Điều khiển bù nhiễu cho cánh tay máy đôi sử dụng mạng nơ ron nhân tạo

Bài viết Điều khiển bù nhiễu cho cánh tay máy đôi sử dụng mạng nơ ron nhân tạo trình bày phương pháp điều khiển bù nhiễu cho hệ cánh tay máy đôi sử dụng mạng nơ-ron. Bằng cách cập nhật tham số của mạng sao cho tối thiểu hóa sự ảnh hưởng của nhiễu đầu vào, quỹ đạo các trạng thái của hệ sẽ được đảm bảo bám theo tín hiệu đặt cho dù hệ có chịu tác động của nhiễu hay không.

SCIENCE - TECHNOLOGY P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9619 ĐIỀU KHIỂN BÙ NHIỄU CHO CÁNH TAY MÁY ĐÔI SỬ DỤNG MẠNG NƠ-RON NHÂN TẠO DISTURBANCES REJECTION CONTROL FOR DUAL ARMS ROBOT USING ARTIFICIAL NEURAL NETWORK Nguyễn Ngọc Linh1,*, Phạm Ngọc Thành1, Hoàng Duy1 DOI: https://doi.org/10.57001/huih5804.29 TĨM TẮT Bài báo trình bày phương pháp điều khiển bù nhiễu cho hệ cánh tay máy đôi sử dụng mạng nơ-ron Bằng cách cập nhật tham số mạng cho tối thiểu hóa ảnh hưởng nhiễu đầu vào, quỹ đạo trạng thái hệ đảm bảo bám theo tín hiệu đặt cho dù hệ có chịu tác động nhiễu hay khơng Các kết thuật tốn mơ Matlab Simulink qua hiệu phương pháp kiểm chứng đồng thời công việc so sánh với điều khiển trượt thực nhằm cho thấy ưu mạng nơ-ron Từ khóa: Điều khiển bù nhiễu, điều khiển thích nghi, mạng nơ-ron, cánh tay máy đôi, robot song song ABSTRACT This paper presents a disturbances rejection control method for dual arms robots using artificial neural networks By updating the network parameters to minimize input disturbances, the system's state trajectory is guaranteed to follow the reference signal regardless of whether disturbances are present The Matlab/Simulink software simulation results show the proposed method's effectiveness and advantages over sliding mode controllers Keywords: Disturbances rejection control, adaptive control, neural network, dual arms robot, parallel robot Trường Quốc tế, Đại học Quốc gia Hà Nội Email: nlnguyen@vnu.edu.vn Ngày nhận bài: 01/8/2022 Ngày nhận sửa sau phản biện: 29/8/2022 Ngày chấp nhận đăng: 27/10/2022 * GIỚI THIỆU Robot dạng cánh tay máy đôi sử dụng rộng rãi cơng nghiệp, hệ thống hoạt động độc lập phối hợp với người theo dạng dây chuyền hoàn thành nhiều nhiệm vụ khác q trình sản xuất [1-3] Chính vậy, vấn đề điều khiển cấu hình cánh tay robot cách xác linh hoạt ảnh hưởng trực tiếp tới hiệu vận hành toàn dây chuyền Đối với cánh tay máy đơi có mơ hình tốn học dạng phi tuyến, điều khiển chiếu (backstepping) điều khiển trượt [4] Website: https://jst-haui.vn sử dụng hiệu để đưa góc quay robot bám theo giá trị đặt đồng thời loại bỏ phần ảnh hưởng nhiễu Bộ điều khiển trượt với mặt trượt động [5] giữ ưu điểm điều khiển chiếu (backstepping) điều khiển trượt cịn hạn chế bùng nổ tốn hạng gây thực tính tốn Tuy nhiên, với việc có xuất hàm dấu biểu thức xác định tín hiệu điều khiển, việc xảy tượng rung (chaterring) tránh khỏi với điều khiển trượt điều khiển mặt động Một cách tiếp cận khác sử dụng hệ logic mờ cách trực tiếp [6] kết hợp với điều khiển chiếu [7] hay điều khiển trượt [8] nhằm nâng cao tính thích nghi điều khiển Theo đó, có tham gia hệ mờ, điều khiển có khả tự điều chỉnh tham số để phù hợp với ảnh hưởng từ tác động bên lên đối tượng Hiện nay, mạng nơ-ron nhân tạo ứng dụng nhiều kỹ thuật điều khiển [9] [10] mang lại kết tích cực Với khả xấp xỉ hàm số, tham gia mạng nơ-ron điều khiển giúp hệ thống không đáp ứng tốt với nhiễu đầu vào mà hạn chế thay đổi thành phần bất định hệ thống giữ nguyên chất lượng điều khiển mơ hình có sai lệch Tận dụng ưu điểm trên, báo điều khiển bù nhiễu đề xuất với thành phần quan trọng mạng nơ-ron Bằng cách cập nhật tham số mạng để tối thiểu hóa ảnh hưởng nhiễu, phương pháp đề xuất hướng tới việc cung cấp cho điều khiển khả trì quỹ đạo nhiễu tác động mạnh vào hệ thống, điều hạn chế điều khiển trượt thông thường Đồng thời, hiệu thuật toán kiểm chứng qua kết mô đánh giá thông qua so sánh với điều khiển trượt đề cập [4] MƠ HÌNH ĐỘNG LỰC HỌC CỦA CÁNH TAY MÁY ĐÔI [5,8] Hệ robot song song hai cánh tay mơ tả hình Trong hai cánh tay gắn cố định với sàn, cánh tay gồm hai khớp quay linh hoạt 360 độ Vol 58 - No (Oct 2022) ● Journal of SCIENCE & TECHNOLOGY KHOA HỌC CÔNG NGHỆ P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9619 Khi hướng lực F F xác định phải hướng tải tải giữ hai tay cách hiệu lực phải dương Như từ phương trình lực ma sát điều kiện lực F F dương, lực F F tính sau:  ẍ ≥0 ̈ ⎧F = ( ) ⎧F = Hình Mơ hình Robot song song hai cánh tay ⎨ ⎩F = Các kí hiệu đại lượng hệ:  b , b , b , b : hệ số ma sát trục 1,2,3,4 hệ;  θ , θ , θ , θ : góc quay bốn khớp;  m , m , m , m : khối lượng bốn trục;  l , l , l , l : chiều dài bốn trục;  I , I , I , I : momen qn tính có bốn trục;  l , l , l , l : khoảng cách từ trọng tâm đến tâm quay bốn trục;  x , y : tọa độ khối tâm vật () (3) ⎨ ⎩F =  ẍ + ̈ ( ) + ( ) + () + mẍ