Đồ án tốt nghiệp thiết kế bộ điều khiển trượt cho robot 2 bậc tự do và mô phỏng trên matlab simulink

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế Điều khiển trượt cho Robot bậc tự TRƯỜNG ………………… KHOA………………… -[\ [\ - BÁO CÁO TỐT NGHIỆP Đề tài: Thiết kế Điều khiển trượt cho tay máy Robot bậc tự mô Matlab – Simulink SV: Hoàng Đức Thắng - Phan Thanh Hải Đồ án tốt nghiệp Thiết kế Điều khiển trượt cho Robot bậc tự Mục lục Lời nói đầu CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ROBOT CÔNG NGHIỆP I.1.Robot công nghiệp: I.1.1 Sự đời Robot công nghiệp : I.1.2.Phân loại tay máy Robot công nghiệp: I.2 Ứng dụng Robot công nghiệp : 10 I.2.1.Mục tiêu ứng dụng Robot công nghiệp : 10 I.2.2.Các lĩnh vực ứng dụng Robot công nghiệp : 11 I.2.3 Các xu ứng dụng Robot tương lai : 11 I.2.4 Tình hình tiếp cận ứng dụng Robot công nghiệp Việt Nam : 11 I.3.Cấu trúc Robot công nghiệp: 12 I.3.1.Các phận cấu thành Robot công nghiệp : 12 I.3.2.Bậc tự toạ độ suy rộng : 13 I.3.2.1.Bậc tự : 13 I.3.2.2 Toạ độ suy rộng : 14 I.3.3.Nhiệm vụ lập trình điều khiển Robot: 15 I.3.3.1 Định vị định hướng “điểm tác động cuối” : 15 I.3.3.2 Lập trình điều khiển Robot công nghiệp : 15 SV: Hoàng Đức Thắng - Phan Thanh Hải Đồ án tốt nghiệp Thiết kế Điều khiển trượt cho Robot bậc tự I.4 Các phép biến đổi toán học cho Robot : 16 I.4.1.Biến đổi toạ độ dùng Ma trận: 16 I.4.1.1 Vector điểm toạ độ : 16 I.4.1.3.Biến đổi Ma trận dùng toạ độ nhất: 19 I.4.1.4 Ý nghĩa hình học Ma trận nhất: 20 I.4.2.Các phép biến đổi bản: 23 I.4.2.1.Phép biến đổi tịnh tiến: 23 I.4.2.2 Phép quay quanh trục toạ độ : 23 CHƯƠNG II: HỆ PHƯƠNG TRÌNH ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC CỦA ROBOT CÔNG NGHIỆP: 25 II.1 Hệ phương trình động học Robot : 25 II.1.1 Đặt vấn đề : 25 II.1.2 Xác định trạng thái Robot tai điểm tác động cuối : 25 II.1.3 Mô hình động học : 26 II.1.3.1 Ma trận quan hệ : 26 II.1.3.2 Bộ thông số DH : 27 II.1.3.3 Thiết lập hệ toạ độ : 28 II.1.3.4 Mô hình biến đổi : 29 II.1.3.5 Phương trình động học : 30 II.2 Tổng hợp chuyển động Robot : 31 II.2.1 Nhiệm vụ : 31 II.2.2 Bài toán động học ngược : 31 II.2.3 Các phương pháp giải toán động học ngược : 32 II.3 Động lực học Robot: 32 II.3.1.Nhiệm vụ phương pháp phân tích Động lực học Robot: 32 SV: Hoàng Đức Thắng - Phan Thanh Hải Đồ án tốt nghiệp Thiết kế Điều khiển trượt cho Robot bậc tự II.3.2.Vận tốc gia tốc: 34 II.3.3 Động tay máy: 37 II.3.4 Thế tay máy: 39 II.3.5.Mô hình động lực học tay máy: 39 II.3.6 Động lực học cấu tay máy khâu: 41 CHƯƠNG III : THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN TRƯỢT CHO TAY MÁY ROBOT BẬC TỰ DO 46 III.1.Hệ phi tuyến : 46 III.1.1.Hệ phi tuyến ? 46 III.1.2.Mô hình trạng thái quỹ đạo trạng thái Hệ phi tuyến: 48 III.1.2.1.Mô hình trạng thái: 48 III.1.2.2.Quỹ đạo trạng thái : 50 III.1.3 Điểm cân điểm dừng hệ thống: 51 III.1.3.1 Điểm cân bằng: 51 III.1.3.2.Điểm dừng hệ : 51 III.1.3.3 Tính ổn định điểm cân bằng: 52 III.1.4 Tiêu chuẩn ổn đinh Lyapunov : 53 III.1.4.1.Tiêu chuẩn Lyapunov: 54 III.1.4.2.Tiêu chuẩn Lyapunov phục vụ thiết kế điều khiển: 57 III.2.Bậc tương đối hệ phi tuyến: 57 III.3.Tính động hoc không: 60 III.4.Thiết kế Điều khiển trượt cho tay máy: 63 III.4.1.Điều khiển trượt: 63 III.4.1.1.Trường hợp bậc tương đối hệ bậc hệ p=n: 64 III.4.1.2 Trường hợp bậc tương đối hệ p