Luận án Điều khiển thích nghi cho hệ thống cần cẩu treo có tính đến yếu tố bất định

ăm gần đây phần lớn dựa trên kỹ thuật 
điều khiển phi tuyến, điều khiển thích nghi. Như trong các công trình [67] và [43] các tác giả đã 
giới thiệu luật điều khiển phi tuyến dựa trên tín hiệu phản hồi và lý thuyết ổn định Lyapunov, 
hay trong các công trình [60]và [34], phương pháp điều khiển trượt phi tuyến được sử dụng. Các 
cấu trúc điều khiển này tương đối phức tạp nên khi cài đặt thực tế trên vi điều khiển thường gặp 
không ít khó khăn. Đó chính là động lực thúc đẩy các nghiên cứu thiết kế điều khiển dựa trên hệ 
logic mờ, do cấu trúc đơn giản dễ thực thi và không cần thông tin đầy đủ về đối tượng. 
Do đối tượng nghiên cứu trong luận án có nhiều thành phần bất định nên giải pháp được lựa 
chọn là dùng bộ điều khiển mờ hai lớp. Bộ điều khiển này gồm hai lớp các hệ mờ nối tiếp nhau, 
lớp thứ nhất xử lý song song và lớp thứ hai là kết hợp theo phương pháp thỏa hiệp để tìm ra tín 
hiệu điều khiển u. Hệ cẩu treo được xét đến ở đây là hệ cần cẩu treo 3D có chiều dài dây treo 
không thay đổi trong (1.15) . Mô hình đối tượng được viết lại: 
 Mqq DqCqqq , gq u (2.34) 
Bài toán điều khiển ở đây là xác định được tín hiệu điều khiển u đảm bảo quỹ đạo của xe và 
giảm rung lắc cho tải, tải có khả năng thay đổi sau mỗi hành trình. Bài toán được thực hiện theo 
ý tưởng như sau: Đầu tiên chia nhiệm vụ điều khiển cần cẩu treo 3D thành hai nhiệm vụ là điều 
khiển phương x và điều khiển phương y. Mỗi phương lại tách riêng thành hai nhiệm vụ điều 
khiển con là bám vị trí xe và giảm rung lắc cho tải bằng hai bộ điều khiển mờ. Với nhiệm vụ 
điều khiển theo phương x, lớp thứ nhất gồm hai bộ điều khiển: bộ điều khiển thứ nhất điều khiển 
bám cho xe với các đầu vào ex và ex và đầu ra là u1 (FLC1), u1 được tổng hợp sao cho xe đạt vị 
trí là nhanh, bộ thứ hai là điều khiển chống rung lắc cho tải với đầu vào là e và e và đầu ra là 
 x x
 32 
u2 (FLC2), u2 được tổng hợp với mục đích làm cho góc lắc về không. Tín hiệu ra của hai bộ điều 
khiển này được đưa vào bộ điều khiển mờ ở lớp thứ hai (FLC3) để xác định tín hiệu điều khiển 
ux cho phương x. Với nhiệm vụ điều khiển theo phương y, bộ điều khiển được thiết kế cũng 
tương tự như phương x, lớp thứ nhất gồm hai bộ điều khiển: bộ điều khiển thứ nhất điều khiển 
bám cho xe với các đầu vào ey và ey và đầu ra là u3 (FLC4), bộ thứ hai là điều khiển chống 
rung lắc cho tải với đầu vào là e và e và đầu ra là u (FLC5). Tín hiệu ra của hai bộ điều 
 y  y 4
khiển này được đưa vào bộ điều khiển mờ lớp hai (FLC6) để xác định tín hiệu điều khiển u y cho 
phương y. Các tín hiệu điều khiển ux , u y được tổng hợp theo nguyên tắc thỏa hiệp nếu có lợi về 
chống rung thì thiệt về tốc độ của xe con và ngược lại. Do đó để dung hòa giữa bài toán chống 
rung và bám vị trí, luận án sử dụng bộ mờ lớp hai để thực hiện điều này. Cấu trúc hệ thống điều 
khiển mờ hai lớp cho cần cẩu treo 3D trong (1.15) được biểu diễn ở hình 2.4: 
 Hình 2.4: Cấu trúc hệ thống điều khiển mờ hai lớp 
Do quá trình thiết kế cũng như tổng hợp các bộ điều khiển mờ cho phương x và phương y là 
tương tự nhau, do đó luận án sẽ trình bày các bước thiết kế và tổng hợp bộ điều khiển cho 
phương x làm đại diện. 
 33 
2.2.1. Tổng hợp bộ điều khiển mờ cho lớp thứ nhất 
 Hai bộ điều khiển mờ (FLC1 và FLC2) này có cùng cấu trúc gồm hai đầu vào và một đầu ra. 
 FLC1 với các biến đầu vào ex và ex , biến đầu ra u1 nhằm giải quyết bài toán điều khiển bám vị 
 trí đặt của xe. FLC2 với các biến đầu vào e và e , biến đầu ra u nhằm mục đích chống rung 
 x x 2
 lắc cho tải. Mỗi biến ngôn ngữ đầu vào gồm 3 tập mờ hình tam giác với tên của các tập mờ được 
 số hóa lần lượt là  1 0 1. Hàm liên thuộc của các biến ngôn ngữ đầu vào được biểu diễn ở 
 hình 2.5. Các biến đầu ra hằng số có tên được số hóa là [ 2 1 0 1 2], tương ứng với các 
 giá trị [c1 c 2 c 3 c 4 c 5 ] = [ 4 1 0 1 4]. Hệ luật suy diễn của FLC1, FLC2 được thể 
 hiện như bảng 2.2. 
 Hình 2.5: Tập mờ của các biến ngôn ngữ đầu vào FLC1, FLC2 
 e 
 ex  x 
 u1 u2 
 -1 0 1 -1 0 1 
 1 0 -1 -2 1 0 -1 -2 
 e e
 x 0 1 0 -1  x 0 1 0 -1 
 -1 2 1 0 -1 2 1 0 
 34 
 Bảng 2.2: Hệ luật suy diễn FLC1, FLC2 
Tín hiệu ra ui (n=1,2) được xác định theo công thức theo (2.1): 
 9
  wcii
 i 1
 un 9 (2.35) 
  wi
 i 1
Với: 
 ii
 n 1: wi  A ( e x ). A ( e x ), i 1,2,...9, je x ( je x ) 1,2,3 
 12jexx je
 ii
 n 2: wi  A ( e x ). A ( e ), i 1,2,...9, je x ( je ) 1,2,3 
 12jex jex xx
FLC4, FLC5 được tổng hợp giống như FLC1, FLC2 với các biến ngôn ngữ đầu vào là eeyy, cho 
FLC4 và ee, cho FLC5. 
 yy
2.2.2. Tổng hợp bộ điều khiển mờ cho lớp thứ hai 
Lớp 2 gồm hai bộ điều khiển mờ FLC3 và FLC6, với mục đích xác định tín hiệu điều khiển ux 
và u y . FLC3 được thiết kế để xác định tín hiệu điều khiển ux cho bài toán điều khiển bám vị trí 
trên trục x và giảm góc lắc x dựa trên tín hiệu ra của FLC1 và FLC2. FLC6 được thiết kế để xác 
định tín hiệu điều khiển u y cho bài toán điều khiển bám vị trí trên trục y và giảm góc lắc  y dựa 
trên tín hiệu ra của FLC4 và FLC5. Do cấu trúc của FLC3 và FLC6 hoàn toán giống nhau nên 
dưới đây trình bày cách tổng hợp FLC3. 
Hai biến đầu vào của FLC3 là u1 và u2 và biến đầu ra là tín hiệu điều khiển ux . Mỗi biến ngôn 
ngữ đầu vào có 5 tập mờ có tên là [-2 -1 0 1 2] được biểu diễn trong hình 2.6. Biến đầu ra là 
các hằng số ký hiệu là [-4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4], tương ứng với các giá trị [-100 -50 -10 -
1 0 1 10 50 100]. Bảng luật suy diễn của FLC được thể hiện như bảng 2.3. 
 35 
 Hình 2.6: Tập mờ của các biến ngôn ngữ đầu vào của u1 và u2 
 u1 
 ux 
 -2 -1 0 1 2 
 2 0 -1 -2 -3 -4 
 1 1 0 -1 -2 -3 
 u 2 0 2 1 0 -1 -2 
 -1 3 2 1 0 -1 
 -2 4 3 2 1 0 
 Bảng 2.3: Hệ luật suy diễn của FLC3 
Luật suy diễn lấy từ bảng 2.3 được viết dưới dạng luật như sau: 
R1: Nếu u1 2 và u2 2 thì ux 0 
R2: Nếu u1 1 và u2 2 thì ux 1 
R25: Nếu u1 2 và u2 2 thì ux 0 
2.2.3. Kết quả mô phỏng 
2.2.3.1 Mô phỏng cho hệ cần cẩu treo 3D với chiều dài dây treo không thay đổi 
Sơ đồ khối mô phỏng hệ thống điều khiển mờ hai lớp được biểu diễn trong hình 2.7 bao gồm bộ 
điều khiển mờ hai lớp và mô hình cần cẩu 3D. 
 36 
 Hình 2.7: Sơ đồ mô phỏng hệ thống điều khiển mờ hai lớp 
Để kiểm chứng tính đúng đắn của bộ điều khiển mờ hai lớp vừa được đề xuất ở trên, luận án thực 
hiện mô phỏng số trên phần mềm Matlab/Simulink với các thông số theo bảng 2.4 như sau: 
 m 10(kg ) 
 mr 50 kg 
 mc 30 kg 
 l 1 m 
 g 9.81 ms / 2 
 Dx 0.1 
 Dy 0.2 
 Bảng 2.4: Các thông số hệ thống cần cẩu treo 3D 
 37 
Kết quả mô phỏng cho hệ cần cẩu treo 3D được thể hiện trong các hình dưới đây: 
Hình 2.8: Kết quả mô phỏng cho bộ điều khiển mờ hai lớp trong trường hợp không có nhiễu tác 
 động cho hệ cần cẩu treo 3D 
 38 
 (a) Đáp ứng của xe con theo phương x (b) Đáp ứng của xe con theo phương y 
 (c) Đáp ứng của xe con (d) Góc lắc của tải theo phương x 
 (e) Góc lắc của tải theo phương y (f) Tín hiệu điều khiển 
Nhận xét: Ta nhận thấy, bộ điều khiển mờ hai lớp cho kết quả là xe bám vị trí đặt theo trục x sau 
8 giây và trục y sau 6 giây, góc lắc tối đa của cả trục x và trục y là 4 độ. 
 39 
Hình 2.9: Kết quả mô phỏng cho bộ điều khiển mờ hai lớp trong trường hợp nhiễu có biên độ 10 
 N tác động cho hệ cần cẩu treo 3D 
 (a) Đáp ứng của xe con theo phương x (b) Đáp ứng của xe con theo phương y 
 (c) Góc lắc của tải theo phương x (d) Góc lắc của tải theo phương y 
 (e) Tín hiệu điều khiển (f) Nhiễu biên độ 10 N 
 40 
Hình 2.10: Kết quả mô phỏng cho bộ điều khiển mờ hai lớp trong trường hợp nhiễu có biên độ 
 40 N tác động cho hệ cần cẩu treo 3D 
 (a) Đáp ứng của xe con theo phương x (b) Đáp ứng của xe con theo phương y 
 (c) Góc lắc của tải theo phương x (d) Góc lắc của tải theo phương y 
 (e) Tín hiệu điều khiển (f) Nhiễu biên độ 40 N 
Nhận xét: Với trường hợp hệ cần cẩu treo chịu tác động của nhiễu ngoài, bộ điều khiển mờ hai 
lớp vẫn cho xe con bám vị trí đặt theo hai phương, nhưng xác lập sau 10 giây, góc lắc tối đa của 
tải nhỏ. 
2.2.3.2 Mô phỏng cho trường hợp cẩu treo 2D 
 41 
Để kiểm chứng tính đúng đắn của bộ điều khiển mờ hai lớp vừa được đề xuất ở trên, luận án thực 
hiện một mô phỏng số trên phần mềm Matlab/Simulink cho hệ cần cẩu treo 2D với khối lượng 
của tải m thay đổi và các thông số của hệ thống cẩu treo 2D theo bảng 2.5 như sau: 
 M 20(kg ) 
 l 1(m ) 
 g 9.8(ms /2 ) 
 Bảng 2.5: Các thông số hệ thống cần cẩu treo 2D 
Kết quả mô phỏng với khối lượng tải m = 8(kg) được thể hiện trong các hình dưới đây: 
 42 
 Hình 2.11: Kết quả mô phỏng cho bộ điều khiển mờ hai lớp trong trường hợp không có nhiễu 
 tác động cho hệ cần cẩu treo 2D với khối lượng tải là 8 (kg) 
 (a) Đáp ứng của xe con (b) Góc lắc của tải (c) Tín hiệu điều khiển 
Nhận xét: Xe con bám vị trí đặt sau 8 giây, góc lắc tối đa chưa đến 2 độ. 
Hình 2.12: Kết quả mô phỏng cho bộ điều khiển mờ hai lớp trong trường hợp có nhiễu tác động 
 cho hệ cần cẩu treo 2D với khối lượng tải là 8 (kg) 
 (a) Đáp ứng của xe con (b) Góc lắc của tải (c) Tín hiệu điều khiển (d) Nhiễu 
Nhận xét: Bộ điều khiển mờ hai lớp bền vững với nhiễu ngoài, xe con bám vị trí đặt sau 10 giây, 
góc lắc đa của tải trọng khoảng 2 độ. 
Kết quả mô phỏng với khối lượng tải m = 16(kg) được thể hiện trong các hình dưới đây: 
 43 
 Hình 2.13: Kết quả mô phỏng cho bộ điều khiển mờ hai lớp trong trường hợp không có nhiễu 
 tác động cho hệ cần cẩu treo 2D với khối lượng tải là 16 (kg) 
 (a) Vị trí của xe con (b) Góc lắc của tải (c) Tín hiệu điều khiển 
Nhận xét: Xe con bám vị trí đặt sau 8 giây, góc lắc tối đa của tải trọng chưa đến 1.5 độ. 
 44 
Hình 2.14: Kết quả mô phỏng cho bộ điều khiển mờ hai lớp trong trường hợp có nhiễu tác động 
 cho hệ cần cẩu treo 2D với khối lượng tải là 16 (kg) 
 (a) Đáp ứng của xe con (b) Góc lắc của tải (c) Tín hiệu điều khiển (d) Nhiễu 
Nhận xét: Bộ điều khiển mờ hai lớp bền vững với nhiễu ngoài, xe con bám vị trí đặt sau 10 giây, 
góc lắc tối đa của tải trọng chưa đến 1.5 độ, tuy nhiên tần số dao động là khá lớn. 
Kết quả mô phỏng so sánh giữa bộ mờ hai lớp mà luận án đề xuất với bộ mờ trong tài liệu [58] 
(DFLC) với cùng thông số hệ thống như bảng 2.5 được thể hiện trong các hình dưới đây: 
 45 
Hình 2.15: Kết quả mô phỏng so sánh giữa TLFLC và DFLC với khối lượng tải m=8(kg) 
 46 
 Hình 2.16: Kết quả mô phỏng so sánh giữa TLFLC và DFLC với khối lượng tải m=16(kg) 
So sánh chất lượng của TLFLC và DFLC được biểu diễn trong bảng sau: 
 TLFLC DFLC 
 Khối lượng tải trọng là 8 (kg) 
Thời gian bám vị trí [s] 5 3 
Góc lắc cực đại [deg] 2 4 
Dao động của tín hiệu điều Dao động ít Dao động mạnh 
khiển 
 Khối lượng tải trọng là 16 (kg) 
Thời gian bám vị trí [s] 5 3 
Góc lắc cực đại [deg] 1.5 3.5 
Dao động của tín hiệu điều Dao động ít Dao động mạnh 
khiển 
 Bảng 2.6: So sánh chất lượng giữa TLFLC và DFLC 
Nhận xét: DFLC và TLFLC cho chất lượng về thời gian bám giá trị đặt gần tương tự nhau, 
nhưng TLFLC mà luận án đề xuất có khả năng chống rung lắc và độ dao động của tín hiệu điều 
khiển tốt hơn DFLC, với TLFLC do sử dụng bộ mờ ở lớp thứ hai nên có khả năng mềm dẻo và 
linh hoạt hơn DFLC trong việc thiết kế và cài đặt xuống nền vi điều khiển. 
 47 
Kết luận: Bộ điều khiển đã đề xuất và phát triển một phương pháp điều khiển mới để nâng cao 
chất lượng điều khiển cho hệ thống cần cẩu treo sử dụng cấu trúc mờ nối tiếp. Nhờ việc xây 
dựng bộ điều khiển dựa trên hệ suy diễn logic mờ, khối lượng công việc thiết kế giảm đi nhiều 
do không cần sử dụng mô hình đối tượng trong việc tổng hợp hệ thống, đồng thời khối lượng 
tính toán khi vi điều khiển phải thực hiện cũng giảm đáng kể. Kết quả mô phỏng trên phần mềm 
Matlab /Simulink đã cho thấy bộ điều khiển được thiết kế mang tới chất lượng cao cho hệ thống, 
khi xe con nhanh chóng tiến tới giá trị đặt và góc rung lắc của tải trọng rất nhỏ. Bộ điều khiển 
cũng đã được áp dụng vào mô hình thực tế trong phòng thí nghiệm trên nền vi điều khiển 
STM32F407, kết quả thực nghiệm đã chứng minh rằng thuật toán điều khiển được nghiên cứu 
hoàn toàn đảm bảo hiệu quả điều khiển trong môi trường thực tế có nhiều yếu tố bất định và cho 
thấy khả năng ứng dụng của phương pháp điều khiển sử dụng hệ logic mờ vào thực tế công 
nghiệp. 
2.3. Điều khiển trượt thích nghi mờ cho cần cẩu treo 
Do mô hình toán học của cần cẩu treo chạy theo từng hướng có thể đưa về lớp mô hình thích hợp 
với phương pháp điều khiển tầng nên phần này luận án tập trung nghiên cứu phương pháp điều 
khiển tầng thích nghi áp dụng cho hệ cần cẩu treo mô hình 2D, hoặc cần cẩu treo làm việc ở chế 
độ chạy theo từng hướng. 
2.3.1. Thiết kế bộ điều khiển trượt tầng 
Mô hình không gian trạng thái của cần cẩu treo 2D đã được trình bày ở chương 1 ở công thức 
(1.29) có dạng như sau: 
 xx12 
 x2 f 1()() X g 1 X u
 (2.36) 
 xx34 
 x4 f 2()() X g 2 X u
Để đảm bảo bám vị trí và chống rung lắc thì (2.36) được chuyển về phương trình trạng thái sai 
lệch. Các biến trạng thái sai lệch với vị trí đặt mong muốn là xd và góc lắc mong muốn bằng 0, 
ta có: 
 x11 xdd x x e 
 et() (2.37) 
 x3 d x 30 e 3 
 48 
Thay vào (2.36) ta được mô hình trạng thái của hệ cần cẩu treo theo sai lệch: 
 ee12 
 e2 f 1()() X g 1 X u xd
 (2.38) 
 ee34 
 e4 f 2()() X g 2 X u
Tiến hành các bước thiết kế bộ điều khiển trượt tầng như đã nêu trong mục 2.1.3. Ở đây ta có 
n=2 do vậy quy trình thiết kế được tiến hành trong 2 bước. 
Bước 1: Hệ con thứ nhất: 
 ee12 
 (2.39) 
 e2 f 1()() X g 1 X u xd
Theo (2.6) ta có: 
 S1 c 1 e 1 e 2 ; c1 0 (2.40) 
Với u1 ueq 1 u sw 1 , theo công thức (2.23) và (2.24) ta xác định được: 
 c1 e 1 f 1
 ueq1 (2.41) 
 g1
 k1 S 1  1sgn S 1 xd
 usw1 ; 1 0 (2.42) 
 g1
Bước 2: Mặt trượt cho hệ thống (2.38) có dạng như sau (theo mục 2.1.3): 
 S2  1 S 1 1 s 2 ; 11,0 (2.43) 
Với s2 c 2 e 3 e 4 và c2 0 . 
Tín hiệu điều khiển trượt tầng cho hệ (2.38) được xác định theo công thức (2.33): 
 11fX( )  12 fX ( )  1121241 ce  ce  xd  2 sgn( SkS 2 ) 22
 u (2.44) 
 1g 1()() X 1 g 2 X
Để giảm hiện tượng chattering, hàm sat được đề xuất để thay thế cho hàm dấu sgn: 
 sgn(ss ), 1
 sat() s (2.45) 
 ss , 1
Tín hiệu điều khiển trong (2.44) được viết lại: 
 49 
 11f()()() X  12 f X  1121241 c e  c e  xd  2 sat S 2 k 22 S
 u (2.46) 
 1g 1()() X 1 g 2 X
2.3.2. Luật điều khiển thích nghi 
Trong những tài liệu nghiên cứu trước đây [62], các hệ số 1 , 1 của mặt trượt tầng hai được 
chọn là những hệ số dương bất kỳ, chọn trước. Khi chọn 1 và 1 là cố định thì trong hệ thống 
tồn tại hiện tượng rung lắc nhiều. Nhằm giảm bớt hiện tượng rung lắc, luận án đề xuất một 
phương pháp điều chỉnh 1 và 1 dựa trên hệ mờ. Hệ mờ được thiết kế nhằm thay đổi mặt trượt 
dựa trên việc chỉnh định hai tham số 1 và 1 . Thực chất chỉ cần thay đổi một trong hai tham số 
cũng thay đổi được mặt trượt nên luận án coi 1 có rằng buộc tuyến tính với 1 : 
 11 k. (2.47) 
Với k là tham số được điều chỉnh bằng hệ luật suy diễn mờ. Do thiết kế hệ mờ chủ yếu là dựa 
trên kinh nghiệm nên tương ứng với một giá trị 1 0 chọn lại thu được một hệ mờ thích hợp 
với luật chỉnh định. Sau khi mô phỏng nhiều lần bằng kinh nghiệm ta chọn được bộ số có chất 
lượng tốt nhất đó là 1 3 , c1 = 3 và c2 = 0.01, luật điều khiển (2.46) cũng trở thành: 
 3f1 3 kf 2 3 c 1 e 2 3 kc 2 e 4 3 xd  2 sat ( S 2 ) k 2 S 2
 u (2.48) 
 33g12 kg
Như vậy tầng trượt thứ hai thay đổi phụ thuộc vào giá trị k . Để chọn được một mặt trượt thích 
hợp, đề xuất sử dụng một hệ logic mờ để chỉ định hệ số k của mặt trượt tầng 2 này. Đầu vào của 
hệ logic mờ là e1 , e1 và đầu ra là k . Ý tưởng của phương pháp là chỉnh định k để quỹ đạo trạng 
thái dịch chuyển trên các mặt trượt về gốc nhằm giảm hiện tượng chattering. Sự thay đổi của k 
kéo theo sự thay đổi của 1 (2.47) và như vậy là thay đổi các mặt trượt. Ý tưởng được minh họa 
trong hình 2.17 với các giá trị của k tuần tự bằng k11 , k12 , , k1n . 
 50 
 Hình 2.17: Thay đổi k của mặt trượt. 
Việc chọn hệ mờ thích hợp với việc chỉnh định tham số k được thực hiện trên cơ sở mô phỏng. 
Sau nhiều lần thực hiện hệ suy diễn mờ được trình bày trong bảng 2.7 cho chất lượng điều khiển 
tốt nhất trong những lần mô phỏng thực. 
 e1 
 k 
 -1 0 1 
 1 0 -1 -2 
 e1 0 1 0 -1 
 -1 2 1 0 
 Bảng 2.7: Hệ suy diễn mờ cho bộ điều khiển trượt tầng thích nghi 
 51 
Mỗi biến ngôn ngữ đầu vào gồm 3 tập mờ lần lượt là [-1, 0, 1] được biểu diễn trên hình 2.18 ; 
Các hằng số của biến đầu ra được đặt tên tuần tự là -2 , -1, 0, 1, 2 tương ứng với các giá trị thực 
là 9, 5, 0.1, 5 , 9. 
 Hình 2.18: Tập mờ của các biến ngôn ngữ đầu vào ex , e 
Cấu trúc điều khiển của hệ thống trượt tầng thích nghi mờ được biểu diễn trong hình 2.19. 
 Hình 2.19: Cấu trúc điều khiển trượt tầng thích nghi mờ 
Với cấu trúc điều khiển như hình 2.19, cùng với tín hiệu điều khiển trượt được sử dụng hàm bão 
hòa thay cho hàm dấu, hệ thống giảm hiện tượng lập bập (chattering) và tín hiệu điều khiển cũng 
giảm số lần đổi dấu. Kết quả chỉnh định FLS qua mô phỏng được chỉ ra ở hình 2.20. 
 52 
 Hình 2.20: Mặt trượt và tín hiệu điều khiển của AHSMC 
2.3.3. Kết quả mô phỏng 
Để kiểm chứng tính đúng đắn của bộ điều khiển trượt tầng thích nghi mờ vừa được đề xuất ở 
trên, luận án thực hiện một mô phỏng số trên phần mềm Matlab/Simulink cho hệ thống cần cẩu 
treo 2D với khối lượng của tải khác nhau. Các thông số còn lại của hệ thống và bộ điều khiển 
như bảng 2.8 sau: 
 c1 c2
 M 20(kg ) 
 l 1(m ) 
 g 2
 9.8(ms / ) 
 3 
 0.01 
 2 2 
 k2 0.1 
 Bảng 2.8: Thông số hệ thống cần cẩu treo 2D và bộ điều khiển trượt mờ thích nghi 
Sơ đồ cấu trúc mô phỏng được trình bày trong hình sau: 
 53 
 Hình 2.21: Hệ thống điều khiển trượt tầng thích nghi mờ 
Kết quả mô phỏng cho hệ cần cẩu treo với khối lượng tải m = 8(kg) được thể hiện trong các hình 
2.22 (a, b, c) và có nhiễu tác động trong hình 2.23 (a, b, c, d). 
 54 
Hình 2.22: Kết quả mô phỏng cho bộ điều khiển trượt tầng thích nghi mờ trong trường hợp 
 không có nhiễu tác động với khối lượng tải là 8 (kg) 
 (a) Đáp ứng của xe con (b) Góc lắc của tải (c) Tín hiệu điều khiển 
 55 
 Hình 2.23: Kết quả mô phỏng cho bộ điều khiển trượt tầng thích nghi mờ trong trường hợp có 
 nhiễu tác động với khối lượng tải là 8 (kg) 
 (a) Đáp ứng của xe con (b) Góc lắc của tải (c) Tín hiệu điều khiển (d) Nhiễu 
Nhận xét: Bộ điều khiển trượt tầng thích nghi mờ cho chất lượng điều khiển tốt và bền vững với 
nhiễu ngoài. Xe con bám vị trí đặt sau 5 giây và góc lắc tối đa của tải trọng khoảng 5 độ. 
Thay đổi tải từ m = 8(kg ) lên m = 16(kg), các kết quả được biểu diễn trong hình 2.24 (a, b, c) 
cho trường hợp không có nhiễu và trong hình 2.25 (a, b, c, d) trong trường hợp có nhiễu tác 
động. 
 56 
Hình 2.24: Kết quả mô phỏng cho bộ điều khiển trượt tầng thích nghi mờ trong trường hợp 
 không có nhiễu tác động với khối lượng tải là 16 (kg) 
 (a) Đáp ứng của xe con (b) Góc lắc của tải (c) Tín hiệu điều khiển 
 57 
 0 
 Hình 2.25: Kết quả mô phỏng cho bộ điều khiển trượt tầng thích nghi mờ trong trường hợp có 
 nhiễu tác động với khối lượng tải là 16 (kg) 
 (a) Đáp ứng của xe con (b) Góc lắc của tải (c) Tín hiệu điều khiển (d) Nhiễu 
Nhận xét: Khi thay đổi khối lượng tải, bộ điều khiển trượt tầng thích nghi mờ vẫn đảm bảo chất 
lượng điều khiển tốt. Cụ thể là xe con bám vị trí đặt sau 5 giây, không có độ quá điều chỉnh trong 
trường hợp không có nhiễu tác động và 6 giây trong trường hợp có nhiễu tác động. Góc lắc của 
tải nhỏ, góc lắc tối đa chưa đến 4 độ. 
So sánh chất lượng điều khiển giữa bộ điều khiển trượt tầng thích nghi mờ và bộ điều khiển trượt 
tầng với cùng thông số của hệ thống như bảng 2.8 được thể hiện trong hình dưới đây: 
 58 
 Hình 2.26: Kết quả mô phỏng so sánh giữa HSMC và AFHSMC 
 (a) Đáp ứng của xe con (b) Góc lắc của tải (c) Tín hiệu điều khiển 
So sánh chất lượng của bộ điều khiển trượt tầng thích nghi mờ và bộ điều khiển trượt tầng với 
cùng các thông số mô hình được biểu diễn trong bảng sau: 
 Bộ điều khiển trượt