ nhớ dữ liệu 30 Kbyte RAM, 8 kênh
DMA, 8 kênh PWM có độ phân giải lên tới 16
bit, 24 kênh ADC 10/12 bit, 1 module QEI, 9
Timer 16 bit, 2 UART, 2 SPIs, 2 CANs và 2
I2C… Trong H.3 xung hệ thống của dsPIC
thiết lập ở 40MHz, chip sử dụng nguồn nuôi
3.3V. Ngắt của Timer1 được sử dụng làm
xung nhịp điều khiển với thời gian trích mẫu
1ms. Tín hiệu điều khiển PWM lấy từ module
PWM1 cài đặt ở chế độ phân giải 12 bit, do đó
tần số băm xung PWM là 9,775KHz. Giao tiếp
giữa dsPIC và PC thông qua chuẩn UART với
tốc độ 19200baud.
 Sensor: Phản hồi vị trí góc sử dụng encoder
2000ppr. Module QEI trong dsPIC thiết lập
hoạt động ở chế độ x4, như vậy độ phân giải
của góc phản hồi là 2/(42000)rad. Cảm biến

dòng điện CSNE151-100 được nối vào kênh
ADC0 của dsPIC để quan sát tải động cơ.
 DC motor và drive: Bộ băm áp sử dụng cầu H
toàn phần với mosfet IRF460. IRF460 được
cách ly với dsPIC qua opto TLP250. Điện áp
nguồn E có thể thay đổi từ 0 đến 30VDC.

4.2 Thực hiện bộ điều khiển DAF
Bộ điều khiển DAF thiết kế điều khiển vị trí DC
servo trong phạm vi góc -2  2 được cấu hình
như sau:
 Cấu hình bộ fuzzy logic: Hệ thống mờ T-S bao
gồm 2 đầu vào (xem H.1): vị trí góc
f
và vận
tốc góc
f

lần lượt được ký hiệu bởi x
1
và x
2
.
92 Duc-Cuong Quach, Quan Yin, Chunjie Zhou, Vu-Thinh Doan


VCM2012
Tất cả các biến đều được mờ hóa bằng 5 tập
mờ dạng tam giác cân như trên H.4.
2

1
x

2
2
x

2
3
x

2
4
x

2
5
x

( / )
4
rad s


2
x
1
1
x


1
2
x

1
3
x

1
4
x

1
5
x

( )
4000
rad


1
x

H. 4 Dạng tập mờ đầu vào của 2 biến x
1
, x
2

 Giá trị góc x

1
 [-2

, 2

] rad được chuẩn
hóa trong khoảng [-8000, 8000], hàm
thuộc
1
x
i
m
[0, 400].
 Vận tốc góc x
2
[-30

, 30

] rad/s, hàm
thuộc
2
x
j
m
[0, 60].
 Tập mờ đầu ra là dạng singleton, giá trị
hàm ra u  [-2048, 2047] được tham chiếu
tới vùng điện áp [-E, +E] V.
Giá trị giải mờ

( ( ) | ( )) ( ) ( ( ))
T
u k k k k
x θ θ ξ x (19)
 Cập nhật luật thích nghi: Luật thích nghi sẽ
cập nhật giá trị phần tử
*
l
q
của vector
θ
theo
phương trình rời rạc (20)
* *
2
* * *
( ) ( ) ( ( ))
( 1) ( ) ( )
T
l l
l l l
k k k
k k k
e p xq g x
q q q


 




   


(20)
Trong đó
1 2
1 2
1 2
*
5 5
1 2
1 1
( ( )) ( ( ))
( ( ))
( ( )) ( ( ))
x x
i j
l
x x
i j
i j
x k x k
k
x k x k
x
m m
x
m m
 


 

5( 1)
l i j
  

Trong quá trình thực nghiệm, các giá trị tham số
của bộ điều khiển DAF được cài đặt như sau:
g
=
3, A = [0, 1; -50, -10] nên k = [50, 10]T, chọn ma
trận Q = [100, 0; 0, 100] từ phương trình (18) có
giá trị P = [265, 1; 1, 5.1], nên p2 = [1; 5.1]. Giải
thuật điều khiển DAF và giản đồ thời gian hệ
thống thể hiện trên H.5 và H.6.
( ( 1) | ( 1)) 2047
u k k
   
x θ
( ), ( )
k k
e x
1 2
( ), ( ), ( ( ))
x x
i j
k k k
 
ξ x

( ), ( )
k k

θ θ
( ( ) | ( )) ( ( ))
T
u k k k
x θ θ ξ x

H. 5 Sơ đồ giải thuật điều khiển


H. 6 Giản đồ thời gian của hệ thống

5. Kết quả thực nghiệm
Phần cứng hệ thống thể hiện trên H.7. Động cơ
trong mô hình sử dụng loại D06D03 của Hitachi
có các thông số như sau: Công suất danh định
53W, điện áp định mức 30V, dòng điện định mức
2A và tốc độ định mức 3100rpm. Trong mỗi chu
kỳ điều khiển, các thông số như vị trí, tốc độ và
dòng điện của động cơ được lưu lại trong RAM
dsPIC. Sau khi kết thúc quá trình thực nghiệm, các
giá trị này được gửi lên PC thông qua cổng UART.
Tuyển tập công trình Hội nghị Cơ điện tử toàn quốc lần thứ 6 93


Mã bài: 25

H. 7 Mô hình hệ thống thực nghiệm



H. 8 Đáp ứng bám theo góc yêu cầu và sai số
trong trường hợp vận tốc góc của tín hiệu
đặt là hằng số và động cơ chạy ở chế độ
không tải

Trên H.8 đáp ứng vị trí góc bám theo tín hiệu đặt
trước với sai số trong vùng ổn định vào khoảng
±0.004rad. Tại các thời điểm vận tốc góc thay đổi
đột ngột (t = 0.0, 0.25, 0.5, 0.75, 1.0 và 1.5 sec) sai
số tăng đột biến và giá trị sai số này tỷ lệ thuận với
vận tốc góc tại đó. Khi vị trí yêu cầu y
m
biến đổi
dao động với tần số và biên độ không cố định, đáp
ứng góc ra y vẫn bám theo giá trị góc yêu cầu
(xem trên H.9).

H. 9 Đáp ứng quá độ và sai số góc vị trí bám
theo tín hiệu analog có biên độ tần số giới
hạn
H. 10 Đáp ứng của hệ khi thông số đối tượng thay
đổi

H.10 thể hiện đáp ứng của hệ thống bám theo tín
hiệu từ mô hình mẫu G
ref

(s)=549/(s
2
+ 30s + 549)
trong trường hợp điện cảm, điện trở của động cơ
và mô men quán tính của hệ thay đổi.
 Trường hợp 1: động cơ không kéo máy phát,
mạch phần ứng không sử dụng R-L block.
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2
-8
-6
-4
-2
0
2
4
6
8
Thoi gian (sec)
Dap ung vi tri goc quay (rad)


Gia tri dat ym(t)
Gia tri thuc y(t)
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2
-100
-50
0
50
100
Thoi gian (sec)

Dap ung toc do goc (rad/s)


0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2
-0.2
-0.1
0
0.1
0.2
Thoi gian (sec)
Sai so vi tri (rad)


Sai so ym(t)-y(t)
Toc do goc
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5
-40
-20
0
20
40
Thoi gian (sec)
Dap ung toc do goc (rad/s)


0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5
-0.1
-0.05
0
0.05

0.1
Thoi gian (sec)
Sai so vi tri (rad)


Sai so ym(t) - y(t)
Toc do goc
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5
-6
-4
-2
0
2
4
6
Thoi gian (sec)
Dap ung vi tri goc quay (rad)


Gia tri dat ym(t)
Gia tri thuc y(t)
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5

4
4.5
Thoi gian (sec)
Dap ung vi tri goc quay khi thay doi thong so mo hinh (rad)


Gia tri dat ym(t)
Truong hop 1, y1(t)
Truong hop 2, y2(t)
94 Duc-Cuong Quach, Quan Yin, Chunjie Zhou, Vu-Thinh Doan


VCM2012
 Trường hợp 2: động cơ kéo máy phát (tăng mô
men quán tính gấp 2 lần so với trường hợp 1),
mạch phần ứng sử dụng khối R-L block với
điện trở 2 và điện cảm 10mH (xem H.1).
H. 11 Đáp ứng của hệ khi có tải đột ngột

Động cơ đang ở trạng thái giữ vị trí (tại t = 2.75
sec) thì xuất hiện xung lực tác động lên trục động
cơ (mô men tác động lớn gấp 1.55 lần mô men
định mức) (xem trên H.11). Hệ thống ổn định sau
tác động xung lực với độ vọt lố của vị trí là
0.22rad và thời gian quá độ là 0.1sec.
Từ các kết quả thực nghiệm trên, có thể nhận thấy
lượng sai số của hệ thống luôn khác 0. Sai số này
xuất phát từ nhiều nguyên nhân như:
Giá trị điều khiển ước lượng từ bộ mờ
( | )

u x
θ
không thể đồng nhất với giá trị điều khiển
mong muốn u
*
vì số luật mờ và chiều vector
θ
có
giá trị hữu hạn.
Sự giới hạn độ phân giải của encoder, thời gian
trích mẫu điều khiển và sai số do chuẩn hóa dữ
liệu (làm tròn số) trong hệ xử lý 16 bit

Kết luận
Bài báo này mô tả thực hiện thiết kế giải thuật
DAF trên dsPIC để điều khiển vị trí DC servo. Kết
quả thực nghiệm trong điều kiện thông số của đối
tượng không xác định, vị trí góc của trục động cơ
vẫn bám theo góc tín hiệu yêu cầu. Từ đó cho thấy
ngoài khả năng giảm thiểu ảnh hưởng của sự lão
hóa thiết bị tác động lên chất lượng hệ thống, bộ
điều khiển DAF còn có thể điều khiển tốt hệ DC
servo khi mô men quán tính của hệ thay đổi (hệ
điều khiển tay máy). Bước tiếp theo của nghiên
cứu này là phát triển hệ thống điều khiển vị trí có
tốc độ phản ứng nhanh và khảo sát ảnh hưởng của
các thông số trong bộ điều khiển DAF như: hệ số
cập nhật
g
,vector k lên chất lượng hệ thống.

Tài liệu tham khảo
[1] M.L. Hung.; H.T Yau.; P.Y Chen.; H.Y. Su.;
Intelligent Control Design and Implementation
of DC Servo Motor. International Symposium
on Computer, Communication, Control and
Automation, 2010.
[2] R. Guo.; Position Servo Control of a DC
Electromotor Using a Hybrid Method based on
Model Reference Adaptive Control (MRAC).
International Conference on Computer,
Mechatronics , Control and Electronic
Engineering (CMCE), 2010.
[3] R.S. Gargees.; A.K.Z Mansoor.; R.A. Khalil.;
DSP Based Adjustable Close-Loop DC motor
Speed Control. Al-Rafidain Engineering
Vol.19, No.5, October 2011.
[4] R.G. Fernando.; F.M. Yahia.; Efficient Position
Control of DC Servo Motor Using
Backpropagation Neural Network. Seventh
International Conference on Natural
Computation, 2011.
[5] R. Garrido.; D. Calderon.; A. Soria.; Adaptive
Fuzzy Control of DC Motor. CIEP, Puebla
MEXICO, October 2006.
[6] Y.L. Cui.; H.L. Lu.; J.B. Fan.; Design and
Simulation of cascade fuzzy self-adaptive PID
speed control of a thyristor-driven DC motor.
Proceedings of the Fifth International
Conference on Machine Learning and

Cybernetics, Dalian, August 2006.
[7] Q. Dong.; J.Y Xie.; Designing and Tuning of
PID Controllers for a Digital DC Position
Servo System. Proceedings of th4 World
Congress on Intelligent Control and
Automation, June 2002.
[8] K.K. Nalunat.; K. Attapol.; N.K. Suthichai.; T.
Surasak.; T. Sartean.; K. Ritsu.; Control of the
position DC servo motor by fuzzy logic. 2000.
[9] L.X. Wang.; Stable adaptive fuzzy control of
nonlinear systems. IEEE Transaction on fuzzy
systems, Vol.1, No.2, May 1993.
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5
-1
0
1
2
3
4
5
6
Thoi gian (sec)
Dap ung vi tri goc quay (rad) - Dong dien (A)


Gia tri dat ym(t)
Vi tri thuc y(t)
Dong dien i(t)
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5
-40

-20
0
20
40
Thoi gian (sec)
Dap ung toc do goc (rad/s)


0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5
-0.2
-0.1
0
0.1
0.2
Thoi gian (sec)
Sai so vi tri (rad)


Sai so ym(t)-y(t)
Dap ung toc do
Tuyển tập công trình Hội nghị Cơ điện tử toàn quốc lần thứ 6 95


Mã bài: 25
[10] M. Bahita.; K. Belarbi.; Feedback adaptive
control of aclass of nonlinear systems using
fuzzy approximators. International Journal of
Information Technology Convergence and
Services (IJITCS) Vol.1, No.1, Feb 2011.
[11] Y.P. Pan.; D.P. Huang.; Z.H. Sun.; Direct

Adaptive Fuzzy Control for aclass of Nonlinear
Systems with Unknown Bounds. Proceedings of
the IEEE International Conference on
Automation and Logistics Shenyang, China
August 2009.
[12] D. Bellomo.; D. Naso and R. Babuska.;
Adaptive fuzzy control of a non-linear servo-
drive: Theory and experimental results.
Engineering Applications of Artificial
Intelligence 21, 2008.
[13] S. Labiod.; T.M. Guerra.; Adaptive fuzzy
control of a class of SISO nonaffine nonlinear
systems. Fuzzy Sets and Systems 158, 2007.
[14] A.E. Ougli.; I. Lagrat.; I. Boumhidi.; Direct
Adaptive Fuzzy Control of Nonlinear Systems.
ICGST-ACSE Journal, ISSN 1687-4811,
Volume 8, Issue II, December 2008.
[15] C.H.Wang.;H.L.Liu.;T.C.Lin.; Direct adaptive
fuzzy - neural control with state observer and
supervisory controller for unknown nonlinear
dynamical systems. IEEE Transaction on fuzzy
systems, Vol.10, No.1, 2002.
[16] L.X. Wang.; A course fuzzy systems and
control. Prentice-Hall International Inc, 1996.
[17] R.S. Burns.; Advanced Control Engineering.
Oxford Auckland Boston Johannesburg
Melbourne New Delhi, 2001.
[18] Microchip Technology Inc.; dsPIC33FJxxxMC
x06A/x08A/x10A Data Sheet, 2011.
[19] Microchip Technology Inc.; dsPIC Language

Tools Libraries. 2004
[20] J. Zambada.; Measuring Speed and Position
with QEI Module. Microchip Technology Inc,
2005.

Duc-Cuong Quach received the
B.S. degree in Electrical
Machines and Power Electronics
from Ha Noi University of
Science and Technology in 2002
and M.S. degree in Automation
Engineering from Ho Chi Minh
City University of Transport,
Viet Nam, in 2008. He is currently a doctor
candidate in the Department of Control Science
and Engineering, Huazhong University of Science
and Technology, Wuhan, PR China. His research
includes Wireless control system, Intelligent
control theory and Embedded systems apply to
Power electronic and Electric drives.

Quan Yin received the M.S.
and Ph.D. degrees in Control
Theory and Control
Engineering from Huazhong
University of Science and
Technology, Wuhan, China, in
1995 and 2001, respectively.
He is currently an associate
professor in the department of

control science and engineering at Huazhong
University of Science and Technology. His
research interests include servo control and fault
tolerant control.

Chunjie Zhou (Hubei,
1965) Chunjie Zhou was
born in Hubei, China, in
1965. He received the B.S.,
M.S., and Ph.D. degrees in
control theory and control
engineering from Huazhong
University of Science &
Technology, Wuhan, China, in 1988, 1991, and
2001, respectively. He is currently a Doctoral
Tutor Professor with the Department of Control
Science and Engineering, Huazhong University of
Science & Technology. His research interests
include industrial communication and networked
control system, fault tolerant control and safety
critical systems, intelligent control, and
automation equipment.

Vu-Thinh Doan received his
Master degree in Innformation
Technology from Ha Noi
University of Science and
Techonology (HUST) in 2012
and Bachelor of Engineering
in Innformation Technology

from Nha Trang University
(NTU) in 2007. From 2008 to
2011, he worked in Electrical and Electronics
Faculty. From 2011 he is teaching in Information
Technology Faculty.