Nghiên cứu và xây dựng bộ quan sát trượt cho robot có khớp nối mềm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - ĐỖ VIỆT PHƯƠNG NGHIÊN CỨU VÀ XÂY DỰNG BỘ QUAN SÁT TRƯỢT CHO ROBOT CÓ KHỚP NỐI MỀM Chuyên ngành : ĐIỀU KHIỂN – TỰ ĐỘNG HÓA LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : PGS.TS BÙI QUỐC KHÁNH Hà Nội – 2011 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn thạc sĩ với đề tài: “Nghiên cứu xây dựng quan sát trượt cho robot có khớp nối mềm” tự thực hướng dẫn PGS.TS Bùi Quốc Khánh Các số liệu kết hoàn toàn trung thực Ngoài tài liệu tham khảo dẫn cuối luận văn, đảm bảo không chép công trình kết người khác Nếu phát có sai phạm với điều cam đoan trên, xin hoàn toàn chịu trách nhiệm Học viên Đỗ Việt Phương MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG, HÌNH VẼ i LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN ROBOT CÔNG NGHIỆP 1.1 Tổng quan robot công nghiệp 1.1.1 Robot công nghiệp .3 1.1.2 Một số khái niệm robot 1.1.2.a Tay máy (manipulator) 1.1.2.b Bậc tự 1.1.2.c Hệ tọa độ 1.1.2.d Vùng làm việc 1.1.3 Các lĩnh vực ứng dụng robot công nghiệp 1.1.3.a Trong lĩnh vực gia công vật liệu .6 1.1.3.b Trong vận chuyển, bốc dỡ vật liệu 1.1.3.c Trong lĩnh vực lắp ráp .7 1.1.3.d Trong nhà máy sản xuất 1.1.4 Phân loại robot công nghiệp .8 1.2 Xây dựng mô hình toán học hệ truyền động robot 1.2.1 Động học vị trí robot .9 1.2.1.a Bài toán động học thuận vị trí 1.2.1.b.Bài toán động học đảo vị trí .11 1.2.2 Động lực học robot 12 1.2.3 Ý nghĩa tham số 14 1.2.3.a Ma trận quán tính M(q) 14 1.2.3.b Thành phần tương hỗ thành phần ly tâm V( q,q& ) 15 1.2.3.c Thành phần trọng trường G(q) 15 1.2.3.d Thành phần lực ma sát F( q& ) 16 1.2.3.e Thành phần nhiễu d (disturbance momen) .16 1.2.3.f Luật điều khiển momen tính toán 17 1.3 Điều khiển chuyển động robot công nghiệp 18 1.3.1 Vấn đề điều khiển chung điều khiển robot 18 1.3.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ xác bám quỹ đạo .19 1.3.2.a Sai số khí .19 1.3.2.b Sai số thiết bị đo lường 19 1.3.2.c Sai số từ luật điều khiển 20 1.3.3 Một số phương pháp điều khiển chuyển động 20 1.4 Kết luận chương 21 CHƯƠNG HỆ TRUYỀN ĐỘNG KHỚP ROBOT CÓ ĐỘ CỨNG VỮNG THẤP 23 2.1 Các khái niệm hệ truyền động khớp nối robot 23 2.1.1 Định nghĩa khớp nối 23 2.1.2 Khớp nối có độ cứng vững thấp 25 2.1.3 Độ cứng khớp nối 26 2.1.3.a Độ cứng trục xoắn .26 2.1.3.b Độ cứng kéo nén 27 2.1.3.c Độ cứng truyền động bánh 27 2.1.3.d Độ cứng truyền động đai da xích 28 2.1.4 Hiện tượng cộng hưởng học truyền động khớp nối có độ cứng vững thấp 28 2.2 Mô hình toán học hệ truyền động có khớp nối truyền dây đai thang 29 2.3 Ứng dụng điều khiển PD bù trọng trường cho hệ truyền động khớp nối có độ cứng vững thấp 31 2.4 Kết luận chương 35 CHƯƠNG THIẾT KẾ BỘ QUAN SÁT TRƯỢT (SMO) CHO HỆ ROBOT DÙNG BỘ ĐIỀU KHIỂN PD 36 3.1 Lý thuyết quan sát trượt 36 3.2 Tổng hợp điều khiển PD sử dụng quan sát trượt SMO 37 3.2.1.Xây dựng cấu trúc quan sát trượt cho khớp nối có độ cứng vững thấp 38 3.2.1.a.Giảm bậc quan sát (minimum-order observer) 40 3.2.1.b Xây dựng mặt trượt s quan sát trượt SMO 41 3.2.2 Bộ điều khiển PID .44 3.2.2.a Khái niệm 44 3.2.2.b Phương pháp xác định thông số PID .45 3.2.3 Cấu trúc điều khiển PD sử dụng SMO 47 3.3 Áp dụng mô cho cấu trúc xây dựng 47 3.4 Kết luận chương 50 CHƯƠNG XÂY DỰNG MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM 51 Mô hình khớp nối có độ cứng vững thấp robot Almega 16 51 Xây dựng mô hình thực nghiệm 51 4.2.1.Phần điều khiển 52 4.2.2.Các thông số kỹ thuật Card 1104 (hãng DSPACE) 53 4.2.3.Cấu trúc giao diện điều khiển 56 4.3 Xây dựng chương trình phần mềm 56 4.4 Kết thực nghiệm 58 4.4.1 Kết thực nghiệm với điều khiển PD .58 4.4.2 Kết thực nghiệm với điều khiển PD sử dụng SMO 59 4.5 Kết luận chương 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO 62 Danh mục bảng,hình vẽ DANH MỤC BẢNG, HÌNH VẼ Bảng Bảng Mối tương quan phương trình trạng thái đủ bậc ( Full Order State) giảm bậc ( Minimum Order State) .41 Bảng Sự thay đổi tham số KP KD KI………………………………………………45 Bảng Bảng xác định thông số KP KD KI……………………………………………46 Hình vẽ Hình 1.1 Robot SCADA bậc tự Hình 1.2 Articulated Robot Hình 1.3 Robot CASTERIAN Hình 1.4 Xây dựng hệ tọa độ nối .9 Hình 1.5 Các cách xác định trục X 10 Hình 1.6 Cách xác định biến khớp 10 Hình 1.7 Sơ đồ điều khiển momen 18 Hình 1.8 Cấu trúc hệ điều khiển thích nghi 20 Hình 2.1 Khớp nối ống 23 Hình 2.2 Khớp nối đĩa 24 Hình 2.3 Mô tả khớp nối có độ cứng vững thấp 25 Hình 2.4 Các sai lệch khớp nối 25 Hình 2.5 Khớp nối có độ cứng vững thấp 26 Hình 2.6 Chi tiết trục 27 Hình 2.7 Truyền động bánh .27 Hình 2.8 Truyền động đai 28 Hình 2.9 Sơ đồ thay khớp robot nối dây đai thang 29 Hình 2.10 Mô hình toán học khớp nối truyền dây đai thang 30 i Danh mục bảng,hình vẽ Hình 2.11.Cấu trúc điều khiển PD cho khớp nối có độ cứng vững thấp .32 Hình 2.12 Sơ đồ mô với điều khiển PD cho khớp nối có độ cứng vững thấp 33 Hình 2.13 Sơ đồ điều khiển PD 33 Hình 2.14 Khối tính toán momen động Motor Circuit 33 Hình 2.15 Đáp ứng vị trí tải đặt vị trí tải thực .34 Hình 2.16 Đáp ứng sai lệch vị trí tải vị trí tải thực 34 Hình 3.2 Mô tả đáp ứng hệ thống thay đổi thông số PID 45 Hình 3.3 Đáp ứng nấc đối tượng .46 Hình 3.4 Sơ đồ cấu trúc điều khiển PID sử dụng SMO 47 Hình 3.5 Sơ đồ điều khiển PID sử dụng SMO cho khớp nối có độ cứng vững thấp 48 Hình 3.6 Sơ đồ quan sát trượt SMO 48 Hình 3.7 Đáp ứng vị trí tải thực ) q vị trí tải ước lượng q 49 Hình 3.8 Đáp ứng vị trí tải đặt q d vị trí tải thực q .49 Hình 3.9 Đáp ứng sai lệch vị trí tải đặt q d vị trí tải thực q 50 Hình 4.1 Khớp nối Robot Almega 16 nối dây đai thang 51 Hình 4.2 Cấu hình thực nghiệm khớp nối có độ cứng vững thấp 51 Hình 4.3 Mô hình thực nghiệm cho khớp nối có độ cứng vững thấp 52 Hình 4.4 Cấu trúc phần cứng thí nghiệm khớp nối có độ cứng vững thấp 52 Hình 4.5 Giao diện card ds1104 với ngoại vi .53 Hình 4.6 Cấu trúc DS1104 .56 Hình 4.7 Giao diện điển hình dùng DS 1104 56 Hình 4.8 Cấu trúc phần mềm thí nghiệm 57 Hình 4.9 Hệ truyền động khớp nối có độ cứng vững thấp với điều khiển PD 58 Hình 4.10 Đáp ứng sai lệch vị trí đặt vị trí động 59 Hình 4.11 Đáp ứng vị trí đặt vị trí động 59 Hình 4.12 Hệ truyền động với điều khiển PD sử dụng quan sát trượt SMO cho khớp nối có độ cứng vững thấp 59 ii Danh mục bảng,hình vẽ Hình 4.13 Đáp ứng vị trí tải thực vị trí tải ước lượng 60 Hình 4.14 Đáp ứng sai lệch vị trí tải thực vị trí tải ước lượng .60 Hình 4.15 Đáp ứng mômen đặt thực động 60 Hình 4.16 Đáp ứng sai lệch điều khiển .60 iii Lời nói đầu LỜI NÓI ĐẦU Với phát triển không ngừng khoa học kỹ thuật, máy móc thiết bị công nghiệp ngày phải đáp ứng yêu cầu phức tạp hơn, đạt suất cao làm việc cách xác Trong kỷ 20 bước sang kỷ 21, phát triển công nghệ chế tạo, điều khiển robot bước tiến mạnh mẽ khoa học kỹ thuật Robot công nghiệp cấu khí lập trình thực công việc có ích cách tự động không cần giúp đỡ trực tiếp người Ngày robot trở thành công cụ thiếu nhà máy, xí nghiệp có mức độ tự động hoá cao robot đảm nhận công việc khó khăn thay người làm việc môi trường độc hại, nguy hiểm, môi trường phóng xạ hay nhiệt độ cao Hơn nữa, robot ứng dụng nhiều lĩnh vực khoa học y tế, sinh học, thăm dò địa chất, thám hiểm không gian… đời sống bán hàng, làm việc nhà… Để giúp robot vận hành tốt, hệ điều khiển chuyển động đời Chúng gồm nhiều chuyển động thành phần để tạo nên quỹ đạo chuyển động không gian hệ có nhiều đầu vào nhiều đầu (MIMO) mang tính phi tuyến mạnh Được sử dụng máy móc, thiết bị công nghiệp dây chuyền sản xuất tự động như: điều khiển chuyển động tay máy ,điều khiển ăn dao máy cắt gọt kim loại CNC, chuyển động di chuyển theo phương đứng phương ngang cần trục, cầu trục điện… Ngày phát triển vi xử lý tốc độ cao (DSP) ứng dụng vào hệ điều khiển chuyển động làm tăng khả sử dụng thuật toán điều khiển để nâng cao chất lượng chuyển động điều khiển thích nghi, điều khiển tối ưu, điều khiển trượt, điều khiển bền vững… Nội dung luận văn đề cập tới vấn đề điều khiển chuyển động tay máy công nghiệp với mục tiêu nâng cao chất lượng điều khiển bám xác quỹ đạo cho hệ chuyển động robot công nghiệp (RBCN) thông qua việc “Nghiên cứu xây dựng quan sát trượt cho robot có khớp nối mềm ” Lời nói đầu Luận văn trình bày chương Chương : Tổng quan robot công nghiệp Nội dung chương này, tìm hiểu rõ khái niệm robot công nghiệp đưa mô tả toán học hệ RBCN n bậc tự với hệ phương trình động học động lực học Từ nêu ý nghĩa tham số phương trình Trong chương ta đề cập tới điều khiển chuyển động robot công nghiệp ưu nhược điểm số phương pháp điều khiển Thông qua lựa chọn hệ truyền động khớp robot có độ cứng vững thấp làm đối tượng nghiên cứu đề tài Chương 2: Hệ truyền động khớp robot có độ cứng vững thấp Từ việc phân tích khái niệm khớp nối , lựa chọn hệ truyền động khớp robot có độ cứng vững thấp để nghiên cứu, chương đưa mô hình toán học cụ thể cho khớp robot có độ cứng vững thấp Đi sâu vào nghiên cứu cho đối tượng cụ thể khớp nối dây đai thang tiến hành mô với điều khiển PD bù trọng trường Chương 3: Thiết kế quan sát trượt (SMO) cho hệ robot dùng điều khiển PD Trong chương trình bày nội dung phương pháp điều khiển thiết kế điều khiển PD dùng quan sát trượt cho khớp nối có độ cứng vững thấp Bộ điều khiển bao gồm quan sát trượt SMO PD thông thường Bộ SMO có nhiệm vụ quan sát ước lượng biến trạng thái phi tuyến qua vị trí động cơ, tốc độ động Bộ điều khiển PD làm hệ ổn định tiệm cận, bảo đảm sai số quỹ đạo nhỏ Tiến hành mô áp dụng cho robot có khớp nối dây đai thang để kiểm chứng Chương 4: Xây dựng mô hình thực nghiệm So sánh kết thực nghiệm khớp có độ cứng vững thấp sử dụng quan sát trượt SMO dùng điều khiển PD với dùng PD thông thường Tác giả xin chân thành cảm ơn PGS.TS Bùi Quốc Khánh tận tình bảo , giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi để hoàn thành luận văn thạc sĩ Chương Thiết kế quan sát trượt cho hệ robot dùng điều khiển PD ⎡ K CV ⎢- J ⎢ M Aba = ⎢ ⎢ K CV ⎢ ⎣ JL ⎤ ⎡ BM ⎥ ⎢- J ⎥ ⎢ M = , A ⎥ bb ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ ⎦ ⎣ ⎤ ⎡ ⎤ ⎥ ⎢ ⎥ ⎥ ) ⎢ ⎥ ⎥ , fb = ⎢ ⎥ ⎢ mgl BL ⎥ )⎥ sin x3 ⎥ - ⎥ ⎢JL ⎦ ⎣ JL ⎦ K CV JM K - CV JL 0.8 0.6 0.4 0.2 -0.2 -0.4 -0.6 -0.8 -1 0.5 1.5 2.5 3.5 4.5 4.5 ) Hình 3.7 Đáp ứng vị trí tải thực q vị trí tải ước lượng q 0.8 0.6 0.4 0.2 -0.2 -0.4 -0.6 -0.8 -1 0.5 1.5 2.5 3.5 Hình 3.8 Đáp ứng vị trí tải đặt q d vị trí tải thực q 49 Chương Thiết kế quan sát trượt cho hệ robot dùng điều khiển PD 0.004 0.003 0.002 0.001 -0.001 -0.002 0.5 1.5 2.5 3.5 4.5 Hình 3.9 Đáp ứng sai lệch vị trí tải đặt q d vị trí tải thực q Nhận xét: Từ kết mô sai lệch điều khiển lớn : emax = 0.0015 100% = 0.15% Kết mô quan sát trượt SMO xây dựng xác.Các đường đặc tính khớp nối có độ cứng vững thấp tốt với thời gian xác lập sau khoảng 0.5s, dao động, độ điều chỉnh nhỏ So với PD chưa có quan sát trượt SMO đáp ứng tốt hơn, khử sai lệch nhờ SMO 3.4 Kết luận chương Thuật toán điều khiển PD dùng quan sát trượt đảm bảo vị trí tải thực bám sát vị trí tải đặt với sai số < 0,2% Bộ quan sát trượt SMO giảm bậc có nhiệm vụ quan sát ước lượng biến trạng thái phi tuyến chưa xác định vị trí tải, tốc độ tải từ tham số biết vị trí động Ưu điểm quan sát trượt quan sát ước lượng nhanh biến trạng thái ( vị trí tải tốc độ tải) nhanh chóng hội tụ, điều khiển đảm bảo chất lượng điều khiển bám hệ thống Ứng dụng cho hệ truyền động chuyển động tay máy công nghiệp khớp nối với độ cứng vững thấp giảm dao động trình chuyển động mà đạt độ xác cao chất lượng điều khiển dải điều chỉnh 50 Chương Xây dựng mô hình thực nghiệm CHƯƠNG XÂY DỰNG MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM Mô hình khớp nối có độ cứng vững thấp robot Almega 16 Hình 4.1 Khớp nối Robot Almega 16 nối dây đai thang Đối tượng nghiên cứu tiến hành thực nghiệm khớp nối Robot Almega 16 khớp nối trục động trục khớp nối dây đai thang (hình 4.1) Xây dựng mô hình thực nghiệm Cấu hình thực nghiệm giới thiệu hình 4.2 Hình 4.2 Cấu hình thực nghiệm khớp nối có độ cứng vững thấp 51 Chương Xây dựng mô hình thực nghiệm 4.2.1.Phần điều khiển Gồm : Card ds1104 máy tính PC, card giao diện hệ thống đo, phần mềm controller desk khớp nối có độ cứng vững thấp Hình 4.3 Mô hình thực nghiệm cho khớp nối có độ cứng vững thấp Hình 4.4 Cấu trúc phần cứng thí nghiệm khớp nối có độ cứng vững thấp 52 Chương Xây dựng mô hình thực nghiệm Hình 4.3 4.4 thể mô hình thực nghiệm cho khớp nối có độ cứng vững thấp cấu trúc phần cứng thí nghiệm xây dựng R, T : nối AC ServoDriver với nguồn đầu vào 200VAC input U,V,W,Grd: nối Driver điều khiển với động ServoMotor CN2 : đo tốc độ động phản hồi Driver ALM: chân báo lỗi 4.2.2.Các thông số kỹ thuật Card 1104 (hãng DSPACE) Hình 4.5 Giao diện card ds1104 với ngoại vi Tham số Đặc tính Processor - 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) Memory - Global memory: 32 MB SDRAM - Flash memory: MB Timer - sample rate timer (decrementer): 53 Chương Xây dựng mô hình thực nghiệm 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 Interrupt controller - timer interrupts - 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 x 16-bit ADC with simultaneous mux - 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) ADC ADC x 12-bit ADC DACs x 16-bit DAC - 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) 54 Chương Xây dựng mô hình thực nghiệm ±1 mV offset error ±0.1 % gain error 13 ppm/K offset drift 25 ppm/K gain drift >80 dB signal-to-noise ratio (SNR) Digital I/O Digital Incremental Encoder Interface (2 x 24 bit) Serial interface Slave DSP subsystem Power consumption 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 18.5 W 55 Chương Xây dựng mô hình thực nghiệm 4.2.3.Cấu trúc giao diện điều khiển Hình 4.6 Cấu trúc DS1104 Hình 4.7 Giao diện điển hình dùng DS 1104 4.3 Xây dựng chương trình phần mềm Để kết nối DS1104 với máy tính PC ta cần thực số thủ tục sau: - Khởi động Matlab/Simulink - Chuẩn bị khối sử dụng Simulink để xây dựng sơ đồ - Khởi động chương trình Control Desk - Kết nối 56 Chương Xây dựng mô hình thực nghiệm - Build mô hình Simulink, trình build Matlab chuyển đổi mô hình Simulink sang dạng sdf(file mô tả hệ thống) lưu trữ vi xử lý DS1104 - Sau Build xong, file sdf tự động chuyển tới môi trường Control Desk, file gồm thông tin biến sử dụng mô hình Simulink Hình 4.8 Cấu trúc phần mềm thí nghiệm ™ Thiết kế phần điều khiển: Trên sở mô Offline Matlab/Simulink/Plecs ta sử dụng phần điều khiển xây dựng, bỏ phần mạch lực kết hợp với khối giao diện Card DS1104 để điều khiển hệ PD thái dùng quan sát trượt cho khớp nối có độ cứng vững thấp Phần mềm Matlab/Simulink liên kết với phần mềm Control Desk để truyền giá trị biến, tham số để điều khiển, phần mềm Control Desk nhận biến, tham số để điều khiển trực tiếp cho Card DS1104 Phần mềm Matlab/Simulink để thiết kế cấu trúc điều khiển (hình 4.8) Trên phần mềm Control Desk người ta thay đổi Online tham số hiển thị liệu dạng bảng đồ thị DSP 1104 hỗ trợ phần mềm Control Desk để tạo giao diện hiển thị Nhờ phần mềm mà ta theo dõi toàn tín hiệu ra, tham số điều khiển 57 Chương Xây dựng mô hình thực nghiệm 4.4 Kết thực nghiệm Với thông số: JM=0,0004 kgm2; BM= 0.005 Nms/rad JL=0,004kgm2; BL=0,03 Nms/rad ; KCV = 100 N/rad Chọn cấu hình thực nghiệm động OMNUC U-series AC Servo motor R88MU10030HA (tra datasheet): Công suất 100W Dòng định mức : 0.87A Tốc độ quay : 3000 vòng/phút Momen : 0.318 Nm Xác định ma trận L, Ks : L = [ L2 K s = [ k2 L4 ] = [1.7850 1.0700 2.0999 ] T L3 k3 k4 ] = [ 0 0.003 ] T AC ServoDriver : R88D-UA04V (100W) : single-phase 200VAC/50Hz 4.4.1 Kết thực nghiệm với điều khiển PD Hình 4.9 Hệ truyền động khớp nối có độ cứng vững thấp với điều khiển PD 58 Chương Xây dựng mô hình thực nghiệm Hình 4.11 Đáp ứng vị trí đặt vị trí Hình 4.10 Đáp ứng sai lệch vị trí đặt vị động trí động 4.4.2 Kết thực nghiệm với điều khiển PD sử dụng SMO Hình 4.12 Hệ truyền động với điều khiển PD sử dụng quan sát trượt SMO cho khớp nối có độ cứng vững thấp 59 Chương Xây dựng mô hình thực nghiệm Hình 4.13 Đáp ứng vị trí tải thực vị Hình 4.14 Đáp ứng sai lệch vị trí tải trí tải ước lượng thực vị trí tải ước lượng Hình 4.15 Đáp ứng mômen đặt thực động Hình 4.16 Đáp ứng sai lệch điều khiển Nhận xét - Hệ truyền động khớp nối có độ cứng vững thấp không gây dao động - Đáp ứng sai lệch vị trí tải thực vị trí tải ước lượng dùng quan sát trượt SMO nhỏ, nhanh chóng hội tụ - Điều khiển bám quỹ đạo với sai lệch điều khiển : emax 0,1% 4.5 Kết luận chương Kết thực nghiệm áp dụng điều khiển thích nghi phản hồi trạng thái dùng quan sát trượt cho khớp nối có độ cứng vững thấp robot Almega16 cho 60 Chương Xây dựng mô hình thực nghiệm thấy hệ chuyển động không dao động với đáp ứng sai lệch vị trí tải vị trí tải ước lượng dùng quan sát trượt SMO nhỏ, nhanh chóng hội tụ Điều khiển bám quỹ đạo với sai lệch điều khiển nhỏ: emax = 0,1% Hệ truyền động khớp nối có độ cứng vững thấp chạy ổn định cho kết bám xác quỹ đạo đặt Bộ điều khiển PD dùng quan sát trượt có khả đáp ứng tốt quỹ đạo đặt theo mong muốn chuyển động khớp nối có độ cứng vững thấp chuyển động êm giảm dao động 61 Tài liệu tham khảo TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt TS.Nguyễn Mạnh Tiến, (2007), Điều khiển robot công nghiệp, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Nguyễn Doãn Phước, (2005), Lí thuyết điều khiển tuyến tính, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Nguyễn Doãn Phước, (2005), Lí thuyết điều khiển nâng cao, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Nguyễn Doãn Phước , (2000), Phan Xuân Minh ,Điều khiển tối ưu bền vững ( xuất lần 2), NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Nguyễn Phạm Thục Anh, Võ Thu Hà; (2011) , Xây dựng thuật toán điều khiển thích nghi dùng quan sát trượt cho khớp nối mềm, tạp chí khoa học công nghệ trường đại học kỹ thuật, số 80 … Tiếng Anh Frank L.Lewis, Darren M.Dawson, Chaouki T.Abdallah, (2004), Robot Manipulator Control Theory And Practice, Second Edition, Revised and Expanded, New York Katsuhiko Ogata , Modern Control Engineering, Fourth Edition B.Eng Guoyu Wang, (2003), Observer-Based Feedback Control Methods For An Underactuated Robot System, School of Engineering Science, Simon Fraser University Jaeyoung Lee , Tae Jun Ha, Je Sung Yeonl, Sanghun Lee and Jong Hyeon Park; (2007), Robust Nonlinear Observer for Flexible Joint Robot Manipulators with Only Motor Position Measurement Mohsin Waqar; (2008) , Robust Nolinear Observer for a Non-collocated Flexible Motion System, Georgia Institute of Technology, May Ph.D , P.E Thomas R Kurfess, (2005) , Robotics and Automation Handbook 62 Tài liệu tham khảo John J.Craig (1989), Introduction to Robotics Mechanics and Control, Second Edition Karel Jezernik, Boris Curk, Joze Harnik , Observer Based Sliding Mode Control of Robotic Manipulator, University of Maribor, Faculty of Technical Sciences, Slovenia Guoguang Zhang , Junji Furusho, PID Controller Design for Flexible Joint Robots, Department of Computer- Controlled Mechanical Systems, Graduate School of Engineering, Osaka University 10 G.Zhang and J.Furusho, (1998) , A Design Method on Joint Torque Feedback Control System, 24th Conference of IEEE Industrial (IECON'98), Vol.2, 1077- 1082 … 63 Electronics Society ... quỹ đạo cho hệ chuyển động robot công nghiệp (RBCN) thông qua việc Nghiên cứu xây dựng quan sát trượt cho robot có khớp nối mềm ” Lời nói đầu Luận văn trình bày chương Chương : Tổng quan robot. .. 37 3.2.1 .Xây dựng cấu trúc quan sát trượt cho khớp nối có độ cứng vững thấp 38 3.2.1.a.Giảm bậc quan sát (minimum-order observer) 40 3.2.1.b Xây dựng mặt trượt s quan sát trượt SMO ... KẾ BỘ QUAN SÁT TRƯỢT (SMO) CHO HỆ ROBOT DÙNG BỘ ĐIỀU KHIỂN PD 36 3.1 Lý thuyết quan sát trượt 36 3.2 Tổng hợp điều khiển PD sử dụng quan sát trượt SMO 37 3.2.1.Xây