Journal of Measurement, Control, and Automation

Robust trajectory-tracking for nonholonomic wheel mobile robots using a PSO-tuned control approach

2025-10-21T06:24:15+07:00

This paper addresses the trajectory-tracking problem for nonholonomic wheeled mobile robots subjected to model uncertainties and unknown
external disturbances. In contrast to existing approaches that concentrate primarily on the kinematic control loop, this paper adopts a
hierarchical control structure for the wheel mobile robot, including an outer kinematic loop and an inner dynamic loop. For the dynamic control
loop, a dynamic controller combining integral terminal sliding mode control and a disturbance observer is developed to achieve disturbance
rejection and chattering reduction. For the kinematic control loop, the kinematic controller is designed for accurate trajectory tracking control.
Based on the Lyapunov stability theory, the stability analysis is given for both the disturbance observer and the double-loop tracking controller.
Furthermore, the Particle Swarm Optimization algorithm is employed to optimize the control gains, thereby enhancing the overall performance
of the control system. The simulation result using MATLAB software is conducted to confirm the effectiveness of the proposed method

Computation of electrodynamic forces acting on clamping beams of windings in power transformers

2025-10-21T06:38:03+07:00

In response to the growing demand for electrical load driven by socio-economic development, the national transmission grid is being gradually
upgraded. In this context, conventional power transformers with capacities of 3x150 MVA-500kV and 3x200 MVA-500kV are increasingly
being replaced by higher-capacity units, most notably the 3×300 MVA transformers. To meet this trend and reduce dependence on imported
equipment, the research, design, and manufacturing of power transformer with 3x300 MVA-500kV present a significant technological
challenge for the domestic industry and remain a current topic of interest among both national and international researchers. During operation,
short-circuit events subject the windings to extremely high electrodynamic forces, posing a risk of severe deformation or insulation failure if
not properly designed. In the winding structures, the clamping beam plays a critical role in directly withstanding these forces, preserving the
mechanical integrity of the winding, and maintaining insulation stability throughout operation. This paper develops an analytical approach
combined with the finite element method (FEM) to compute, analyze and simulate the electrodynamic forces and deformation acting on the
clamping beam in supper-high voltage transformers with power ratings up to 300 MVA-500kV under various operating conditions. Accurate
assessment of the mechanical behavior during short-circuit events is essential to ensure the structural integrity and safe operation of the
equipment.

Optimizing neural networks for pneumatic muscle actuator system identification: a cooperative coevolutionary approach

2025-10-21T06:49:39+07:00

This paper presents a cooperative coevolutionary optimization algorithm to overcome issues in gradient descent-based neural network, such
as getting stuck in local minimum and slow convergence. The proposed method combines JAYA and a modified differential evolution (DE)
techniques to optimize neural network weights. It works by splitting the population into two subpopulations, each focusing on optimizing
different aspects of the network weights. The method's effectiveness is tested on two benchmark nonlinear dynamical systems and compared
with existing methods. Results show that the neural network optimized by this approach achieves high accuracy and robustness. Finally, the
practical applicability of this method is demonstrated by modeling the pneumatic muscle actuator (PMA) system using experimental data,
where the PMA system is made up of Festo's MAS-10 N220 pneumatic artificial muscles and controlled with a DAQ NI 6221 card.

The altitude, position PID controllers design for UAV quadcopter: from theory to experiment

2025-10-21T06:54:43+07:00

Unmanned aerial vehicles (UAV), of which the four-rotor type, called UAV quadcopter, is increasingly applied in many aspects of socioeconomic life, especially in difficult tasks that humans can hardly perform. UAV quadcopter is a complex multivariate nonlinear object,
always affected by air turbulence and wind. This paper presents the process of designing, simulating and testing the position and altitude
controller for quadcopter UAV when considering external disturbances, based on the application of PID control law according to the CohenCoon method. Simulation results on Matlab show that the PID control system using the Cohen-Coon method gives good UAV trajectory
control quality with very small position-height error, <1%, has better response time to object delay, and is more stable with small load
disturbance, compared to the Ziegler-Nichols method. Then, the author conducts testing of the Cohen-Coon PID controller on the F450
quadcopter UAV hardware. The experimental results show that the proposed PID controller ensures accurate control of position, altitude,
trajectory tracking and maintains stable flight balance in external disturbance conditions with light winds.

Thiết kế bộ biến đổi single-stage ứng dụng trong hệ thống sạc không dây cho xe tự hành

2025-10-21T07:12:05+07:00

Hiện nay, các hệ thống sạc điện không dây được sử dụng rộng rãi
trong nhiều lĩnh vực. Trong hệ thống sạc không dây cho xe tự hành,
cấu trúc nhiều tầng truyền thống không đạt được hiệu suất cao cũng
như chi phí đầu tư lớn. Hơn nữa các cấu trúc nhiều tầng yêu cầu điều
khiển riêng biệt, phức tạp. Bài báo này đề xuất sử dụng cấu trúc bộ
biến đổi single-stage dựa trên cấu trúc totem-pole kết hợp phương
pháp điều khiển dịch pha điều khiển quá trình sạc ổn dòng trong hệ
thống sạc không dây cho xe tự hành. Bộ biến đổi đề xuất có cấu trúc
đơn giản, số lượng van bán dẫn ít, loại bỏ được tụ điện Clink có dung
lượng lớn, van bán dẫn đạt được điều kiện chuyển mạch mềm ZVS,
hệ số công suất đầu vào cao và hệ số sóng hài THD thấp. Đồng thời,
mạch bù LCC hai phía được đề xuất thiết kế để tối đa hiệu suất truyền.
Kết quả cho thấy, hiệu suất của toàn hệ thống từ đầu vào nối lưới
tới tải đạt được trên 93,92%, hệ số công suất đầu vào cao, từ 0,960
đến 0,989, hệ số THD đầu vào thấp, dưới 1,84% trong toàn dải điều
chỉnh.

Thiết kế robot ứng dụng phục vụ trong nhà hàng sử dụng định vị bằng Lidar-SLAM

2025-10-21T07:22:15+07:00

Trong nghiên cứu này, nhóm chúng tôi đề xuất thiết kế một robot
chạy bàn để phục vụ trong các nhà hàng nhằm tự động hóa việc phục
vụ, đảm bảo an toàn, chính xác. Robot đề xuất sử dụng phương pháp
định vị kết hợp đa cảm biến bao gồm LIDAR, encoder bánh xe, gia
tốc kế và con quay hồi chuyển. Hệ thống được phát triển không dựa
trên định vị bằng băng từ mà thông tin từ các cảm biến sẽ được vào
thuật toán định vị SLAM để vẽ lại bản đồ môi trường. Việc này giúp
robot di chuyển linh hoạt hơn khi có thể tìm đường khác đến đích khi
xuất hiện vật cản động. Chúng tôi cũng đề xuất thuật toán sử dụng
V-L marker để robot có thể tự tìm về và vào đúng vị trí trạm sạc khi
pin gần hết dung lượng. Thử nghiệm cho thấy hoạt động chính xác
của robot trong thực tế

Nhận diện và điều khiển hỗn loạn cho động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu

2025-10-21T07:27:24+07:00

Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu (PMSM) được biết đến là có
biểu hiện hành vi hỗn loạn khi các tham số của nó đạt đến giá trị nhất
định, điều này sẽ làm giảm hiệu suất của PMSM một cách đáng kể,
có thể đe dọa đến hoạt động an toàn của hệ thống điện nếu như hành
vi hỗn loạn này không sớm được triệt tiêu. Trong suốt quá trình hoạt
động của PMSM, các tham số của hệ thống có thể biến đổi, khiến
PMSM có thể rơi vào hiện tượng hỗn loạn ở thời điểm bất kỳ, do đó
mà nhiệm vụ trước tiên là cần sớm nhận diện hệ rơi vào trạng thái
hỗn loạn, từ đó điều khiển để triệt tiêu hành vi hỗn loạn đó. Nghiên
cứu này đề xuất bộ quan sát online để nhận diện hành vi hỗn loạn,
kịp thời phát hiện ra hiện tượng hỗn loạn khi nó xuất hiện trong
PMSM. Tiếp đó, bộ điều khiển hỗn loạn được thiết kế dựa trên phản
hồi trạng thái để triệt tiêu hành vi hỗn loạn. Thông qua phân tích toán
học và từ các kết quả mô phỏng cho thấy hành vi hỗn loạn được nhận
diện từ bộ quan sát, khi xác định PMSM rơi vào hỗn loạn thì bộ điều
khiển hỗn loạn tự động được kích hoạt. Từ đó hành vi hỗn loạn đã
được triệt tiêu, giúp cho PMSM sớm ổn định trở lại

Cấu hình quadratic DC-DC tăng áp nhằm giảm điện áp trên tụ

2025-10-21T07:32:52+07:00

Bài báo trình bày cấu hình quadratic DC-DC tăng áp với độ lợi
điện áp cao, có tính chất common-ground (CG), và chỉ sử dụng một
khóa công suất tích cực nhằm đơn giản trong việc điều khiển. Phân
tích trạng thái xác lập và phân tích tín hiệu nhỏ được thực hiện nhằm
mô hình hóa và xác định hàm truyền của mạch DC-DC đề xuất. Dựa
trên kết quả hàm truyền, các thông số của bộ điều khiển được lựa
chọn. Cấu hình được điều khiển bằng hai bộ điều khiển tỉ lệ tích phân
(proportional-intergral - PI). Phương pháp điều khiển đề xuất sử
dụng hai vòng kín với các giá trị hồi tiếp tham chiếu là điện áp ngõ
ra và dòng điện cuộn cảm ngõ vào. Mô phỏng được tiến hành trên
phần mềm PSIM và mô hình thực nghiệm với công suất 200W tải
thuần trở nhằm kiểm chứng tính đúng đắn của các phương pháp điều
khiển đề xuất

Xây dựng mô hình toán học và điều khiển động cơ 6 pha IPMSM sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) bằng phần mềm JMAG và Matlab/Simulink ứng dụng cho xe điệ

2025-10-21T07:39:42+07:00

Nghiên cứu mô hình và điều khiển động cơ 6 pha đồng bộ nam
châm vĩnh cửu cực ẩn bất đối xứng (interior permanent-magnet synchronous machine - IPMSM) là cần thiết trong phát triển xe điện và
truyền động hiệu suất cao. Bài báo trình bày phương pháp mô hình
hóa và mô phỏng IPMSM 6 pha 100 kW cho xe điện, kết hợp lý
thuyết điều khiển vector trên hệ toạ độ dq kép và phần tử hữu hạn
(Finite Element Method - FEM) sử dụng phần mềm JMAG-Designer
để đánh giá đặc tính điện từ và hiệu suất. Mô hình hệ tọa dq kép phân
tích từ thông, điện cảm, mô-men, trong khi FEM xử lý phi tuyến, bão
hòa từ, sóng hài và bất đối xứng. Kết quả từ FEM được tích hợp vào
MATLAB/Simulink để kiểm chứng, tăng độ chính xác, phù hợp thiết
kế IPMSM 6 pha cho xe điện, robot và truyền động thông minh.

Điều khiển trượt kết hợp điều chế NLM không đo điện áp tụ áp dụng cho bộ biến đổi MMC

2025-10-21T07:46:56+07:00

Modular Multilevel Converter là sự lựa chọn tối ưu cho hệ thống
chuyển đổi điện năng cao áp và trung áp. Kết quả nghiên cứu này cho
thấy phương pháp điều chế NLM cải tiến không đo tụ điện kết hợp
với thuật toán điều khiển trượt SMC áp dụng cho bộ biến đổi MMC
trong trường hợp biến đổi điện năng từ một chiều sang xoay chiều để
hòa lưới điện cho các nguồn năng lượng tái tạo. Thuật toán SMC áp
dụng cho MMC đã thể hiện được các ưu điểm vượt trội như tác động
nhanh, nâng cao hiệu suất, chất lượng tốt và ổn định, khối lượng tính
toán thấp. Mô hình điều khiển này là một sự lựa chọn rất phù hợp cho
các lưới điện có tính ổn định về chất lượng điện áp không cao, phù
hợp với các hệ thống năng lượng tái tạo kết nối lưới điện. Các kết quả
mô phỏng của hệ thống trên phần mềm Matlab/Simulink đã khẳng
định được tính hiệu quả của thuật toán đã đề xuất với quá trình đáp
ứng tức thời, không quá độ và đặc biệt phù hợp với lưới điện yếu và
không ổn định.