Bài viết này đề xuất thuật toán điều khiển trượt theo hàm mũ, ứng dụng vào bài toán điều khiển bám quỹ đạo cho đối tượng mobile robot. Đây là một cách giải quyết mới cho vấn đề giảm rung (chattering) của điều khiển trượt. Bộ điều khiển trượt theo hàm mũ được xây dựng để giảm hiện tượng rung và đảm bảo chất lượng động học tốt ở chế độ xác lập cho mobile robot.
Nghiên cứu khoa học công nghệ ĐIỀU KHIỂN BÁM QUỸ ĐẠO ĐỐI TƯỢNG ROBOT TỰ HÀNH BẰNG THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN TRƯỢT THEO HÀM MŨ Hà Thị Kim Duyên 1*, Phạm Thị Thanh Huyền1, Trương Bích Liên1, Ngơ Mạnh Tiến2*, Lê Việt Anh3, Nguyễn Mạnh Cường3 Tóm tắt: Bài báo đề xuất thuật toán điều khiển trượt theo hàm mũ, ứng dụng vào toán điều khiển bám quỹ đạo cho đối tượng mobile robot Đây cách giải cho vấn đề giảm rung (chattering) điều khiển trượt Bộ điều khiển trượt theo hàm mũ xây dựng để giảm tượng rung đảm bảo chất lượng động học tốt chế độ xác lập cho mobile robot Thuật toán điều khiển robot di chuyển theo quỹ đạo mong muốn giảm thiểu giá trị sai lệch bám Kết mô đạt với so sánh điều khiển trượt theo hàm mũ chế độ trượt thông thường Từ khóa: Mobile Robot, Exponential Sliding Mode, Nonlinear Control, Tracking Control Ký hiệu Đơn vị I g.cm m 1 G Nm 2L r Cm Cm Ý nghĩa Mơ men qn tính xe Robot Khối lượng xe Robot Mô men động trái, phải Hệ số lực ràng buộc Lagrange Chiều ngang xe Robot Bán kính bánh xe Robot Chữ viết tắt: ESM SMC MR Exponential Sliding Mode Sliding Mode Controller Mobile Robot ĐẶT VẤN ĐỀ Robot tự hành hệ Robot có khả thực nhiệm vụ nhiều vị trí khác với khả dịch chuyển bánh xe, xích hay chân phụ thuộc vào địa hình Khả di động làm Robot có nhiều ứng dụng đòi hỏi phải giải nhiều vấn đề tập trung nghiên cứu, phát triển nhằm tăng cường thích nghi thơng minh cho Robot Những vấn đề nghiên cứu nhiều tác giả giới quan tâm cho lĩnh vực Robot tự hành điều khiển thích nghi Robot bám theo quỹ đạo đặt trước mong muốn, đặc biệt Robot có tham số thay đổi chịu tác động nhiễu tác động, thuật toán điều khiển thông minh [2, 3, 4], backstepping [7], phương pháp tuyến tính hóa thuật tốn điều khiển trượt [6, 8] Điều khiển trượt sử dụng tính bền vững, đáp ứng nhanh, luật điều khiển đơn giản, đặc tính độ tốt Bộ điều khiển trượt ứng dụng cho lớp rộng hệ thống phi tuyến với độ bền vững với tham số bất định nhiễu tác động Tuy nhiên, hạn chế thuật tốn SMC tượng chattering, vấn đề quan tâm Ba thuật tốn đề xuất để loại bỏ giảm thiểu tượng SMC là: Sử dụng điều khiển bão hòa thay khơng liên tục, sử dụng quan sát sử dụng chế độ trượt bậc cao Mục đích báo đề xuất thuật toán điều khiển trượt để giảm tượng chattering với chế độ trượt theo hàm mũ MƠ HÌNH HÓA ĐỐI TƯỢNG MOBILE ROBOT Một lớp rộng hệ thống non-holonomic mô tả dạng công thức động lực học sau dựa công thức Euler-Lagrange [2,7]: Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san ACMEC, 07 - 2017 19 Điều khiển – Cơ điện tử - Truyền thông M (q)q C (q, q )q G (q) B(q) J T (q) (1) Với điều kiện ràng buộc non-holonomic là: J (q )q Trong đó: + q vector n chiều ứng với n biến khớp, M(q) ma trận đối xứng xác định dương cỡ n x n, C (q, q )q thành phần mô-men Coriolis hướng tâm, G(q) n vectơ mô-men trọng lực, B(q) ma trận chuyển đổi đầu vào cỡ n x r (r0 chế độ trượt tương đương >0 nên đa thức đặc tính Hurwith nên dùng hàm Lyapunov sau để tìm cách khiến s->0 V T S S V S T S (15) Để V có đạo hàm 0 V