Hệ thống điều khiển Robot tự hành qua mạng trong môi trường công nghiệp.Hệ thống điều khiển Robot tự hành qua mạng trong môi trường công nghiệp.Hệ thống điều khiển Robot tự hành qua mạng trong môi trường công nghiệp.Hệ thống điều khiển Robot tự hành qua mạng trong môi trường công nghiệp.Hệ thống điều khiển Robot tự hành qua mạng trong môi trường công nghiệp.Hệ thống điều khiển Robot tự hành qua mạng trong môi trường công nghiệp.Hệ thống điều khiển Robot tự hành qua mạng trong môi trường công nghiệp.Hệ thống điều khiển Robot tự hành qua mạng trong môi trường công nghiệp.Hệ thống điều khiển Robot tự hành qua mạng trong môi trường công nghiệp.Hệ thống điều khiển Robot tự hành qua mạng trong môi trường công nghiệp.Hệ thống điều khiển Robot tự hành qua mạng trong môi trường công nghiệp.Hệ thống điều khiển Robot tự hành qua mạng trong môi trường công nghiệp.Hệ thống điều khiển Robot tự hành qua mạng trong môi trường công nghiệp.Hệ thống điều khiển Robot tự hành qua mạng trong môi trường công nghiệp.Hệ thống điều khiển Robot tự hành qua mạng trong môi trường công nghiệp.Hệ thống điều khiển Robot tự hành qua mạng trong môi trường công nghiệp.Hệ thống điều khiển Robot tự hành qua mạng trong môi trường công nghiệp.Hệ thống điều khiển Robot tự hành qua mạng trong môi trường công nghiệp.Hệ thống điều khiển Robot tự hành qua mạng trong môi trường công nghiệp.Hệ thống điều khiển Robot tự hành qua mạng trong môi trường công nghiệp.Hệ thống điều khiển Robot tự hành qua mạng trong môi trường công nghiệp.Hệ thống điều khiển Robot tự hành qua mạng trong môi trường công nghiệp.Hệ thống điều khiển Robot tự hành qua mạng trong môi trường công nghiệp.Hệ thống điều khiển Robot tự hành qua mạng trong môi trường công nghiệp.
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ CÔNG THƯƠNG VIỆN NGHIÊN CỨU ĐIỆN TỬ, TIN HỌC, TỰ ĐỘNG HÓA -*** - NGUYỄN TRỌNG TRUNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ROBOT TỰ HÀNH QUA MẠNG TRONG MÔI TRƯỜNG CÔNG NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ MÃ SỐ: 9520203 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT TP Hồ Chí Minh - 2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ CÔNG THƯƠNG VIỆN NGHIÊN CỨU ĐIỆN TỬ, TIN HỌC, TỰ ĐỘNG HÓA -*** - NGUYỄN TRỌNG TRUNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ROBOT TỰ HÀNH QUA MẠNG TRONG MÔI TRƯỜNG CÔNG NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ MÃ SỐ: 9520203 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS NGUYỄN THANH PHƯƠNG TS TRẦN VIẾT THẮNG LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan nội dung luận án kết nghiên cứu riêng tác giả Tất tham khảo từ nghiên cứu liên quan nêu nguồn gốc cách rõ ràng Những kết nghiên cứu đóng góp luận án chưa cơng bố cơng trình khoa học khác Tác giả luận án Nghiên cứu sinh Nguyễn Trọng Trung i LỜI CẢM ƠN Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến hai Thầy hướng dẫn: PGS TS Nguyễn Thanh Phương TS Trần Viết Thắng tận tình hướng dẫn tơi thực cơng trình nghiên cứu hồn thành luận án Tơi xin chân thành cảm ơn Thầy, Cô, Cán bộ, Nhân viên Viện Nghiên cứu Điện tử, Tin học, Tự động hóa Phân Viện Nghiên cứu Điện tử, Tin học, Tự động hóa TP.HCM nhiệt tình giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho suốt thời gian học tập nghiên cứu Cuối cùng, xin bày tỏ lịng biết ơn chân thành đến Gia đình tơi, người thân chia sẻ khó khăn, ln động viên tơi vượt qua khó khăn để hồn thành tốt luận án Tác giả luận án Nghiên cứu sinh Nguyễn Trọng Trung MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN .ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT vi DANH MỤC CÁC ĐƠN VỊ ĐO LƯỜNG viii DANH MỤC HÌNH VẼ .ix DANH MỤC BẢNG BIỂU .xii DANH MỤC KÍ HIỆU xiii MỞ ĐẦU .1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ROBOT TỰ HÀNH QUA MẠNG 1.1 Giới thiệu hệ thống vật lí ảo cho hệ thống kho vận nội môi trường công nghiệp 1.2 Giới thiệu hệ thống điều khiển qua mạng cho robot tự hành .13 1.2.1 Giới thiệu chung 13 1.2.2 Hệ thống điều khiển robot tự hành qua mạng 20 1.3 Các vấn đề cần giải 25 1.4 Tình hình nghiên cứu 30 1.4.1 Về hệ thống có thời gian trễ .30 1.4.2 Về điều khiển robot tự hành có thời gian trễ 36 1.5 Kết luận .41 CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG MƠ HÌNH HĨA ROBOT TỰ HÀNH TRONG SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA THỜI GIAN TRỄ .43 2.1 Mô tả hệ thống 43 2.2 Mơ hình động học robot tự hành 46 2.3 Mơ hình động lực học robot tự hành 47 2.4 Mơ hình hóa thời gian trễ 53 2.5 Kết luận chương .57 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN BÁM THEO QUỸ ĐẠO MONG MUỐN CHO ROBOT TỰ HÀNH VỚI TÍN HIỆU TRỄ ĐẦU VÀO .59 3.1 Thuật toán bám theo quỹ đạo mong muốn 60 3.2 Hệ thống tham chiếu mơ hình ổn định 65 3.3 Bộ điều khiển thích nghi theo hệ thống tham chiếu cho hệ thống ngõ vào – ngõ .71 3.4 Bộ điều khiển thích nghi theo hệ thống tham chiếu cho robot tự hành .83 3.5 Kết luận chương .92 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ 94 4.1 Cấu trúc hệ thống 94 4.1.1 Cấu hình điều khiển qua mạng 94 4.1.2 Cấu trúc robot tự hành .95 4.1.3 Cấu trúc trao đổi liệu qua mạng 97 4.2 Thiết lập mô 100 4.3 Kết mô Matlab 102 4.3.1 Trường hợp – Khơng có thời gian trễ 103 4.3.2 Trường hợp – Thời gian trễ 0.01 giây 108 4.3.3 Trường hợp – Thời gian trễ 0.05 giây 112 4.3.4 Trường hợp – Thời gian trễ 0.1 giây 115 4.4 Thực nghiệm xác định thời gian trễ 120 4.5 Kết thực nghiệm điều khiển robot tự hành ảo qua mạng 124 4.6 Kết luận chương 130 Kết luận 133 CƠNG TRÌNH CƠNG BỐ TẠP CHÍ .137 CƠNG TRÌNH CƠNG BỐ HỘI NGHỊ 138 TÀI LIỆU THAM KHẢO .139 PHỤ LỤC 152 A.1 Chương trình mơ hệ thống tham chiếu 152 A.2 Chương trình mơ điều khiển thích nghi theo hệ thống tham chiếu cho hệ thống ngõ vào – ngõ 154 A.3 Chương trình mơ điều khiển thích nghi theo hệ thống tham chiếu cho robot tự hành – Trường hợp khơng có thời gian trễ 160 A.4 Chương trình mơ điều khiển thích nghi theo hệ thống tham chiếu cho robot tự hành – Trường hợp thời gian trễ 10ms .170 A.5 Chương trình mơ điều khiển thích nghi theo hệ thống tham chiếu cho robot tự hành – Trường hợp thời gian trễ 50ms .180 A.6 Chương trình mơ điều khiển thích nghi theo hệ thống tham chiếu cho robot tự hành – Trường hợp thời gian trễ 100ms .189 A.7 Chương trình phần mềm đo thời gian trễ tầng mạng 199 A.8 Chương trình phần mềm đo thời gian trễ tầng ứng dụng – Thành phần nguồn .201 A.9 Chương trình phần mềm đo thời gian trễ tầng ứng dụng – Thành phần đích 205 A.10Chương trình phần mềm mô động học/động lực học robot tự hành 208 A.11Chương trình phần mềm điều khiển giao diện điều khiển trung tâm 211 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT AC ACK AGV CAN CSMA/CD DC DCS FTP HMI HTTP HTTPS ID IMU IP LAN LQR MIMO MRAC MQTT NCS NTP PC PI PID PLC PWM SISO SYN RTS RTT TCP Alternative current Acknowledgement Automated guided vehicle Controlled Area Network Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection Direct current Distributed control system File Transfer Protocol Human machine interface Hypertext Transfer Protocol Hypertext Transfer Protocol Secure Identifier Inertia measurement unit Internet protocol Local Area Network Linear Quadratic Regulator Multi input multi output Model reference adaptive control Message Queuing Telemetry Transport Networked control system Network Time Protocol Personal computer Proportional – Integral Proportional – Integral – Derivative Programmable logic control Pulse Width modulation Single input single output Synchronous Request to send Round trip time Transmission Control Dòng điện xoay chiều Hồi đáp Phương tiện tự hành Mạng điều khiển nội Dòng điện chiều Hệ thống điều khiển phân tán Giao thức truyền tải tập tin Giao diện người - máy Giao thức truyền tải siêu văn Giao thức truyền tải siêu văn bảo mật Mã định danh Thiết bị đo lường quán tính Giao thức mạng Mạng giao tiếp nội Hệ thống nhiều ngõ vào nhiều ngõ Bộ điều khiển thích nghi theo mơ hình tham chiếu chuẩn Giao thức truyền thơng điệp theo mơ hình cung cấp/th bao Hệ thống điều khiển qua mạng truyền thơng Máy tính Bộ điều khiển tỉ lệ - tích phân Bộ điều khiển tỉ lệ - tích phân – vi phân Bộ điều khiển khả trình Phương pháp điều chế độ rộng xung Hệ thống ngõ vào ngõ Đồng Yêu cầu để gửi Thời gian lặp vòng UDP UWB Protocol Universal asynchronous receiver transmitter User Datagram Protocol Ultra-wideband WIFI Wireless fidelity UART Giao thức liệu người dùng Công nghệ radio băng thơng siêu rộng Tín hiệu truyền khơng dây DANH MỤC CÁC ĐƠN VỊ ĐO LƯỜNG Khối lượng Chiều dài Thời gian Vận tốc Tốc độ truyền Công suất Độ phân giải kilogram meter, millimeter second, millisecond meter per second, round per minute bit per second Watt pulse per round kg m, mm s, ms m/s, rpm bps W ppr