Tóm tắt luận án Tiến sĩ Kỹ thuật điện, điện tử viễn thông: Nghiên cứu phát triển một số thuật toán điều khiển Robot công nghiệp có nhiều tham số bất định

Luận án nhằm đề xuất một số thuật điều khiển cho Robot-camera di động mục tiêu di động. Sau đó đi sâu nghiên cứu một số thuật điều khiển mô men của các khớp cho hệ Robot-camera bám mục tiêu di động và hệ Robot-camera có chú ý đến động cơ hấp hành bám mục tiêu di động. Sau cùng tác giả cũng đề xuất một số thuật toán điều khiển cho hệ cánh tay Robot-camera có mô hình bất định, nhiễu ngoài và ngăn chăn sự suy biến của hệ, dùng bộ điều khiển trượt phi tuyến (TSMC) kết hợp với mạng nơ ron nhân tạo để ước lượng các tam số bất định.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ Nguyễn Tiến Kiệm NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN MỘT SỐ THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN ROBOT CƠNG NGHIỆP CĨ NHIỀU THAM SỐ BẤT ĐỊNH Chun ngành: Kỹ thuật điều khiển tự động hóa Mã số: 9.52.02.16 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN, ĐIỆN TỬ VIỄN THƠNG Hà Nội - 2018 Cơng trình đƣợc hồn thành tại: Học viện Khoa học Công nghệ Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam Ngƣời hƣớng dẫn khoa học 1: TS.Phạm Minh Tuấn Ngƣời hƣớng dẫn khoa học 2: TS.Nguyễn Trần Hiệp Phản biện 1: … Phản biện 2: … Phản biện 3: … Luận án đƣợc bảo vệ trƣớc Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp Học viện, họp Học viện Khoa học Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam vào hồi … ‟, ngày … tháng … năm 201… Có thể tìm hiểu luận án tại: - Thƣ viện Học viện Khoa học Công nghệ - Thƣ viện Quốc gia Việt Nam MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu chung 1.2 Một số ứng dụng rô bốt CHƢƠNG MƠ HÌNH HĨA CHUYỂN ĐỘNG VI PHÂN CỦA TAY MÁY DI ĐỘNG VÀ THIẾT KẾ LUẬT VISUAL SERVOING MỚI ĐỂ BÁM THEO MỤC TIÊU BAY 2.2 Mô hình hóa chuyển động vi phân camera tay máy di động thiết kế hệ servo thị giác bám mục tiêu bay 2.2.1 Mô tả hệ tọa độ 2.2.2 Chuyển động vi phân CHƢƠNG ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ HỆ ROBOT-CAMERA BÁM MỤC TIÊU DI ĐỘNG VỚI NHIỀU THAM SỐ BẤT ĐỊNH 3.2.1 Đặt vấn đề 3.2.2 Xây dựng thuật toán điều khiển bám mục tiêu di động 3.2.3 Thuật điều khiển visual servoing cho bệ pan/tilt có nhiều tham số bất định 3.2.5 Kết luận phƣơng pháp điều khiển đề xuất 13 CHƢƠNG THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN CHO ROBOT CÔNG NGHIỆP DÙNG MẠNG NƠ RON NHÂN TẠO CÓ CHÚ Ý ĐẾN CƠ CẤU CHẤP HÀNH 14 4.2 Điều khiển hệ rô bốt - camera bám mục tiêu di động có ý tác động cấu chấp hành 14 4.2.3 Điều khiển bám mục tiêu di động dùng mạng nơ ron 15 4.2.4 Kết mô hệ servo thị giác có mơ hình động Matlab 16 4.2.5 Kết luận phƣơng pháp điều khiển đề xuất 18 CHƢƠNG ĐIỀU KHIỂN TRƢỢT THÍCH NGHI PHI TUYẾN NGĂN CHẶN SỰ SUY BIẾN CHO ROBOT GẮN CAMERA VỚI MƠ HÌNH BẤT ĐỊNH VÀ NHIỄU NGOÀI 18 5.3 Mơ hình động lực học cánh tay rô bốt n-DOF cố định 18 5.4 Thiết kế luật điều khiển 19 5.6 Mô phƣơng pháp điều khiển 20 5.7 Kết luận phƣơng pháp điều khiển đề xuất 24 KẾT LUẬN TOÀN LUẬN ÁN 24 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết luận án Điều khiển rơ bốt cịn nhiều vấn đề cần giải độ phúc tạp, tính phi tuyến độ bất định hệ phƣơng trình động lực động lực học rô bốt gây nên Gần vấn đề điều khiển cho rơ bốt có nhiều tham số bất định nhận đƣợc nhiều ý giơi nghiên cứa Vì nghiên cứu sinh lựa chọn đề tài: “ Nghiên cứu phát triển số thuật tốn điều khển rơ bốt cơng nghiệp có nhiều tham số bất định” Mục tiêu nghiên cứu luận án Đề xuất số thuật điều khiển cho robot-camera di động mục tiêu di động Sau sâu nghiên cứu số thuật điều khiển mô men khớp cho hệ robot-camera bám mục tiêu di động hệ robot-camera có ý đến động hấp hành bám mục tiêu di động Sau tác giả đề xuất số thuật toán điều khiển cho hệ cánh tay robot-camera có mơ hình bất định, nhiễu ngăn chăn suy biến hệ, dùng điều khiển trƣợt phi tuyến (TSMC) kết hợp với mạng nơ ron nhân tạo để ƣớc lƣợng tam số bất định Các nội dung nghiên cứu luận án - Phát triển thuật toán điều khiển cho hệ robot-camera gắn bệ di động bám theo mục tiêu - Phát triển thuật toán điều khiển hệ robot-camera tính đến tham số bất định dùng mạng nơ ron nhân tạo với tín hiệu điều khiển cho khớp tín hiệu momen - Phát triển thuật toán điều khiển cho hệ robot-camera gồm nhiều tham số bất định mơ hình động học mục tiêu di động có ý đến cấu chấp hành dùng mạng nơ ron nhân tạo - Phát triển thuật toán điều khiển cho hệ robot-camera có bất định mơ hình nhiễu ngồi dùng phƣơng pháp điều khiển trƣợt thích nghi mạng nơ ron nhân tạo, đồng thời ngăn chặn suy biến điều khiển CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu chung Rô bốt đƣợc ứng dụng nhiều lĩnh vực khác nhau, nhƣ robot rùa đơn giản dùng để giảng dạy trƣờng học phổ thông, robot hàn nhà máy sản xuất ô tô, cánh tay robor điều khiển từ xa tàu vũ trụ thoi Mỗi ứng dụng lại có vấn đề riêng nó, nên thực tế xuất lĩnh vực nghiên cứu robot Có nhiều ngành cơng nghiệp xuất có nhiều kết nghiên cứu lĩnh vực nhiều lĩnh vực cần nghiên cứu tƣơng lai, với nhiều quan điểm đƣợc phát triển nghiên cứu phịng thí nghiệm Trong có nhiều ngƣời nghĩ robot có mang tính khác lạ ứng dụng thực tiễn, nhƣng thực tế robot đƣợc ứng dụng vào nhiều nhà máy sản xuất nhận đƣợc quan tâm nhƣ tham gia vào trình sản xuất 1.2 Một số ứng dụng robot 1.2.1 Trong công nghiệp 1.2.2 Các ứng dụng phịng thí nghiệm 1.2.3 Ứng dụng cơng nghệ hạt nhân 1.2.4 Ứng dụng nông nghiệp 1.2.5 Ứng dụng thám hiểm không gian 1.2.6 Ứng dụng thiết bị lặn CHƢƠNG MƠ HÌNH HÓA CHUYỂN ĐỘNG VI PHÂN CỦA TAY MÁY DI ĐỘNG VÀ THIẾT KẾ LUẬT VISUAL SERVOING MỚI ĐỂ BÁM THEO MỤC TIÊU BAY 2.2 Mơ hình hóa chuyển động vi phân camera tay máy di động thiết kế hệ servo thị giác bám mục tiêu bay 2.2.1 Mô tả hệ tọa độ 5 Y4 Camera XC YC ZC X4 Z0 Trục tilt Y3 Z3 Trục Pan Y0 O0 Z4 X3 4 X0 Hình 2.5 Một tay máy hai bậc tự gắn camera đặt robot di động có bánh Ma trận đồng thể vị trí hƣớng OCXCYCZC O0X0Y0Z đƣợc cho công thứ dƣới đây:  s34 c TC   34   c34 s5 c34c5 xM  xc  x x y x z x p x   s34 s5 s34c5 y M  yc  x y y y z y p y    c5 s5 hT  zc   x z yz zz pz  0   0  (2.1) 2.2.2 Chuyển động vi phân ma trận Jacobian robot có dạng nhƣ sau:   s34  c s  34 c c J   34     c34  s34 s5 s34 c5 0 0 0 c5 s5 0  0  1 0   0 0 c5 s5 (2.26) 2.2.3 Tính toán đạo hàm đặc trưng ảnh Ma trận Jacobi đặc trƣng ảnh   z J im   c  0   zc u zc uv u2   v2   uv  v  zc      v    u   Ta có cơng thức tính đạo hàm đặc trƣng ảnh nhƣ sau: ξ  Jim J.θ  ζ (2.36) 2.2 Thiết kế luật điều khiển Chuyển động không xác định WMR visual servoing bám mục tiêu bay - + Bộ điều khiển động học (2.39) Bô điều e khiển vd - + động lực học (2.43)  Chuyển động không xác định mục tiêu bay 2-DOF tay robot với camera v Hình 2.11 Sơ đồ điều khiển đề xuất visual servoing bám mục tiêu bay 2.2.4.2 Luật điều khiển động học    v  ξ  A      s5  ψ 5   u  (2.37) ψ mô tả biến đổi sai lệch đặc trƣng ảnh chuyển động không xác định mục tiêu bay ψ ƣớc lƣợng nhƣ sau [16]:  pre   v  ˆ   pre - A  4pre  -   s5 4pre 5  -u  (2.38) Với ψˆ véc tơ ƣớc lƣợng ψ Hơn nữa,  pre ,4pre , 5pre liệu rời rạc ξ ,  ,  tƣơng ứng Chúng ta chọn vận tốc góc mong muốn cho khớp pan-tilt    4d   1 ˆ nhƣ sau:    A   N  n    ,  5d    Thay  5  T (2.39) T (2.37)  4d  5d  (2.39), ta nhận đƣợc phƣơng trình sau:    N  n  v   ,   s5 4d     u  (2.40) ˆ với ψ = ψ - ψ 2.2.4.3 Luật điều khiển động lực học Mơ hình động lực học chân đế pan-tilt đƣợc biểu diễn nhƣ sau: τ  H q  v  h q, v  v  g q  , (2.41) với q  4 5  , v   5  , τ   ,  ,  mô men khớp pan,  mô men khớp tilt (xem Hình 2.9) Tất H  q  , h  q, v  T T T g  q  đƣợc thể cụ thể thông số mô Để thiết kế luật điều khiển động lực học, véc tơ mô men đƣợc chọn nhƣ sau: τ  Γe  H  q  v d  h  q, v  v d  g q  , (2.43) T với v d   4d  5d  , e  v  v d Γ ma trận số, đƣờng chéo xác định dƣơng, chọn tùy ý 2.2.5 Kết mô -3 -4 x 10 truc V (m) huong cua chuyen dong -2 -4 quy dao dac trung anh toa (m) x 10 -0.5 -4 truc U (m) x 10 Hình 2.13 u v 0.5 -1 thoi gian (s) a) Quỹ đạo chuyển động đặc trưng ảnh mặt Sai lech van toc goc (rad/s) phẳng ảnh b) Đặc tính tọa độ theo thời gian -1   -2 -3  0.5 thoi gian (s) 1.5 Hình 2.14 Đặc tính e = v – vd theo thời gian 13 thi toa cac khop toa khop (rad) 1.5 0.5 khop khop -0.5 -1 -1.5 thoi gian (s) 10 Hình 3.11 Đồ thị góc khớp Sai lech van toc khop Pan-Tilt -1 -2 e1=q1-qd1 -3 e2=q2-qd2 -4 Time (s) 10 Hình 3.12 Đồ thị sai lệch vận tốc khớp 3.2.5 Kết luận phương pháp điều khiển đề xuất Trong chƣơng tác giả trình bày phƣơng pháp xây dựng hệ visual servoing bám đƣợc mục tiêu Kết mô Matlab chứng tỏ thuật toán đƣa hội tụ đạt độ xác cao Các nghiên cứu thử nghiệm mơ hình thực tế sử dụng robot hãng DPerception cung cấp đƣợc triển khai thời gian tới Các hƣớng nghiên cứu hệ robot-camera đặt phƣơng tiện di động tầu thuỷ đƣợc nghiên cứu với trợ giúp khối quán tính tốn ổn định bệ 14 *)Nội dung chương cơng bố cơng trình số khoa học số [4].Nguyễn Tiến Kiệm, Phạm Thƣợng Cát , „Điều khiển tốc độ bệ pantilt-camera bám mục tiêu di động với nhiều tham số bất định‟ , Kỷ yếu hội nghị điện tử toàn quốc lần thứ VCM2012, Hà Nội ngày 1415/12/2012, tr.787-794 CHƢƠNG THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN CHO ROBOT CÔNG NGHIỆP DÙNG MẠNG NƠ RON NHÂN TẠO CÓ CHÚ Ý ĐẾN CƠ CẤU CHẤP HÀNH 4.2 Điều khiển hệ rô bốt - camera bám mục tiêu di động có ý tác động cấu chấp hành Nhiệm vụ điều khiển đƣợc thực thông qua hàm sai lệch đặc trƣng ảnh mong muốn ξ d  const đặc trƣng ảnh thu đƣợc Hàm sai lệch đƣợc định nghĩa nhƣ sau: e = (ξ - ξ ) d Luật điều khiển Động Ro bot Came chấp Hình 4.5 Sơ đồ điều khiển xc xo lần lƣợt tọa độ camera tọa độ mục tiêu hệ tọa độ Đề Các gắn với bệ rô bốt Phƣơng trình động học robot đƣợc mơ tả phƣơng trình sau: 15 xc  p  q  (4.8) Đạo hàm theo thời gian (4.8), ta đƣợc: xc  p q  Jrq q t Phƣơng trình động lực học robot cấu chấp hành đƣợc mô tả nhƣ sau: τ  H  q  q  h  q,q  Li  Ri  Kq  t E  u E (4.9) τ = KT i  ˆ GJˆ K T R 1u E  H (4.10)  1  ˆ GJˆ zH  1  ˆ  hˆ  K R 1Kq  GJq T ˆ GJˆ K T R Li  (H  GJ )q  H 1  1 ˆ ˆ ψ = RK T H GJ        1 (4.25) 1 GJq  h  R t E 1 ˆ GJˆ f1  RKT1 (H  GJ )q  H  ˆ GJ ˆ γ = RK T1 -H  1 (4.26) 1 GJq  h   K T1t E  Li  (4.27) ˆ h ˆ   Kq GJq   Kết hợp phƣơng trình (4.25), (4.26), (4.27), (4.28) ta đƣợc phƣơng trình sau: ψz  γ  f1  u E 4.2.3 Điều khiển bám mục tiêu di động dùng mạng nơ ron uE  u0  u1 (4.29) 16 u0  ψ  K D z  K P z   γ (4.30) u1 tín hiệu điều khiển để bù thành phần bất định, đƣợc định nghĩa sau Thay (4.30), (4.31) vào (4.29) ta đƣợc: z  K D z  K P z  ψ 1 u1  f1  (4.31) Định lý 4.1: Hệ robot Pan Tilt-camera bậc tự có nhiều tham số bất định (4.29) với mạng nơron (4.38), (4.39) bám theo mục tiêu di động với sai số e  ta chọn thuật điều khiển u thuật học W mạng nơron nhƣ sau: u  ψ  K D z  K P z   γ  u1 (4.41)  s  u1   1   Wσ    s    (4.42) W  sσT (4.43) Trong đó, K D = D + C, K P = DC; D ma trận xác định dƣơng đối xứng D = DT > 0,  ,   4.2.4 Kết mô hệ servo thị giác có mơ hình động Matlab u[m] DO THI DAC TRUNG ANH CUA CAMERA 0.2 0.15 0.1 0.05 -0.05 -0.08 -0.07 -0.06 -0.05 -0.04 -0.03 -0.02 -0.01 0.01 v[m] 17 Hình 4.7 Đồ thị đặc trưng ảnh q[rad] DO THI TOA DO KHOP CUA PAN TILT 1.5 0.5 q1 q2 -0.5 -1 -1.5 10 12 14 16 t[sec ] Hình 4.8: đồ thị toạ độ khớp DO THI VAN TOC KHOP PAN TILT [rad/s] q1 dot q2 dot -2 -4 -6 10 12 14 16 t[sec] Hình 4.9: đồ thị vận tốc khớp robot uE [V] DO THI DIEN AP CUA DONG CO TREN KHOP PAN TILT DIEN AP KHOP DIEN AP KHOP -1 -2 -3 -4 10 12 14 16 t [sec] Hình 4.10: đồ thị điện áp động khớp robot Hệ thống điều khiển điện áp động rô bôt- camera đƣợc điều khiển để bám theo đối tƣợng, đáp ứng đƣợc yêu cầu bám mục tiêu có 18 nhiều bất định hệ động lực bệ Pan/Tilt Ta thấy Hình 4.8 4.9 sau thời gian khoảng 1,5giây bệ bám đƣợc mục tiêu Sai số hệ có điều khiển bám theo mục tiêu cho đặc trƣng ảnh nằm ảnh đạt đƣợc độ xác cao 4.2.5 Kết luận phương pháp điều khiển đề xuất Nội dung chƣơng tác giả trình bày phƣơng pháp xây dựng thuật toán điều khiển động chiều cho hệ visual servoing bám đƣợc mục tiêu Kết mơ Matlab chứng tỏ thuật tốn đƣa hội tụ đạt độ xác cao Các nghiên cứu thử nghiệm mơ hình thực tế sử dụng bệ pan/tilt hãng DPerception cung cấp đƣợc triển khai thời gian tới Các hƣớng nghiên cứu bệ pan/tilt đặt phƣơng tiện di động tầu thuỷ đƣợc nghiên cứu với trợ giúp khối qn tính tốn ổn định bệ *)Nội dung đề xuất cơng bố cơng trình số khoa học số [1] Nguyen Tien Kiem, Pham Thuong Cat, “conrol of robot-camera system with actuator’s dynamic to tract moving object”, Tạp chí tin học điều khiển học,V.31, N.3(2015), tr 255-265 CHƢƠNG ĐIỀU KHIỂN TRƢỢT THÍCH NGHI PHI TUYẾN NGĂN CHẶN SỰ SUY BIẾN CHO ROBOT GẮN CAMERA VỚI MƠ HÌNH BẤT ĐỊNH VÀ NHIỄU NGỒI 5.3 Mơ hình động lực học cánh tay rô bốt n-DOF cố định Mô hình động lực học cánh tay nhƣ sau [58] H  q  q  h  q, q  q  g  q   τd  τ, (5.1) với q, q, q  R n lần lƣợt véc tơ vị trí, tốc độ, gia tốc khớp nối H  q  biểu diễn ma trận quán tính h  q, q  ma trận hƣớng tâm Coriolis g  q  véc tơ thành phần trọng lực τ d véc tơ 19 giới hạn tổng thành phần bất định, bao gồm bất định mơ hình nhƣ nhiễu ngồi τ véc tơ mô men, đƣợc xem đầu vào điều khiển Tính chất 1: H  q  ma trận khả nghịch, xác định dƣơng, bị chặn: (5.2) H1 θ  θT H  q  θ  H θ , với θ  R n H1 , H số thực, dƣơng biết 2 Tính chất 2: H  q   2h  q, q  ma trận đối xứng lệch Mặt khác, viết lại θT  H  q   2h  q, q  θ  0, với θ  R n 5.4 Thiết kế luật điều khiển Luật điều khiển đề xuất nhƣ sau:    ˆ  Γsig  s   d ˆ, τ  fˆ x, W (5.20) dˆ thành phần bền vững nói đƣợc xác định cụ   ˆ đầu RBFNN đƣợc áp dụng để ƣớc lƣợng thể sau fˆ x, W ˆ giá trị ƣớc lƣợng W đƣợc cập nhật trực f  x  , cịn W  tuyến thuật tốn điều chỉnh trọng số trực tuyến Đặc biệt, biểu thức ˆ đƣợc thể nhƣ sau: fˆ x, W     ˆ W ˆ Tσ  x  fˆ x, W (5.21) Thế (5.7), (5.20), (5.21) vào (5.17) ta đƣợc  H  q  s  h  q, q  s  WTσ  d  Γsig  s   dˆ , (5.22) ˆ d  ε  τd , W  W  W Tiếp theo, thuật toán điều chỉnh trọng số online đƣợc đề xuất nhƣ sau ˆ  HσsT , W với H ma trận xác định dƣơng đƣợc chọn tùy ý 20 Định lý 1: Xét cánh tay robot n-DOF mô tả (5.1) (Giả sử 5.1) thỏa mãn Nếu áp dụng cho mặt trượt phi tuyến, luật điều khiển, thuật toán điều chỉnh trọng số trực tuyến, thành phần bền vững, luật cập nhật trực tuyến hệ số bền vững đề xuất (5.8), (5.20), (5.23), (5.25), (5.26), tương ứng, tất tín hiệu hệ thống điều khiển vịng kín bị chặn, lỗi bám hội tụ thời gian hữu hạn u RBFNN _ - e Mặt trƣợt s Bộ điều khiển Cánh tay robot + Thành phần bền vững Hình 5.2.Sơ đồ tồn hệ thống điều khiển vịng kín 5.6 Mơ phƣơng pháp điều khiển Hình 5.3 Hiệu suất bám phương pháp TSMC đề xuất 21 Hình 5.4 Hiệu suất bám phương pháp SMC tuyến tính tien trinh bien thien e1 ca hai phuong phap TSMC duoc de xuat SMC tuyen tinh sai lech bam e1 (rad) Sai lech bam vi tri e1 (rad) -1 -2 thoi gian (s) x 10 e1 trang thai xac lap TSMC duoc de xuat SMC tuyen tinh -2 -4 -6 -8 -3 thoi gian (s) 10 12 Hình 5.5 So sánh trạng thái ổn định sai lệch bám khớp nối 1của phương pháp đề xuất TSMC phương pháp SMC Tien trinh cua e2 ca phuong phap sai lech bam e2 (rad) sai lech bam e2 (rad) -0.5 -1 TSMC duoc de xuat SMC tuyen tinh x 10 -4 -5 -10 TSMC duoc de xuat SMC tuyen tinh -1.5 thoi gian (s) e2 gian doan xac lap -15 thoi gian (s) 10 12 Hình 5.6 So sánh trạng thái ổn định sai lệch bám khớp nối phương pháp đề xuất TSMC phương pháp SMC tuyến tính 22 Mo men khop phuong phap Mo men khop ca phuong phap TSMC duoc de xuat SMC tuyen tinh 100 mo men quay (N.m) mo men quay (N.m) 150 50 -50 TSMC duoc de xuat SMC tuyen tinh 100 50 -100 thoi gian (s) 10 12 thoi gian (s) 10 12 Hình 5.7 So sánh đầu vào điều khiển hai khớp nối phương pháp đề xuất TSMC phương pháp SMC tuyến tính x 10 phuong phap duoc de xuat phuong phap [58] gian doan xac lap -3 sai lech bam e1 (rad) sai lech bam e1 o khop (rad) So sanh e1 phuong phap -1 -1 phuong phap duoc de xuat phuong phap [58] -2 -2 thoi gian (s) thoi gian (s) Hình 5.8 So sánh trạng thái ổn định sai lệch e1 khớp nối So sanh e2 x 10 sai lech bam e2 (rad) sai lech bam e2 tai khop (rad) phương pháp đề xuất phương pháp [58] -0.5 -1 Phuong phap duoc de xuat phuong phap [58] thoi gian (s) phuong phap duoc de xuat phuong phap [58] -1 -1.5 giai doan xac lap -4 thoi gian (s) Hình 5.9 So sánh trạng thái ổn định sai lệch bám e2 khớp nối phương pháp đề xuất [58] 23 Hình 5.10 So sánh mơ men phương pháp đề xuất [58] Tai khop Tai khop 100 50 -50 -100 -150 Khong xu ly chattering co xu ly chattering thoi gian (s) Mo men quay (N.m) Mo men quay (N.m) 100 50 -50 -100 -150 khong xu ly chattering co xu ly chattering thoi gian (s) Hình 5.11 So sánh mơ men trường hợp sử dụng (5.25, 5.26) hàm trơn (5.41, 5.42) so sanh hieu nang xu ly chattering (rad) x 10 giai doan xac lap -5 e1 khong xu ly chattering e1 khong xu ly chattering -2 2.5 3.5 4.5 5.5 thoi gian (s) 6.5 7.5 Hình 5.12 So sánh sai lệch bám khớp 1, e1 , trường hợp sử dụng hàm (5.25, 5.26) sử dụng hàm trơn (5.41, 5.42) 24 5.7 Kết luận phƣơng pháp điều khiển đề xuất Trong phần tác giả trình bày phƣơng pháp TSMC giải đƣợc vấn đề suy biến cho cánh tay rô bốt cố định Ngoài việc giảm bớt số nhƣợc điểm phƣơng pháp SMC tuyến tính nhƣ trả giá cho nỗ lực điều khiển mô men lớn trạng thái tức thời nhƣng nhận đƣợc sai lêch bám lớn trạng thái ổn định, phƣơng pháp TSMC đề xuất bảo toàn độ bền vững chống lại bất định mơ hình nhƣ nhiễu ngồi Hơn nữa, vấn suy biến đƣợc xử lý hoàn tồn cơng thức (4.66) Nhờ ƣu điểm đơn giản phƣơng pháp TSMC đề xuất này, ứng viên tốt cho ứng dụng thực tế *)Nội dung đề xuất cơng bố cơng trình số khoa học số [3] Kiem NGUYEN, Tinh NGUYEN, Quyen BUI, Minhtuan PHAM, “Adaptive anti-singularity terminal sliding mode control for a robotic arm with model uncertainties and external disturbances”, Turkish journal of electrical engineering & computer sciences, E-ISSN: 1303-6203, ISSN: 1300-0632, DOI: 10.3906/elk-1711-137, Year:2018 Volume: 26 Number:6, page 3224-3238, tạp chí thuộc danh mục SCIE, IF: 0.58 KẾT LUẬN TOÀN LUẬN ÁN Luận án nghiên cứu phát triển thuật toán điều khiển cho hệ pan-tilt-camera đặt robot di động với nhiều tham số bất định Phƣơng pháp điều khiển cho bệ pan-tilt-camera bám mục tiêu có ý đến cấu chấp hành với nhiều tham số bất định dùng mạng nơ ron nhân tạo phƣơng pháp điều khiển trƣợt phi tuyến kết hợp với mạng nơ ron nhân tạo để điều khiển cánh tay robot có mơ hình bất định, nhiễu chống lại suy biến Các phƣơng pháp điều khiển đƣa đƣợc chứng minh tính ổn 25 định theo lý thuyết ổn định Lyapunov LaSalle mở rộng đồng thời đƣợc kiểm chứng phần mềm mô Matlab Các kết đạt đƣợc luận án Luận án có bốn đóng góp nhƣ sau: - Mơ hình hóa chyển động vi phân robot vật mục tiêu bay, nghiên cứu, phát triển thuật toán điều khiển cho hệ robot-camera đặt robot di động bánh xe bám theo mục tiêu chuyển động với bất định robot di động bánh xe mục tiêu bay trƣớc - Nghiên cứu, phát triển thuật toán điều khiển cho hệ robotcamera có nhiều tham số bất định dùng mạng nơ ron nhân tạo với tín hiệu điều khiển mơ men khớp - Nghiên cứu, phát triển thuật toán điều khiển cho hệ robotcamera có ý đến động điều khiển khớp với nhiều tham số bất định mơ hình động học động điện - Nghiên cứu, phát triển thuật toán điều khiển cánh tay robot cơng nghiệp có bất định mơ hình động học, nhiễu ngồi, ngăn chặn suy biến dùng điều khiển trƣợt thích nghi kết hợp với mạng nơ ron nhân tạo Hƣớng phát triển luận án - Tiếp tục nghiên cứu phát triển phƣơng pháp điều khiển cho robot di động kết hợp với hệ robot-camera xét đến tính bất, gồm yếu tố bất định độ trƣợt bánh xe, mơ hình bất định, xét ảnh hƣởng ma sát động nhiễu bị chặn - Nghiên cứu phƣơng pháp điều khiển cho robot-camera ý đến cấu chấp hành bánh xe nhƣ tín hiệu điều khiển động bánh 26 trái, động bánh phải có ý đến yếu tố bất định nhƣ: độ trƣợt, mơ hình bất định, nhiễu bên ngồi - Xây dựng hệ thống thực nghiệm để kiểm chứng phƣơng pháp điều khiển đề xuất DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CƠNG BỐ [1] Nguyen Tien Kiem, Pham Thuong Cat, “conrol of robot-camera system with actuator’s dynamic to tract moving object”, Tạp chí tin học điều khiển học,V.31, N.3(2015), tr 255-265 [2] Nguyen Tien Kiem, Hoang Thi Thuong, Nguyen Van Tinh, “Modeling the differential motion of a mobile manipulator and designing a new visual servoing for tracking a flying target”, Tạp chí tin học điều khiển học,V.33, N.4 (2017), tr 339-355 [3] Kiem NGUYEN, Tinh NGUYEN, Quyen BUI, Minhtuan PHAM, “Adaptive anti-singularity terminal sliding mode control for a robotic arm with model uncertainties and external disturbances”, Turkish journal of electrical engineering & computer sciences, E-ISSN: 1303-6203, ISSN: 1300-0632, DOI: 10.3906/elk-1711-137, Year:2018 Volume: 26 Number:6, page 3224-3238, tạp chí thuộc danh mục SCIE, IF: 0.58 [4].Nguyễn Tiến Kiệm, Phạm Thƣợng Cát , „Điều khiển tốc độ bệ pantilt-camera bám mục tiêu di động với nhiều tham số bất định‟ , Kỷ yếu hội nghị điện tử toàn quốc lần thứ VCM2012, Hà Nội ngày 1415/12/2012, tr.787-794 [5].Nguyễn Tiến Kiệm, Phạm Thƣợng Cát, Nguyễn Văn Tính „Điều khiển hệ rơ bốt - camera bám mục tiêu di động có ý tác động cấu chấp hành’ , Kỷ yếu hội nghị điều khiển tự động hóa tồn quốc lần thứ VCCA2013, Đà Nẵng ngày 22-23/11/2013, tr.321-327 [6] Nguyễn Tiến Kiệm, Phạm Thƣợng Cát , „Điều khiển hệ rô bốt camera bám mục tiêu di động có ý tác động cấu chấp hành 27 mơ hình ma sát động LuGre‟, Kỷ yếu hội nghị điện tử toàn quốc lần thứ VCM2014, Đồng Nai, ngày 21-22/11/2014, tr.506-513 [7] Nguyễn Tiến Kiệm, „Điều khiển hệ rô bốt - có ý tác động phụ tải khơng biết trước mơ hình động lực học ma sát LuGre‟, Kỷ yếu hội nghị điện tử toàn quốc lần thứ VCM2016, Cần Thơ, ngày 2526/11/2016, tr.802-805 ... - Nghiên cứu, phát triển thuật toán điều khiển cho hệ robotcamera có ý đến động điều khiển khớp với nhiều tham số bất định mơ hình động học động điện - Nghiên cứu, phát triển thuật tốn điều khiển. .. SCIE, IF: 0.58 KẾT LUẬN TOÀN LUẬN ÁN Luận án nghiên cứu phát triển thuật toán điều khiển cho hệ pan-tilt-camera đặt robot di động với nhiều tham số bất định Phƣơng pháp điều khiển cho bệ pan-tilt-camera... đề điều khiển cho rô bốt có nhiều tham số bất định nhận đƣợc nhiều ý giơi nghiên cứa Vì nghiên cứu sinh lựa chọn đề tài: “ Nghiên cứu phát triển số thuật tốn điều khển rơ bốt cơng nghiệp có nhiều