Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống
1
/ 22 trang
THÔNG TIN TÀI LIỆU
Thông tin cơ bản
Định dạng
Số trang
22
Dung lượng
2,21 MB
Nội dung
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ACROBOT !"#$%&'()"*+ ,-*( ./#-*0 #&12 3"- 4 !5!6 7!-0 289#:;# ! ."<=4>?@:.& '"%&%AB)C2 D % CHƯƠNG II MÔ HÌNH HÓA HỆ THỐNG ACROBOT 2.1 Hệ thống Acrobot B)C2 D,EFG!("#$5&% '"5&%'( HI<JI A % l K m L 5 l K m L % m K kg L 5 m K kg L % I K 5 kgm L 5 I K 5 kgm L 5 M 5 M % 5 H 5 H % % N3 % 5 % 5 5 5 5 % % % 5 % % 5 5 5 5 F 5 % 5 O % % 5 % P 5 5 Q K5&%L 5 5 Q Q Q Q c c c c c c c l l l l c m l m l I c m l I c m l l c ml m l c m l = = = + + = + = = + = R"4,SETGA ( ) ( ) x f x g x u = + & K5&5L H F O F O x x f f f ÷ ÷ = ÷ ÷ # F O U U g g g ÷ ÷ = ÷ ÷ 2.2 Luật điều khiển cho acrobot '(!->?V4:<A { } % 5 F O A U U e ij x M x i x j x x π π ∈ = − = = = i, j = 0, 1 WX@Y,A 5 5 F O % 5 F 5 F O 5 F 5 5 O % P % 5 K L K 5 I L K I L I IK L 5 5 x x E x c c c x x x c c x c c g x c g x x = + + + + + + + + K5&FL HSY=#:;>?S 99 UU e x Z [K O \ P L& N3]KVL[ZKVL^Z & H/x 2 = x 4 = 0#Ê(x))"Ê(x) = 0I I$D +A 5 F % 5 F O P % K 5 L K LI U 5 d x c c c g c c x E + + + + − = K5&OL _2.=-)"KFLS` F & F % 5 F O P % K 5 L K LI Ux c c c g c c x + + − + = K5&PL a)"K5&PL-J .!*,6#* l : J<,+bl[Kc 1 +c 2 \5c 3 LcKc 4 +c 5 L# ĝ = - g& N3d @ { } 5 O A Ux M x x ∈ = = #e @ { } A ]K L Ux N x ∈ = & WX-_. # AV M R → V4:< ( ) 5 5 5 5 O % K L ] K L 5 p d e V x k x k x k x = + + K5&TL H=k p , k d # k e f?I)&gDhV- I4V4:)&N=-K5&TLSM i=)" K5&5LA & & O 5 O O O ]K L p d e V k x x k x x k x x u = + + & O O 5 K ]K L L& p d e x k x k x k x u = + + K5&jL N3 & O 5 O ]K L p d e k x k x k x u x + + = − K5&kL & 5 O V x =− K5&lL mn)"K5&5LK5&kL#/= { } 5 O O O K K L K L L ]K L p d e k x k f x g x u k x u x + + + = − & K5&%UL H7K5&%ULD !uI A O { } O 5 O O K L K L ]K L p d d e x k x k f x u k g x k x − + + = + { } 5 O 5 O % 5 F 5 5 K L K L K 5 I L K L]K L p d e x x k x k f x k c c c x k x x γ γ − + + = + + + K5&%%L 2.3 Chương trình mô phỏng acrobot trong không gian 2 chiều o EI.IVUIIG[-S-KV oL %[5Q 5[OQ Va%Va5.a%.a5paV_%V_5._%._5VgSS.gSS _%_5gSS -mS-q S I[EGQ I[E&U%UGQ aU[EkkGQ oo[[5 o.KSKUrgSrL[[-mS-q SL ISKUrg Sq Sr-mS-q SLQ Va%Ss[%tIK K%L\c5L\aUK%LQ .a%Ss[%tIK K%L\c5L\aUK5LQ p[EIK K%L\c5LIK K%L\c5LQ^IK K%L\c5LIK K%L\c5LGQ a[E5tIK K5LL5tIK K5LLGtp\EVa%Ss.a%SsGQ Va5Ss[aK%LQ .a5Ss[aK5LQ V_%[EaUK%LVa%SsGQ ._%[EaUK5L.a%SsGQ V_5[EVa%SsVa5SsGQ ._5[E.a%Ss.a5SsGQ [%UUQ [UA5tcA5ttK%^%cLQ P VgSS[Va%Ss\&U5tIKLQ .gSS[.a%Ss\&U5tIKLQ ISK_%rWmrV_%rumr._%LQ ISK_5rWmrV_5rumr._5LQ ISKgSSrWmrVgSSrumr.gSSLQ ss S I.I[EGQ SISoo[[U EooG[ooKr-mS-q SrULQ oo -mS-q S[oQ SISQ SIS -mS-q S[o SQ S ISK-mS-q S&&& rd-Srrr&&& rd -SHSrroorL KEU%TGEUUGrrL [%UUQ [UA5tcA5ttK%^%cLQ V[k\&U5tIKLQ .[k\&U5tIKLQ KV.rrr_SvrPLQ ISK&&& r1ISrroor&&& rmsRSrroIr&&& rW_-rEU%TG&&& T ru_-rEU%TGLQ V_%[EkkGQ ._%[Ek%UGQ V_5[Ek%5GQ ._5[E%U%UGQ [%UUQ [UA5tcA5ttK%^%cLQ VgSS[k\&PtIKLQ .gSS[%U\&PtIKLQ Q _%[KV_%._%rrr_SvrTLQ _5[KV_5._5rrr_SvrFLQ gSS[KVgSS.gSSrrr_SvrPL I.I[EUUUOUU%GQ VU[EGQ S ISK&UU%L Rw-x(DI$"2."J *,& j CHƯƠNG III: THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN 3.1 . Tuyến tính hóa mô hình tại điểm cân bằng không ổn định '"F&%N!->?@:,( H=!->?@:;9A k % 5 5 U q q π = = m-"=4V2V,<> !->?@:UA F% F5 F O% O5 O U U % U U U U U % U U U U U x u x J x J u x u a a b a a b = + = + & 3.2 . Thiết kế bộ điều khiển phản hồi trạng 3.2.1. Phương pháp gán điểm cực WX-" ./;I A ( ) ( ) % 5 x x bu u Kx = + = − & g4//* !A - Bước 1:g+4!- - Bước 2:W>.)"3; l - Bước 3AH"-K 3.2.2. Ứng dụng Matlab tìm bộ điều khiển cho acrobot H-"=4V2V,V M !- >?@:A x u x J x J u = + & KF&5L g+*!--- ,(;: p=[-4 -4 -4 -4] Byz(SR!"-KA K=ackerKA,b,pL H* !=I A K =E % 5 F O G 3.3 . Bộ điều khiển LQR 3.3.1. Phương trình Riccati đại số N!J-J(@:=+*#JY J<,{ -*--z9 +I A ( ) U % - V |V\ p 5 T T J ∞ = ∫ H|#p4-VV4:)&g+ !C/=4u = -KxK#X)?I ( ) U % 5 T T J x Q K RK xdt ∞ = + ∫ g+-_. #}A %U [...]... đủ để đưa acrobot về trạng thái cân bằng không ổn định từ bất kỳ trạng thái ban đầu nào 18 CHƯƠNG V: GIẢI PHÁP THIẾT KẾ MÔ HÌNH THỰC CHO ACROBOT 5.1 Thiết kế hệ thống điều khiển Acrobot Để phục vụ cho việc nghiên cứu tôi đã thiết kế và chế tạo hệ thống điều khiển Acrobot gồm có hai khớp, trong đó chỉ có khớp thứ 2 được điều khiển để lắc đưa Acrobot về vị trí cân bằng 5.2 Mô hình thí nghiệm Acrobot Cấu... khi đưa Acrobot lệch khỏi vị trí cân bằng, sau một khoảng thời gian tác động (khoảng 10 giây) thì Acrobot đã điều khiển được thanh 2 về vị trí cân bằng 20 CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 6.1 Kết luận - Viết được chương trình mô phỏng acrobot trong không gian 2 chiều - Thiết kế, mô phỏng và kiểm tra được các kết quả trong bài báo [3] là đúng và chính xác - Thiết kế và chế tạo được một mô hình acrobot. .. 45 50 Ta nhận thấy các quỹ đạo trạng thái đều tiến về không sau khoảng 37 giây 4.2 Bài toán 2 Trong phần này chúng tôi đã thiết kế và chế tạo một mô hình acrobot Trên cơ sở acrobot thực này chúng tôi sẽ xác định các tham 16 số cho mô hình toán của nó Sau đó sẽ thiết kế bộ điều khiển và mô phỏng kết quả trong Matlab/Simulink Bảng 2: Các thông số của Acrobot thực l1 ( m ) l2 ( m ) m1 (kg) m2 ( kg ) I... trong bài báo [3] là đúng và chính xác - Thiết kế và chế tạo được một mô hình acrobot thực - Thử nghiệm các thuật toán để điều khiển trên acrobot thực - Điều khiển được Acrobot ở lân cận vị trí cân bằng về vị trí cân bằng 6.2 Kiến nghị Ứng dụng thuật toán điều khiển Acrobot để điều khiển các robot 2 bậc 3 bậc tự do 21 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1 Nguyễn Thương Ngô (2006) “Lý thuyết điều khiển tự động thông... hình thí nghiệm Acrobot Cấu trúc mô hình thí nghiệm Acrobot gồm: - Máy tính xách tay: Core i5, 1,8Hz, Ram 4G – Phần mềm Matlab 2013a - Card điều khiển Arduino - Động cơ DC Encoder 334 xung - IC L298N - IC SN74HC08N - Động cơ DC gear motor encoder - Bo mạch đa năng 19 5.2.6 Thiết kế bộ điều khiển PI cho Acrobot Sử dụng máy tính và Card Ardiuno điều khiển Acrobot Các thông số được chọn bằng phương pháp... “A swing-up of the acrobot based on a simple pendulum strategy”, International Journal of Control, ( 6), 424 - 429 4 R'emi Coulom CORTEX, Loria Nancy (2004) “High-Accuracy Value-Function Approximation with Neural Networks Applied to the Acrobot , European Symposium on Artificial Neural Networks, 28-30 5 R M Murray and J Hauser (1991) “A case study in approximate linearization: the acrobot example”,... Functions With Application to the Acrobot Ph.D thesis, Dept of Electrical and Computer Engineering, University of Illinois at Urbana- Champaign 7 Sam Chau Duong, Hiroshi Kinjo, Eiho Uezato and Tetsuhiko Yamamoto (2009) “On the Continuous Control of the Acrobot via Computational Intelligence”, 231 – 241 22 8 Scott C Brown and Kevin M Passino (1997) “Intelligent Control for an Acrobot , Journal of Intelligent... 6 7 8 Ta dễ dàng nhận thấy Acrobot đạt tới trạng thái cân bằng không ổn định sau 6 giây 4.1.3 Bộ điều khiển phi tuyến Dựa vào các thông số (4.1) chúng tôi thiết kế bộ điều khiển phi tuyến theo luật (2.11) Trong quá trình mô phỏng, chúng tôi sử dụng một khâu chuyển mạch Khi hệ thống bắt đầu làm việc bộ điều khiển phi tuyến sẽ được kết nối với hệ thống để điều khiển Khi mà acrobot đạt tới vùng lân cận... k 2 k3 k 4 ] 12 CHƯƠNG IV: MÔ PHỎNG 4.1 Bài toán 1 Trong phần này chúng tôi sẽ thiết kế bộ điều khiển phản hồi trạng thái, bộ điều khiển phi tuyến (2.11) cho acrobot với các thông số đã cho trong bài báo [3] Bảng 1: Các thông số của hệ thống Acrobot l1 ( m ) l2 ( m ) m1 ( kg ) m2 ( kg ) I1 ( kgm 2 ) I 2 ( kgm 2 ) 1 2 1 2 0.083 0.667 4.1.1 Bộ điều khiển phản hồi trạng thái theo phương pháp gán điểm . CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ACROBOT !"#$%&'()"*+ ,-*(. ."<=4>?@:.& '"%&%AB)C2 D % CHƯƠNG II MÔ HÌNH HÓA HỆ THỐNG ACROBOT 2.1 Hệ thống Acrobot B)C2 D,EFG!("#$5&% '"5&%'( HI<JI. 10 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 x4 CHƯƠNG V: GIẢI PHÁP THIẾT KẾ MÔ HÌNH THỰC CHO ACROBOT 5.1 Thiết kế hệ thống điều khiển Acrobot N!z#z#(9 •//#/=(