Tehnici inteligente hibride pentru comanda unei platforme mobile cu pendul invers

INTRODUCERE

În cadrul acestei lucrări sunt abordate diferitele tehnici inteligente hibride în scopul controlării unui pendul invers pe o platformă mobilă.

Motivația alegerii acestei teme se rezumă la aplicabilitatea extinsă a pendulului invers în proiectarea stațiilor de lansare, controlul rachetelor și al sateliților, controlul tunului unui tanc, controlul antiseismic al clădirilor, în proiectarea vehiculului Seqway, al bicicletelor, în proiectare sistemului platformelor de aterizare automate etc..

Obiectivul controlării pendulului invers este menținerea sa într-o poziție dreaptă, cu un unghi zero față de axa verticală, în timp ce din partea mișcării platformei mobile primește o perturbație. Modelul este unul dinamic și neliniar, reprezentând cel mai bun exemplu de ilustrare a avantajelor diferitelor tehnici de control inteligent hibrid.

Există mai multe categorii de conducere a proceselor cum ar fi [6]:

- sisteme convenționale având la bază strategii convenționale de reglare (reglare PID, reglare în cascadă, reglare directă);

- sisteme avansate de conducere avînd la bază tehnici clasice de conducere (ajustarea amplificării, reglarea timpului mort etc.);

- sisteme avansate de conducere bazate pe tehnici noi (reglare predictivă, reglare adaptivă etc.);

- sisteme avansate bazate pe modele matematice complexe (control neliniar, control robust. control optimal);

- sisteme avansate bazate pe tehnici inteligente (sisteme expert, tehnici fuzzy, tehnici neurale);

- sisteme inteligente hibride bazate pe tehnici avansate de procesare a informațiilor și a cunoștiințelor, care integrează tehnicile neurale, tehnicile fuzzy, programare evoluționistă.

Alegerea controlării prin tehnici inteligente hibride este susținut de faptul că abordările sus menționate de conducere a proceselor, chiar dacă oferă o varietate de moduri pentru a utiliza informația de la modelele matematice pentru a ajunge la un control bun, ele nu iau în considerare anumite informații de natură euristică ce nu se încadrează în cadrul matematic adecvat, ajungându-se la dezvoltarea unor legi de control nerealiste.

Structurată în 5 capitole, lucrarea prezintă tehnicile inteligente hibride în controlul ansamblului platformă mobilă cu pendul invers analizat printr-o procedură sistematică:

1. Realizarea modelului matematic al dinamicii procesului;

4

2. Proiectarea regulatorului folosind modelarea matematică sau o versiune simplificată a acestuia;

3. Folosind analiza și modelul matematic în buclă închisă sau simularea procesului se studiază performanțele;

4. Implementarea regulatorului și testarea lui în buclă inchisă.

În capitolul 1 sunt prezentate aspecte privind platformelor mobile inclusiv a grupurilor de roboți mobili, sisteme multiagent și structura dinamică a unui robot mobil ce va fi utilizată în proiectarea schemei de simulare în capitolul 4.

Capitolul al 2-lea este demonstrat matematic modelul pendulului invers și funcția de transfer ce îl definește.

Capitolul al 3-lea cuprinde prezentarea celor trei tehnici inteligente, rețele neurale, tehnici fuzzy și algoritmi genetici

Prezentarea rezultatelor în urma simulării tehnicilor inteligente hibride aplicate pendulului invers pe platforma mobilă este vizual prezentată în capitolul al 4-lea.

Capitolul 5 cuprinde hibridizarea tehnicilor inteligente pe baza avantajelor și dezavantajelor fiecăruia în scopul aplanării dezavantajelor și obținerii performanțelor.

Ultima parte închide această lucrare cu concluziile emise pe baza simulărilor.