Một số giải pháp điều khiển nhằm nâng cao chất lượng chuyển động của tay máy công nghiệp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - VÕ THU HÀ TÊN ĐỀ TÀI LUẬN ÁN MỘT SỐ GIẢI PHÁP ĐIỀU KHIỂN NHẰM NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG CHUYỂN ĐỘNG CỦA TAY MÁY CÔNG NGHIỆP LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT hHHH Hà Nội – Năm 2012 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - VÕ THU HÀ TÊN ĐỀ TÀI LUẬN ÁN MỘT SỐ GIẢI PHÁP ĐIỀU KHIỂN NHẰM NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG CHUYỂN ĐỘNG CỦA TAY MÁY CÔNG NGHIỆP Chuyên ngành : TỰ ĐỘNG HÓA Mã số : 62.52.60.01 LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS BÙI QUỐC KHÁNH TS NGUYỄN PHẠM THỤC ANH Hà Nội - 2012 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận án hoàn toàn trung thực chưa công bố công trình khác Tác giả luận án Võ Thu Hà LỜI CẢM ƠN Trong trình làm luận án, nhận nhiều ý kiến đóng góp từ thầy, cô giáo, anh chị bạn đồng nghiệp Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến thầy PGS.TS Bùi Quốc Khánh, thầy PGS.TS Nguyễn Doãn Phước, cô TS Nguyễn Phạm Thục Anh đến ban Giám đốc trung tâm triển khai công nghệ cao Hitech hội đồng khoa học trung tâm triển khai công nghệ cao Hitech - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Tôi xin chân thành cảm ơn thầy, cô giáo trung tâm triển khai công nghệ cao Hitech - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội có ý kiến đóng góp quí báu bổ sung cho luận án Tôi xin chân thành cảm ơn Viện đào tạo sau đại học - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu trường Đại học Bách khoa Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi mặt để hoàn thành khóa học Nghiên cứu sinh Tác giả luận án Võ Thu Hà MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa Lời cảm ơn Mục lục Danh mục ký hiệu chữ viết tắt Danh mục bảng Danh mục hình vẽ đồ thị Mở đầu CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ ĐIỀU KHIỂN CHUYỂN ĐỘNG TAY MÁY CÔNG NGHIỆP 1.1 Tổng quan tay máy công nghiệp 1.1.1 Một số khái niệm tay máy công nghiệp 1.1.2 Các lĩnh vực ứng dụng tay máy công nghiệp 1.1.3 Chỉ tiêu đánh giá chung độ xác tay máy công nghiệp 1.2 Mô hình toán học tay máy công nghiệp 1.2.1 Động học vị trí tay máy công nghiệp 1.2.2 Động lực học tay máy công nghiệp 1.2.3 Thuộc tính phương trình động lực học 1.3 Khái quát chung vấn đề điều khiển tay máy công nghiệp 1.3.1 Điều khiển tác động nhanh cho hệ điều khiển chuyển động TMCN 1.3.2 Điều khiển bám xác quỹ đạo cho hệ chuyển động TMCN 1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến sai lệch điều khiển bám quỹ đạo hệ chuyển động TMCN 1.4.1 Các nguyên nhân ảnh hưởng đến độ xác bám quỹ đạo hệ chuyển động TMCN 1.4.2 Các phương pháp nghiên cứu áp dụng điều khiển bám quỹ đạo cho hệ chuyển động TMCN 1.5 Định hướng nghiên cứu nâng cao chất lượng điều khiển bám xác quỹ đạo 1.6 Kết luận chương 1.6.1 Cơ sở lựa chọn mục tiêu đề tài 1.6.2 Phương pháp nghiên cứu 1.6.3 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 11 14 14 14 16 17 18 18 21 24 27 28 28 29 29 31 33 34 34 34 35 CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG ĐIỀU KHIỂN THÍCH NGHI ĐỂ NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG CHO ĐIỀU KHIỂN BÁM QUỸ ĐẠO CỦA TAY MÁY CÔNG NGHIỆP 2.1 Đặt vấn đề 2.2 Khái quát chung luật điều khiển thích nghi cho tay máy 2.3 Thuật toán điều khiển thích nghi Li-Slotine 2.3.1 Nội dung thuật toán điều khiển thích nghi Li-Slotine 2.3.2 Áp dụng mô khớp Robot Almega16 2.3.3 Thực mô khớp Robot Almega16 2.4 Kết luận chương CHƯƠNG 3: ĐIỀU KHIỂN THÍCH NGHI DÙNG BỘ QUAN SÁT TRƯỢT CHO CÁC KHỚP TAY MÁY CÓ ĐỘ CỨNG VỮNG THẤP 3.1 Các khái niệm mô tả toán học hệ truyền động khớp nối có độ cứng vững thấp 3.1.1 Khớp nối có độ cứng vững thấp 3.1.2 Hệ truyền động TMCNcó khớp nối với độ cứng vững thấp 3.1.3 Hệ truyền động TMCN có khớp nối truyền dây đai hình thang 3.1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến hệ truyền động khớp nối có KCV thấp 3.1.5 Các giải pháp nghiên cứu độ xác cho tay máy có KCV thấp 3.2 Mô hình toán học khớp nối truyền dây đai hình thang 3.3 Ứng dụng điều khiển PD cho hệ truyền động khớp nối có KCV 3.4 Đề xuất pương pháp điều khiển cho hệ truyền động khớp nối có KCV thấp 3.5 Hệ điều khiển truyền động tay máy có độ cứng vững thấp dùng quan sát trượt SMO 3.5.1 Lý thuyết quan sát trượt 3.5.2 Tổng hợp quan sát trượt cho khớp nối có độ cứng vững thấp 3.5.3 Tổng hợp điều khiển phản hồi PD dùng SMO ước lượng góc tải khớp nối có KCV thấp 3.5.4 Tổng hợp điều khiển phản hồi trạng thái LQR dùng SMO ước lượng góc tải khớp nối có KCV thấp 3.5.5 Xét tính ổn định hệ kín phản hồi đầu theo nguyên lý 36 37 40 40 44 48 56 58 58 58 59 60 61 62 63 66 67 68 68 70 77 82 86 tách 3.6 Kết luận chương 91 CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM ĐIỀU KHIỂN CHO HỆ CHUYỂN ĐỘNG TAY MÁY CÔNG NGHIỆP 4.1 Đặt vấn đề 4.2 Điều khiển thích nghi Li – Slotine cho hệ chuyển động TMCN 93 93 94 4.2.1 Mô hình Robot Almega 16 4.2.2 Cấu hình thực nghiệm 4.2.2.1 Card Flexmotion -6C 4.2.2.2 Hệ biến tần - Động đồng NCVC 4.2.3 Lắp ráp hệ Servo – Omnuc 4.2.4 Trình tự thực nghiệm kết thực nghiệm 4.3 Điều khiển phản hồi trạng thái LQR dùng quan sát trượt cho khớp nối tay máy có độ cứng vững thấp 4.3.1 Mô hình khớp nối có độ cứng vững thấp Robot Almega 16 4.3.2 Cấu hình thực nghiệm 4.3.3 Xây dựng chương trình phần mềm 4.3.4 Kết thực nghiệm với điều khiển PD 4.3.5 Kết thực nghiệm với điều khiển LQR dùng SMO để ước 95 96 96 98 100 103 107 107 107 110 111 113 lượng góc khớp 4.3.6 Nhận xét kết thực nghiệm 4.4 Kết luận chương KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC 115 115 117 118 119 124 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ĐKTMCN TMCN MIMO SISO PID PD SMO LQG PLC ĐCĐB NCVC IC ADC DAC 3D q Điều khiển tay máy công nghiệp Tay máy công nghiệp MultiInput MultiOutput - hệ nhiều đầu vào, nhiều SingleInput SingleOutput – hệ đầu vào, đầu Proportional-Integral-Derivative Controller (Bộ điều chỉnh Tỉ lệ -Tích phân - Vi phân Proportional -Derivative Controller (Bộ điều chỉnh Tỉ lệ - Vi phân) Sliding Mode Observer - quan sát trượt Linear Quadratic Gaussian (Tuyến tính- Bình phương – Gauss) Programmable Logic Controler Động đồng Nam châm vĩnh cữu Intergrated Circuits - mạch tích hợp Analog Digital Converter - biến đổi tương tự - số Digital Analog Converter - biến đổi số - tương tự Dimension Vectơ nx1 biến khớp τ Vectơ nx1 mômen sinh cấu chấp hành đặt lên khớp  q(t) Vectơ nx1 tốc độ thay đổi biến khớp  q(t) Vectơ nx1 gia tốc biến khớp M(q) Ma trận quán tính  H(q,q) Vectơ tương hỗ ly tâm (nx1) G(q) Fd Fs Vectơ trọng trường (nx1) Vectơ lực ma sát tĩnh, Vectơ nx1 số ma sát nhớt, τd Vectơ nx1 mô tả nhiễu ngoại chưa biết, JM JL Mômen quán tính ro to động (kgm2), Mômen quán tính khớp (tải) (kgm2, θM Vị trí động (rad), θL Vị trí tải) (rad), BM BL Hệ số ma sát nhớt động cơ, Hệ số ma sát nhớt tải, x(t) ∈ Rn Biến trạng thái hệ thống, y(t) ∈ Rp Biến đầu ra, u(t) ∈ R Tín hiệu điều khiển đầu vào hệ thống phi tuyến, m nxn A∈ R Ma trận trạng thái, B ∈ Rnxm Ma trận điều khiển, C ∈ Rpxn- Ma trận đầu ra, f(x,t) KCV K L Ks s Hàm phi tuyến xác Hệ số cấu nối khớp (Nm/rad), Ma trận hệ số khuếch đại phản hồi Ma trận quan sát Luenberger, Ma trận phản hồi trạng thái quan sát trượt Vectơ mặt trượt DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1 Tham số điều khiển thích nghi Li-Slotine Trang 50 Bảng 3.1 Mối tương quan phương trình trạng thái đủ bậc (Full order state) phương trình trạng giảm bậc (Minimum order state) 73 Bảng 4.1 Các thông số biến tần 97 Bảng 4.2 Các thông số động khớp đầu Robot Almega16 98 126 PL1.3: PHƢƠNG TRÌNH ĐỘNG LỰC HỌC Phƣơng trình động lực học dƣới dạng ma trận trạng thái   M(q,q,q)q  H(q,q)  G(q)  1   M11 M12 M13   q1   H11   G1  2   M21 M22 M23  q2   H21   G2            3  M31 M32 M33  q3  H31  G3  Trong đó:   M  I  m l2 c2  m c l  c a 2 c2 23 c3 2  11 M  m l2  m l2  a  2c l a  I  I c2 c3 c3 2  22  M32  m3 lc3  c3lc3 a  I3  M23  m3 lc3  c3lc3 a  I3  M33  m3lc3  I3  M12  M21  M  M  31  13            H11   2m2lc2 c2s2  m3 c23lc  c2a s23lc  s2a  12 3      2m3 c23lc3  c2a s23lc3 13   H21  2m3s3lc3 a 223  m2lc2 c2s2   m3 c23lc3  c2a s23lc3  s2a 12  m3lc3s3a 232   2 H31  m3s23lc3 c23lc3  c2a 1  m3s3lc3 a 22       G11   G21  2m2lc2 c2g  m3 c23lc3  c2a g G  m c l g 23 c3  31   Phương trình động lực học robot viết nhiều dạng khác để áp dụng thuật toán điều khiển cách dễ dàng Ở chương nghiên cứu thuật toán điều khiển thông minh nên ta đưa phương trình động lực học robot Almega 16 dạng sau:   M(q,q,q)q  C(q,q)q  G(q) 127  1   M11 M12 M13   q1   C11 C12 C13   q1   G1  2   M21 M22 M23  q2   C21 C22 C23  q2   G2             3  M31 M32 M33  q3  C31 C32 C33  q3   G3  Trong đó: M(q)q,G(q) giống với phương trình động lực học C(q,q) thiết lập phần sau Xác định ma trận C:  C11 C12 C13  C   C21 C22 C23   C31 C32 C33  Trong hệ số Ckj (k, j = 1÷3) xác định sau:  H Hki Hij    Ckj =   kj + ) .i  j k  i=1   i  Để đơn giản ta đặt hệ số Cijk (i, j, k = 1÷3) sau:  Hkj Hki Hij   1 Cijk =  + )  Ckj =Cijk i 2  j k   i  i=1  Tính Cijk  H11 H11 H11  +  =  1 1 1   H H H  C121 =  12 + 11 - 12  =  1 2 1  C111 = H11 = 1 H11 2 = - m2lc2 cos 2 sin 2  m3[lc3 cos(2  3 )  a cos 2 ] [lc3 sin(2  3 )  a sin 2 ] = m  H13 H11 H13  H11 +  =  1 3 1  3 = - m3[lc3 cos(2  3 )  a cos 2 ].lc3 sin(2  3 ) = n C131 = C211 =  H11 H12 H21  H11 + = C121 = m  =  2 1 1  2 C221 =  H12 H12 H22  +  =  2 2 1  128 C231 =  H13 H12 H23  +  =  2 3 1  C311 =  H11 H13 H31  H11 + = C131 = n  =  3 1 1  3 C321 =  H12 H13 H32  +  =  3 2 1  C331 =  H13 H13 H33  +  =  3 3 1  C112 =  H21 H21 H11  H11 + = - C121 = - m  =  1 1 2  2 C122 =  H22 H21 H12  +  =  1 2 2  C132 =  H23 H21 H13  +  =  1 3 2  C212 =  H21 H22 H21  H22 + =  =  2 1 2  1 C222 =  H22 H22 H22  H22 + =  =  2 2 2  2  H23 H22 H23  H22 +  =  2 3 2  3 = - m3lc3 a sin 3 = h C232 = C312 =  H21 H23 H31  +  =  3 1 2  C322 =  H22 H23 H32  H22 + = -h  =  3 2 2  3 C332 =  H23 H23 H33  +  = h  3 3 2  129 C113 =  H31 H31 H11  +   = - C131 = - n  1 1 3  C123 =  H32 H31 H12  +  =0  1 2 3  C133 =  H33 H31 H13  +  =  1 3 3  C213 =  H31 H32 H21  +  =  2 1 3  C223 =  H32 H32 H22  +   = - C232 = - h  2 2 3  C233 =  H33 H32 H23  +  =  2 3 3  C313 =  H31 H33 H31  +  =  3 1 3  C323 =  H32 H33 H32  +  =  3 2 3  C333 =  H33 H33 H33  +  =  3 3 3   Tính Ckj C11 = C1111 + C2112 + C3113 = m2 + n3 C12 = C1211 + C2212 + C3213 = m1 C13 = C1311 + C2312 + C3313 = n1 C21 = C1121+ C2122 + C3123 = - m1 C22 = C1221 + C2222 + C3223 = - h3 C23 = C1321 + C2322 + C3323 = h(2  3 ) 130 C31 = C1131 + C2132 + C3133 = - n1 C32 = C1231 + C2232 + C3233 = - h2 C33 = C1331 + C2332 + C3333 = Phương trình động lực học viết lại sau: I1  m2lc2 c22  m3 (c23lc  c2a )2  1     2        3      1   m3 (lc3  lc3 a 2c3 )  I3  2      3  m3c23lc3 g        2m2lc2 gc2  m3g(c23lc3  c2a )   m3lc3 gc23   m2lc2  m3 (lc3  a  2lc3 a 2c3 )  I2  I3 2 m3 (lc3  lc3 a 2c3 )  I3 n1   1  m2  n3 m1  m h3 h(2  3 ) 2      n   h    3  Trong đó: m - m c2l c o 2s s i2 n mc [ l  c2os(   a2 sin 2 ] n  - m3[lc3 cos(2  3 )  a cos 2 ].lc3 sin(2  3 ) h  - m3lc3 a sin 3 2)  a 23c o cs ] [2l s 3i n ( 131 PHỤ LỤC SƠ ĐỒ CẤU TRÚC MÔ PHỎNG PHƢƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN PHI TUYẾN TRÊN CƠ SỞ MÔ HÌNH Mô hình luật điều khiển Matlab-Simulink MATLAB Function g qd1 Scope MATLAB Function MATLAB Function s con_in Dyna qdot qd2 s Demux Scope1 q qd3 Scope2 MATLAB Function h Hình PL2.1 Cấu trúc điều khiển phi tuyến sở mô hình Matlab - Simulink Trong đó: g: hàm tính ma trận G phương trình động lực học robot h: hàm tính ma trận H con_in: điều khiển phi tuyến sở mô hình Dyna: hàm tính toán từ phương trình động lực học kín tính q Bảng PL2.1 Tham số điều khiển giá trị đặt góc khớp Kí hiệu Tên tham số Giá trị tham số trục khớp qd Giá trị đặt Khớp 1: 2(rad), Khớp 2: 1.8 (rad), Khớp 3:1.2 (rad) KP Hệ số hiệu chỉnh KP1  4,KP2  4,KP3  KD Hệ số hiệu chỉnh KD1  4,KD2  4,KD3  132 PHỤ LỤC CÁC CHƢƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN ĐỂ MÔ PHỎNG PHƢƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN THÍCH NGHI LI – SLOTINE CHO ROBOT ALMEGA 16  Chƣơng trình tính khối điều khiển p_hat: function out=con_in(u); con_p; e=[u(1);u(2);u(3)]; q=[u(4);u(5);u(6)]; dq=[u(7);u(8);u(9)]; v=Lam*e; dv=-Lam*dq; q1=q(1); q2=q(2); q3=q(3); dq1=dq(1); dq2=dq(2); dq3=dq(3); v1=v(1); v2=v(2); v3=v(3); dv1=dv(1); dv2=dv(2); dv3=dv(3); r=dq-v; p1=u(10); p2=u(11); p3=u(12); p4=u(13); p5=u(14); p6=u(15); p7=u(16); p8=u(17); p9=u(18); p10=u(19); m_hat(1,1)=p1*cos(q2)^2+p2*cos(q2+q3)^2+p3*cos(q2)^2+2*p4*cos(q2+q3)*cos(q2)+p 5; m_hat(1,2)=0; m_hat(1,3)=0; m_hat(2,1)=0; m_hat(2,2)=p1+p2+p3+2*p4*cos(q3)+p6+p7; 133 m_hat(2,3)=p2+p3*cos(q3)+p7; m_hat(3,1)=0; m_hat(3,2)=p2+p3+p7; m_hat(3,3)=p2+p7; c_hat(1,1)=-p1*cos(q2)*sin(q2)*dq2-p2*cos(q2+q3)*sin(q2+q3)*dq2-p2*cos(q2+q3)*sin( q2+q3)*dq3-p3*cos(q2)*sin(q2)*dq2-p4*sin(q2+q3)*(cos(q2)+sin(q2))*dq3; c_hat(1,2)=-p1*cos(q2)*sin(q2)*dq1-p2*cos(q2+q3)*sin(q2+q3)*dq1-p3*cos(q2)*sin(q2) *dq1-p4*(cos(q2+q3)*sin(q2)+sin(q2+q3)*cos(q2))*dq1; c_hat(1,3)=-p2*cos(q2+q3)*sin(q2+q3)*dq1-p4*sin(q2+q3)*(cos(q2)+sin(q2))*dq1; c_hat(2,1)=p1*cos(q2)*sin(q2)*dq1+p2*cos(q2)*sin(q2)*dq1+p3*cos(q2)*sin(q2)*dq1+p 4*(cos(q2+q3)*sin(q2)+sin(q2+q3)*cos(q2))*dq1+(1/2)*p4*sin(q2)*dq3; c_hat(2,2)=(1/2)*p4*sin(q2)*dq3; c_hat(2,3)=(1/2)*p4*sin(q2)*(dq1+dq2+dq3)+(1/2)*p4*sin(q2)*dq3; c_hat(3,1)=p2*cos(q2+q3)*sin(q2+q3)*dq1+p4*sin(q2+q3)*sin(q2)*dq1; c_hat(3,2)=p4*sin(q3)*dq2; c_hat(3,3)=0; g_hat(1)=0; g_hat(2)=2*p8*cos(q2)-p9*cos(q2+q3)-p10*cos(q2); g_hat(3)=p9*cos(q2+q3); out=m_hat*dv+c_hat*v+g_hat'-Kd*r;  Chƣơng trình tính khối điều khiển dp_hat(u) function out=dp_hat(u); con_p; e=[u(1);u(2);u(3)]; q=[u(4);u(5);u(6)]; dq=[u(7);u(8);u(9)]; v=Lam*e; dv=-Lam*dq; q1=q(1); q2=q(2); q3=q(3); dq1=dq(1); dq2=dq(2); 134 dq3=dq(3); Y(1,1)=cos(q2)^2*dv(1)-cos(q2)*sin(q2)*dq2*v(1)-cos(q2)*sin(q2)*dq1*v(2); Y(1,2)=cos(q2+q3)^2*dv(1)-cos(q2+q3)*sin(q2+q3)*dq2*v(1)-cos(q2+q3)*sin(q2+q3)*d q1*v(2)-cos(q2+q3)*sin(q2+q3)*dq3*v(1)-cos(q2+q3)*sin(q2+q3)*dq1*v(3); Y(1,3)=cos(q2)^2*dv(1)-cos(q2)*sin(q2)*dq2*v(1)-cos(q2)*sin(q2)*dq1*v(2); Y(1,4)=2*cos(q2+q3)*cos(q2)*dv(1)-(cos(q2+q3)*sin(q2)+sin(q2+q3)*cos(q2))*dq2*v(1) -(cos(q2+q3)*sin(q2)+sin(q2+q3)*cos(q2))*dq1*v(2)-sin(q2+q3)*(cos(q2)+sin(q2)); Y(1,5)=dv(1); Y(1,6)=0; Y(1,7)=0; Y(1,8)=0; Y(1,9)=0; Y(1,10)=0; Y(2,1)=dv(2)+cos(q2)*sin(q2)*dq1*v(1); Y(2,2)=dv(2)+dv(3)+cos(q2)*sin(q2)*dq1*v(1); Y(2,3)=dv(2)+cos(q2)*sin(q2)*dq1*v(1); Y(2,4)=2*cos(q3)*dv(2)+cos(q3)*dv(3)+(cos(q2+q3)*sin(q2)+sin(q2+q3)*cos(q2))*dq1* v(1)+(1/2)*sin(q2)*(dq1+dq2+dq3)*v(3)+(1/2)*sin(q2)*dv(3)*(v(1)+v(2)+v(3)); Y(2,5)=0; Y(2,6)=dv(2); Y(2,7)=dv(2)+dv(3); Y(2,8)=2*cos(q2); Y(2,9)=-cos(q2+q3); Y(2,10)=-cos(q2); Y(3,1)=0; Y(3,2)=dv(2)+dv(3)+cos(q2+q3)*sin(q2+q3)*dq1*v(1); Y(3,3)=0; Y(3,4)=dv(2)+sin(q2+q3)*sin(q2)*dq1*v(1)+sin(q3)*dq2*v(2); Y(3,5)=0; Y(3,6)=0; Y(3,7)=dv(2)+dv(3); Y(3,8)=0; Y(3,9)=cos(q2+q3); Y(3,10)=0; r=dq-v; out=-Y'*r/Gam; 135 PHỤ LỤC TÍNH HỆ SỐ L CỦA BỘ QUAN SÁT TRƢỢT VÀ K CỦA BỘ PHẢN HỒI TRẠNG THÁI  Chƣơng trình tìm hệ số L KCV quan sát trƣợt SMO Jm =0.0004; Bm=0.6; Jl=0.004; Bl=0.005; Ks=4; m=0.05; l=1; % tham so he thong Abb=[-Bm/Jm Ks/Jm 0;0 1;0 -Ks/Jl -Bl/Jl];%ma tran A Aab=[1 0]; % ma tran C Bb=[1/Jm; 0;0]; % ma tran B %lay tin hieu toc dong co D=0; %diem cuc cua doi tuong %sys=ss(Abb,Bb,Aab,D); %P_old=pole(sys); %P_new=100*real(P_old)+imag(P_old)/100*i; P_new=[-50000 -60000 -70000]; L=place(Abb',Aab',P_new) L1=L(1) L2=L(2) L3=L(3) K1_q=1000 K2_q=1000 K3_q=1000  Chƣơng trình tìm hệ số phản hồi K cho điều chỉnh LQR Jm =0.0004; Bm=0.6;%0.0015 Jl=0.004;% Bl=0.0050;%0 Ks=4; % tham so he thong A=[0 0;-Ks/Jl -Bl/Jl Ks/Jl 0;0 0 1;Ks/Jm -Ks/Jm -Bm/Jm]; 136 B=[0;0;0;1/Jm]; C=[1 0 0]; %lay tin hieu toc dong co D=0; % Dinh nghia lai tham so he thong moi Ahat=[A zeros(4,1);-C 0]; Bhat=[B;0]; %Tham so lqr anpha=0.005; %anpha=0.05 beta=0.003; %beta=0.003 delta=10000; %delta=10000 gama=1; %gama=1-qui dao hang so; R=gama; Q=[anpha -anpha 0 0;-anpha anpha+beta 0 0;0 0 0;0 0 0; 0 0 delta]; %tham so dung duoc Q=[1 0 0;0 0.01 0 0;0 0.1 0;0 0 0.01 0; 0 %0 10000];R=1; K=lqr(Ahat,Bhat,Q,R); K1=K(1) K2=K(2) K3=K(3) K4=K(4) Ki=-K(5) 137 PHỤ LỤC GIỚI THIỆU VỀ CARD ĐIỀU KHIỂN 1104 CỦA HÃNG DSPACE Giao diện card ds1104 với ngoại vi Các thông số kỹ thuật chính: Parameter Processor Characteristics      Memory   Timer    Interrupt controller  MPC8240 processor with PPC603e core and on-chip peripherals 64-bit floating-point processor 250 MHz CPU x 16 KB cache; on-chip On-chip PCI bridge (33 MHz) Global memory: 32 MB SDRAM Flash memory: MB sample rate timer (decrementer): 32-bit down counter, reload by software, 40 ns resolution general purpose timer: 32-bit down counter, reload by hardware, 80 ns resolution time base counter: 64-bit up counter, 40 ns resolution, range 23400 years timer interrupts 138        ADC x 16-bit ADC with mux          ADC x 12-bit ADC          DACs x 16-bit DAC      incremental encoder index line interrupts UART interrupt slave DSP interrupt slave DSP PWM interrupt ADC end of conversion interrupts host interrupt user interrupts from the I/O connector muxed channels equipped with one 16-bit sample & hold ADC Note: ADC channels (1 x 16-bit + x 12-bit) can be sampled simultaneous 16-bit resolution ±10 V input voltage range ms conversion time ±5 mV offset error ±0.25 % gain error ppm/K offset drift 25 ppm/K gain drift >80 dB signal-to-noise ratio (SNR) channels each equipped with one 12-bit sample & hold ADC Note: ADC channels (1 x 16-bit + x 12-bit) can be sampled simultaneous 12-bit resolution ±10 V input voltage range 800 ns conversion time ±5 mV offset error ±0.5 % gain error ppm/K offset drift 25 ppm/K gain drift >65 dB signal-to-noise ratio (SNR) 16-bit resolution ±10 V output voltage range ±5 mA maximum output current Max 10 ms settling time (full scale, accuracy 1/2 LSB) ±1 mV offset error 139     Digital I/O     Digital Incremental Encoder Interface (2 x 24 bit)        Serial interface     Slave DSP subsystem               ±0.1 % gain error 13 ppm/K offset drift 25 ppm/K gain drift >80 dB signal-to-noise ratio (SNR) 20-bit parallel I/O Single bit selectable for input or output ±5 mA maximum output current TTL output/input levels channels Selectable single-ended (TTL) or differential (RS422) input Fourfold line subdivision Max 1.65 MHz input frequency, i.e fourfold pulse counts up to 6.6 MHz 24-bit loadable position counter Reset on index V/0.5 A sensor supply voltage serial UART (universal asynchronous receiver and transmitter) Selectable transceiver mode: RS232/RS422/RS485 Max baudrate RS232: 115.2 kBaud Max baudrate RS422/RS485: MBaud Texas Instruments TMS320F240 DSP 16-bit fixed-point processor 20 MHz clock frequency 64 K x 16 external program memory 28 K x 16 external data memory K x 16 dual-port memory for communication 16 K x 16 flash memory x 3-phase PWM output x 1-phase PWM output capture inputs SPI (serial peripheral interface) Max 14-bit digital I/O TTL output/input levels for all digital I/O pins ±13 mA maximum output current 140 Host interface    32-bit PCI host interface V PCI slot 33 MHz ±5 % Physical size PCI 185 x 106.68 mm (7.28 x 4.2 in) Ambient temperature 55 ºC (32 131 ºF) Cooling Active cooling by fan Power supply    Power consumption 18.5 W +5 V ±5 %, 2.5 A +12 V ±5 %, 0.3 A –12 V ±5 %, 0.2 A ... TỔNG QUAN VỀ HỆ ĐIỀU KHIỂN CHUYỂN ĐỘNG TAY MÁY CÔNG NGHIỆP 1.1 Tổng quan tay máy công nghiệp 1.1.1 Một số khái niệm tay máy công nghiệp 1.1.2 Các lĩnh vực ứng dụng tay máy công nghiệp 1.1.3 Chỉ... tới vấn đề điều khiển chuyển động TMCN đề xuất, ứng dụng số giải pháp điều khiển nâng cao chất lượng chuyển động tay máy công nghiệp Mục tiêu nghiên cứu Ứng dụng phương pháp điều khiển thích... điều khiển với thuật toán điều khiển có khả nâng cao chất lượng chuyển động tay máy Trong hệ thống điều khiển chuyển động tay máy công nghiệp gồm có điều khiển tác động