Một Sơ Đồ Học Tập Chung cho Bộ Điều Khiển Dựa trên CMAC

Zhiming Jiang1, Shengwei Wang1
1Department of Building Services Engineering, The Hong Kong Polytechnic University Kowloon, Hong Kong, P.R. China

Tóm tắt

Bộ điều khiển mô hình thùy tiểu não (CMAC) là một công cụ mạnh mẽ cho các ứng dụng điều khiển phi tuyến. Tuy nhiên, nó vẫn thiếu một sơ đồ học tập thích hợp. Người ta nhận thấy rằng, với sơ đồ học tập hiện có, nếu không sử dụng một thuật toán học tập phức tạp, CMAC có thể làm mất ổn định một hệ thống vốn đã ổn định. Các dao động phát sinh từ sự tương tác giữa CMAC và bộ điều khiển cổ điển đã góp phần vào sự bất ổn định này. Bài báo này trình bày một sơ đồ học tập CMAC mới, mô hình hóa các đặc điểm của hệ thống dựa trên các sai số vòng kín thay vì các cặp đầu vào - đầu ra ban đầu. Trong sơ đồ này, không gian bộ nhớ của CMAC được phân chia thành hai phần. Một phần dành cho điều khiển động, nơi thông tin động được lưu trữ. Phần còn lại dành cho điều khiển trạng thái ổn định, nơi thông tin trạng thái ổn định được cập nhật một cách thích nghi để đảm bảo điều khiển mượt mà. Mối quan hệ giữa hai phần của không gian được thảo luận và xác định để đảm bảo điều khiển ổn định. Kết quả mô phỏng trên một mô hình nhà máy phi tuyến điển hình và một hệ thống servo điện thủy lực thực tế sử dụng sơ đồ đề xuất cho thấy rằng các dao động đã bị loại bỏ và điều khiển ổn định đã đạt được. Sơ đồ mới chứng tỏ hiệu suất theo dõi vượt trội, khả năng loại bỏ tiếng ồn và độ bền tốt.

Từ khóa

#CMAC #bộ điều khiển phi tuyến #ổn định hệ thống #học tập máy #điều khiển động và trạng thái ổn định

Tài liệu tham khảo

Albus, J. S.: A new approach to manipulator control: the cerebellar model articulation controller (CMAC), ASME, Journal of Dynamic Systems, Measurement, and Control, 97 (1975), 220–227.

Albus, J. S.: Data storage in the cerebellar model articulation controller (CMAC), ASME, Journal of Dynamic Systems, Measurement, and Control, 97 (1975), 228–233.

He, C., Xu, L. X. and Zhang, Y. H.: Learning convergence of CMAC algorithm, Neural processing Letters, 14 (2001), 61–74.

Miller, W. T., Glanz, F. H. and Kraft, L. G.: Application of a general learning algorithm to the control of robotic manipulators, International Journal of Robotics Research, 6 (1987), 84–98.

Pinsopon, U., Hwang, T., Cetinkunt, S., Ingram, R., Zhang, Q., Cobo, M., Koehler, D. and Ottman, R.: Hydraulic actuator control with open-center electrohydraulic valve using a cerebellar model articulation controller neural network algorithm, Proceedings of Institute of Mechanical Engineering Part I-Journal of Systems and Control Engineering, 213 (1999), 33–48.

Abdelhameed, M. M., Pinspon, U. and Cetinkunt, S.: Adaptive learning algorithm for cerebellar model articulation controller, Mechatronics, 12 (2002), 859–873.

Chen, F. C. and Chang, C. H.: Practical stability issues in CMAC neural network control systems, IEEE Transactions on Control Systems Technology, 4 (1996), 86–91.

Sznaier, M.: Robust control of dynamic systems using neuromorphic controllers: a CMAC approach, In: Proceedings of the 31st IEEE Conference on Decision & Control, pp. 2710–2715, Tucson, AZ, USA, 1992.

Miller, W. T. and Glanz, F. H.: Cerebellar model arithmetic computer. In: C. H. Chen (ed.), Fuzzy Logic and Neural Network Handbook, pp. 26.1–26.31, New York, McGraw-Hill, 1996.

Lin, C. C. and Chen, F. C.: Improved CMAC neural network control scheme, Electronics Letters, 35 (1999), 157–158.

Lin, C. C. and Chen, F. C.: On a new CMAC control scheme, and its comparisons with PID controllers, In: Proceedings of American Control Conference, Vol. 2, pp. 769–774, Arlington, VA, USA, 2001.

Tao, T. and Lu H. C.: Robust CMAC control schemes for dynamic trajectory following, Journal of the Chinese Institute of Engineers, 25 (2002), 253–264.

Commuri, S. and Lewis, F. L.: CMAC neural networks for control of nonlinear dynamic systems: structure, stability and passivity, Automatica, 33 (1997), 635–641.

Jagannathan, S., Commuri, S. and Lewis, F. L.: Feedback linearization using CMAC neural networks, Automatica, 34 (1998), 547–557.

Ang, K. K. and Quek, C.: Improved MCMAC with momentum, neighborhood, and averaged trapezoidal output, IEEE Tran. Systems, Man, Cybernetics, Part B, 30 (2000), 491–500.

Jiang, Z. M., Lin, T. Q., Li, F., Huang X. X. and Du, Z. D.: High precision control for electro-hydraulic servo systems, In: Proceedings of the 3rd International Symposium on Fluid Power Transmission and Control (ISFP'99), pp. 311–314, Harbin, P. R. China, 1999.

Li, Y. H.: Development of hybrid control of electrohydraulic torque load simulator, ASME, Journal of Dynamic Systems, Measurement, and Control, 124 (2002), 415–419.

Guenther, R., Cunha, M. A. B., De Pieri, E. R. and De Negri, V. J.: VS-ACC applied to a hydraulic actuator. In: Proceedings of the American Control Conference, pp. 4124–4128, Chicago, Illinois, USA, 2000.

Chan, L. C. Y. and Asokanthan, S. F.: CMAC based controller for hydro-mechanical systems, In: Proceedings of the American control conference, pp. 25–27, Arlington, VA, USA, 2001.