(Luận án tiến sĩ) Phân tích kỳ dị và điều khiển trượt mờ robot song song phẳng có kể đến hệ dẫn động

(Luận án tiến sĩ) Phân tích kỳ dị và điều khiển trượt mờ robot song song phẳng có kể đến hệ dẫn động(Luận án tiến sĩ) Phân tích kỳ dị và điều khiển trượt mờ robot song song phẳng có kể đến hệ dẫn động(Luận án tiến sĩ) Phân tích kỳ dị và điều khiển trượt mờ robot song song phẳng có kể đến hệ dẫn động(Luận án tiến sĩ) Phân tích kỳ dị và điều khiển trượt mờ robot song song phẳng có kể đến hệ dẫn động(Luận án tiến sĩ) Phân tích kỳ dị và điều khiển trượt mờ robot song song phẳng có kể đến hệ dẫn động(Luận án tiến sĩ) Phân tích kỳ dị và điều khiển trượt mờ robot song song phẳng có kể đến hệ dẫn động(Luận án tiến sĩ) Phân tích kỳ dị và điều khiển trượt mờ robot song song phẳng có kể đến hệ dẫn động(Luận án tiến sĩ) Phân tích kỳ dị và điều khiển trượt mờ robot song song phẳng có kể đến hệ dẫn động(Luận án tiến sĩ) Phân tích kỳ dị và điều khiển trượt mờ robot song song phẳng có kể đến hệ dẫn động(Luận án tiến sĩ) Phân tích kỳ dị và điều khiển trượt mờ robot song song phẳng có kể đến hệ dẫn động(Luận án tiến sĩ) Phân tích kỳ dị và điều khiển trượt mờ robot song song phẳng có kể đến hệ dẫn động(Luận án tiến sĩ) Phân tích kỳ dị và điều khiển trượt mờ robot song song phẳng có kể đến hệ dẫn động(Luận án tiến sĩ) Phân tích kỳ dị và điều khiển trượt mờ robot song song phẳng có kể đến hệ dẫn động(Luận án tiến sĩ) Phân tích kỳ dị và điều khiển trượt mờ robot song song phẳng có kể đến hệ dẫn động(Luận án tiến sĩ) Phân tích kỳ dị và điều khiển trượt mờ robot song song phẳng có kể đến hệ dẫn động(Luận án tiến sĩ) Phân tích kỳ dị và điều khiển trượt mờ robot song song phẳng có kể đến hệ dẫn động(Luận án tiến sĩ) Phân tích kỳ dị và điều khiển trượt mờ robot song song phẳng có kể đến hệ dẫn động(Luận án tiến sĩ) Phân tích kỳ dị và điều khiển trượt mờ robot song song phẳng có kể đến hệ dẫn động(Luận án tiến sĩ) Phân tích kỳ dị và điều khiển trượt mờ robot song song phẳng có kể đến hệ dẫn động(Luận án tiến sĩ) Phân tích kỳ dị và điều khiển trượt mờ robot song song phẳng có kể đến hệ dẫn động(Luận án tiến sĩ) Phân tích kỳ dị và điều khiển trượt mờ robot song song phẳng có kể đến hệ dẫn động(Luận án tiến sĩ) Phân tích kỳ dị và điều khiển trượt mờ robot song song phẳng có kể đến hệ dẫn động(Luận án tiến sĩ) Phân tích kỳ dị và điều khiển trượt mờ robot song song phẳng có kể đến hệ dẫn động(Luận án tiến sĩ) Phân tích kỳ dị và điều khiển trượt mờ robot song song phẳng có kể đến hệ dẫn động(Luận án tiến sĩ) Phân tích kỳ dị và điều khiển trượt mờ robot song song phẳng có kể đến hệ dẫn động(Luận án tiến sĩ) Phân tích kỳ dị và điều khiển trượt mờ robot song song phẳng có kể đến hệ dẫn động(Luận án tiến sĩ) Phân tích kỳ dị và điều khiển trượt mờ robot song song phẳng có kể đến hệ dẫn động

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Vũ Đức Vương PHÂN TÍCH KỲ DỊ VÀ ĐIỀU KHIỂN TRƯỢT MỜ ROBOT SONG SONG PHẲNG CÓ KỂ ĐẾN HỆ DẪN ĐỘNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ CƠ HỌC Hà Nội – 2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Vũ Đức Vương PHÂN TÍCH KỲ DỊ VÀ ĐIỀU KHIỂN TRƯỢT MỜ ROBOT SONG SONG PHẲNG CÓ KỂ ĐẾN HỆ DẪN ĐỘNG Ngành: Cơ học Mã số: 9440109 LUẬN ÁN TIẾN SĨ CƠ HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Nguyễn Quang Hồng Hà Nội – 2022 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan toàn nội dung, kết trình bày luận án kết nghiên cứu thân hướng dẫn khoa học PGS.TS Nguyễn Quang Hoàng Trừ phần tham khảo ghi rõ luận án, số liệu, kết nêu luận án trung thực chưa công bố cơng trình khác Hà Nội, ngày tháng năm … Người hướng dẫn Tác giả luận án PGS TS Nguyễn Quang Hoàng Vũ Đức Vương i LỜI CẢM ƠN Qua thời gian học tập nghiên cứu Viện Cơ khí, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, đến tơi hồn thành luận án tiến sĩ Luận án hồn chỉnh nhờ giúp đỡ quý thầy cô, quý quan, gia đình, bạn bè đồng nghiệp Với lịng kính trọng biết ơn sâu sắc, tác giả xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành tới: PGS TS Nguyễn Quang Hồng, người thầy tận tình hướng dẫn truyền cho kinh nghiệm quý báu nghiên cứu khoa học Xin tỏ lòng cảm ơn tới PGS Nguyễn Phong Điền người thầy tư vấn định hướng tiếp cận với lĩnh vực chuyên môn Tác giả xin gửi lời cảm ơn tới Viện Cơ khí - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi suốt trình làm luận án Tác giả xin gửi lời cảm ơn tới Bộ môn Cơ học ứng dụng hỗ trợ tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả suốt thời gian học tập nghiên cứu môn Tác giả xin cảm ơn ủng hộ bạn bè, đồng nghiệp giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả trình làm luận án Cuối cùng, tác giả xin chân thành cảm ơn đến gia đình ln sát cánh, động viên ủng hộ tác giả suốt trình làm luận án Vũ Đức Vương ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i  LỜI CẢM ƠN ii  MỤC LỤC iii  DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT vi  DANH MỤC CÁC BẢNG viii  DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ix  MỞ ĐẦU 1  CHƯƠNG : TỔNG QUAN 3  1.1  Robot robot song song 3  1.1.1  Phân loại robot song song 7  1.1.2  Ứng dụng robot song song 8  1.2  Các phương pháp điều khiển robot 11  1.3  Vấn đề kỳ dị robot song song 13  1.4  Tình hình nghiên cứu nước 16  1.4.1  Các nghiên cứu nước 17  1.4.2  Các nghiên cứu nước 18  1.5  Hướng nghiên cứu luận án 20  1.6  Kết luận chương 24  CHƯƠNG : PHÂN TÍCH KỲ DỊ ĐỘNG HỌC ROBOT SONG SONG 26  2.1  Mở đầu 26  2.2  Hệ phương trình liên kết robot song song 26  2.3  Phân tích động học thuận robot song song 27  2.4  Phân tích động học ngược robot song song 28  2.4.1  Giải toán động học ngược phương pháp ma trận Jacobi 28  2.4.2  Giải toán động học ngược cho robot song song 3RRR phương pháp giải tích 32  2.4.3  Ước lượng động học cho robot song song 34  2.5  Phân tích kì dị động học robot song song 3RRR 36  2.5.1  Phương pháp xác định cấu hình kỳ dị 36  2.5.2  Giải pháp vượt kỳ dị phân tích động học robot song song 38  iii 2.5.3  Mô số vượt kỳ dị động học 40  2.6  Kết luận chương 45  CHƯƠNG : ĐỘNG LỰC HỌC ROBOT SONG SONG CÓ KỂ ĐẾN HỆ DẪN ĐỘNG 46  3.1  Mở đầu 46  3.2  Mơ hình động lực học robot song song có kể đến hệ dẫn động 46  3.2.1  Mơ hình động lực học hệ dẫn động 47  3.2.2  Mơ hình động lực học robot song song có kể đến hệ dẫn động 49  3.2.3  Hệ phương trình vi phân chuyển động với tọa độ suy rộng tối thiểu 58  3.3  Khảo sát động lực học robot song song 60  3.3.1  Bài toán động lực học thuận 61  3.3.2  Bài toán động lực học ngược 62  3.3.3  So sánh kiểm chứng mơ hình chương trình tính 63  3.4  Vấn đề ổn định hóa liên kết 66  3.4.1  Phương pháp Baumgarte 66  3.4.2  Phương pháp chiếu hiệu chỉnh 67  3.5  Vượt kỳ dị phân tích động lực học robot song song 70  3.5.1  Cơ sở phương pháp 70  3.5.2  Nội dung mô số 72  3.5.3  Kết mô 72  3.6  Kết luận chương 73  CHƯƠNG : ĐIỀU KHIỂN TRƯỢT ROBOT SONG SONG CÓ KỂ ĐẾN HỆ DẪN ĐỘNG 75  4.1  Mở đầu 75  4.2  Một số điều khiển truyền thống cho robot song song 76  4.2.1  Điều khiển vị trí - điều khiển PD+bù trọng lực 76  4.2.2  Điều khiển PID dựa mơ men tính tốn 76  4.3  Điều khiển trượt robot song song không gian khớp 78  4.3.1  Xây dựng luật điều khiển 78  4.3.2  Nội dung mô số 81  4.3.3  Kết mô số 81  iv 4.4  Điều khiển trượt robot song song không gian thao tác 82  4.4.1  Biến đổi hệ phương trình động học dạng tọa độ tối thiểu không gian thao tác 82  4.4.2  Xây dựng luật điều khiển không gian thao tác 83  4.4.3  Mô số 87  4.5  Kết luận chương 89  CHƯƠNG : ĐIỀU KHIỂN TRƯỢT MỜ ROBOT SONG SONG CÓ KỂ ĐẾN HỆ DẪN ĐỘNG 90  5.1  Mở đầu 90  5.2  Cơ sở hoạt động điều khiển mờ 90  5.2.1  Mờ hóa 91  5.2.2  Luật hợp thành 92  5.2.3  Giải mờ 93  5.3  Sử dụng điều khiển trượt mờ để bù thành phần nhiễu bất định thông số 96  5.3.1  Cơ sở phương pháp 96  5.3.2  Nội dung mô 98  5.3.3  Kết mô 98  5.4  Sử dụng điều khiển trượt mờ điều khiển bám quỹ đạo 99  5.4.1  Cơ sở phương pháp 99  5.4.2  Nội dung mô số 102  5.4.3  Kết mô số 102  5.5  Kết luận chương 104  KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 105  DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 107  TÀI LIỆU THAM KHẢO 108  v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT TT Ký hiệu Mô tả M Ma trận khối lượng C Ma trận ly tâm Coriolis Js Ma trận Jacobi JT Ma trận Jacobi tịnh tiến JR Ma trận Jacobi quay IC Ma trận mô men qn tính khối Im Ma trận mơ men qn tính khối rơ to động g Véc tơ gia tốc trọng trường n Số bậc tự hệ 10 m Số tọa độ suy rộng không gian thao tác 11 r Số tọa độ suy rộng dư hay số nhân tử Lagrange 12 q Véc tơ tọa độ khớp 13 q Véc tơ vận tốc khớp 14 q Véc tơ gia tốc khớp 15 qa Véc tơ tọa độ suy rộng khớp chủ động 16 q a Véc tơ vận tốc suy rộng khớp chủ động 17 qa Véc tơ gia tốc suy rộng khớp chủ động 18 qi Véc tơ tọa độ suy rộng độc lập 19 qd Véc tơ tọa độ suy rộng phụ thuộc 20 x Véc tơ tọa độ bàn máy động 21 x Véc tơ vận tốc bàn máy động 22  x Véc tơ gia tốc bàn máy động 23 z Véc tơ tọa độ dư 24 f Véc tơ phương trình liên kết 25 a Véc tơ mô men/ lực dẫn động 26  Véc tơ nhân tử Lagrange 27 u Véc tơ lực điều khiển vi 28 e Véc tơ sai số 29 rg Tỉ số truyền hộp giảm tốc 30 l1 Chiều dài khâu chủ động chân robot 31 l2 Chiều dài khâu bị động chân robot 32  Véc tơ vận tốc góc khâu 33 T Biểu thức động 34  Biểu thức 35 V Hàm Lyapunov 36 N Ma trận bù ma trận Jacobi TT Chữ viết tắt 3RRR 3RPR PD PID GA DLS SVD Mơ tả Robot song song phẳng chân, với trình tự khớp chân Revolute – Revolute - Revolute Robot song song phẳng chân, với trình tự khớp chân Revolute – Prismatic - Revolute Bộ điều khiển tỷ lệ - đạo hàm (Proportional – Derivate) Bộ điều khiển tỷ lệ - tích phân – đạo hàm (Proportional - Integral – Derivate) Giải thuật di truyền (Genetic algorithm) Phương pháp bình phương tối thiểu (Damped Least Squares) Phương pháp phân rã giá trị kỳ dị (Singular Value Decomposition) DC Motor Động điện chiều SMC Bộ điều khiển trượt (Sliding Mode Control) vii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: So sánh robot chuỗi robot song song 6  Bảng 1.2: Bảng thông số robot song song 3RRR 24  Bảng 3.1: Các tọa độ suy rộng ký hiệu 47  Bảng 5.1: Bảng suy diễn mờ cho hệ số v 97  Bảng 5.2: Bảng luật điều khiển FSMC 100  viii ... GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Vũ Đức Vương PHÂN TÍCH KỲ DỊ VÀ ĐIỀU KHIỂN TRƯỢT MỜ ROBOT SONG SONG PHẲNG CÓ KỂ ĐẾN HỆ DẪN ĐỘNG Ngành: Cơ học Mã số: 9440109 LUẬN ÁN TIẾN SĨ... ROBOT SONG SONG CÓ KỂ ĐẾN HỆ DẪN ĐỘNG 46  3.1  Mở đầu 46  3.2  Mơ hình động lực học robot song song có kể đến hệ dẫn động 46  3.2.1  Mơ hình động lực học hệ dẫn động. .. nghiên cứu phân tích kỳ dị điều khiển trượt mờ robot song song phẳng có kể đến hệ dẫn động không mang lại ý nghĩa khoa học mà cịn có ý nghĩa thực tế với trình ứng dụng phát triển robot song song Mục