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

BQP HVKTQS Bộ quốc phòng Học viện kỹ thuật quân sự Báo cáo tổng kết khoa học và kỹ thuật Đề tài Nghiên cứu thiết kế, chế tạo các phần tử và hệ thống điều khiển theo nguyên lý phỏng sinh học Mã số: KC.03-09 PGS. TS. Nguyễn Tăng C−ờng 5856 05/6/2006 Hà nội, 2004 Bản quyền 2004 thuộc HVKTQS Đơn xin sao chép toàn bộ hoặc từng phần tài liệu này phải gửi đến Giám Đốc HVKTQS, trừ tr−ờng hợp sử dụng với mục đích nghiên cứu. Bộ quốc phòng Học viện kỹ thuật quân sự Báo cáo tổng kết khoa học và kỹ thuật Đề tài Nghiên cứu thiết kế, chế tạo các phần tử và hệ thống điều khiển theo nguyên lý phỏng sinh học Mã số: KC.03-09 PGS. TS. Nguyễn Tăng C−ờng Hà nội, 2004 Bản thảo viết xong năm 2004 Tài liệu này đ−ợc chuẩn bị trên cơ sở kết quả thực hiện Đề tài cấp Nhà N−ớc, mã số KC.03-09. Báo cáo tổng kết khoa học và kỹ thuật Đề tài Đề tài cấp Nhà n−ớc KC.03-09 1 1. phần đầu báo cáo. danh sách những ng−ời thực hiện. TT Họ và tên Cơ quan công tác Tham gia vào mục A Chủ nhiệm đề tài PGS, TS Nguyễn Tăng C−ờng Học viện Kỹ thuật Quân sự Ch−ơng 1,2,3 B Cán bộ tham gia nghiên cứu 1 TS Đàm Hữu Nghị Học viện Kỹ thuật Quân sự Mục 7.1 2 TS Lê Chung Học viện Kỹ thuật Quân sự Ch−ơng 6 3 TS Chu Hồng Sơn Quân chủng PK-KQ Mục 8.1 4 PGS, TS Lê Hùng Lân Đại học Giao Thông Vận Tải Ch−ơng 12 5 PGS, TS Thái Quang Vinh Viện CNTT Ch−ơng 11 6 Th.S Trần Quốc Hiệp Học viện Kỹ thuật Quân sự Mục 7.2; 10.1 Ch−ơng 9 7 Th.S Hàn Vũ Hải Học viện Kỹ thuật Quân sự Mục 8.2 8 KS Nguyễn Vũ Hoài Nam Học viện Kỹ thuật Quân sự Ch−ơng 4,5 Mục 10.2; 10.3 Báo cáo tổng kết khoa học và kỹ thuật Đề tài Đề tài cấp Nhà n−ớc KC.03-09 2 Bản tự đánh giá Về tình hình thực hiện và những đóng góp mới của đề tài KH&CN cấp nhà n−ớc 1. Tên đề tài: Nghiên cứu, thiết kế chế tạo các phần tử và hệ thống điều khiển theo nguyên lý phỏng sinh học. • Mã số: KC.03-09 2. Thuộc ch−ơng trình: Nghiên cứu khoa học và phát triển công nghệ Tự động hóa, mã số KC.03 3. Chủ nhiệm đề tài: PGS, TS Nguyễn Tăng C−ờng 4. Cơ quan chủ trì đề tài: Học viện Kỹ thuật Quân sự 5. Thời gian thực hiện (BĐ-KT): 10/2001 – 10/2004 6. Tổng kinh phí thực hiện: 2500 triệu đồng Trong đó kinh phí từ ngân sách Nhà n−ớc: 2500 triệu đồng 7. Tình hình thực hiện đề tài: 7.1 Về mức độ hoàn thành khối l−ợng công việc: Nội dung nghiên cứu chính: - Nghiên cứu lý thuyết, xây dựng các thuật toán làm việc của hệ điều khiển phỏng sinh học (nơron, fuzzy, thích nghi…) và các ph−ơng pháp mô phỏng kiểm chứng trên máy tính (nghiên cứu dùng các công cụ mô phỏng MatLab, LabView…). - Nghiên cứu, thiết kế xây dựng hệ thống điều khiển các quá trình kỹ thuật công nghệ đa tham số phức tạp (hệ thống thiết bị kỹ thuật đặc biệt) sử dụng nguyên lý điều khiển phỏng sinh học. - Nghiên cứu xây dựng hệ thống mô phỏng bán tự nhiên thời gian thực phục vụ đánh giá thử nghiệm hệ điều khiển thiết bị bay. - Nghiên cứu xây dựng hệ thống nhận dạng, xử lý tín hiệu – điều khiển thiết bị bay dùng nguyên lý fuzzy-nơron - Nghiên cứu, xây dựng các phần tử điều khiển (sử dụng kỹ thuật DSP, ASIC, MicroController, PC104…) và ch−ơng trình máy tính mô phỏng về điều khiển phỏng sinh học phục vụ huấn luyện và đào tạo. Báo cáo tổng kết khoa học và kỹ thuật Đề tài Đề tài cấp Nhà n−ớc KC.03-09 3 Tất cả các công việc thuộc các hạng mục đã đăng ký nêu trên của đề tài đều đã đ−ợc thực hiện nghiêm túc và đầy đủ. Hoàn thành 100%. 7.2 Về các yêu cầu khoa học và chỉ tiêu cơ bản của các sản phẩm KHCN: TT Tên sản phẩm Yêu cầu khoa học Kết quả đạt đ−ợc A. 1. 2. 3. Cụm sản phẩm thứ nhất: -Hệ thống điều khiển các quá trình kỹ thuật công nghệ đa tham số phức tạp (hệ thống thiết bị kỹ thuật đặc biệt) sử dụng nguyên lý ĐKPSH trên máy PC Kèm theo hệ thống này là các sản phẩm phần mềm ch−ơng trình máy tính sau: Ch−ơng trình máy tính công cụ phát triển ĐKPSH (điều khiển mờ) các quá trình KTCN đa tham số phức tạp trên PC. Ch−ơng trình máy tính ứng dụng ĐKPSH các quá trình KTCN đa tham số phức tạp trong thiết bị kỹ thuật đặc biệt -Xây dựng quá trình thiết kế. -Đáp ứng các chuẩn quốc tế về giao diện đo-điều khiển. -Thiết kế, chế tạo hệ điều khiển dùng nguyên lý ĐKPSH áp dụng thực tế. -Đa năng cho ứng dụng thực tế -Đáp ứng các chuẩn quốc tế về giao diện đo-điều khiển -Cài đặt thuật toán ĐKPSH -L−u đồ ch−ơng trình, phần mềm gốc. -Đáp ứng nhu cầu thực tế. -Hệ mở, đáp ứng chuẩn giao diện quốc tế đo-điều khiển Đáp ứng các yêu cầu khoa học (chi tiết xem kết quả kiểm định) Đáp ứng các yêu cầu khoa học Đáp ứng các yêu cầu khoa học Báo cáo tổng kết khoa học và kỹ thuật Đề tài Đề tài cấp Nhà n−ớc KC.03-09 4 B. 4. 5. Cụm sản phẩm thứ hai: Hệ thống thiết bị mô phỏng bán tự nhiên thời gian thực để đánh giá thử nghiệm hệ điều khiển thiết bị bay. Kèm theo hệ thống này là sản phầm ch−ơng trình máy tính sau: Ch−ơng trình mô phỏng quá trình điều khiển thiết bị bay trên máy tính -Xây dựng ph−ơng pháp thuật toán mô phỏng bán tự nhiên thời gian thực. -Xây dựng thiết bị phần cứng mô phỏng bán tự nhiên thời gian thực. -Các ch−ơng trình máy tính công cụ phát triển mô phỏng tín hiệu ảnh động, tín hiệu rađa thời gian thực. -Khả năng ghép nối thử nghiệm với hệ điều khiển thiết bị bay thực tế -Mô phỏng t−ơng đ−ơng sát điều kiện thực tế. -Khả năng đánh giá các tham số và cấu trúc hệ điều khiển thực tế. Đáp ứng các yêu cầu khoa học (chi tiết xem kết quả kiểm định) Đáp ứng yêu cầu khoa học C. 6. Cụm sản phẩm thứ ba: Hệ thống nhận dạng, xử lý tín hiệu điều khiển thiết bị bay dùng nguyên lý fuzzy-nơron -Đáp ứng yêu cầu kỹ-chiến thuật hệ điều khiển thiết bị bay. -Tổ hợp thiết bị Báo cáo tổng kết khoa học và kỹ thuật Đề tài Đề tài cấp Nhà n−ớc KC.03-09 5 7. Kèm theo hệ thống này là các sản phẩm ch−ơng trình máy tính sau: Ch−ơng trình máy tính ứng dụng sử dụng ĐKPSH cho hệ thống điều khiển thiết bị bay thực tế phần cứng nhận dạng, xử lý, xác định tọa độ mục tiêu bay. -Khả năng ghép nối tổ hợp điều khiển thiết bị bay thực tế. -Cài đặt các ch−ơng trình máy tính ứng dụng với thuật toán ĐKPSH. -Đáp ứng làm việc thời gian thực. -Đáp ứng yêu cầu kỹ-chiến thuật đài điều khiển TLPK Đáp ứng yêu cầu khoa học D. 8. Cụm sản phẩm thứ t−: Các phần tử điều khiển phỏng sinh học và các ch−ơng trình máy tính mô phỏng phục vụ huán luyện đào tạo. Các controller thông minh dùng PC-104 với các công cụ phát triển ĐKPSH. -Đáp ứng chuẩn quốc tế giao diện PC-104. -Khả năng cài đặt phát triển các thuật toán ĐKPSH. -Có h−ớng dẫn huấn luyện sử dụng. Đáp ứng yêu cầu khoa học Báo cáo tổng kết khoa học và kỹ thuật Đề tài Đề tài cấp Nhà n−ớc KC.03-09 6 9. 10. Kèm theo các controller này là sản phẩm phần mềm: Ch−ơng trình máy tính công cụ để phát triển ĐKPSH trên cơ sở hệ nhúng PC-104 Các ch−ơng trình máy tính mô phỏng phục vụ huấn luyện đào tạo về ĐKPSH (07 ch−ơng trình) Thử nghiệm phục vụ huấn luyện đào tạo. -Cài đặt thuật toán PID, fuzzy, nơron. -Tính đa năng cho ứng dụng. -Đáp ứng chuẩn quốc tế về giao diện PC-104 -Đảm bảo các kiến thức cơ sở. -H−ớng dẫn sử dụng từ đơn giản đến phức tạp. -Khả năng mở rộng phát triển. Đáp ứng yêu cầu khoa học. Đáp ứng yêu cầu khoa học. Chất l−ợng của các sản phẩm của đề tài KC.03-09 theo yêu cầu khoa học đã đ−ợc: + Kiểm nghiệm, nhất trí thông qua của Hội đồng cơ sở nghiệm thu từng sản phẩm đề tài (có biên bản kèm theo) + Xác nhận của đơn vị sử dụng các sản phẩm đã đ−ợc đ−a vào ứng dụng thực tế (có chứng nhận kèm theo). 7.3 Về tiến độ thực hiện: Hoàn thành tiến độ trong khuôn khổ đ−ợc phép bổ xung thời gian của đề tài. 8. Về những đóng góp mới của Đề tài: Trên cơ sở mục tiêu và kết quả của đề tài: Học tập, nắm bắt và xây dựng cơ sở kỹ thuật thiết kế, chế tạo các phần tử, hệ thống điều khiển phỏng sinh học với triển khai ứng dụng phục vụ một số nhu cầu thực tế, so sánh phần này với các kết Báo cáo tổng kết khoa học và kỹ thuật Đề tài Đề tài cấp Nhà n−ớc KC.03-09 7 quả của các đề tài nghiên cứu khoa học trong n−ớc đã triển khai, đề tài KC.03-09 có các đặc điểm mới sau đây: 1. Về mặt lý thuyết và ph−ơng pháp luận về tổ chức hệ thống điều khiển phỏng sinh học: Đề tài đã nghiên cứu về mặt lý luận và về kinh nghiệm ứng dụng ĐKPSH trong n−ớc và quốc tế. Trong đó tập trung ở các ph−ơng pháp ĐKPSH có nhiều ứng dụng trong công nghiệp (hệ điều khiển PID mở rộng với sử dụng điều khiển mờ, thích nghi, nơron). [L−u ý là ở Nhật hiện 84% các bộ điều khiển sử dụng điều khiển PID]. 2. Triển khai áp dụng các nguyên lý điều khiển mờ trong ứng dụng thực tế: Thiết kế chế tạo hệ thống điều khiển các quá trình kỹ thuật - công nghệ đa tham số phức tạp cho hệ các thiết bị kỹ thuật đặc biệt, kèm theo hệ thống này đề tài đã ứng dụng thành công với kiểm nghiệm trong thực tế các sản phẩm phần mềm sau: - Ch−ơng trình máy tính công cụ ứng dụng để phát triển ĐKPSH (điều khiển mờ) các quá trình kỹ thuật công nghệ đa tham số phức tạp trên cơ sở máy tính PC cho thiết bị kỹ thuật đặc biệt. - Ch−ơng trình máy tính ứng dụng cho hệ thống ĐKPSH các quá trình kỹ thuật công nghệ đa tham số phức tạp (Thiết bị kỹ thuật đặc biệt). 3. Xây dựng hệ thống thiết bị mô phỏng bán tự nhiên thời gian thực để đánh giá thử nghiệm một số phần tử cấu thành hệ điều khiển thiết bị bay (Tạo tín hiệu xung Rada và ảnh Video – Camera mục tiêu bay). Kèm theo hệ thống này là phần mềm máy tính. Ch−ơng trình mô phỏng bán tự nhiên thời gian thực các tín hiệu mục tiêu bay trên máy tính để thử nghiệm hệ xác định tọa độ bay và các thông số điều khiển. 4. Xây dựng hệ thống nhận dạng, xử lý tín hiệu – điều khiển thiết bị bay dùng nguyên lý fuzzy-nơron. (Phần nhận dạng đ−ợc hiện ở đề tài KC.01-12, không nằm trong yêu cầu Hợp đồng đề tài KC.03-09). Kèm theo hệ thống này đề tài đã kiểm nghiệm và ứng dụng sản phẩm phần mềm: Ch−ơng trình máy tính ứng dụng ĐKPSH cho hệ thống điều khiển thiết bị bay. (Tự động xác định các toạ độ mục tiêu bay theo tín hiệu xung rada và ảnh Video – Camera) 5. Các sản phẩm phục vụ huấn luyện đào tạo về ĐKPSH bao gồm các kết quả sau: - Xây dựng phần tử ĐKPSH trên cơ sở hệ nhúng PC104, trong đó đề tài đã kiểm nghiệm và ứng dụng thành công: Báo cáo tổng kết khoa học và kỹ thuật Đề tài Đề tài cấp Nhà n−ớc KC.03-09 8 + Xây dựng cấu hình phần cứng bộ điều khiển thông minh dùng PC104 + xây dựng ch−ơng trình máy tính công cụ để phát triển hệ ĐKPSH trên cơ sở hệ nhúng PC104 - Các ch−ơng trình máy tính mô phỏng phục vụ đào tạo ĐKPSH cho sinh viên, cao học, nghiên cứu sinh (07 bộ ch−ơng trình mô phỏng) 6. Đề tài hoàn thành v−ợt mức các chỉ tiêu về các công trình đăng trên các tạp chí KHKT, Hội nghị Khoa học về h−ớng sử dụng ĐKPSH (trên 10 bài): 30 bài - In phát hành 02 sách KHKT - Các đồ án tốt nghiệp đại học, luận văn cao học: trên 20 - Số l−ợng các luận văn và nghiên cứu sinh về ĐKPSH: trên 09 ng−ời (trong đó 03 nghiên cứu sinh đã bảo vệ thành công luận án tiến sĩ ở Hội đồng Nhà n−ớc) 9. Kết luận: Đề tài KC.03-09 “Nghiên cứu, thiết kế chế tạo các phần tử và hệ thống điều khiển theo nguyên lý phỏng sinh học” đã thựchiện đầy đủ các nội dung yêu cầu của hợp đồng nghiên cứu khoa học và phát triển công nghệ số: 09/2001/HĐ-ĐTCK-KC.03 ngày 25/10/2001 và các yêu cầu của Bộ Khoa học Công nghệ, Bộ Tài chính, Ban Chủ nhiệm ch−ơng trình nghiên cứu khoa học và phát triển công nghệ Tự động hóa KC.03. Cơ quan chủ trì đề tài Học viện Kỹ thuật Quân sự đề nghị Bộ Khoa học Công nghệ, các cơ quan quản lý cấp trên cho phép đ−ợc bảo vệ đề tài theo qui định. Nhóm đề tài xin trân trọng cám ơn! Chủ nhiệm đề tài (Họ tên và chữ ký) PGS, TS Nguyễn Tăng c−ờng Báo cáo tổng kết khoa học và kỹ thuật Đề tài Đề tài cấp Nhà n−ớc KC.03-09 9 1.1 bài tóm tắt. Học viện Kỹ thuật Quân sự xin trân trọng cảm ơn Bộ Khoa học và Công nghệ, Bộ Quốc phòng đã tạo điều kiện để Học viện thực hiện đề tài này. Bản báo cáo trình bày một cách hệ thống quá trình nghiên cứu phát triển một số vấn đề về thiết kế, chế tạo các phần tử, hệ thống điều khiển theo nguyên lý phỏng sinh học (PSH). Hiện nay việc xây dựng các hệ thống điều khiển với áp dụng các nguyên lý điều khiển PSH đang trở nên cần thiết do khả năng ứng dụng rộng lớn của nó trong các hệ thống thông minh. Các nguyên lý điều khiển PSH đang đ−ợc phát triển và sử dụng rộng rãi là: Các nguyên lý điều khiển mờ, điều khiển thích nghi, điều khiển với sử dụng mạng Nơron nhân tạo … Nhằm mục đích nghiên cứu, phát triển ứng dụng một số vấn đề điều khiển PSH, đề tài đã tổ chức nghiên cứu các nội dung khoa học với các kết quả đ−ợc trình bày bao gồm các phần chính sau: Ch−ơng 1. Tổng quan về điều khiển PSH Phần 1: Nghiên cứu xây dựng hệ thống điều khiển các quá trình kỹ thuật công nghệ đa tham số phức tạp trong (hệ thống thiết bị kỹ thuật đặc biệt) sử dụng nguyên lý điều khiển PSH Phần 1 bao gồm các ch−ơng sau đây: Ch−ơng 2: Khái quát chung về hệ thống thiết bị kỹ thuật đặc biệt (TBKTĐB) Ch−ơng 3: Tổ chức các cấu hình phần cứng cho hệ thống TBKTĐB Ch−ơng 4: Ch−ơng trình máy tính ứng dụng cho hệ thống điều khiển PSH các quá trình kỹ thuật công nghệ đa tham số phức tạp Ch−ơng 5: Ch−ơng trình công cụ phát triển các hệ thống điều khiển PSH theo nguyên lý logic mờ trên cơ sở máy tính PC Phần 2: Nghiên cứu xây dựng hệ thống mô phỏng bán tự nhiên thời gian thực phục vụ đánh giá thử nghiệm hệ điều khiển thiết bị bay Phần 2 bao gồm các ch−ơng sau đây: Ch−ơng 6: Cấu trúc hệ thiết bị mô phỏng bán tự nhiên thời gian thực Báo cáo tổng kết khoa học và kỹ thuật Đề tài Đề tài cấp Nhà n−ớc KC.03-09 10 Ch−ơng 7: Ch−ơng trình máy tính mô phỏng tín hiệu và quá trình điều khiển thiết bị bay. Kết luận: Hệ thống thiết bị mô phỏng bán tự nhiên thời gian thực để đánh giá thử nghiệm hệ điều khiển. Phần 3: Nghiên cứu xây dựng hệ thống nhận dạng xử lý tín hiệu – điều khiển thiết bị bay dùng nguyên lý Fuzzy-Nơron Phần 3 bao gồm các ch−ơng sau đây: Ch−ơng 8: Khái quát về hệ tự động bám sát toạ độ mục tiêu hệ điều khiển thiết bị bay (TBB) Ch−ơng 9: Tổ chức thiết bị hệ nhận dạng xử lý tín hiệu – điều khiển TBB Ch−ơng 10: Ch−ơng trình máy tính ứng dụng sử dụng điều khiển PSH cho hệ điều khiển TBB Phần 4: Nghiên cứu xây dựng các phần tử điều khiển PSH và các ch−ơng trình máy tính mô phỏng phục vụ huấn luyện và đào tạo. Phần này bao gồm các ch−ơng sau đây: Ch−ơng 11: Xây dựng hệ Controller thông minh dùng PC-104 với các công cụ phát triển nguyên lý điều khiển PSH Ch−ơng 12: Các ch−ơng trình máy tính mô phỏng phục vụ đào tạo về điều khiển PSH trong các tr−ờng đại học Sau 03 năm nghiên cứu và tổ chức thực hiện, trên cơ sở những kết quả đã đạt đ−ợc, đề tài KC.03-09 xin tự nhận xét nh− sau: - H−ớng nghiên cứu đề tài đã chọn là đúng đắn - Đề tài hoàn thành tốt các mục trên đã đề ra theo đúng bản thuyết minh đề tài và hợp đồng đã ký với Bộ KH&CN. - Đề tài đã đ−ợc triển khai thực hiện hoàn thành tiến độ trong khuôn khổ đ−ợc phép bổ xung thời gian của ch−ơng trình và Bộ KHCN. - Các kết quả nghiên cứu của đề tài có ý nghĩa khoa học, kinh tế – xã hội đối với đất n−ớc, đặc biệt là trong lĩnh vực an ninh quốc phòng. - Các kết quả nghiên cứu của đề tài có khả năng ứng dụng cao trong thực tế. Báo cáo tổng kết khoa học và kỹ thuật Đề tài Đề tài cấp Nhà n−ớc KC.03-09 11 1.2 Mục lục Trang nhan đề. 1. Phần đầu báo cáo. Danh sách những ng−ời thực hiện. 1 Bản tự đánh giá về tình hình thực hiện và những đóng góp mới của đề tài KH&CN cấp nhà n−ớc 2 1.1. Bài tóm tắt. 9 1.2. Mục lục. 11 2. Phần chính báo cáo. 2.1. Lời mở đầu. 13 2.2. Nội dung chính báo cáo. 16 2.2.1. Tổng quan tình hình nghiên cứu ngoài n−ớc và trong n−ớc. 16 2.2.2. Lựa chọn đối t−ợng nghiên cứu. 18 2.2.3. Những nội dung đã thực hiện. 20 Ch−ơng 1. Tổng quan về điều khiển phỏng sinh học 21 phần 1. Hệ thống điều khiển các quá trình công nghệ đa tham số phức tạp trong hệ thống thiết bị kỹ thuật đặc biệt sử dụng nguyên lý đkpsh Ch−ơng 2. Khái quát chung về hệ thống thiết bị kỹ thuật đặc biệt 84 Ch−ơng 3. Tổ chức cấu hình phần cứng cho hệ thống thiết bị kỹ thuật đặc biệt 88 Ch−ơng 4. Ch−ơng trình máy tính ứng dụng cho hệ thống ĐKPSH các quá trình kỹ thuật công nghệ đa tham số phức tạp 96 Ch−ơng 5. Ch−ơng trình công cụ phát triển các hệ thống ĐKPSH theo nguyên lý logic mờ trên cơ sở máy tính PC 122 phần 2. Hệ thống mô phỏng bán tự nhiên thời gian thực phục vụ đánh giá thử nghiệm hệ điều khiển thiết bị bay Ch−ơng 6. Cấu trúc hệ thiết bị mô phỏng bán tự nhiên thời gian thực 137 Ch−ơng 7. Ch−ơng trình máy tính mô phỏng tín hiệu và quá trình điều khiển thiết bị bay 156 Kết luận: Hệ thống thiết bị mô phỏng bán tự nhiên thời gian thực để đánh giá thử nghiệm hệ điều khiển. 183 Phần 3. Hệ thống nhận dạng xử lý tín hiệu - điều khiển thiết bị bay dùng nguyên lý fuzzy-nơron 187 Ch−ơng 8. Khái quát về hệ tự động bám sát tọa độ mục tiêu hệ điều khiển thiết bị bay 189 Ch−ơng 9. Tổ chức thiết bị hệ nhận dạng xử lý tín hiệu - điều khiển thiết bị bay 194 Báo cáo tổng kết khoa học và kỹ thuật Đề tài Đề tài cấp Nhà n−ớc KC.03-09 12 Ch−ơng 10. Ch−ơng trình máy tính ứng dụng sử dụng ĐKPSH cho điều khiển thiết bị bay 209 Phần 4. nghiên cứu xây dựng các phần tử đKPSH, các ch−ơng trình máy tính mô phỏng phục vụ huấn luyện và đào tạo 249 Ch−ơng 11. Xây dựng hệ controller thông minh dùng PC104 với các công cụ phát triển nguyên lý ĐKPSH 250 Ch−ơng 12. Các ch−ơng trình máy tính mô phỏng phục vụ đào tạo về ĐKPSH trong các tr−ờng đại học 273 2.2.4. Tổng quát hoá và đánh giá kết quả thu đ−ợc. 290 2.3. Kết luận và kiến nghị. 292 2.4. Lời cám ơn. 293 2.5. Tài liệu tham khảo. 294 2.6. Các công trình về ĐKPSH thuộc đề tài KC.03-09 đ−ợc đăng trên các tạp chí khoc học kỹ thuật, hội nghị và ấn phẩm 310 Báo cáo tổng kết khoa học và kỹ thuật Đề tài Đề tài cấp Nhà n−ớc KC.03-09 13 2. phần chính báo cáo. 2.1. Lời mở đầu. Các hệ thống điều khiển theo nguyên lý phỏng sinh học là b−ớc phát triển tiếp theo của các hệ điều khiển hiện nay, trong đó các hệ điều khiển đ−ợc xây dựng trên cơ sở áp dụng các nguyên lý tổ chức và thực hiện chức năng t−ơng tự nh− của các cơ thể sống: Thích nghi, tiến hoá, di truyền, đột biến, có hệ thần kinh - trí tuệ cảm nhận, tích luỹ kinh nghiệm, học, suy nghĩ và suy luận tạo các quyết định điều khiển trong các tình huống từ đơn giản đến phức tạp với các dạng bài toán có thể đ−ợc hình thức hóa, khó hình thức hóa hoặc không thể hình thức hóa. Nền tảng của hệ điều khiển phỏng sinh học (Hệ ĐKPSH) dựa trên các thành tựu của nhiều ngành KHKT- CN nh− các khoa học về tâm - sinh lý, khoa học về nhận thức, vật lý, các lý thuyết điều khiển, lý thuyết tính toán, các hệ trí tuệ nhân tạo, nhận dạng, cảm biến, các công nghệ điện tử, máy tính, công nghệ thông tin v.v.... Trong các lĩnh vực đó, hiện nay các hệ ĐKPSH đang đ−ợc phát triển mạnh với việc tổ chức hệ thống điều khiển sử dụng các nguyên lý logic mờ (Fuzzy), mạng Nơron (Neural Networks - NN), các nguyên lý điều khiển thích nghi, Thuật Gen (Genetic Algorithm - GA), các hệ chuyên gia - suy luận .... Do vậy, hệ ĐKPSH đ−ợc xét trong đề tài, đ−ợc tập trung xây dựng theo một trong các nguyên lý, hoặc kết hợp đồng thời nhiều nguyên lý nêu trên. + Hệ điều khiển thích nghi (Hệ ĐKTN): Đ−ợc phát triển từ đầu những năm 50 do nhu cầu thiết kế các hệ tự động lái thích nghi cho các ph−ơng tiện bay (máy bay, tên lửa...). Năm 1961, Whitaker đề xuất hệ thích nghi điều khiển theo mô hình mẫu (MRAC) và đ−ợc phát triển thành MRAC trực tiếp (Direct MRAC) và MRAC gián tiếp (Indirect MRAC). Năm 1958, Kalman đề xuất hệ ĐKTN với sơ đồ đặt cực