Điều khiển giám sát hệ cầu cân bằng với thanh và bóng dùng mạng nơ-ron hàm cơ sở xuyên tâm

Abstract

With its nonlinearity, instability, and data transmission delay, the beam and ball system is quite difficult to control. This study proposes to combine proportional-integral-derivative (PID) control and supervisory control using a radial basis function (RBF) neural network, called RBF-PID control, on a real beam and ball model. This model has been developed that integrated a compensator for sensor error and time delay. The PID controller plays the role of bringing the response close to the reference signal. The task of fine-tuning the response will be handled by the RBF controller. Experimental results on the beam and ball system with an ultrasonic positioning mechanism gave better results than the previous studies. Specifically, the response time was 1.5 ± 0.3 seconds; the settling time archived 6.5 ± 1.0 seconds; although the overshoot was still quite large, about 11 ± 2 %, the steady-state error was eliminated. The results showed that the RBF-PID controller is suitable for controlling the system.

Tóm tắt

Vì tính phi tuyến, bất ổn và có trễ truyền dữ liệu, hệ cầu cân bằng với thanh và bóng khá khó kiểm soát. Nghiên cứu này đề xuất kết hợp điều khiển vi-tích phân-tỷ lệ (PID) và điều khiển giám sát dùng mạng nơ-ron hàm cơ sở xuyên tâm (RBF), gọi là điều khiển RBF-PID, trên mô hình thật của hệ cầu cân bằng. Mô hình này đã được chế tạo từ trước, có tích hợp bộ bù sai số và thời gian trễ. Bộ điều khiển PID đóng vai trò đưa đáp ứng về gần giá trị tham khảo. Nhiệm vụ tinh chỉnh đáp ứng sẽ do bộ RBF đảm trách. Kết quả thực nghiệm trên hệ cầu cân bằng với cơ chế định vị bằng sóng siêu âm cho kết quả tốt hơn các nghiên cứu trước đó. Cụ thể, thời gian tăng của đáp ứng đạt 1,5 ± 0,3 giây; thời gian xác lập đạt 6,5 ± 1,0 giây; tuy độ vọt lố còn khá lớn, khoảng 11 ± 2 %, nhưng sai số xác lập đã được triệt tiêu. Kết quả cho thấy bộ điều khiển RBF-PID thích hợp để kiểm soát hệ thống.