Áo cáo đồ án 2b điều khiển omni wheel robot dùng giải thuật pid

THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN VÀ MÔ PHỎNGTa đề xuất luật điều khiển như sau:Luật điều khiển được viết lại: Trang 8 III.. THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN VÀ MƠ PHỎNG Thơng số của robot: Thông số ban đ

NỘI DUNG BÀI THUYẾT TRÌNH

I GIỚI THIỆU

II CƠ SỞ LÝ THUYẾT

III THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN VÀ MÔ PHỎNG

IV MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM

V KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHI

II Cơ sở lý thuyết

• (OXY) là hệ tọa độ toàn cục

III THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN VÀ MÔ PHỎNG

1 Thiết kế

𝑢∗ = 𝑓 + 𝐾 𝑟 𝑟 + 𝑢 𝑑

Trong đó:

: giá trị bù nhiễu và sai số ước lượng

: giá trị ước lượng của f, ngõ ra của mạng neural:

^ 𝑓 ∈ ℜ3𝑥 1

III THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN VÀ MÔ PHỎNG

Ta đề xuất luật điều khiển như sau:

Luật điều khiển được viết lại:

¿

III THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN VÀ MÔ PHỎNG

2 Mô phỏng

III THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN VÀ MÔ PHỎNG

 Thông số của robot:

 Thông số ban đầu:

Trường hợp 1: Robot hoạt động không nhiễu

III THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN VÀ MÔ PHỎNG

• Cho robot di chuyển theo quỹ đạo đường tròn tâm O(6,6)

• Bán kính R=1m

• Ta có hệ phương trình:

• Cho robot di chuyển theo quỹ đạo đường tròn tâm O(6,6)

• Bán kính R=1m

• Ta có hệ phương trình:

•

III THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN VÀ MÔ PHỎNG

Sai số x, y, theta

III THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN VÀ MÔ PHỎNG

Lực điều khiển vào 3 động cơ

Trường hợp 2: Robot hoạt động có nhiễu

III THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN VÀ MÔ PHỎNG

Phân tích cụ thể:

III THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN VÀ MÔ PHỎNG

•Quỹ đạo di chuyển:

• Ta thêm nhiễu td can

thiệp vào trục x và trục

y

• Ở giây thứ 6 trở đi, khối

lượng robot tăng lên từ

2kg lên 5kg

•Quỹ đạo di chuyển:

• Ta thêm nhiễu td can

thiệp vào trục x và trục

y

• Ở giây thứ 6 trở đi, khối

lượng robot tăng lên từ

2kg lên 5kg

•

III THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN VÀ MÔ PHỎNG

III THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN VÀ MÔ PHỎNG

III THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN VÀ MÔ PHỎNG

Ước lượng của mạng RBF

𝑓 =𝑀 ( 𝑞 ´ 𝑑 + 𝐾 𝑒 𝑒+𝐾 ´ 𝑖 𝑒 ) + 𝐶 ( 𝑞 ´ 𝑑 + 𝐾 𝑒 𝑒+𝐾 𝐼 ∫ 𝑒𝑑𝑡 )

Bộ điều khiển PID-Neural tỏ ra thích ứng hơn bộ điều khiển PID

Nhìn vào kết quả sai số toàn phương trung bình (MSE) ở bảng ta nhận thấy PID-Neural hoạt động tốt hơn

III THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN VÀ MÔ PHỎNG

 Trong điều kiện không nhiễu:

•Ta thấy bộ điều khiển PID và PID-Neural đều đáp ứng tốt

•Tuy nhiên sai số của bộ điều khiển PID-Neural vẫn nhỏ hơn

 Trong điều kiện có nhiễu và khối lượng thay đổi:

•Bộ điều khiển PID-Neural đã thể hiện được tính thích nghi của nó với các thành phần nhiễu và yếu tố bất định của mô hình

•Tuy nhiên việc nhận dạng nhiễu và các thông số không chắc chắn của mô hình còn chưa tốt, cần được cải tiến

3 Kết luận:

III THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN VÀ MÔ PHỎNG

IV MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM

Sơ đồ khối mô tả hệ thống robot

IV MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM

Khu vực thực nghiệm robot

IV MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM

Mô hình Omni Robot 3 bánh thực tế

IV MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM

Giao diện điều khiển robot trên Matlab

•Cho robot di chuyển không vật nặng.

•Quỹ đạo đường tròn tâm O (100,75) với bán kính là 45cm

•Cho 15s đầu, robot di chuyển với thuật toán PID Sau 15s, robot di chuyển với thuật toán PID-Neural

 Việc này giúp ta có thể so sánh được đáp ứng của hai bộ điều khiển

IV MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM

 Thực nghiệm 1:

IV MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM

 Kết quả thực nghiệm 1

IV MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM

IV MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM

Tín hiệu điều khiển xuất ra từ vi điều khiển (0-255)

IV MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM

Tín hiệu điều khiển xuất ra từ vi điều khiển (0-255)

0 77

Bộ điều khiển

Sai số

PID PID-Neural

IV MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM

Sai số toàn phương trung bình (MSE):

IV MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM

 Thực nghiệm 2: Có thêm vật nặng

IV MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM

Đáp ứng theo trục x của robot

IV MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM

Sai số toàn phương trung bình (MSE)

IV MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM

1 Kết luận

 Xây dựng thành công bộ điều khiển PID-Neural

 Mô phỏng trên Matlab

2 Kiến nghị

•Để nâng cao chất lượng của bộ điều khiển, không những ta cập nhập online các trọng số của mạng, mà ta còn phải cập nhập các

tham số như là tâm và độ rộng của hàm Gaussian

•Ngoài ra ta cũng có thể sử dụng các thuật toán để ước lượng các tham số tâm, độ rộng, các trọng số của mạng RBF trước khi robot

hoạt động, giúp robot khởi động một cách ổn định hơn

•Cải tiến định vị robot trong không gian

V KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Cảm ơn quý thầy cô