ABSTRACT

The paper presents a novel algorithm basing on feedforward and feedback for controlling the nonlinear system. Feedback will generate transent command and feedforward with steady state command. Feedback is designed with PID (Proportional Integral Devirative) controller. Feedforward is trained basing on Gradient Descent Backpropagation neural network (NN) with adaptive learning rate. It is used to compensate for uncertain factors such as noise from the operation environment. The factors is usually not known before. Therefore the paper is proposed to use neural network for estimating the uncertain systems and mentaining the steadiness of the plant. The feedforward and feedback controllers are applied to control the direct current motor. The result from Simulink  simulation software of MATLAB is demonstrated that the responde of the plant tracks the desired signal with overshoot is mearsered 2%, and steady state error is measured ±3%, setting and steady-state time are negligible.

Keywords: Neural network, nonlinear system control, feedback, feedforward

Title: Feedforward-Feedback algorithm based nonlinear system control

TóM TắT

Bài báo trình bày giải thuật kết hợp giữa bộ điều khiển feedforward và feedback để điều khiển hệ phi tuyến. Feedback phát lệnh điều khiển tức thời và feedforward phát lệnh điều khiển xác lập. Feedback chính là bộ điều khiển PID (Proportional Integral Devirative). Feedforward được huấn luyện dựa trên mạng nơron lan truyền ngược Gradient Descent với tốc độ học thích nghi. Bộ điều khiển này có vai trò bổ chính vào các thành phần không xác định có thể xảy ra lúc điều khiển đối tượng. Trong thực tế các đối tượng thường bị tác động bởi nhiều thành phần được cho là nhiễu. Các thành phần này thường không biết trước. Do đó bài báo này được đề nghị sử dụng mạng nơron để ước lượng các thành phần không biết trước nhằm duy trì tính ổn định cho đối tượng. Giải thuật dùng bộ  điều khiển feedforward và bộ điều khiển feedback được áp dụng để điều khiển động cơ một chiều. Kết quả mô phỏng trên Simulink của MATLAB cho thấy, đáp ứng của đối tượng bám theo tín hiệu mong muốn với độ vọt lố 2%, sai số xác lập là ±3%, thời gian tăng và thời gian xác lập không đáng kể.

Từ khóa: Mạng nơron, điều khiển hệ phi tuyến, feedback, feedforward