Bài tập Robot số 2

Luận Văn: Bài tập Robot số 2

ROBOTM1(t)M2(t)1 (t)2 (t)Bài tâp lớn robot Bài số 2 Bài tập robot số 2(Đề số 5)Đề bài: Cho một Robot 2 thanh nối đợc truyền động bởi động cơ một chiều . Động cơ một chiều đợc cấp điện từ 1bộ khuyếch đại điện áp.1.Xây dựng mô hình Simulink để xác định các phản ứng của Robot với các mô men đầu vào M1(t) và M2(t). 2.Thiết kế bộ điều khiển PID độc lập cho từng khớp.3.Mô phỏng hệ thống với bộ điều khiển ở câu 2.Số liệu của Robot:Chiều dài thanh 1 (l1) :0.4 (m)Chiều dàI thanh 2 (l2) : 0.2 (m).Khối lợng thanh nối 1 ( m1) : 21.8 (Kg).Khối lợng thanh nối 2 (m2) : 15 (Kg).Hằng số mô men của khớp 1,2 ( KM ) : 0.1 (Nm/A).Điện trở phần ứng (r1,r2) : 0.3 (Om).Tốc độ lớn nhất của động cơ khớp 1,2 ( max ) : 90 (rad/s).Khối lợng lớn nhất ( m1 ) : 5 (Kg).Tỉ số truyền cho cả 2 khớp ( i ) `: 30.Sinh viên thực hiện Nguyễn mạnh Hà 1 12Bài tâp lớn robot Bài số 2 Câu 1: Xây dựng mô hình simulink của robot 2 thanh nối Trớc hết ta tìm quan hệ giữa góc quay và tốc độ đầu ra so với momen M1và M2 ở đầu vào ta theo định lý lagrangM1=dtd(.1L)-1L;M2==dtd(.2L)-2L;Trong đó L đợc tính bởi :L=k-p=k1+k2+k3-p1-p2-p3;K1=2v.m211+2.j.211;j1=3l.m211; v21=4l.2121;K2=2v.m222+2)(.j2.21.2+;v22=22.22.yx +;x2=l1.cos1+2cos.l212+;=2.x- l1.sin1.1.-++.21.2122sin.l;Sinh viên thực hiện Nguyễn mạnh Hà 2 Bài tâp lớn robot Bài số 2 y2= l1.sin1+2sinl212+;=2.y l1.cos1.1.+++.21.2122cosl;v22=.x22+.22y=l21 21+2)(.l2.21.22++.1.(.2.1+).l1.l2.cos2;j2=3l.m222;k3=2.233vm thay l2 ở v2 bằng 2l2(chiều dàI thanh gấp đôi)v23=l21.21.+l21(.2.1+)2 +2.l1.l2 1.(.2.1+)cos2;p1=2sinl.g.m111;p2=m2g(l1sin1+2sin212+l);p3=m3g(l1sin1+l2sin(21+));L= k1+k2+k3-p1-p2-p3 thay số vào ta có:=2v.m211+2.j.211+2v.m222+2)(.j2.21.2++2v.m233-2sinl.g.m111- m2g(l1sin1+2sinl212+)m3g(l1sin1+l2sin(21+))thay các biểu thức vận tốc vào ta đợc:Sinh viên thực hiện Nguyễn mạnh Hà 3 Bµi t©p lín robot Bµi sè 2 L=2 21θA+2).(B2.2.1θ+θ+C.2.2.1.1cos)( θθ+θθ-D.sin1θ-E.sin(+1θ2θ);21321l)mm12m7(A ++=2232l)m12m7(B +=2132ll)m21m(C +=1321gl)mm2m(D ++=232gl)m21m(E +=A=5.23;B=0.55;C=1;D=121;E=24,5;.1Lθ∂∂=A.2.2.1.2.1.1cos).2.(C)(B θθ+θ+θ+θ+θ;dtd(.1Lθ∂∂)=2.2.2.12 2.1 2 1 1sin).2.(Ccos).2.(C)(B.A θθθ+θ−θθ+θ+θ+θ+θ;1Lθ∂∂=-)cos(.Ecos.D211θ+θ−θ;)cos(.cos.sinsin2)cos()cos2(2112.222.2.1 22 121θθθθθθθθθθθθ+++−−++++= EDCCCBCBAM;ghhHH1M1.2.1112.22122 212 111+θθ+θ+θ+θ=Sinh viªn thùc hiÖn NguyÔn m¹nh Hµ 4 )cos2(211θCBAH ++=)cos(212θCBH +=2112sin2θCh −=2122sinθCh −=)(cos.cos2111θθθ++= EDgBµi t©p lín robot Bµi sè 2 víi .2Lθ∂∂=2.1.2.1cosC)(B θθ+θ+θ; dtd(.2Lθ∂∂)=2.2.12 1 2 1sinCcosC)(B θθθ−θθ+θ+θ; 2Lθ∂∂=-)cos(.Esin)(C212.2.1.1θ+θ−θθ+θθ; M2=dtd(.2Lθ∂∂)-2Lθ∂∂M2=2.2.12 1 2 1sinCcosC)(B θθθ−θθ+θ+θ+)cos(.Esin)(C212.2.1.1θ+θ+θθ+θθ =)cos(EsinCB)cosCB(212.21 2 2θ+θ+θθ+θ+θθ+ =2.21211 222 121ghHH +θ+θ+θvíi Sinh viªn thùc hiÖn NguyÔn m¹nh Hµ 5 Bµi t©p lín robot Bµi sè 2 221cosCBH θ+=BH22=2211sinCh θ=)cos(Eg212θ+θ=VËy +θθθ+θ+θθ=21.21211.2.111222122 2 12221121121gghhhHHHHMM⇒−θθθ+θ−=θθ−−−211.21211.2.1112221221 2 11 2 1ggHhhhHMMH21122211T111221221H.HH.H1HHHHH−−−=−=2112221111211222 1HHHHHHHH−−−2222221cosCAB1cosC2BAcosCBcosCBBHθ−θ++θ−−θ−−=−=−222112111AAAAH++−θ+θθ+θθ+θθ+θ−++=θθ222121212111 2121122.2.1112.2212221.2121112.2.1112.2212211222121212111 21gAgAgAgAhA)hh(AhA)hh(AMAMAMAMASinh viªn thùc hiÖn NguyÔn m¹nh Hµ 6 Bài tâp lớn robot Bài số 2 sơ đồ mô hình simulink của rôbot nh sau:Sinh viên thực hiện Nguyễn mạnh Hà 7 Bài tâp lớn robot Bài số 2 Câu 2:Thiết kế bộ PID độc lập từng khớp.Hình 3: Mô hình động cơ rôbốt khi có PIDđể tìm đợc các hệ số của bộ PID ta tìm mô hình mẫu đơn giản sau đó tổng hợp theo một tiêu chuẩn nào đó rồi thay bộ số vào mô hình trên.Xét mô hình rôbôt khi không có điều chỉnh tốc độdùng bộ PID,dtừ sơ đồ trên ta tính đợc hàm truyềnmiu3iu2iumiDipipd1)p(k.k.k.p.j.Rp)k.kkkk(ikp.k1kp.k1W+++++==Sinh viên thực hiện Nguyễn mạnh Hà piruKmk1/Rưd11.đKMiiK+ UR1K Kip1Jp1KKm8 Bài tâp lớn robot Bài số 2 áp dụng tiêu chuẩn tối u đối xứng cho W(p) ta tìm đợc= T4kkip3iumiDT8)k.kkkk(i=+;3imuiuT8kkkj.R= 3muiuiTkk8jRk= ; 2muiupTkk2jRk=; um3iDkkTik8k =chọn ku=10 là hệ số khuếch đại của bộ khuếch đại ápa.Đối với động cơ khớp 1 khi tính mô men quán tính ta phải kể đến 3 thành phần :J1 mô men quán tính của thanh 1,3mlj211=J2 mômen quán tính của thanh 2 qui về thanh 1,ta sẽ tính cho chế độ nặng nề nhất khi 02=)3llll(m)l)ll((l3mldxxmj22212123132122lll2222211++=+==+J3 mô men quán tính tải qui về gốc của thanh nối 1 221t3)ll(mj +=Vậy )ll(m)3llll(m3mlj21t222121221+++++=Thay số vào ta có:J=6.76;kI=7.6;kp=30.4;kD=2đối với động cơ khớp 2 J gồm 2 thành phần Sinh viên thực hiện Nguyễn mạnh Hà 9 Bài tâp lớn robot Bài số 2 J2 mô men quán tính thanh 2 so với gốc thanh 23lmj2222= mô men quán tính tải so với gốc thanh 2 22t3lmj=22t222lm3lmj +=thay số vào ta có :j=0.4;kI=.45;kp=1.8;kD=.11 thay số vào bộ điều chỉnh ở trên ta có mô hình Simulink nh trên tuy nhiên các thông số trên chỉ là tham khảo làm cơ sở cho việc hiệu chỉnh và sau khi hiệu chỉnh lại ta thấy khi dùng bộ đi ều chỉnh PD với các tham số nh bên dới thì chất lợng hệ thống khá tốt.Sinh viên thực hiện Nguyễn mạnh Hà 10 [...].. .Bài tâp lớn robot Sinh viên thực hiện Bài số 2 11 Nguyễn mạnh Hà Bài tâp lớn robot Bài số 2 Thực hiện mô phỏng hệ thống với các thông số đặt 1 =10 , 2= 12 ta đợc kết quả nh sau: Đồ thị của 1 Sinh viên thực hiện 12 Nguyễn mạnh Hà Bài tâp lớn robot Bài số 2 Đồ thị của 1 Đồ thị của 2 Sinh viên thực hiện 13 Nguyễn mạnh Hà Bài tâp lớn robot Bài số 2 Đồ thị của 2 Nhận xét : qua kết . +θθθ+θ+θθ= 21 .21 211 .2. 11 122 2 122 . .2. . 122 21 121 121 gghhhHHHHMM⇒−θθθ+θ−=θθ−− 21 1 .21 211 .2. 11 122 2 122 1. .2. .11. .2. .1ggHhhhHMMH21 122 211T11 122 122 1H.HH.H1HHHHH−−−=− =21 122 2111 121 122 2..1HHHHHHHH−− 22 222 21cosCAB1cosC2BAcosCBcosCBBHθ−θ++θ−−θ−−=−= 22 21 121 11AAAAH++−θ+θθ+θθ+θθ+θ−++=θ 22 2 121 2 121 11. .21 21 122 .2. 11 12. 221 222 1 .21 211 12. 2.11 12. 221 221 122 2 121 2 121 11... .21 gAgAgAgAhA)hh(AhA)hh(AMAMAMAMASinh viªn. 2 Bài tâp lớn robot Bài số 2 y2= l1.sin1+2sinl2 12+ ; =2. y l1.cos1.1.+++ .21 .21 22cosl;v 22= .x 22+ .22 y=l21. .21 +2) (.l2 .21 .22 ++.1.( .2. 1+).l1.l2.cos2;j2=3l.m 222 ;k3 =2. 233vm