Chương 10: Xây dựng và mô phỏng Mobile robot trên Matlab Simulink 4.3.1.Xây dựng mô hình Mobile robot Như ở chương II, phương trình mô tả động học của Mobile robot có dạng: x r y l 1 1 cos θ cosθ 2 2 v (t) v 1 1 v (t) = sin θ sinθ v 2 2 θ(t) 1/L -1/L & (4.1) Trong đó, các thông số cơ bản của Mobile robot : + kho ảng cách 2 bánh chủ động L= 200mm=7,8” + bán kính bánh chủ động r = 30mm = 1,18” Xây dựng trên Matlab Simulink ta có mô hình mobile robot như sau: Hình 4.18. Mô hình Mobile robot trên Simulink Khối gồm 2 đầu vào ω r (bánh phải) và ω l (bánh trái). Các khối R r , R l là các giá trị bán kính bánh xe robot. Integrator là các khối tính tích phân. Đầu ra l à các giá trị về vị trí của robot trong tọa độ Decade P( X, Y, T), T là giá trị góc định hướng. Toàn bộ khối robot trên sẽ được tích hợp lại thành một khối trong Subsystem, đặt tên là robot ( hình 4.19). 4.3.2.Xây dựng sơ đồ khối toàn bộ của Mobile robot Hình 4.19. mô hình robot Mô hình hoạt động của robot xây dựng trên Matlab Simulink có th ể được xây dựng dựa trên sơ đồ hình 4.6. Nó có dạng như sau : Hình 4.20. Sơ đồ khối mô phỏng của Mobile robot sử dụng bộ điều khiển FLC Sơ đồ trên gồm hai đầu vào T d và X d là hai giá trị đặt ban đầu cho Mobile robot. T d là góc định hướng, ban đầu đặt T d = 0, tức là robot ch ạy song song với tường. X ev là khoảng cách từ robot tới tường , ban đầu đặt X d =4 inch . Các thông số của hai giá trị đầu vào này được xác lập trong cửa sổ h ình 4.21. Hình 4.21. Xác lập các thông số đầu vào ban đầu cho Mobile robot Bộ điều khiển mờ FLC chính là khối FUZZY CONTROL. Tín hiệu đầu vào và tín hiệu hồi được cộng lại bằng các bộ sum sẽ được đưa vào bộ điều khiển FUZZY CONTROL. Các tín hiệu đầu ra từ đây sẽ đi đến tác động lên khối subsystem robot. Kết quả thu được sẽ l à vị trí P(x,y) của robot, góc định hướng θ. Hai tín hiệu hồi tiếp X và T được lấy ra, đưa về để tính sai lệch vị trí Δe x và sai l ệch góc định hướng Δe t để đưa vào khối điều khiển FLC. Quá trình điều khiển cứ lặp liên tục như vậy theo một vòng kín. 4.3.4.Kết quả mô phỏng quá trình Để mô phỏng toàn bộ hoạt động của khối Mobile robot, ban đầu phải đặt một giá trị X d và T d cho đầu vào. Các giá trị đặt phải thỏa mãn sao cho tín hiệu đầu vào của khối điều khiển FLC nằm trong dải mà ta xây dựng. Sau đây là một số trường hợp mà tôi đã kh ảo sát. Trường hợp 1 : X d = 4 inch, T d = 0 (robot phải duy trì được khoảng cách với tường là 4 inch và hướng là song song với tường). Đáp ứng khoảng cách tới tường X và góc hướng θ có dạng như trong hình 4.22. a. Kết quả giá trị góc định hướng θ trong TH1 b. Kết quả giá trị khoảng cách X Hình 4.22. Kết quả mô phỏng cho TH1 Như biểu đồ ta thấy thời gian để Mobile robot đạt được vị trí đặt ban đầu mất khoảng 1.5s. Trong trường hợp n ày ta không xét t ới những ảnh hưởng của nhiễu, tức là giá trị các nhiễu trắng (white noise) mà ta thay thế cho các nhiễu ảnh hưởng bởi cảm biến. Trường hợp 2 : T d = 0, X d là hàm nấc thang có 2 bước, bước 1 X d = 2inch duy trì trong 5s, bước 2 X d = 4 inch duy trì trong vòng 5s. Ta thu được kết quả mô phỏng: a. Kết quả mô phỏng góc định hướng θ khi có nhiễu b. Kết quả mô phỏng khoảng cách đặt khi có nhiễu Hình 4.23. Kết quả mô phỏng TH2 Trong 2 trường hợp trên, ta coi các điều khiện mô phỏng là lý tưởng. Bây giờ, ta sẽ xét những ảnh hưởng của nhiễu do sai số của cảm biến gây ra. Các nhiễu đó trong sơ đồ mô hình mô phỏng sẽ là các White Noice . Trường hợp 3 : Khi có các nhiễu do sai số cảm biến siêu âm gây ra. K ết quả mô phỏng : a/ Đồ thị đáp ứng góc của robot b/ Đồ thị đáp ứng khoảng cách của robot Hình 4.23. Kết quả mô phỏng của TH3 Rõ ràng khi xét tới nhiễu đường đáp ứng của hệ thống không còn trơn mịn như trước nữa, tuy nhiên hệ thống vẫn bám theo quỹ đạo đặt với sai lệch l à chấp nhận được. . Chương 10: Xây dựng và mô phỏng Mobile robot trên Matlab Simulink 4.3.1.Xây dựng mô hình Mobile robot Như ở chương II, phương trình mô tả động học của Mobile robot có dạng: x r y l 1. 4.3.2.Xây dựng sơ đồ khối toàn bộ của Mobile robot Hình 4.19. mô hình robot Mô hình hoạt động của robot xây dựng trên Matlab Simulink có th ể được xây dựng dựa trên sơ đồ hình 4.6. Nó có dạng như sau. của Mobile robot sử dụng bộ điều khiển FLC Sơ đồ trên gồm hai đầu vào T d và X d là hai giá trị đặt ban đầu cho Mobile robot. T d là góc định hướng, ban đầu đặt T d = 0, tức là robot ch ạy