Nghiên cứu thiết kế, chế tạo các phần tử và hệ thống điều khiển theo nguyên lý phỏng sinh học

BQP

HVKTQS

Bé quèc phßng

Häc viÖn kü thuËt qu©n sù

B¸o c¸o tæng kÕt khoa häc vµ kü thuËt §Ò tµi

Nghiªn cøu thiÕt kÕ, chÕ t¹o c¸c phÇn tö

vµ hÖ thèng ®iÒu khiÓn theo nguyªn lý

pháng sinh häc

M· sè: KC.03-09

PGS. TS. NguyÔn T¨ng C−êng

5856

05/6/2006

Hµ néi, 2004

B¶n quyÒn 2004 thuéc HVKTQS

§¬n xin sao chÐp toµn bé hoÆc tõng phÇn tµi liÖu nµy ph¶i göi ®Õn Gi¸m §èc

HVKTQS, trõ tr−êng hîp sö dông víi môc ®Ých nghiªn cøu.

Bé quèc phßng

Häc viÖn kü thuËt qu©n sù

B¸o c¸o tæng kÕt khoa häc vµ kü thuËt §Ò tµi

Nghiªn cøu thiÕt kÕ, chÕ t¹o c¸c phÇn tö vµ hÖ thèng

®iÒu khiÓn theo nguyªn lý pháng sinh häc

M· sè: KC.03-09

PGS. TS. NguyÔn T¨ng C−êng

Hµ néi, 2004

B¶n th¶o viÕt xong n¨m 2004

Tµi liÖu nµy ®−îc chuÈn bÞ trªn c¬ së kÕt qu¶ thùc hiÖn §Ò tµi cÊp Nhµ N−íc, m· sè

KC.03-09.

B¸o c¸o tæng kÕt khoa häc vµ kü thuËt §Ò tµi

§Ò tµi cÊp Nhµ n−íc KC.03-09 1

1. phÇn ®Çu b¸o c¸o.

danh s¸ch nh÷ng ng−êi thùc hiÖn.

TT Hä vµ tªn C¬ quan c«ng t¸c Tham gia vµo

môc

A Chñ nhiÖm ®Ò tµi

PGS, TS NguyÔn T¨ng C−êng Häc viÖn Kü thuËt Qu©n sù Ch−¬ng 1,2,3

B C¸n bé tham gia nghiªn cøu

1 TS §µm H÷u NghÞ Häc viÖn Kü thuËt Qu©n sù Môc 7.1

2 TS Lª Chung Häc viÖn Kü thuËt Qu©n sù Ch−¬ng 6

3 TS Chu Hång S¬n Qu©n chñng PK-KQ Môc 8.1

4 PGS, TS Lª Hïng L©n §¹i häc Giao Th«ng VËn T¶i Ch−¬ng 12

5 PGS, TS Th¸i Quang Vinh ViÖn CNTT Ch−¬ng 11

6 Th.S TrÇn Quèc HiÖp Häc viÖn Kü thuËt Qu©n sù Môc 7.2; 10.1

Ch−¬ng 9

7 Th.S Hµn Vò H¶i Häc viÖn Kü thuËt Qu©n sù Môc 8.2

8 KS NguyÔn Vò Hoµi Nam Häc viÖn Kü thuËt Qu©n sù Ch−¬ng 4,5

Môc 10.2; 10.3

B¸o c¸o tæng kÕt khoa häc vµ kü thuËt §Ò tµi

§Ò tµi cÊp Nhµ n−íc KC.03-09 2

B¶n tù ®¸nh gi¸

VÒ t×nh h×nh thùc hiÖn vµ nh÷ng ®ãng gãp míi cña ®Ò tµi

KH&CN cÊp nhµ n−íc

1. Tªn ®Ò tµi: Nghiªn cøu, thiÕt kÕ chÕ t¹o c¸c phÇn tö vµ hÖ thèng ®iÒu khiÓn

theo nguyªn lý pháng sinh häc.

• M· sè: KC.03-09

2. Thuéc ch−¬ng tr×nh: Nghiªn cøu khoa häc vµ ph¸t triÓn c«ng nghÖ Tù ®éng hãa,

m· sè KC.03

3. Chñ nhiÖm ®Ò tµi: PGS, TS NguyÔn T¨ng C−êng

4. C¬ quan chñ tr× ®Ò tµi: Häc viÖn Kü thuËt Qu©n sù

5. Thêi gian thùc hiÖn (B§-KT): 10/2001 – 10/2004

6. Tæng kinh phÝ thùc hiÖn: 2500 triÖu ®ång

Trong ®ã kinh phÝ tõ ng©n s¸ch Nhµ n−íc: 2500 triÖu ®ång

7. T×nh h×nh thùc hiÖn ®Ò tµi:

7.1 VÒ møc ®é hoµn thµnh khèi l−îng c«ng viÖc:

Néi dung nghiªn cøu chÝnh:

- Nghiªn cøu lý thuyÕt, x©y dùng c¸c thuËt to¸n lµm viÖc cña hÖ ®iÒu khiÓn

pháng sinh häc (n¬ron, fuzzy, thÝch nghi…) vµ c¸c ph−¬ng ph¸p m« pháng

kiÓm chøng trªn m¸y tÝnh (nghiªn cøu dïng c¸c c«ng cô m« pháng MatLab,

LabView…).

- Nghiªn cøu, thiÕt kÕ x©y dùng hÖ thèng ®iÒu khiÓn c¸c qu¸ tr×nh kü thuËt

c«ng nghÖ ®a tham sè phøc t¹p (hÖ thèng thiÕt bÞ kü thuËt ®Æc biÖt) sö dông

nguyªn lý ®iÒu khiÓn pháng sinh häc.

- Nghiªn cøu x©y dùng hÖ thèng m« pháng b¸n tù nhiªn thêi gian thùc phôc vô

®¸nh gi¸ thö nghiÖm hÖ ®iÒu khiÓn thiÕt bÞ bay.

- Nghiªn cøu x©y dùng hÖ thèng nhËn d¹ng, xö lý tÝn hiÖu – ®iÒu khiÓn thiÕt bÞ

bay dïng nguyªn lý fuzzy-n¬ron

- Nghiªn cøu, x©y dùng c¸c phÇn tö ®iÒu khiÓn (sö dông kü thuËt DSP, ASIC,

MicroController, PC104…) vµ ch−¬ng tr×nh m¸y tÝnh m« pháng vÒ ®iÒu

khiÓn pháng sinh häc phôc vô huÊn luyÖn vµ ®µo t¹o.

B¸o c¸o tæng kÕt khoa häc vµ kü thuËt §Ò tµi

§Ò tµi cÊp Nhµ n−íc KC.03-09 3

TÊt c¶ c¸c c«ng viÖc thuéc c¸c h¹ng môc ®· ®¨ng ký nªu trªn cña ®Ò tµi ®Òu ®· ®−îc

thùc hiÖn nghiªm tóc vµ ®Çy ®ñ. Hoµn thµnh 100%.

7.2 VÒ c¸c yªu cÇu khoa häc vµ chØ tiªu c¬ b¶n cña c¸c s¶n phÈm KHCN:

TT Tªn s¶n phÈm Yªu cÇu khoa häc KÕt qu¶ ®¹t ®−îc

A.

1.

2.

3.

Côm s¶n phÈm thø nhÊt:

-HÖ thèng ®iÒu khiÓn c¸c qu¸ tr×nh

kü thuËt c«ng nghÖ ®a tham sè

phøc t¹p (hÖ thèng thiÕt bÞ kü thuËt

®Æc biÖt) sö dông nguyªn lý

§KPSH trªn m¸y PC

KÌm theo hÖ thèng nµy lµ c¸c s¶n

phÈm phÇn mÒm ch−¬ng tr×nh m¸y

tÝnh sau:

Ch−¬ng tr×nh m¸y tÝnh c«ng cô

ph¸t triÓn §KPSH (®iÒu khiÓn mê)

c¸c qu¸ tr×nh KTCN ®a tham sè

phøc t¹p trªn PC.

Ch−¬ng tr×nh m¸y tÝnh øng dông

§KPSH c¸c qu¸ tr×nh KTCN ®a

tham sè phøc t¹p trong thiÕt bÞ kü

thuËt ®Æc biÖt

-X©y dùng qu¸

tr×nh thiÕt kÕ.

-§¸p øng c¸c

chuÈn quèc tÕ vÒ

giao diÖn ®o-®iÒu

khiÓn.

-ThiÕt kÕ, chÕ t¹o

hÖ ®iÒu khiÓn dïng

nguyªn lý §KPSH

¸p dông thùc tÕ.

-§a n¨ng cho øng

dông thùc tÕ

-§¸p øng c¸c

chuÈn quèc tÕ vÒ

giao diÖn ®o-®iÒu

khiÓn

-Cµi ®Æt thuËt to¸n

§KPSH

-L−u ®å ch−¬ng

tr×nh, phÇn mÒm

gèc.

-§¸p øng nhu cÇu

thùc tÕ.

-HÖ më, ®¸p øng

chuÈn giao diÖn

quèc tÕ ®o-®iÒu

khiÓn

§¸p øng c¸c yªu

cÇu khoa häc (chi

tiÕt xem kÕt qu¶

kiÓm ®Þnh)

§¸p øng c¸c yªu

cÇu khoa häc

§¸p øng c¸c yªu

cÇu khoa häc

B¸o c¸o tæng kÕt khoa häc vµ kü thuËt §Ò tµi

§Ò tµi cÊp Nhµ n−íc KC.03-09 4

B.

4.

5.

Côm s¶n phÈm thø hai:

HÖ thèng thiÕt bÞ m« pháng b¸n tù

nhiªn thêi gian thùc ®Ó ®¸nh gi¸

thö nghiÖm hÖ ®iÒu khiÓn thiÕt bÞ

bay.

KÌm theo hÖ thèng nµy lµ s¶n

phÇm ch−¬ng tr×nh m¸y tÝnh sau:

Ch−¬ng tr×nh m« pháng qu¸ tr×nh

®iÒu khiÓn thiÕt bÞ bay trªn m¸y

tÝnh

-X©y dùng ph−¬ng

ph¸p thuËt to¸n m«

pháng b¸n tù nhiªn

thêi gian thùc.

-X©y dùng thiÕt bÞ

phÇn cøng m«

pháng b¸n tù nhiªn

thêi gian thùc.

-C¸c ch−¬ng tr×nh

m¸y tÝnh c«ng cô

ph¸t triÓn m«

pháng tÝn hiÖu ¶nh

®éng, tÝn hiÖu ra®a

thêi gian thùc.

-Kh¶ n¨ng ghÐp

nèi thö nghiÖm víi

hÖ ®iÒu khiÓn thiÕt

bÞ bay thùc tÕ

-M« pháng t−¬ng

®−¬ng s¸t ®iÒu

kiÖn thùc tÕ.

-Kh¶ n¨ng ®¸nh

gi¸ c¸c tham sè vµ

cÊu tróc hÖ ®iÒu

khiÓn thùc tÕ.

§¸p øng c¸c yªu

cÇu khoa häc (chi

tiÕt xem kÕt qu¶

kiÓm ®Þnh)

§¸p øng yªu cÇu

khoa häc

C.

6.

Côm s¶n phÈm thø ba:

HÖ thèng nhËn d¹ng, xö lý tÝn hiÖu

®iÒu khiÓn thiÕt bÞ bay dïng

nguyªn lý fuzzy-n¬ron

-§¸p øng yªu cÇu

kü-chiÕn thuËt hÖ

®iÒu khiÓn thiÕt bÞ

bay.

-Tæ hîp thiÕt bÞ

B¸o c¸o tæng kÕt khoa häc vµ kü thuËt §Ò tµi

§Ò tµi cÊp Nhµ n−íc KC.03-09 5

7.

KÌm theo hÖ thèng nµy lµ c¸c s¶n

phÈm ch−¬ng tr×nh m¸y tÝnh sau:

Ch−¬ng tr×nh m¸y tÝnh øng dông sö

dông §KPSH cho hÖ thèng ®iÒu

khiÓn thiÕt bÞ bay thùc tÕ

phÇn cøng nhËn

d¹ng, xö lý, x¸c

®Þnh täa ®é môc

tiªu bay.

-Kh¶ n¨ng ghÐp

nèi tæ hîp ®iÒu

khiÓn thiÕt bÞ bay

thùc tÕ.

-Cµi ®Æt c¸c

ch−¬ng tr×nh m¸y

tÝnh øng dông víi

thuËt to¸n §KPSH.

-§¸p øng lµm viÖc

thêi gian thùc.

-§¸p øng yªu cÇu

kü-chiÕn thuËt ®µi

®iÒu khiÓn TLPK

§¸p øng yªu cÇu

khoa häc

D.

8.

Côm s¶n phÈm thø t−:

C¸c phÇn tö ®iÒu khiÓn pháng sinh

häc vµ c¸c ch−¬ng tr×nh m¸y tÝnh

m« pháng phôc vô hu¸n luyÖn ®µo

t¹o.

C¸c controller th«ng minh dïng

PC-104 víi c¸c c«ng cô ph¸t triÓn

§KPSH.

-§¸p øng chuÈn

quèc tÕ giao diÖn

PC-104.

-Kh¶ n¨ng cµi ®Æt

ph¸t triÓn c¸c thuËt

to¸n §KPSH.

-Cã h−íng dÉn

huÊn luyÖn sö

dông.

§¸p øng yªu cÇu

khoa häc

B¸o c¸o tæng kÕt khoa häc vµ kü thuËt §Ò tµi

§Ò tµi cÊp Nhµ n−íc KC.03-09 6

9.

10.

KÌm theo c¸c controller nµy lµ s¶n

phÈm phÇn mÒm:

Ch−¬ng tr×nh m¸y tÝnh c«ng cô ®Ó

ph¸t triÓn §KPSH trªn c¬ së hÖ

nhóng PC-104

C¸c ch−¬ng tr×nh m¸y tÝnh m«

pháng phôc vô huÊn luyÖn ®µo t¹o

vÒ §KPSH (07 ch−¬ng tr×nh)

Thö nghiÖm phôc

vô huÊn luyÖn ®µo

t¹o.

-Cµi ®Æt thuËt to¸n

PID, fuzzy, n¬ron.

-TÝnh ®a n¨ng cho

øng dông.

-§¸p øng chuÈn

quèc tÕ vÒ giao

diÖn PC-104

-§¶m b¶o c¸c kiÕn

thøc c¬ së.

-H−íng dÉn sö

dông tõ ®¬n gi¶n

®Õn phøc t¹p.

-Kh¶ n¨ng më

réng ph¸t triÓn.

§¸p øng yªu cÇu

khoa häc.

§¸p øng yªu cÇu

khoa häc.

ChÊt l−îng cña c¸c s¶n phÈm cña ®Ò tµi KC.03-09 theo yªu cÇu khoa häc ®· ®−îc:

+ KiÓm nghiÖm, nhÊt trÝ th«ng qua cña Héi ®ång c¬ së nghiÖm thu tõng s¶n

phÈm ®Ò tµi (cã biªn b¶n kÌm theo)

+ X¸c nhËn cña ®¬n vÞ sö dông c¸c s¶n phÈm ®· ®−îc ®−a vµo øng dông thùc

tÕ (cã chøng nhËn kÌm theo).

7.3 VÒ tiÕn ®é thùc hiÖn: Hoµn thµnh tiÕn ®é trong khu«n khæ ®−îc phÐp bæ xung

thêi gian cña ®Ò tµi.

8. VÒ nh÷ng ®ãng gãp míi cña §Ò tµi:

Trªn c¬ së môc tiªu vµ kÕt qu¶ cña ®Ò tµi: Häc tËp, n¾m b¾t vµ x©y dùng c¬

së kü thuËt thiÕt kÕ, chÕ t¹o c¸c phÇn tö, hÖ thèng ®iÒu khiÓn pháng sinh häc víi

triÓn khai øng dông phôc vô mét sè nhu cÇu thùc tÕ, so s¸nh phÇn nµy víi c¸c kÕt

B¸o c¸o tæng kÕt khoa häc vµ kü thuËt §Ò tµi

§Ò tµi cÊp Nhµ n−íc KC.03-09 7

qu¶ cña c¸c ®Ò tµi nghiªn cøu khoa häc trong n−íc ®· triÓn khai, ®Ò tµi KC.03-09 cã

c¸c ®Æc ®iÓm míi sau ®©y:

1. VÒ mÆt lý thuyÕt vµ ph−¬ng ph¸p luËn vÒ tæ chøc hÖ thèng ®iÒu khiÓn

pháng sinh häc: §Ò tµi ®· nghiªn cøu vÒ mÆt lý luËn vµ vÒ kinh nghiÖm øng dông

§KPSH trong n−íc vµ quèc tÕ. Trong ®ã tËp trung ë c¸c ph−¬ng ph¸p §KPSH cã

nhiÒu øng dông trong c«ng nghiÖp (hÖ ®iÒu khiÓn PID më réng víi sö dông ®iÒu

khiÓn mê, thÝch nghi, n¬ron). [L−u ý lµ ë NhËt hiÖn 84% c¸c bé ®iÒu khiÓn sö dông

®iÒu khiÓn PID].

2. TriÓn khai ¸p dông c¸c nguyªn lý ®iÒu khiÓn mê trong øng dông thùc tÕ:

ThiÕt kÕ chÕ t¹o hÖ thèng ®iÒu khiÓn c¸c qu¸ tr×nh kü thuËt - c«ng nghÖ ®a tham sè

phøc t¹p cho hÖ c¸c thiÕt bÞ kü thuËt ®Æc biÖt, kÌm theo hÖ thèng nµy ®Ò tµi ®· øng

dông thµnh c«ng víi kiÓm nghiÖm trong thùc tÕ c¸c s¶n phÈm phÇn mÒm sau:

- Ch−¬ng tr×nh m¸y tÝnh c«ng cô øng dông ®Ó ph¸t triÓn §KPSH (®iÒu khiÓn

mê) c¸c qu¸ tr×nh kü thuËt c«ng nghÖ ®a tham sè phøc t¹p trªn c¬ së m¸y tÝnh

PC cho thiÕt bÞ kü thuËt ®Æc biÖt.

- Ch−¬ng tr×nh m¸y tÝnh øng dông cho hÖ thèng §KPSH c¸c qu¸ tr×nh kü thuËt

c«ng nghÖ ®a tham sè phøc t¹p (ThiÕt bÞ kü thuËt ®Æc biÖt).

3. X©y dùng hÖ thèng thiÕt bÞ m« pháng b¸n tù nhiªn thêi gian thùc ®Ó ®¸nh gi¸

thö nghiÖm mét sè phÇn tö cÊu thµnh hÖ ®iÒu khiÓn thiÕt bÞ bay (T¹o tÝn hiÖu xung Rada

vµ ¶nh Video – Camera môc tiªu bay). KÌm theo hÖ thèng nµy lµ phÇn mÒm m¸y tÝnh.

Ch−¬ng tr×nh m« pháng b¸n tù nhiªn thêi gian thùc c¸c tÝn hiÖu môc tiªu bay trªn m¸y

tÝnh ®Ó thö nghiÖm hÖ x¸c ®Þnh täa ®é bay vµ c¸c th«ng sè ®iÒu khiÓn.

4. X©y dùng hÖ thèng nhËn d¹ng, xö lý tÝn hiÖu – ®iÒu khiÓn thiÕt bÞ bay dïng

nguyªn lý fuzzy-n¬ron. (PhÇn nhËn d¹ng ®−îc hiÖn ë ®Ò tµi KC.01-12, kh«ng n»m

trong yªu cÇu Hîp ®ång ®Ò tµi KC.03-09). KÌm theo hÖ thèng nµy ®Ò tµi ®· kiÓm

nghiÖm vµ øng dông s¶n phÈm phÇn mÒm: Ch−¬ng tr×nh m¸y tÝnh øng dông §KPSH

cho hÖ thèng ®iÒu khiÓn thiÕt bÞ bay. (Tù ®éng x¸c ®Þnh c¸c to¹ ®é môc tiªu bay

theo tÝn hiÖu xung rada vµ ¶nh Video – Camera)

5. C¸c s¶n phÈm phôc vô huÊn luyÖn ®µo t¹o vÒ §KPSH bao gåm c¸c kÕt qu¶

sau:

- X©y dùng phÇn tö §KPSH trªn c¬ së hÖ nhóng PC104, trong ®ã ®Ò tµi ®· kiÓm

nghiÖm vµ øng dông thµnh c«ng:

B¸o c¸o tæng kÕt khoa häc vµ kü thuËt §Ò tµi

§Ò tµi cÊp Nhµ n−íc KC.03-09 8

+ X©y dùng cÊu h×nh phÇn cøng bé ®iÒu khiÓn th«ng minh dïng PC104

+ x©y dùng ch−¬ng tr×nh m¸y tÝnh c«ng cô ®Ó ph¸t triÓn hÖ §KPSH trªn c¬ së

hÖ nhóng PC104

- C¸c ch−¬ng tr×nh m¸y tÝnh m« pháng phôc vô ®µo t¹o §KPSH cho sinh viªn,

cao häc, nghiªn cøu sinh (07 bé ch−¬ng tr×nh m« pháng)

6. §Ò tµi hoµn thµnh v−ît møc c¸c chØ tiªu vÒ c¸c c«ng tr×nh ®¨ng trªn c¸c t¹p

chÝ KHKT, Héi nghÞ Khoa häc vÒ h−íng sö dông §KPSH (trªn 10 bµi): 30 bµi

- In ph¸t hµnh 02 s¸ch KHKT

- C¸c ®å ¸n tèt nghiÖp ®¹i häc, luËn v¨n cao häc: trªn 20

- Sè l−îng c¸c luËn v¨n vµ nghiªn cøu sinh vÒ §KPSH: trªn 09 ng−êi (trong ®ã

03 nghiªn cøu sinh ®· b¶o vÖ thµnh c«ng luËn ¸n tiÕn sÜ ë Héi ®ång Nhµ n−íc)

9. KÕt luËn:

§Ò tµi KC.03-09 “Nghiªn cøu, thiÕt kÕ chÕ t¹o c¸c phÇn tö vµ hÖ thèng

®iÒu khiÓn theo nguyªn lý pháng sinh häc” ®· thùchiÖn ®Çy ®ñ c¸c néi dung yªu

cÇu cña hîp ®ång nghiªn cøu khoa häc vµ ph¸t triÓn c«ng nghÖ sè:

09/2001/H§-§TCK-KC.03 ngµy 25/10/2001 vµ c¸c yªu cÇu cña Bé Khoa häc C«ng

nghÖ, Bé Tµi chÝnh, Ban Chñ nhiÖm ch−¬ng tr×nh nghiªn cøu khoa häc vµ ph¸t triÓn

c«ng nghÖ Tù ®éng hãa KC.03. C¬ quan chñ tr× ®Ò tµi Häc viÖn Kü thuËt Qu©n sù ®Ò

nghÞ Bé Khoa häc C«ng nghÖ, c¸c c¬ quan qu¶n lý cÊp trªn cho phÐp ®−îc b¶o vÖ ®Ò

tµi theo qui ®Þnh.

Nhãm ®Ò tµi xin tr©n träng c¸m ¬n!

Chñ nhiÖm ®Ò tµi

(Hä tªn vµ ch÷ ký)

PGS, TS NguyÔn T¨ng c−êng

B¸o c¸o tæng kÕt khoa häc vµ kü thuËt §Ò tµi

§Ò tµi cÊp Nhµ n−íc KC.03-09 9

1.1 bµi tãm t¾t.

Häc viÖn Kü thuËt Qu©n sù xin tr©n träng c¶m ¬n Bé Khoa häc vµ C«ng

nghÖ, Bé Quèc phßng ®· t¹o ®iÒu kiÖn ®Ó Häc viÖn thùc hiÖn ®Ò tµi nµy.

B¶n b¸o c¸o tr×nh bµy mét c¸ch hÖ thèng qu¸ tr×nh nghiªn cøu ph¸t triÓn mét

sè vÊn ®Ò vÒ thiÕt kÕ, chÕ t¹o c¸c phÇn tö, hÖ thèng ®iÒu khiÓn theo nguyªn lý pháng

sinh häc (PSH).

HiÖn nay viÖc x©y dùng c¸c hÖ thèng ®iÒu khiÓn víi ¸p dông c¸c nguyªn lý

®iÒu khiÓn PSH ®ang trë nªn cÇn thiÕt do kh¶ n¨ng øng dông réng lín cña nã trong

c¸c hÖ thèng th«ng minh. C¸c nguyªn lý ®iÒu khiÓn PSH ®ang ®−îc ph¸t triÓn vµ sö

dông réng r·i lµ: C¸c nguyªn lý ®iÒu khiÓn mê, ®iÒu khiÓn thÝch nghi, ®iÒu khiÓn víi

sö dông m¹ng N¬ron nh©n t¹o …

Nh»m môc ®Ých nghiªn cøu, ph¸t triÓn øng dông mét sè vÊn ®Ò ®iÒu khiÓn

PSH, ®Ò tµi ®· tæ chøc nghiªn cøu c¸c néi dung khoa häc víi c¸c kÕt qu¶ ®−îc tr×nh

bµy bao gåm c¸c phÇn chÝnh sau:

Ch−¬ng 1. Tæng quan vÒ ®iÒu khiÓn PSH

PhÇn 1: Nghiªn cøu x©y dùng hÖ thèng ®iÒu khiÓn c¸c qu¸ tr×nh kü thuËt c«ng

nghÖ ®a tham sè phøc t¹p trong (hÖ thèng thiÕt bÞ kü thuËt ®Æc biÖt) sö dông nguyªn

lý ®iÒu khiÓn PSH

PhÇn 1 bao gåm c¸c ch−¬ng sau ®©y:

Ch−¬ng 2: Kh¸i qu¸t chung vÒ hÖ thèng thiÕt bÞ kü thuËt ®Æc biÖt (TBKT§B)

Ch−¬ng 3: Tæ chøc c¸c cÊu h×nh phÇn cøng cho hÖ thèng TBKT§B

Ch−¬ng 4: Ch−¬ng tr×nh m¸y tÝnh øng dông cho hÖ thèng ®iÒu khiÓn PSH c¸c

qu¸ tr×nh kü thuËt c«ng nghÖ ®a tham sè phøc t¹p

Ch−¬ng 5: Ch−¬ng tr×nh c«ng cô ph¸t triÓn c¸c hÖ thèng ®iÒu khiÓn PSH theo

nguyªn lý logic mê trªn c¬ së m¸y tÝnh PC

PhÇn 2: Nghiªn cøu x©y dùng hÖ thèng m« pháng b¸n tù nhiªn thêi gian thùc

phôc vô ®¸nh gi¸ thö nghiÖm hÖ ®iÒu khiÓn thiÕt bÞ bay

PhÇn 2 bao gåm c¸c ch−¬ng sau ®©y:

Ch−¬ng 6: CÊu tróc hÖ thiÕt bÞ m« pháng b¸n tù nhiªn thêi gian thùc

B¸o c¸o tæng kÕt khoa häc vµ kü thuËt §Ò tµi

§Ò tµi cÊp Nhµ n−íc KC.03-09 10

Ch−¬ng 7: Ch−¬ng tr×nh m¸y tÝnh m« pháng tÝn hiÖu vµ qu¸ tr×nh ®iÒu khiÓn

thiÕt bÞ bay.

KÕt luËn: HÖ thèng thiÕt bÞ m« pháng b¸n tù nhiªn thêi gian thùc ®Ó ®¸nh gi¸

thö nghiÖm hÖ ®iÒu khiÓn.

PhÇn 3: Nghiªn cøu x©y dùng hÖ thèng nhËn d¹ng xö lý tÝn hiÖu – ®iÒu khiÓn

thiÕt bÞ bay dïng nguyªn lý Fuzzy-N¬ron

PhÇn 3 bao gåm c¸c ch−¬ng sau ®©y:

Ch−¬ng 8: Kh¸i qu¸t vÒ hÖ tù ®éng b¸m s¸t to¹ ®é môc tiªu hÖ ®iÒu khiÓn thiÕt

bÞ bay (TBB)

Ch−¬ng 9: Tæ chøc thiÕt bÞ hÖ nhËn d¹ng xö lý tÝn hiÖu – ®iÒu khiÓn TBB

Ch−¬ng 10: Ch−¬ng tr×nh m¸y tÝnh øng dông sö dông ®iÒu khiÓn PSH cho hÖ

®iÒu khiÓn TBB

PhÇn 4: Nghiªn cøu x©y dùng c¸c phÇn tö ®iÒu khiÓn PSH vµ c¸c ch−¬ng tr×nh

m¸y tÝnh m« pháng phôc vô huÊn luyÖn vµ ®µo t¹o. PhÇn nµy bao gåm c¸c ch−¬ng

sau ®©y:

Ch−¬ng 11: X©y dùng hÖ Controller th«ng minh dïng PC-104 víi c¸c c«ng cô

ph¸t triÓn nguyªn lý ®iÒu khiÓn PSH

Ch−¬ng 12: C¸c ch−¬ng tr×nh m¸y tÝnh m« pháng phôc vô ®µo t¹o vÒ ®iÒu

khiÓn PSH trong c¸c tr−êng ®¹i häc

Sau 03 n¨m nghiªn cøu vµ tæ chøc thùc hiÖn, trªn c¬ së nh÷ng kÕt qu¶ ®· ®¹t

®−îc, ®Ò tµi KC.03-09 xin tù nhËn xÐt nh− sau:

- H−íng nghiªn cøu ®Ò tµi ®· chän lµ ®óng ®¾n

- §Ò tµi hoµn thµnh tèt c¸c môc trªn ®· ®Ò ra theo ®óng b¶n thuyÕt minh ®Ò tµi

vµ hîp ®ång ®· ký víi Bé KH&CN.

- §Ò tµi ®· ®−îc triÓn khai thùc hiÖn hoµn thµnh tiÕn ®é trong khu«n khæ ®−îc

phÐp bæ xung thêi gian cña ch−¬ng tr×nh vµ Bé KHCN.

- C¸c kÕt qu¶ nghiªn cøu cña ®Ò tµi cã ý nghÜa khoa häc, kinh tÕ – x· héi ®èi

víi ®Êt n−íc, ®Æc biÖt lµ trong lÜnh vùc an ninh quèc phßng.

- C¸c kÕt qu¶ nghiªn cøu cña ®Ò tµi cã kh¶ n¨ng øng dông cao trong thùc tÕ.

B¸o c¸o tæng kÕt khoa häc vµ kü thuËt §Ò tµi

§Ò tµi cÊp Nhµ n−íc KC.03-09 11

1.2 Môc lôc

Trang nhan ®Ò.

1. PhÇn ®Çu b¸o c¸o.

Danh s¸ch nh÷ng ng−êi thùc hiÖn. 1

B¶n tù ®¸nh gi¸ vÒ t×nh h×nh thùc hiÖn vµ nh÷ng ®ãng gãp míi cña ®Ò tµi

KH&CN cÊp nhµ n−íc

2

1.1. Bµi tãm t¾t. 9

1.2. Môc lôc. 11

2. PhÇn chÝnh b¸o c¸o.

2.1. Lêi më ®Çu. 13

2.2. Néi dung chÝnh b¸o c¸o. 16

2.2.1. Tæng quan t×nh h×nh nghiªn cøu ngoµi n−íc vµ trong n−íc. 16

2.2.2. Lùa chän ®èi t−îng nghiªn cøu. 18

2.2.3. Nh÷ng néi dung ®· thùc hiÖn. 20

Ch−¬ng 1. Tæng quan vÒ ®iÒu khiÓn pháng sinh häc 21

phÇn 1. HÖ thèng ®iÒu khiÓn c¸c qu¸ tr×nh c«ng nghÖ ®a

tham sè phøc t¹p trong hÖ thèng thiÕt bÞ kü thuËt ®Æc

biÖt sö dông nguyªn lý ®kpsh

Ch−¬ng 2. Kh¸i qu¸t chung vÒ hÖ thèng thiÕt bÞ kü thuËt ®Æc biÖt 84

Ch−¬ng 3. Tæ chøc cÊu h×nh phÇn cøng cho hÖ thèng thiÕt bÞ kü thuËt

®Æc biÖt

88

Ch−¬ng 4. Ch−¬ng tr×nh m¸y tÝnh øng dông cho hÖ thèng §KPSH c¸c

qu¸ tr×nh kü thuËt c«ng nghÖ ®a tham sè phøc t¹p

96

Ch−¬ng 5. Ch−¬ng tr×nh c«ng cô ph¸t triÓn c¸c hÖ thèng §KPSH theo

nguyªn lý logic mê trªn c¬ së m¸y tÝnh PC

122

phÇn 2. HÖ thèng m« pháng b¸n tù nhiªn thêi gian thùc

phôc vô ®¸nh gi¸ thö nghiÖm hÖ ®iÒu khiÓn thiÕt bÞ bay

Ch−¬ng 6. CÊu tróc hÖ thiÕt bÞ m« pháng b¸n tù nhiªn thêi gian thùc 137

Ch−¬ng 7. Ch−¬ng tr×nh m¸y tÝnh m« pháng tÝn hiÖu vµ qu¸ tr×nh ®iÒu

khiÓn thiÕt bÞ bay

156

KÕt luËn: HÖ thèng thiÕt bÞ m« pháng b¸n tù nhiªn thêi gian thùc ®Ó

®¸nh gi¸ thö nghiÖm hÖ ®iÒu khiÓn.

183

PhÇn 3. HÖ thèng nhËn d¹ng xö lý tÝn hiÖu - ®iÒu khiÓn thiÕt

bÞ bay dïng nguyªn lý fuzzy-n¬ron

187

Ch−¬ng 8. Kh¸i qu¸t vÒ hÖ tù ®éng b¸m s¸t täa ®é môc tiªu hÖ ®iÒu

khiÓn thiÕt bÞ bay

189

Ch−¬ng 9. Tæ chøc thiÕt bÞ hÖ nhËn d¹ng xö lý tÝn hiÖu - ®iÒu khiÓn

thiÕt bÞ bay

194

B¸o c¸o tæng kÕt khoa häc vµ kü thuËt §Ò tµi

§Ò tµi cÊp Nhµ n−íc KC.03-09 12

Ch−¬ng 10. Ch−¬ng tr×nh m¸y tÝnh øng dông sö dông §KPSH cho

®iÒu khiÓn thiÕt bÞ bay 209

PhÇn 4. nghiªn cøu x©y dùng c¸c phÇn tö ®KPSH, c¸c

ch−¬ng tr×nh m¸y tÝnh m« pháng phôc vô huÊn luyÖn vµ

®µo t¹o

249

Ch−¬ng 11. X©y dùng hÖ controller th«ng minh dïng PC104 víi c¸c

c«ng cô ph¸t triÓn nguyªn lý §KPSH 250

Ch−¬ng 12. C¸c ch−¬ng tr×nh m¸y tÝnh m« pháng phôc vô ®µo t¹o vÒ

§KPSH trong c¸c tr−êng ®¹i häc 273

2.2.4. Tæng qu¸t ho¸ vµ ®¸nh gi¸ kÕt qu¶ thu ®−îc. 290

2.3. KÕt luËn vµ kiÕn nghÞ. 292

2.4. Lêi c¸m ¬n. 293

2.5. Tµi liÖu tham kh¶o. 294

2.6. C¸c c«ng tr×nh vÒ §KPSH thuéc ®Ò tµi KC.03-09 ®−îc ®¨ng trªn c¸c

t¹p chÝ khoc häc kü thuËt, héi nghÞ vµ Ên phÈm

310

B¸o c¸o tæng kÕt khoa häc vµ kü thuËt §Ò tµi

§Ò tµi cÊp Nhµ n−íc KC.03-09 13

2. phÇn chÝnh b¸o c¸o.

2.1. Lêi më ®Çu.

C¸c hÖ thèng ®iÒu khiÓn theo nguyªn lý pháng sinh häc lµ b−íc ph¸t triÓn tiÕp

theo cña c¸c hÖ ®iÒu khiÓn hiÖn nay, trong ®ã c¸c hÖ ®iÒu khiÓn ®−îc x©y dùng trªn

c¬ së ¸p dông c¸c nguyªn lý tæ chøc vµ thùc hiÖn chøc n¨ng t−¬ng tù nh− cña c¸c

c¬ thÓ sèng: ThÝch nghi, tiÕn ho¸, di truyÒn, ®ét biÕn, cã hÖ thÇn kinh - trÝ tuÖ c¶m

nhËn, tÝch luü kinh nghiÖm, häc, suy nghÜ vµ suy luËn t¹o c¸c quyÕt ®Þnh ®iÒu khiÓn

trong c¸c t×nh huèng tõ ®¬n gi¶n ®Õn phøc t¹p víi c¸c d¹ng bµi to¸n cã thÓ ®−îc

h×nh thøc hãa, khã h×nh thøc hãa hoÆc kh«ng thÓ h×nh thøc hãa. NÒn t¶ng cña hÖ

®iÒu khiÓn pháng sinh häc (HÖ §KPSH) dùa trªn c¸c thµnh tùu cña nhiÒu ngµnh

KHKT- CN nh− c¸c khoa häc vÒ t©m - sinh lý, khoa häc vÒ nhËn thøc, vËt lý, c¸c lý

thuyÕt ®iÒu khiÓn, lý thuyÕt tÝnh to¸n, c¸c hÖ trÝ tuÖ nh©n t¹o, nhËn d¹ng, c¶m biÕn,

c¸c c«ng nghÖ ®iÖn tö, m¸y tÝnh, c«ng nghÖ th«ng tin v.v.... Trong c¸c lÜnh vùc ®ã,

hiÖn nay c¸c hÖ §KPSH ®ang ®−îc ph¸t triÓn m¹nh víi viÖc tæ chøc hÖ thèng ®iÒu

khiÓn sö dông c¸c nguyªn lý logic mê (Fuzzy), m¹ng N¬ron (Neural Networks -

NN), c¸c nguyªn lý ®iÒu khiÓn thÝch nghi, ThuËt Gen (Genetic Algorithm - GA),

c¸c hÖ chuyªn gia - suy luËn .... Do vËy, hÖ §KPSH ®−îc xÐt trong ®Ò tµi, ®−îc tËp

trung x©y dùng theo mét trong c¸c nguyªn lý, hoÆc kÕt hîp ®ång thêi nhiÒu nguyªn

lý nªu trªn.

+ HÖ ®iÒu khiÓn thÝch nghi (HÖ §KTN):

§−îc ph¸t triÓn tõ ®Çu nh÷ng n¨m 50 do nhu cÇu thiÕt kÕ c¸c hÖ tù ®éng l¸i

thÝch nghi cho c¸c ph−¬ng tiÖn bay (m¸y bay, tªn löa...). N¨m 1961, Whitaker ®Ò

xuÊt hÖ thÝch nghi ®iÒu khiÓn theo m« h×nh mÉu (MRAC) vµ ®−îc ph¸t triÓn thµnh

MRAC trùc tiÕp (Direct MRAC) vµ MRAC gi¸n tiÕp (Indirect MRAC). N¨m 1958,

Kalman ®Ò xuÊt hÖ §KTN víi s¬ ®å ®Æt cùc thÝch nghi (APPC). Trong c¸c hÖ

§KTN, c¸c ph−¬ng ph¸p chÝnh ®Ó thiÕt kÕ luËt thÝch nghi lµ: Hµm nh¹y c¶m, hµm

Liapunèv, ph−¬ng ph¸p Gradient vµ ph−¬ng ph¸p b×nh ph−¬ng tèi thiÓu. Nh÷ng

n¨m 60 lµ thêi kú ph¸t triÓn cña §KTN nhê sö dông c«ng cô kh«ng gian tr¹ng th¸i

vµ lý thuyÕt æn ®Þnh Liapunèv, qui ho¹ch ®éng, ®iÒu khiÓn ®èi ngÉu vµ ®iÒu khiÓn

ngÉu nhiªn .... KÕt qu¶ cña nh÷ng n¨m 60 nµy cïng víi sù ph¸t triÓn cña ®iÖn tö,

m¸y tÝnh ®· thóc ®Èy m¹nh c¶ vÒ lý thuyÕt vµ ¸p dông thùc tÕ hÖ §KTN trong