Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống
1
/ 67 trang
THÔNG TIN TÀI LIỆU
Thông tin cơ bản
Định dạng
Số trang
67
Dung lượng
1,62 MB
Nội dung
MỞ ĐẦU 1.Tính cấp thiết đề tài Robot ngày đóng vai trò quan trọng công nghiệp tựđộng tính linh hoạt hiệu Robot đem lại suất lao động cao, giảm chi phí nguyên vật liệu dạng lượng tiêu thụ, nâng cao chất lượng giảm giá thành sản phẩm, tạo khả cạnh tranh cao thị trường quốc tế Mặt khác, Robot giải phóng người khỏi lao động chân tay, giúp xã hội văn minh hơn, nâng cao dân trí tổ chức trình sản xuất tổ chức xã hội Chính nghiêncứuđiềukhiểnchuyểnđộngRobot lĩnh vực đầy thách thức nhà khoa học quan tâm Lĩnh vực điềukhiểnRobot phong phú, từ phương pháp điềukhiển truyền thống PID, phương pháp tính mô men, phương pháp điềukhiển trượt đến phương pháp điềukhiển thông minh điềukhiển sử dụng mạng nơ ron, logic mờ, thuật gen phương pháp điềukhiểntự thích nghi, phương pháp học cho Robot, hệ visual servoing… Mục đích nghiêncứu đề tài Mục đích nghiêncứu đề tài ứng dụng logic mờ thiết kế điềukhiểnmờ vào điềukhiểnchuyểnđộngRobot nhằm nâng cao chất lượng điềukhiển Cơ sở khoa học đề tài kết đạt lĩnh vực điềukhiển sử dụng logic mờ Việc sử dụng logic mờđiềukhiển có khả cài đặt tri thức, kinh nghiệm chuyên gia đặc điểm bật so với điềukhiển kinh điển… Trong công nghiệp, đa số đối tượng điềukhiển phi tuyến Robot đối tượng phi tuyến hệ MIMO, Robot sản xuất công nghiệp hệ thống sản xuất cần độ xác cao công nghiệp sản xuất ôtô, công nghệ y học, công nghiệp vũ trụ…vì thiết kế điềukhiển để nâng cao chất lượng điềukhiểnchuyểnđộng đòi hỏi thực tế Đối tƣợng phạm vi nghiêncứu đề tài Với mục đích nghiêncứu trên, tác giả lựa chọn đề tài tốt nghiệp Thạc sỹ “Nghiên cứuđiềukhiểnmờchochuyểnđộngRobothaibậctự do” Trong đối tượng nghiêncứuRobothaibậctự Phạm vi nghiêncứu đề tài là: “ Nghiêncứu xây dựng điềukhiểnmờ áp dụng cho toán điềukhiểnchuyểnđộngRobot khâu” Trong đề tài tập trung nghiêncứumô hình động lực học Robot khâu ứng dụng mô hình điềukhiểnmờ theo Mamdani (MCFC) để nâng cao chất lượng hệ Phƣơng pháp nghiêncứu đề tài Nghiêncứu lý thuyết mô hình chuyểnđộngRobothaibậctự phương pháp điềukhiểnmờ cách thiết kế điềukhiểnmờ theo Mamdani (MCFC) Thực nghiệm mô hệ thống điềukhiển máy tính sử dụng Matlab – Simulink So sánh đáp ứng điềukhiểnmờ với điềukhiển PID để thấy điềukhiểnmờ có chất lượng tốt Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Luận văn mang tính chất nghiên cứu, vận dụng lý thuyết khoa học ứng dụng khoa học Từ kết nghiêncứu luận văn ứng dụng phát triển đề tài nghiêncứuđiềukhiển cánh tay Robot nhiều bậctự ứng dụng vào điềukhiểnRobot công nghiệp thực tiễn Đồng thời kết luận văn dùng làm tài liệu tham khảo cho người quan tâm đến điềukhiểnmờ Mamdani (MCFC) choRobot CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ ROBOT CÔNG NGHIỆP 1.1 Sự đời Robot công nghiệp Theo định nghĩa, Người máy (Robot) thiết bị thực chức thông thường người máy hình dạng người Từ thập kỷ 18, J de Vancauson xây dựng búp bê khí chơi nhạc Đây coi sản phẩm tựđộng hoá Robot Người sử dụng thuật ngữ “Robot” nhà viết kịch người Czech tên Karel Capek Năm 1922, tác phẩm “Rossum’s Universal Robot “, Capek sử dụng thuật ngữ “Robot” Robot theo tiếng Czech có nghĩa lao động bị bắt ép nông nô Trong tác phẩm này, nhân vật Rossum trai ông tạo máy gần giống người để hầu hạ phục dịch người Cho đến trước năm đại chiến giới thứ hai, việc ứng dụng cấu máy móc trở thành nhu cầu thực nhằm đáp ứng thao tác cần thiết môi trường phóng xạ viện nghiêncứu nguyên tử Ngay sau chiến tranh giới lần thứ hai, Mỹ xuất tay máy chép hình điềukhiểntừ xa phòng thí nghiệm vật liệu phóng xạ Trên sở cấu điềukhiểntừ xa đời ngày phát triển Đây thực chất cấu máy móc mô sinh học bao gồm khớp nối, dây gắn liền với hệ điều hành tay người thao tác thông qua khâu khuyếch đại khí Tuy thao tác cấu tinh vi khéo léo có nhiều hạn chế ví dụ như: Tốc độ hoạt động chậm, lực tác dụng hạn chế, hệ điềukhiển tuý khí Vào năm 1950, bên cạnh tay máy chép hình khí đó, xuất loại tay máy chép hình thủy lực điện từ, tay máy Minotaur I tay máy Handyman General Electric Năm 1954, George C.Devol thiết kế thiết bị có tên “Cơ cấu lề dùng để chuyển hàng theo chương trình” Năm 1956, George C.Devol J.Engelberger gặp thảo luận tác phẩm I.asimov Cả hai trí hợp tác chế tạo người máy vào năm 1959 tạo loại Robot công nghiệp mang tên Unimate Công ty Unimation Công ty Unimation J.Engelberger sáng lập, công ty chuyên chế tạo người máy Devol nghiêncứu phát minh, đăng ký sáng chế cho công ty Unimate đưa vào sử dụng nhà máy ô tô hãng General Motors Trenton, New Jersey vào năm 1961 Chỉ đến năm 1975, Unimation bắt đầu có lợi nhuận từ sản phẩm RobotTừ năm 1980, người máy công nghiệp bắt đầu sử dụng rộng rãi ngành công nghiệp khác nhờ công nghệ tiên tiến bước phát triển vượt bậc lĩnh vực máy tính điện tử vi điện tử Đặc biệt từ năm 1990 trở lại đây, phát triển vượt bậc kỹ thuật vi xử lý công nghệ thông tin, số lượng robot tăng nhanh, giá thành giảm rõ rệt, tính ngày hoàn thiện Do đó, robot chiếm vị trí quan trọng dây chuyền sản xuất tựđộng đại Ngày nay, người máy ngày hoàn thiện, nhiều tính có hình dáng gần với người Tuy vậy, công nghiệp, người máy thực cánh tay máy điềukhiển máy tính [4] 1.2 Ứng dụng Robot công nghiệp 1.2.1 Ƣu điểm Robot công nghiệp Robot làm việc thời gian dài với độ ổn định xác cao, tiết kiệm nguyên vật liệu suốt thời gian làm việc Khi cần phải đẩy nhanh, tăng nhịp độ sản xuất dây chuyền sản xuất, Robot người công nhân theo kịp tiến độ sản xuất chóng bị mệt mỏi DoRobot góp phần nâng cao chất lượng khả cạnh tranh sản phẩm Robot nhanh chóng thay đổi công việc có biển đổi trình đa dạng hoá sản phẩm mà không cần phải đào tạo lại người Hiện nay, với trợ giúp mạnh mẽ tiến tiên tiến Khoa học kỹ thuật làm cho giá thành lắp đặt, chế tạo Robot ngày giảm Đối với nước có giá lao động cao việc sử dụng Robot dây chuyền sản xuất giảm đáng kể giá thành sản phẩm giảm chi phí cho người lao động mà Robot không cần đến như: tiền lương, phụ cấp, bảo hiểm xã hội.[4] 1.2.2 Nhƣợc điểm Robot công nghiệp Từ hiệu to lớn Robot mang lại, đặc biệt từ thực tế Robot giải phóng sức lao động, nhiều người lo ngại việc sử dụng nhiều Robot dẫn đến tình trạng thất nghiệp Trên thực tế, điều sở đồng thời với việc gây dư sức lao động đơn giản, tạo nhiều công việc phức tạp như: kỹ thuật viên, chuyên gia chuyên người máy, nhà lập trình.[4] 1.2.3 Các ứng dụng Robot công nghiệp Các Robot nói chung sử dụng rộng rãi với nhiều mục đích, nhiều lĩnh vực, từ nhà máy, xí nghiệp lớn tới công việc phục vụ sinh hoạt đời sống người Robot làm việc môi trường độc hại, nguy hiểm lò phản ứng hạt nhân, phóng xạ,…hay công việc thám hiểm không gian, thăm dò hành tinh thuộc hệ Mặt trời Trong sinh hoạt, có Robot trợ giúp, phục vụ người già, cắt cỏ, lau nhà…[4] Đối với Robot công nghiệp nói riêng, mức độ ứng dụng diễn mạnh mẽ sâu rộng Hầu hết dây chuyềntựđộng hoá sản xuất đại có xuất Robot Các Robot công nghiệp ứng dụng lĩnh vực cụ thể sau: + Robot công nghiệp công nghệ gia công lắp ráp Độ xác định vị thời gian yếu tố quan trọng thiết kế Robot lắp ráp Có nhiều dây chuyềntựđộng gồm máy vạn Robot công nghiệp Các dây chuyền đạt mức độtựđộng hoá cao, tựđộng hoàn toàn tham gia người, linh hoạt không đòi hỏi đầu tư lớn Trong máy Robot dây chuyềnđiềukhiển hệ thống chương trình Đó dây chuyền lắp ráp ô tô, sản phẩm điện tử (hình 1.1) Yêu cầu Robot công nghiệp loại nâng cao tính linh hoạt để đáp ứng nhiều loại công việc, hạ giá thành dễ thích hợp với sản phẩm loại nhỏ.[4] Hình 1.1 Robot công nghệ gia công lắp ráp + Robot công nghiệp trình hàn nhiệt luyện (hình 1.2) Các trình bao gồm công việc nặng nhọc, độc hại, nhiệt độ cao Hàn đường thường thực tay Tuy nhiên suất thấp yêu cầu chất lượng bề mặt mối hàn liên quan đến thao tác đầu mỏ hàn với môi trường khắc nghiệt khói nhiệt độ phát trình hàn Không giống kỹ thuật hàn điểm, mối hàn có vị trí cố định, mối hàn kỹ thuật hàn đường nằm dọc theo mối ghép hai kim loại Những hệ thống hàn đường thực tế phụ thuộc vào người việc kẹp chặt xác chi tiết hàn sau robot di chuyển dọc theo quĩ đạo lập trình trước Ưu điểm so với hàn tay chất lượng mối hàn ổn định Người vận hành thực việc đơn giản kẹp chặt chi tiết [4] Hình 1.2 Robot trình hàn nhiệt luyện + Robot công nghiệp công nghiệp đúc – rèn (hình 1.3), ngành gia công áp lực nơi mà điều kiện làm việc nặng nề, dễ gây mệt mỏi Công việc đa dạng điều kiện làm việc khắc nghiệt, sản phẩm thay đổi đặc biệt chất lượng sản phẩm phụ thuộc nhiều vào trình thao tác Robot làm công việc như: rót kim loại nóng chảy vào khuôn, lấy vật đúc khỏi khuôn Ngày nay, nhiều nước giới, Robot sử dụng rộng rãi để tựđộng hoá công nghệ đúc chủ yếu để phục vụ máy đúc áp lực [4] Hình 1.3 Robot công nghiệp công nghiệp đúc – rèn Ví dụ công nghệ rèn: Robot thực nhiều việc như: đưa phôi vào lò nung, vận chuyển phôi sau khỏi lò… So với phương tiện giới tựđộng khác phục vụ máy rèn dập dùng Robot có ưu điểm nhanh, xác động + Robot công nghiệp nhà máy sản xuất (hình 1.4) Trong sản xuất lớn, robot hệ thống tựđộng hoá hoàn toàn: chúng đo đạc, cắt, khoan thiết bị xác có khả hiệu chỉnh công việc mình, không cần giúp đỡ người trừ chương trình điềukhiển máy tính điện tử Chỉ với vài người giám sát công việc; máy móc hoạt động suốt ngày đêm; robot làm tất công việc vận chuyển sản phẩm từ công đoạn sản xuất tới công đoạn sản xuất khác kể việc đưa xếp thành phẩm vào kho [4] Hình 1.4 Robot nhà máy sản xuất 1.3 Tình hình phát triển Robot công nghiệp Hơn nửa thể kỷ qua, Robot có bước phát triển tiến hóa mạnh mẽ Các hướng nghiêncứuRobotchuyểntừRobot công nghiệp sang phát triển Robot dịch vụ đa dụng đưa Robot hòa nhập vào nhu cầu xã hội loài người Theo dự báo vòng 20 năm tới người có nhu cầu sử dụng Robot cá nhân cần máy tính PC Robot tâm điểm cách mạng công nghệ lớn sau Internet Với xu này, với ứng dụng truyền thống khác Robot công nghiệp, y tế, giáo dục đào tạo, giải trí đặc biệt an ninh quốc phòng thị trường Robot dịch vụ ăn theo Robot vô lớn Robot có tiến đáng kể nửa kỷ qua Robot ứng dụng công nghiệp vào năm 60 để thay người làm công việc nặng nhọc, nguy hiểm môi trường độc hạiDo nhu cầu cần sử dụng ngày nhiều trình sản xuất phức tạp nên Robot công nghiệp cần có khả thích ứng linh hoạt thông minh Ngày nay, ứng dụng sơ khai ban đầu Robot chế tạo máy ứng dụng khác y tế, chăm sóc sức khỏe, nông nghiệp, đóng tàu, xây dựng, an ninh quốc phòng gia đình có nhu cầu gia tăng động lực choRobot địa hình Robot dịch vụ phát triển Có thể kể đến số loại Robot quan tâm nhiều thời gian qua là: tay máy Robot (Robot Manipulators), Robot di động (Mobile Robots), Robot sinh học (Bio Inspired Robots) Robot cá nhân (Personal Robots) Tay máy Robot bao gồm loại Robot công nghiệp (Industrial Robot), Robot y tế (Medical Robot) Robot trợ giúp người tàn tật (Rehabilitation robot) Robot di độngnghiêncứu nhiều xe tự hành mặt đất AGV (Autonomous Guided Vehicles), Robottự hành nước AUV (Autonomous Underwater Vehicles), Robottự hành không UAV (Unmanned Arial Vehicles) Robot vũ trụ (Space robots) Với Robot sinh học, nghiêncứu thời gian qua tập trung vào loại Robot (Walking robots) Robot dáng người (Humanoid Robots) – giới thiệu hình 1.5 Bên cạnh đó, loại Robot sinh học nước Robot cá, cấu trúc chuyểnđộng theo sinh vật biển nhiều nhóm nghiêncứu phát triển [4] Hình 1.5 Robot dáng người Mặc dù cấu trúc loại Robot có nhiều điểm khác nghiêncứu hướng ứng dụng dịch vụ hoạt độngRobot môi trường tự nhiên Mỹ nước tập trung đầu tư hàng trăm tỷ USD cho phát triển hệ thống tác chiến tương lai Robot quân hoạt động địa hình cạn, nước không chiếm phần không nhỏ Với phát triển xã hội trình đại hóa nước G7 nhiều dịch vụ hình thành làm thay đổi quan điểm Robot, từRobot phục vụ công nghiệp sang Robot phục vụ cho nhu cầu xã hội nhu cầu cá nhân người Robot thiết kế phục vụ cho người người giúp việc đắc lực, đa Quá trình dẫn đến khái niệm tay máy công nhiệp lẫn Robot di động truyền thống phải thay đổi cách đáp ứng yêu cầu thị trường dịch vụ người Trên hình 1.6 giới thiệu Robot thám hiểm Sao Hỏa Hình 1.6 Robot thám hiểm Sao Hoả Song song với chế tạo Robot công trình nghiêncứu khoa học Robot công bố nhà khoa học Việt Nam đa dạng theo sát hướng nghiêncứu giới Các nghiêncứuRobot Việt Nam liên quan nhiều đến vấn đề động học, động lực học, thiết kế quỹ đạo, xử lý thông tin cảm biến, cấu chấp hành, điềukhiển phát triển trí thông minh choRobot Các nghiêncứuđộng học động lực học Robot khoa khí, chế tạo máy trường đại học viện nghiêncứu học, chế tạo máy, khí quan tâm dân quân Ngoài việc tìm phương pháp giải toán liên quan đến học loại Robot nối tiếp, song song, di động, chương trình mô kết cấu chuyểnđộng 3D áp dụng phát triển để minh họa phục vụ cho phân tích, thiết kế Robot Các công bố liên quan học Robot thường thực cán Viện Cơ học - Viện KH&CN Việt Nam, Khoa Cơ khí Chế tạo máy thuộc đại học Bách Khoa Hà Nội Đại học Bách Khoa Tp.HCM, môn Robot Cơ điện tử trường đại học khác Trên hình 1.7 giới thiệu Robot công nghiệp hãng Tosy Robotics, Việt Nam 10 Bảng 3.2 Cơ sở luật cho khâu e de NB NO Z PO PB NB NB NB NO NO SS NO NB NO NO SS PO SS NO NO SS PO PO PO NO SS PO PO PB PB SS PO PO PB PB Cài đặt luật mờchođiềukhiểnmờ Matlab hình 3.16 : Hình 3.13 Luật hợp thành đầu vào đầu cho khâu Hình 3.14 Quan hệ đầu vào đầu theo LHT cho khâu Hình 3.17 cho ta giá trị Torque sau giải mờ ứng với trường hợp sai số vị trí khớp động e1 = sai số tốc độ de 1= Khi giá trị đầu 1 = 4.76 53 Mờ hóa, hợp thành giải mờ: Như trình bày trên, phương pháp để mờ hóa biến đầu vào trình bày bảng 3.2 Toán tử AND chọn để thực phép hợp theo luật Min cho đầu vào Các đầu hợp thành sử dụng toán tử Max Phương pháp giải mờ phương pháp điểm trọng tâm COA Hình 3.18 cho ta bề mặt điềukhiển khâu điềukhiển Bề mặt điềukhiển hình vẽ biểu diễn tín hiệu điềukhiển hàm đầu vào điềukhiển Trong trường hợp này, hình vẽ tín hiệu điềukhiển hàm sai số vị trí khớp động e1 sai số tốc độ de1 Hình 3.15 Bề mặt điềukhiển khâu 3.4.2 Thiết kế điềukhiểnmờcho khâu Định nghĩa biến vào/ e2 Torque Bộ điềukhiểnmờ de2 Hình 3.16 Các biến vào/ khâu - Hai tín hiệu vào điềukhiểnmờcho khâu 2: + Sai số vị trí khớp động e2 thay đổi khoảng (-0,5; 0,5) + Sai số tốc độ de2 thay đổi khoảng (-1,2; 1,2) - Một tín hiệu điềukhiểnmờcho khâu 2: + Mômen tạo nên nguồn động lực khớp động 2 thay đổi khoảng (-240; 240) 54 Hình 3.17 Bộ điềukhiểnmờcho khâu Biến ngôn ngữ, giá trị hàm liên thuộc điềukhiểnmờ Bộ điềukhiểnmờcho kênh gồm biến ngôn ngữ: e2; de2; 2 - Sai số vị trí khớp động e2 e2 = { âm lớn, âm nhỏ, không, dương nhỏ, dương lớn } e2 ={ NegativeBig, NegativeMedium, Zero, PositiveMedium, PositiveBig } e2 = { NB, NO, Z, PO, PB } - Sai số tốc độ de2 de2 = { âm lớn, âm nhỏ, không, dương nhỏ, dương lớn } de2 = { NegativeBig, NegativeMedium, Zero, PositiveMedium, PositiveBig } de2 = { NB, NO, Z, PO, PB } - Mômen tạo nên nguồn động lực khớp động 2 = { âm lớn, âm nhỏ, không, dương nhỏ, dương lớn } 2 = { NegativeBig, NegativeMedium, Zero, PositiveMedium, PositiveBig } 2 = { NB, NO, Z, PO, PB } Hàm liên thuộc biến có dạng đường cong (gaussse) chọn hình đây: 55 Hình 3.18 Hàm liên thuộc e2 Hình 3.19 Hàm liên thuộc de2 Hình 3.20 Hàm liên thuộc Torque2 Xây dựng sở luật điều khiển: 56 Cơ sở luật chođiềukhiểnmờcho khâu gồm 25 luật bảng 3.2 Cơ sở luật điềukhiểncho khâu tương tự sở luật điềukhiểncho khâu Cài đặt luật mờchođiềukhiểnmờ Matlab hình 3.24: Hình 3.21 Luật hợp thành đầu vào đầu cho khâu Hình 3.25 cho ta giá trị Torque sau giải mờ ứng với trường hợp sai số vị trí khớp động e2 = sai số tốc độ de2 = Ta nhận thấy, trường hợp ứng với luật hàng thứ nhất, cột thứ Khi giá trị đầu 2= - 0.432 Hình 3.22 Quan hệ đầu vào đầu theo luật hợp thành khâu 57 Mờ hóa, hợp thành giải mờ: Như trình bày trên, phương pháp để mờ hóa biến đầu vào trình bày bảng 3.2 Toán tử AND chọn để thực phép hợp theo luật Min cho đầu vào Các đầu hợp thành sử dụng toán tử Max Phương pháp giải mờ phương pháp điểm trọng tâm COA Hình 3.23 Bề mặt điềukhiển khâu Hình 3.26 cho ta bề mặt điềukhiểnđiềukhiểnmờcho khâu Bề mặt điềukhiển hình vẽ biểu diễn tín hiệu điềukhiển hàm đầu vào điềukhiển Trong trường hợp này, hình vẽ tín hiệu điềukhiển hàm sai số vị trí khớp động e2 sai số tốc độ de2 Hiệu chỉnh điềukhiểnmờ Hiệu chỉnh điềukhiểnmờ công việc phụ thuộc nhiều vào kinh nghiệm người thiết kế Công việc thường tốn nhiều thời gian có nhiều thông số cần phải điều chỉnh Quá trình hiệu chỉnh điềukhiểnmờ bao gồm hai bước sau: * Điều chỉnh hệ thống: thực lặp lặp lại trình điều chỉnh luật, hàm liên thuộc số lượng biến * Sau điều chỉnh hệ thống, tinh chỉnh lại cách điều chỉnh hàm liên thuộc giới hạn chúng 58 3.4.3 Sơ đồmô HTĐK Robot khâu sử dụng điềukhiểnmờ Hệ thống điềukhiểnRobot khâu sử dụng điềukhiểnmờ xây dựng công cụ Simulink MATLAB sau: Hình 3.24 Sơ đồ khối mô HTĐK Robot khâu sử dụng BĐK mờ Trong đó: - Các đầu vào hệ thống điềukhiển tín hiệu SP1 SP2 đặt trước - Các đầu hệ thống điều khiển: Teta1 Teta - Sai số nhiễu gây (môi trường làm việc ) thay hàm nhiễu Với giả thiết, Robot có thông số bảng 3.1 Kết mô Để tiện cho việc đánh giá phương án sử dụng điềukhiển mờ, ta khảo sát phương án sử dụng điềukhiển PID đối tượng trường hợp: a Khi chƣa có tác động nhiễu - Đáp ứng điềukhiển mờ: kết mô hình 3.25 59 Sp Sp Teta2 Teta1 Hình 3.25 Đáp ứng đầu Teta1,TeTa2 với điềukhiểnmờ chưa có nhiễu tác động - Đáp ứng điềukhiển PID: kết mô hình 3.26 Teta1 Sp Teta1 Sp Hình 3.26 Đáp ứng đầu Teta1, TeTa2 với PID chưa có nhiễu tác động Nhận xét: Nhìn vào hình 3.25 hình 3.26 ta thấy đáp ứng đầu Teta1 Teta theo phương pháp sử dụng điềukhiểnmờ bám sát giá trị đặt mong muốn với thời gian độ s chỉnh, theo phương pháp sử dụng điềukhiển PID đảm bảo giá trị xác lập mong muốn, thời gian độ kéo dài s tồn độ chỉnh (trên 1.2) b Khi có nhiễu nhỏ tác động: Khi có nhiễu nhỏ tác động vào hệ thống điềukhiển Nhiễu có dạng hình 3.27 60 Hình 3.27 Nhiễu nhỏ tác động vào hệ thống - Đáp ứng điềukhiểnmờ kết mô hình 3.28 Sp Sp Teta2 Teta1 Hình 3.28 Đáp ứng đầu Teta1, TeTa2 với điềukhiểnmờ có nhiễu nhỏ tác động - Đáp ứng điềukhiển PID: kết mô hình 3.29 Teta2 Sp Teta1 Sp Hình 3.29 Đáp ứng đầu Teta1, TeTa2 với PID có nhiễu nhỏ tác động Nhận xét: Quan sát đáp ứng điềukhiển có nhiễu nhỏ tác động sử dụng điềukhiểnmờ (hình 3.28) sử dụng điềukhiển PID (hình 3.29), ta thấy chất lượng đáp ứng đầu Teta1, TeTa2 sử dụng điềukhiểnmờ tốt nhiều so với trường hợp sử dụng điềukhiển PID Mặc dù có tác động nhiễu, đáp ứng đầu khâu sử dụng điềukhiểnmờ ổn định đạt chất lượng tốt (về thời gian độđộ chỉnh) 61 Như có nhiễu nhỏ tác động, chất lượng đáp ứng đầu Teta1, TeTa2 sử dụng điềukhiển PID có chất lượng điềukhiển hơn, đặc tính điềukhiển Teta1 Teta2 có dao động c Khi có nhiễu lớn tác động: Khi có nhiễu lớn tác động vào hệ thống điềukhiển Nhiễu có dạng hình 3.30 Hình 3.30 Nhiễu lớn tác động vào hệ thống - Đáp ứng điềukhiển mờ: kết mô hình 3.31 Sp Sp Sp Sp Teta2 Teta1 Hình 3.31 Đáp ứng đầu Teta1, TeTa2 với điềukhiểnmờ có nhiễu lớn tác động - Đáp ứng điềukhiển PID: kết mô hình 3.32 Teta2 Sp Teta1 Sp Sp Sp Hình 3.32 Đáp ứng đầu Teta1, TeTa2 với PID có nhiễu lớn tác động 62 Nhận xét: Quan sát đáp ứng điềukhiển có nhiễu lớn tác động sử dụng điềukhiểnmờ (hình 3.31) sử dụng điềukhiển PID (hình 3.32), ta thấy: Chất lượng đáp ứng đầu Teta1, TeTa2 sử dụng điềukhiểnmờ tốt nhiều so với trường hợp sử dụng điềukhiển PID (tương tự nhiễu có biên độ nhỏ) Nhưng với tác động nhiễu lớn điềukhiển PID khả đưa gócTeta1 giá trị xác lập bị rơi vào chế độ không ổn định Tín hiệu Teta2 ổn định tựa xác lập Để hạn chế nhược điểm ta cần giảm hệ số Kp d Khi có nhiễu Sin tác động Khi có nhiễu sin tác động vào hệ thống điềukhiển Nhiễu có dạng hình 3.33 Hình 3.33 Nhiễu Sin tác động vào hệ thống - Đáp ứng điềukhiển mờ: kết mô hình 3.34 Hình 3.34 Đáp ứng đầu Teta1, TeTa2 với điềukhiểnmờ có nhiễu sin tác động 63 - Đáp ứng điềukhiển PID: kết mô hình 3.35 Hình 3.35 Đáp ứng đầu Teta1, TeTa2 với PID có nhiễu sin tác động Nhận xét chung: Ta thấy đối tượng nghiêncứu đối tượng phi tuyến, có tác động khớp trình chuyểnđộngđiềukhiểnmờ thực tốt điềukhiểncho hệ bám với tín hiệu điều khiển, đạt hiệu cao so với điềukhiển PID Đáp ứng hệ thống nhanh chỉnh Tín hiệu điềukhiển không bị rơi vào trạng thái làm việc xấu, biên độ tín hiệu điềukhiển biến đổi không lớn Chất lượng điềukhiển tốt Các nhiễu xét chiều dài cánh tay Robot, khối lượng cánh tay Robot (khối lượng cánh tay Robot thay đổi vài trường hợp: thay đổi góc quay, nâng cấp, thay mới…), khối lượng tải Trong đó, thay đổi khối lượng tải cánh tay Robot ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng điềukhiển Khi tải nhỏ, thay đổi khối lượng tải thường ảnh hưởng đến chất lượng điều khiển, chất lượng điềukhiển tốt bị ảnh hưởng Khi tải lớn thay đổi khối lượng ảnh hưởng đến chất lượng điềukhiển không tốt Khi cần hiệu chỉnh điềukhiểnmờ phù hợp với ngưỡng tải cho phép 64 3.5 Kết luận chƣơng Chương khảo sát động học Robot khâu, thiết kế xây dựng HTĐK Robot khâu sử dụng điềukhiểnmờMô HTĐK Robot khâu sử dụng điềukhiểnmờ công cụ Matlab – Simulink Trong đó: - Khảo sát đáp ứng điềukhiểnmờ chưa có nhiễu tác động, có nhiễu nhỏ tác động, có nhiễu lớn tác động có nhiễu Sin tác động - So sánh đáp ứng điềukhiểnmờ với điềukhiển PID đối tượng điều kiện tác động 65 KẾT LUẬN Các kết luận văn Đề tài nghiêncứuđộng học động lực học toán điềukhiểnchuyểnđộngRobot Đây sở hiểu biết đối tượng điềukhiển trước thiết kế điềukhiển Nghiêncứumô hình điềukhiểnmờ theo Mamdani ứng dụng mô hình chođiềukhiểnRobotbậctự Tiến hành mô đánh giá hiệu phương án điềukhiển So sánh đánh giá kết mô sử dụng điềukhiểnmờ theo Mamdani với điềukhiển PID Kết môcho thấy hệ thống điềukhiểnRobot sử dụng điềukhiểnmờ nâng cao chất lượng điềukhiển Hạn chế luận văn kiến nghị Các kết nghiêncứu đề tài dừng lại thực nghiệm mô Matlab Hướng nghiêncứu tác giả ứng dụng phát triển đề tài nghiêncứuđiềukhiển cánh tay Robot nhiều bậctự ứng dụng vào điềukhiểnRobot công nghiệp thực tiễn Về mặt lý thuyết, tiếp tục nghiêncứu xây dựng thuật toán theo hướng thích nghi bền vững sử dụng công cụ đại logic mờ mạng nơ ron nhân tạo choRobot nhiều khâu chuyểnđộng 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO [ ] Phan Xuân Minh Nguyễn Doãn Phước Lý thuyết điềukhiểnmờ - Nhà xuất khoa học kỹ thuật 2004 [ ] Nguyễn Doãn Phước, Phan Xuân Minh, Hán Thành Trung Lý thuyết điềukhiển phi tuyến - Nhà xuất khoa học kỹ thuật 2006 [3] Bùi Công Cương Nguyễn Doãn Phước Hệ mờ mạng nơron & ứng dụng - Nhà xuất khoa học kỹ thuật 2006 [4] GS.TSKH Nguyễn Thiện Phúc Robot công nghiệp - Nhà xuất khoa học kỹ thuật 2004 [5] GS.TSKH Lê Hùng Lân Lý thuyết điềukhiểntựđộng - Nhà xuất khoa học kỹ thuật 2004 [6] Nguyễn Phùng Quang MatLab & Simulink dành cho kỹ sư điềukhiểntựđộng - Nhà xuất khoa học kỹ thuật 2004 [ ] Nguyễn Doãn Phước Lý thuyết điềukhiển tuyến tính - Nhà xuất khoa học kỹ thuật 2005 [8] Nguồn Internet: http://www.dieukhien.net; http://www.tailieu.vn/ 67 ... vi nghiên cứu đề tài Với mục đích nghiên cứu trên, tác giả lựa chọn đề tài tốt nghiệp Thạc sỹ Nghiên cứu điều khiển mờ cho chuyển động Robot hai bậc tự do Trong đối tượng nghiên cứu Robot hai. .. Robot hai bậc tự Phạm vi nghiên cứu đề tài là: “ Nghiên cứu xây dựng điều khiển mờ áp dụng cho toán điều khiển chuyển động Robot khâu” Trong đề tài tập trung nghiên cứu mô hình động lực học Robot. .. hình điều khiển mờ theo Mamdani (MCFC) để nâng cao chất lượng hệ Phƣơng pháp nghiên cứu đề tài Nghiên cứu lý thuyết mô hình chuyển động Robot hai bậc tự phương pháp điều khiển mờ cách thiết kế điều