Điều khiển bám hệ quang điện tử trong môi trường rung lắc sử dụng bộ điều khiển Pid mờ thích nghi

Điều khiển – Cơ điện tử - Truyền thông 
 N. M. Tiến, L. V. Định, , “Điều khiển bám hệ quang điện tử PID mờ thích nghi.”           158    
ĐIỀU KHIỂN BÁM HỆ QUANG ĐIỆN TỬ TRONG MÔI TRƯỜNG 
RUNG LẮC SỬ DỤNG BỘ ĐIỀU KHIỂN PID MỜ THÍCH NGHI 
Ngô Mạnh Tiến1*, Lưu Văn Định1, Nguyễn Như Chiến2, Đỗ Hoàng Việt2, 
 Hà Thị Kim Duyên 
3, Phạm Thị Thanh Huyền3 
Tóm tắt: Bài báo này nghiên cứu điều khiển hệ quang điện tử bám mục tiêu 
EOTS (Electro-optical tracking system) khi hoạt động trong môi trường rung lắc, 
không ổn định như khi hệ EOTS lắp trên tàu thuyền, máy bay, xe chuyên dụng, xe 
tăng..vv dẫn đến chuyển động quay của bệ đỡ hệ. Đồng thời bài báo cũng đề cập 
đến sự ảnh hưởng của momen lực quán tính ly tâm tác động gây ra bởi sự mất cân 
bằng tĩnh của hệ. Bộ điều khiển được sử dụng là giải thuật PID thích nghi dựa trên 
giải thuật mờ. Các kết quả mô phỏng sẽ được tiến hành trên phần mềm Matlab và 
được so sánh với bộ điều khiển PID thông thường. 
Từ khóa: Hệ quang điện tử; Electro-optical tracking system; Gimbal; PID; Fuzzy-PID; Tracking. 
1. MỞ ĐẦU 
Hệ quang điện tử bám mục tiêu EOTS được ứng dụng rất nhiều trong các thiết bị khí 
tài quân  sự như hệ  thống giám sát, bám bắt và  tiêu diệt mục  tiêu đặt  cố định, hệ  thống 
giám sát, bám bắt và tiêu diệt mục tiêu  trên tàu, máy bay, xe tăng. Việc được ứng dụng 
rộng  rãi đặc biệt  trong  lĩnh vực quân sự đòi hỏi đường ngắm LOS (Line Of Sight) phải 
bám mục tiêu nhanh và chính xác ngay cả khi bệ đặt thiết bị quang điện tử được đặt trong 
môi trường rung lắc mạnh như trên máy bay hay tàu, xe tăng [1].    
Việc điều khiển bám cho hệ EOTS ổn định LOS khi bị các nhiễu trong quá trình hoạt 
động  là  rất quan  trọng  trong quá  trình  tích hợp hệ  thống. Các nhiễu có  thể ảnh hưởng 
đến quá trình hoạt động của bệ gimbal có thể kể đến như chuyển động quay của bệ đặt 
(hệ được đặt  trên các xe  tăng hay máy bay) dẫn đến  sự xuất hiện của các momen  lực 
không mong muốn, sự mất cân bằng động (dynamic unbalance), momen lực quán tính ly 
tâm  gây  ra  bởi  sự  mất  cân  cân  bằng  tĩnh  (static mass unblance)  của  kênh  nghiêng  và 
kênh xoay [2,3].  
Hình 1. Sơ đồ khối của hệ thống điều khiển việc bám mục tiêu của hệ quang điện tử. 
Xây dựng hệ thống điều khiển cho hệ quang điện tử bao gồm việc xây dựng vòng điều 
khiển ổn định vận tốc (vòng trong) và vòng điều khiển bám vị trí (vòng ngoài). Việc điều 
khiển bám mục tiêu trong hệ quang điện tử cũng đã được đưa ra trong một số công trình 
nghiên cứu trên thế giới. Nghiên cứu [2,3] sử dụng bộ điều khiển PID. [4] có áp dụng giải 
thuật  trượt, các phương pháp điều khiển hiện đại như điều khiển mờ [5], điều khiển bền 
vững [6] cũng được áp dụng. 
Tuy nhiên các công trình trên mới chỉ chú trọng giải quyết vấn đề ổn định tốc độ cho hệ 
thống bám. Trong khi đó việc xây dựng hệ thống bám vị trí (vòng ngoài) lại không được 
đề cập. Bài báo [7,8] có đề xuất phương án sử dụng một bộ điều khiển PID tự chỉnh định 
bằng giải thuật mờ cho vòng điều khiển vị trí bám mục tiêu bên ngoài. Tuy vậy trong bài 
nghiên cứu này lại bỏ qua sự ảnh hưởng nhiễu do chuyển động quay của bệ đặt, tức không 
Nghiên cứu khoa học công nghệ 
Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san ACMEC, 07 - 2017                              159
xét đến sự ảnh hưởng của hệ trong môi trường có rung lắc. Trong bài báo này sẽ trình bày 
hệ thống điều khiển cho hệ quang điện tử sử dụng giải thuật PID tự chỉnh dựa trên mờ khi 
có xét đến những ảnh hưởng do bệ đặt của hệ quay khi hoạt động trong các môi  trường 
rung lắc và sự mất cân bằng tĩnh của hệ gimbal.  
Bài báo gồm 6 phần: Sau phần  tổng quan nghiên cứu,  trong phần 2 sẽ xây dựng các 
phương  trình chuyển động của 2 kênh nghiêng và kênh xoay, sự ảnh hưởng của chuyển 
đông quay của 1 trục lên trục còn lại và ảnh hưởng của sự mất cân tĩnh của hệ gimbal đến 
quá trình chuyển động quay của hệ cũng được đề cập đến trong phần này; phần 3 trình bày 
vòng ổn định tốc độ bên trong; bộ điều khiển PID thích nghi dựa trên giải thuật mờ dành 
cho vòng bám vị trí sẽ được trình bày ở phần 4; phần 5 tiến hành mô phỏng kiểm chứng; 
cuối cùng những kết luận đáng chú ý sẽ được tổng kết lại trong phần 6. 
2. PHƯƠNG TRÌNH CHUYỂN ĐỘNG CỦA HỆ GIMBAL 
Hình 2. Hệ gimbal 2 trục. 
      Trong bài báo này ta xét hệ gimbal 2 trục như trong hình 2. Hệ này được gắn với 3 
hệ quy chiếu. Hệ tọa độ P (i,j,k) được gán cho bệ đỡ là hệ quy chiếu gốc, hệ quy chiếu B 
(n,e,k) được gán cho kênh xoay (yaw), hệ quy chiếu A (r,e,d) được gán cho kênh nghiêng 
(pitch).  Trục r sẽ trùng với đường ngắm LOS của hệ. Trục k hướng xuống dưới.  Các ma 
trận chuyển đổi hệ quy chiếu được rút ra: 
cos sin 0 cos 0 sin
sin cos 0 ; 0 1 0
0 0 1 sin 0 cos
B A
P BT T
  
 
 (1) 
,  lần lượt là góc quay của kênh xoay quanh  trục k và góc xoay của kênh nghiêng 
quanh trục e.  BPT ,
A
BT  lần lượt là ma trận chuyển hệ tọa độ từ P sang B và từ B sang A. 
Vectơ vận tốc góc quán tính của các hệ quy chiếu lần lượt là: 
/ B/ A/; ;
Pi Bn Ar
P B A
P I Pj I Be I Ae
Pk Bk Ad
  
     
  
 (2) 
Điều khiển – Cơ điện tử - Truyền thông 
 N. M. Tiến, L. V. Định, , “Điều khiển bám hệ quang điện tử PID mờ thích nghi.”           160    
, ,pi pj pk   lần lượt là vận tốc góc của bệ đỡ trong hệ quy chiếu P theo các trục I, j, k. 
, ,Bn B ke B   lần lượt là vận tốc góc của kênh xoay theo các trục n,e,k.  , ,Ar Ae Ad   là vận 
tóc góc của kênh nghiêng theo lần lượt các trục r, e, d. 
   Ma trận momen quán tính của 2 kênh nghiêng và xoay lần lượt là: 
 ;
r re rd n ne nk
A B
re e de ne e ke
rd de d nk ke k
A A A B B B
J A A A J B B B
A A A B B B
 (3) 
, ,r e dA A A là momen quán tính của kênh nghiêng theo các trục r, e và d.  , ,re rd deA A A  là 
tích momen quán tính.  , ,n e kB B B  là momen quán tính của kênh xoay theo các trục n, e, k. 
, ,ne nk keB B B là tích momen quán tính. Ngoài ra, ta còn kể đến  pT  là tổng momen ngoài tác 
động  lên kênh nghiêng quay  theo  trục  e và  yT   là  tổng momen ngoài  tác động  lên kênh 
xoay quay theo trục k.  
Theo [3], mối liên hệ giữa các hệ quy chiếu về vị trí được xác định bằng góc Euler. Với 
hệ quy chiếu cố định P và hệ quy chiếu cho kênh xoay B thì mối liên hệ đó được xác định 
qua góc  : 
 cos sin ; sin cos ;Bn Pi Pj Be Pi Pj Bk Pk        

 (4) 
Tương tự với hệ quy chiếu B và A mối liên hệ được xác định qua góc    
 cos sin ; sin cos ;Ar Bn Bk Ad Bn Bk Ae Be             

 (5) 
Áp  dụng  định  luật  II  Newton  cho  chuyển động  quay  của  vật  rắn  ta  có  phương  trình 
chuyển động cho 2 kênh của gimbal [2]: 
  .;
d
H
dt
T H JH  (6) 
.H J  là momen động  lượng, J  là ma  trận momen quán  tính của vật  rắn,   là ma 
trận vận tốc góc của vật rắn. 
 Đối với kênh xoay 
Phương trình chuyển động xoay của kênh xoay theo định luật II Newton: 
/B B I BT
d
H H
dt
 (7) 
/ /
A T
B B B I B A A IH J C J  là  momen  động  lượng  của  cả  hệ  gồm  kênh  xoay  và  kênh 
nghiêng theo hệ quy chiếu B. 
Chuyển  động  quay  của  kênh  xoay  chỉ  xung  quanh  trục  k  nên  phương  chuyển  trình 
chuyển động quay của kênh xoay sẽ chỉ xét đến thành phần k trong phương trình (7): 
                      1 2eq BK y Dy Dy
J T T T  (8) 
Phương  trình  (8)  là phương  trình chuyển động quay của kênh xoay quanh  trục  thẳng 
đứng  k  với  eqJ   là  momen  quán  tính  tức  thời  quanh  trục  k,  1 2,Dy DyT T là  những  nhiễu  tác 
động lên kênh xoay ảnh hưởng từ chuyển động quay của bệ đỡ gimbal do hoạt động trong 
môi trường rung lắc và ảnh hưởng từ chuyển động quay của kênh nghiêng.  
2 2sin c sin(2os )eq k r d rdJ B A A A       (9) 
Nghiên cứu khoa học công nghệ 
Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san ACMEC, 07 - 2017                              161
2
2
2
1
2
sin sin
sin(2 ) ( )
( )sin
cos(2 )
( c ) sin )
c sin ) (
c si
os
( )
+
os(2 ( )
( s )
s n )
o
( o
Dy Bn Be
Bn Be Bk
Bn B
n r d
rd e e
nk d r
rd
ke de re
ne re de
de r
e Bk
Bn Be
Be
B A A
A B A
B A A c
A
B A A
B A A
T
A A
 
  
  
 
 

 

 
 
 



 
2
2
2
sin s )
sin s sin(2 )
( )sin(2 ) 2 cos( )
(
2
de re
k r d r
k Bk
Bn
Be B
d
r d rd k
A A co
B A A co A
A A A
 
   
 


 

(11) 
 
2
2 ( os ) ( os sisin c c
( sin(2 ) 2 s(2 )
n )Dy Ae Aere de re
A
de
d r Brd e
A A A A
A A co
T
A
  


 
 
 
 (12) 
 Đối với kênh nghiêng 
Phương trình chuyển động của kênh nghiêng theo định luật II Newton: 
/
A
A I A
dH
H
dt
T  (13) 
/A A A IH J  là momen động lượng cho kênh nghiêng. Chuyển động của kênh nghiêng 
chỉ xung quanh trục e nên ta chỉ xét thành phần e trong biểu thức (13): 
 1 2e Ae p Dp DpA T T T  (14) 
   
1
2
sin s ) c sin )
( ) (2 ) 2 sin(2 ) ( )sin(2 ) 2
( ( ) ( os
cos(
1
2os
2
)
de re de re
d
Dp Bn Be Bk Bn Be
Bn Br rd d r rk Bnd
A A co A A
A A c A A A A
T    
 
    
   

 (15) 
  22 sin s ) ( )sin(2 ) 2 co
1
(
2
s(2 )re dDp Bk Bkr rdA co A A AT       (16) 
 Ảnh hưởng do mất cân bằng tĩnh 
Mất cân bằng tĩnh gây nên do khối tâm của một vật rắn không nằm trên trục quay của 
nó. Khi vật rắn quay với gia tốc sẽ gây ra momen lực quán tính ly tâm lên trục quay của nó 
làm vật rắn bị rung lắc mạnh trong quá trình quay. Đối với hệ gimbal 2 trục được xét trong 
bài báo này trường hợp tương tự cũng xảy ra. Hai kênh nghiêng và kênh xoay về lý tưởng 
sẽ  có khối  tâm nằm  trên  trục quay của mỗi kênh,  nhưng  trong  thực  tế do  thiết  kế phần 
cứng không đảm bảo nên khối  tâm  thường không nằm  trên  trục quay. Do đó  trong quá 
trình chuyển động quay của 2 kênh đều có những momen nhiễu tác động lên. Đặc biệt khi 
làm việc trong những môi trường rung lắc thì chuyển động quay của bệ đặt của hệ càng 
gây ra tăng các momen lực quán tính lý tâm do mất cân bằng tĩnh. 
Trong [3], để nghiên cứu sự ảnh hưởng của những momen nhiễu do sự mất cân bằng 
tĩnh gây lên 2 kênh của hệ EOTS, xét 1 hệ quy chiếu XYZ (trục Y trùng với trục k, trục Z 
trùng với  trục e) và giả sử khối  tâm của bệ đặt nằm trên trục quay của bệ đặt. Khi đó 2 
momen nhiễu tác động lên 2 kênh nghiêng và xoay lần lượt là: 
s( )
s( )
sp p p m p
sy y y m y
J m ar co
J m ar co
  
 
 (17) 
Điều khiển – Cơ điện tử - Truyền thông 
 N. M. Tiến, L. V. Định, , “Điều khiển bám hệ quang điện tử PID mờ thích nghi.”           162    
,p ym m lần  lượt  là  khối  lượng  của  kênh  nghiêng  và  kênh  xoay;  a  là  gia  tốc  của  bệ; 
,p y  lần lượt là các góc lệch tâm của kênh nghiêng và kênh xoay;  ,p yr y là khoảng cách 
lệch tâm (khoảng cách từ tâm tới trục quay) của kênh nghiêng và kênh xoay. 
3. THIẾT KẾ VÒNG ỔN ĐỊNH TỐC ĐỘ 
Nhiệm vụ chính của vòng ổn định tốc độ là ổn định tốc độ  Ad Ae   của kênh nghiêng 
luôn ổn định bám theo giá trị đặt từ vòng ngoài đưa vào bất kể sự ảnh hưởng từ nhiễu do 
làm việc trong môi trường rung lắc mạnh hay momen lực quán tính ly tâm. 
Vòng ổn định tốc độ bên trong chứa một động cơ servo với nhiều đặc điểm nổi bật như 
hiệu suất cao, momen quay cao so với tỉ lệ quán tính, tốc độ cao, ít ồn và đặc tính nhiễu 
điện từ thấp. 
Theo [9], các công thức điện áp của động cơ servo như sau: 
2
2
m m e m
m m m D
m T
di dq
R i L K u
dt dt
d q dq
J D Kq T T
dt dt
T K i
 (18) 
Hình 3. Sơ đồ khối cho động cơ servo. 
Có  thể  thấy  momen  do  động  cơ  phát  ra  chính  là  tín  hiệu  điều  khiển  cho  các  kênh 
nghiêng và kênh xoay của hệ. Từ hình 4  ta  thấy  *m m LJ J J là  tổng momen quán  tính 
bao  gồm  momen  quán  tính  động  cơ  và  momen  quán  tính  các  kênh  của  hệ  gimbal. 
*
m m La a a là tổng hệ số ma sát nhớt. Ta có được hàm truyền của động cơ servo:  
 * *( ) ( )( )
T
m
m m d T
K
G s
Ls R J a K K
 (19) 
Bảng 1. Thông số của động cơ servo được sử dụng. 
Thông số Giá trị Thông số Giá trị 
Điện áp định mức  ( )mu   24V  Hằng số momen  ( )TMK   0.85 Nm/A 
Tốc độ không tải  0( )   303 rpm  Hằng số EMF  ( )dK   0.85 V/rad/s 
Trở kháng  ( )mR   4.5   Momen quán tính roto Jm  0.0017 Kg/
2m  
Cảm thuần  ( )mL   0.003 H  Tỉ lệ hãm  ( )ma   0 
Thay các thông số của động cơ thực tế vào, hàm truyền của động cơ khi đó là: 
2
48850.5
( )
1500 41523
mG s
s s
 (20) 
Nghiên cứu khoa học công nghệ 
Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san ACMEC, 07 - 2017                              163
Ngoài  ra để đo  tốc độ  Ae Ad   của kênh nghiêng  ta sử dụng một con quay hồi  tốc 
(gyro scope). Con quay hồi  tốc được đặt  tại 2 trục e và d của kênh nghiêng. Tín hiệu từ 
con quay hồi tốc được trả về bộ điều khiển để so sánh với tín hiệu đặt từ vòng điều khiển 
bám bên ngoài. 
Hàm truyền của gyro scope được rút ra như sau [6]: 
2
2500
70 25000
gyroG
s s
 (21) 
4. THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN PID THÍCH NGHI DỰA TRÊN GIẢI THUẬT MỜ 
CHO VÒNG ĐIỀU KHIỂN VỊ TRÍ 
Cấu trúc của bộ điều khiển PID thích nghi mờ: 
Hình 4. Cấu trúc bộ điều khiển PID thích nghi dựa trên giải thuật mờ. 
Đầu vào của bộ điều khiển là sai số e(t) giữa vị trí đặt mong muốn và đầu ra; và tốc độ 
của sự  thay đổi sai  số de/dt; đầu  ra  là các hệ số  , ,p i dK K K . Cấu  trúc giải  thuật mờ bao 
gồm 2 đầu vào và 3 đầu ra được chỉ ra trên hình 5   
Hình 5. Cấu trúc giải thuật mờ. 
 Nhiệm vụ của khối mờ là thu được hệ số  , ,p i dK K K  tối ưu bằng cách áp dụng một số 
điều chỉnh. Các hệ số  , ,p i dK K K  này đều được giới hạn trong 1 dải giá trị, tức: 
 in ax[ , ]p p M p MK K K in ax[ , ]i i M i MK K K n ax[ , ]d d Mi d MK K K (22) 
Dựa trên các kết quả đạt được từ bộ điều khiển PID trước đó, ta thu được dải giá trị của 
3 thông số  , ,p i dK K K  lần lượt là: 
 Đối với kênh nghiêng: 
 in ax[ , ] [25;75]p M p MK K in ax[ , ] [1;8]i M i MK K in ax[ , ] [1;9]d M d MK K (23) 
 Đối với kênh xoay 
 in ax[ , ] [20;70]p M p MK K in ax[ , ] [2;10]i M i MK K in ax[ , ] [2,5;9,5]i M i MK K (24) 
Các hệ số  , ,p i dK K K của bộ điều khiển PID thích nghi sẽ được xác định từ các hệ số 
của bộ chỉnh định mờ theo biểu thức: 
Điều khiển – Cơ điện tử - Truyền thông 
 N. M. Tiến, L. V. Định, , “Điều khiển bám hệ quang điện tử PID mờ thích nghi.”           164    
 ; ;
p p Max i i Max d d Max
p i d
p Max p Min i Max i Min d Max d Min
K K K K K K
K K K
K K K K K K
 (25) 
Mờ hóa đầu vào cho  ( ), ( ), , ,p i de t de t K K K  với các tập mờ NB, NM, NS, ZE, PS, PM, 
PB tương ứng là âm lớn, âm vừa, âm nhỏ, không, dương nhỏ, dương lớn          
Hình 6. Hàm liên thuộc của e(t)-de(t) cho 2 kênh. 
Hình 7. Hàm liên thuộc của , ,p i dK K K 
Hình 8. Cấu trúc tổng thể hệ thống điều khiển EOTS. 
Nghiên cứu khoa học công nghệ 
Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san ACMEC, 07 - 2017                              165
5. KẾT QUẢ MÔ PHỎNG 
5.1 Kiểm tra sự ảnh hưởng do tốc độ góc của bệ đặt thay đổi 
Hình 9. Đáp ứng góc của kênh nghiêng và kênh xoay với a) ( 0)Pi Pj Pk   
b)
( 5)Pi Pj Pk   (rad/s). 
Bảng 2. Thống kê các kết quả mô phỏng. 
  Thời gian đáp 
ứng  (s) 
Độ quá điều 
chỉnh (%) 
Thời gian xác 
lập (s) 
Sai lệch tĩnh 
(%) 
Tốc độ góc của 
bệ (rad/s) 
Kênh  PID  Fuzzy-
PID 
PID  Fuzzy-
PID 
PID  Fuzzy-
PID 
PID  Fuzzy-
PID 
0  pitch  0.003  0.033  15.698  0.473  0.352  0.151  0  0 
yaw  0.01  0.041  11.798  0.505  0.156  0.136  0  0 
5  pitch  0.003  0.036  18.452  0.505  0.471  0.127  0  0 
yaw  0.01  0.039  13.068  0.505  0.274  0.128  0.25 0 
10  pitch  0.003  0.037  19.880  0.496  0.534  0.137  0.25 0 
yaw  0.01  0.039  15.698  0.430  0.597  0.139  0.5  0 
15  pitch  0.003  0.038  21.341  0.404  0.605  0.141  0.5  0 
yaw  0.01  0.040  17.039  0.314  0.809  0.142  0.5  0 
Hình 10. Đáp ứng góc của kênh nghiêng và kênh xoay với ( 10)Pi Pj Pk   (rad/s) 
và ( 15Pi Pj Pk   (rad/s). 
Điều khiển – Cơ điện tử - Truyền thông 
 N. M. Tiến, L. V. Định, , “Điều khiển bám hệ quang điện tử PID mờ thích nghi.”           166    
Từ bảng 2 ta có thể thấy rõ tính hiệu quả của bộ điều khiển PID thích nghi so với bộ 
điều khiển PID thông thường đặc biệt khi hoạt động trong các môi trường rung lắc không 
đứng yên dẫn đến chuyển động quay của bệ đỡ của hệ. Khi tốc độ góc của bệ bằng 0 thì 
với bộ điều khiển PID thông thường độ quá điều chỉnh (15,69%), với bộ điều khiển PID tự 
chỉnh định dựa trên luật mờ (0.473%) , đồng thời thời gian xác lập của bộ PID tự chỉnh 
định cũng nhanh (0,151s) so với  bộ PID thông thường (0.352s). Đặc biệt khi tốc độ góc 
của bệ tăng cao như tại tốc độ góc là 15 rad/s thì kết quả này lại càng rõ. Bộ PID thông 
thường độ quá điều chỉnh  lên đến 21,341% và  thời gian xác lập  là 0.604s (đối với kênh 
nghiêng) trong khi với bộ PID tự chỉnh định thì chỉ là 0.404% và 0.141s. 
5.2 Kiểm tra sự ảnh hưởng do gia tốc quán tính ly tâm thay đổi 
Tiến hành mô phỏng trong các trường hợp gia tốc quán tính ly tâm của bệ đặt tăng dần 
trong quá trình bệ quay với cả 2 bộ điều khiển PID thích nghi và PID thông thường. 
Hình 11. Đáp ứng của kênh nghiêng và kênh xoay khi gia tốc quán tính ly tâm thay đổi 
a) với bộ điều khiển PID; b) với bộ điều khiển PID thích nghi. 
Từ hình 11 trên ta có thể thấy ngay với bộ điều khiển PID thông thường thì khi gia tốc 
quán tính ly tâm thay đổi thì sai lệch tĩnh trong các đáp ứng góc của kênh nghiêng và kênh 
xoay tăng dần. Với bộ điều khiển PID thích nghi dựa trên hệ mờ của 2 kênh nghiêng và 
xoay đều không tồn tại sai lệch tĩnh khi gia tốc quán tính ly tâm có thay đổi. Điều đó cho 
thấy tính hiệu quả của bộ điều khiển PID thích nghi dựa trên hệ mờ. 
6. KẾT LUẬN 
Bài báo đã đề xuất bộ điều khiển PID thích nghi dựa trên hệ mờ cho hệ thống quang 
điện  tử  bám  mục  tiêu  khi  hoạt  động  trong  các  môi  trường  rung  lắc  khi  đặt  hệ  trên  các 
phương tiện di chuyển như tàu thuyền, xe chuyên dụng, xe tăng ..vv. Bài báo cũng đã đề 
cập đến những ảnh hưởng của nhiễu: ảnh hưởng của 1 trục lên trục còn lại khi quay, sự 
ảnh hưởng do chuyển động quay của bệ đặt và momen lực quán tính ly tâm gây ra bởi sự 
mất cân bằng tĩnh của hệ đến nhiệm vụ bám mục tiêu của hệ. Bộ điều khiển đề xuất đảm 
bảo được yêu cầu bám mục tiêu cho hệ quang điện tử và có độ quá chỉnh và thời gian xác 
lập nhỏ hơn so với bộ PID thông thường. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1]. J.  Hilkert,  "Inertially Stabilized Platform Technology,"  IEEE  Control  Systems 
Magazine, pp. 26-46, 2008. 
[2]. Maher  Abdo,  Ahmad  Reza  Vali,  Alireza  Toloei  and  Mohammad  Reza  Arvan, 
"Research on the Cross-Coupling of a Two Axes Gimbal System with Dynamic 
Unbalance," International Journal of Advanced Robotic Systems, vol. 10, pp. 80, 2013 
Nghiên cứu khoa học công nghệ 
Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san ACMEC, 07 - 2017                              167
[3]. Maher  Abdo,  Ali  Reza  Toloei,  Ahmad  Reza  Vali  and  Mohammad  Reza  Arvan, 
"Cascade Control System for Two Axes Gimbal System with Mass Unbalance," 
International Journal of Scientific & Engineering Research, vol. 4, no. 9, pp. 903, 2013. 
[4]. Zhiming  Zhao  and  Xiaoyang  Yuan,  "Backstepping Designed Sliding Mode Control 
for a Two-Axis Tracking System," IEEE, pp. 1593-1598, 2010 
[5]. Maher  Abdo,  Ahmad  Reza  Vali,  Ali  Reza  Toloei  and  Mohammad  Reza  Arvan, 
"Modeling Control and Simulation of Two Axes Gimbal Seeker Using Fuzzy PID" 
The 22nd Iranian Conference on Electrical Engineering (ICEE 2014), pp. 1342, 2014. 
[6]. Ho-Pyeong Lee and Inn-Eark Yoo, "Robust Control Design for a Two-axis Gimbaled 
Stabilization System," IEEE, pp. 45-52, 2008. 
[7]. Minh  Xuân  Phan,  Tien  Ngo  Manh,  Nhan  Nguyen  Duc,  Duyen  Ha  Thi  Kim,  Lien 
Truong Thi Bich, “Tracking control for the Electro-Optical tracking system Based on 
the self-tuning Fuzzy PID control”,VCCA-2015. 
[8]. M.  Abdo,  A.  R.  Toloei,  A.  R.  Vali  and  M.  R.  Arvan,  "Modeling, Control and 
Simulation of Cascade Control Servo System for One Axis Gimbal Mechanism," IJE 
Transactions A, vol. 27, no. 1, pp. 157-170, 2014. 
[9]. E. DiBenedetto, Classical Mechanics,  “Theory and Mathematical Modeling”,  2011, 
Birkhauser, New York. 
[10]. Tien Ngo Manh, Minh Phan Xuan, Duyen Ha Thi Kim, Minh Pham Ngoc, “Some of 
new research results in the Deverlopment of Mobile Robot mounted Camera 
automatically Seaching and Tracking Moving Target”, The Vietnam Conference on 
Mechatronics VCM6, ISBN 978-604-62-0753-5; 12/2012. 
[11]. Tien  Ngo  Manh,  Khanh  Pham  Xuan,    Phuoc  Nguyen  Doan,  Minh  Phan 
Xuan,“Proposed improvements controller parameter adjustment to adaptive the PID, 
applications replacement of industrial controllers”,  Journal  of  Science  and 
Technology 05/2011 - Hanoi University of Industry, ISSN 1859 3585, Tr 25-30. 
[12]. Tien  Ngo  Manh,  “Research, design and integrating the electro-optical system to 
monitor the short range objects, applying for the islands”, report of project Vietnam 
Academy of Science and Technology 2013-2014, 3/2015 
ABSTRACT 
TRACKING CONTROL FOR ELECTRO-OPTICAL TRACKING SYSTEM IN 
VIBRATION ENVIRONMENT BASED ON SELF-TUNING FUZZY PID CONTROL 
In this paper, controlling Electro-optical tracking system (EOTS) when 
operating in vibration, unstable environment such as ship, air plane, tank is 
researched. This makes the base body of EOTS has angular motion. In this paper, 
we also mention the effect of centrifugal force torque which is the cause of static 
mass unbalance on the rotating of pitch and yaw channel. The controller used in 
this paper is self-tuning Fuzzy PID controller. The overall control system is built 
and simulated in Matlab for the self-tuning Fuzzy PID controller and a 
conventional PID controller. 
Keywords: Electro-optical tracking system; Gimbal; PID; Fuzzy-PID; Tracking. 
Nhận bài ngày 02 tháng 5 năm 2017 
Hoàn thiện ngày 10 tháng 6 năm 2017 
Chấp nhận đăng ngày 20 tháng 7 năm 2017 
Địa chỉ: 1Viện Vật Lý, Viện Hàn Lâm KH&CN Việt Nam;   
               2 Đại học Bách khoa Hà Nội;  
              3 Đại học Công nghiệp Hà Nội. 
          * E-mail: nmtien@iop.vast.ac.vn