Ứng dụng mạng ANFIS cho điều khiển trượt đồng bộ tay máy robot song song phẳng 3 bậc tự do

Bài viết đề xuất một phương pháp sử dụng mạng ANFIS trong việc tự động điều chỉnh tham số của bộ điều khiển trượt đồng bộ, được ứng dụng trong điều khiển tay máy robot song song phẳng 3 bậc tự do 3-RRR. Thuật toán điều khiển trượt đồng bộ được xây dựng dựa trên thuật toán điều khiển trượt truyền thống và các giá trị sai số đồng bộ, sai số đồng bộ chéo được lấy từ bộ điều khiển đồng bộ.

Dương Tấn Quốc, Nguyễn Tấn Hòa, Lê Tiến Dũng 68 ỨNG DỤNG MẠNG ANFIS CHO ĐIỀU KHIỂN TRƯỢT ĐỒNG BỘ TAY MÁY ROBOT SONG SONG PHẲNG BẬC TỰ DO APPLYING ANFIS NETWORKS TO SYNCHRONIZED SLIDING MODE CONTROL OF 3-DOF PLANAR PARALLEL ROBOTIC MANIPULATORS Dương Tấn Quốc1, Nguyễn Tấn Hòa2, Lê Tiến Dũng3* Trường Đại học Duy Tân; duongtanquoc@dtu.edu.vn Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật - Đại học Đà Nẵng; tanhoa75@gmail.com 3* Trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng; ltdung@dut.udn.vn Tóm tắt - Bài báo đề xuất phương pháp sử dụng mạng ANFIS việc tự động điều chỉnh tham số điều khiển trượt đồng bộ, ứng dụng điều khiển tay máy robot song song phẳng bậc tự 3-RRR Thuật toán điều khiển trượt đồng xây dựng dựa thuật toán điều khiển trượt truyền thống giá trị sai số đồng bộ, sai số đồng chéo lấy từ điều khiển đồng Sau thuật tốn đề xuất ứng dụng mạng ANFIS kết hợp từ thuật toán điều khiển mờ mạng nơ ron giúp tự động điều chỉnh tham số điều khiển trượt đồng giúp bù nhanh tác động từ tham số bất định, lực ma sát nhiễu ngoại lực giúp hệ thống bám sát quỹ đạo đặt Kết thuật tốn đề mơ so sánh phần mềm MATLAB/SIMULINK với đầy đủ trường hợp chịu tác động ngoại lực tải làm việc Abstract - The paper proposes a method using ANFIS network for automatically adjusting the parameters of the synchronous sliding mode controller, which is applied to degree-of-freedom planar parallel robotic manipulator 3-RRR The proposed synchronous sliding mode control algorithm is based on the traditional sliding mode control algorithm and synchronous error,; cross-coupling error is obtained from the synchronous controller The algorithm proposes an ANFIS network application combining the fuzzy control and neural network algorithms to automatically adjust the parameters of the synchronous sliding mode controller to compensate for the effects of uncertainty parameters, Friction and external disturbance to keep the system always track to the desired trajectory The result of theproposed algorithm is simulated on MATLAB/SIMULINK with much external force and load when working Từ khóa - Tay máy robot song song phẳng; mạng ANFIS; trượt đồng bộ; sai số đồng bộ; sai số đồng chéo Key words - Planar parallel robotic manipulators; ANFIS; Synchronous sliding mode; Synchronous error; Cross-coupling error Đặt vấn đề Tay máy robot song song bao gồm khâu chấp hành cuối coi hệ thống khí có động học khép kín Chính vậy, mang nhiều ưu điểm vượt trội so sánh với tay máy nối tiếp độ xác, độ bền khả tải lớn Bên cạnh đó, có số điểm hạn chế, có cấu hình kỳ dị mơ hình động lực học phức tạp đòi hỏi thuật toán điều khiển phải ngày linh hoạt [1] Thời gian gần đây, có nhiều nghiên cứu giải vấn đề cấu hình kỳ dị thuật toán điều khiển loại tay máy robot song song phẳng bậc tự do, thường gặp loại 3-RRR (Revolute – Revolute – Revolute) nêu [2] Đối với thuật toán điều khiển trượt (SMC - Sliding Mode Control) [3] điều khiển tính mơ men (CTC - Computed Torque Control) [4] đem lại kết điều khiển tốt Tuy nhiên, phương pháp tính toán tương đối phức tạp sử dụng mạng nơ ron tự động điều chỉnh tham số online hệ thống làm việc dẫn đến khó khăn thực mơ hình Trong báo [5], Shang trình bày thuật tốn điều khiển đồng chưa có cách giải việc tự động điều chỉnh tham số điều khiển bị tác động nhiễu ngoại lực tham số bất định giúp hệ thống bám tốt quỹ đạo đặt Ren [6], Sun [79] trình bày thuật tốn điều khiển thích nghi sai số đồng bộ, nhiên thuật toán việc dự đốn để bù lực tính tốn giúp giảm sai số áp dụng cho cấu tay máy robot nối tiếp kết hợp với hệ trục tọa độ Cartesian khâu chấp hành cuối, chưa đề cập mơ hình tay máy robot song song phẳng Trong [10], Qi thành công ứng dụng điều khiển mờ kết hợp với điều khiển trượt điều khiển tay máy robot bám tốt giá trị đặt Tuy nhiên, hệ thống chưa xét hết tác động mang tính phi tuyến nhiễu ngoại lực tham số bất định Bộ điều khiển đồng nêu Liu [11] dù đem lại hiệu điều khiển tốt cấu trúc đơn giản không hiệu hệ thống chịu tác động nhiễu ngoại lực tham số bất định Những tác động làm hệ thống bị lệch khỏi quỹ đạo đặt kết hợp với điều khiển trượt, xảy tượng mà điều khiển trượt thường mắc phải tượng “chattering” Hiện tượng xảy điều khiển trượt đồng thay đổi tham số kịp thời với thay đổi tham số mơ hình, hay hệ thống bị tác động ngoại lực Lúc lực kéo quỹ đạo hệ thống quỹ đạo đặt đổi dấu liên tục, hệ thống dao động mạnh mẽ quanh quỹ đạo đặt Để giảm tượng điều khiển mờ kết hợp với mạng nơ ron ANFIS (Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System) trình bày [12], để tự động cập nhật tham số điều khiển trượt đồng giúp điều khiển trượt đồng tự động thay đổi giá trị đầu phù hợp với thay đổi sai số đồng bộ, điều giúp điều khiển tự động bù lực tác động bên Làm điều khiển trượt đồng kết với mạng ANFIS đem lại hiệu tốt hơn, giúp hệ thống bám sát quỹ đạo đặt Tuy nhiên, để đạt hiệu tác giả xây dựng mạng ANFIS với năm lớp (Layer), điều thực phức tạp tốn nhiều thời gian tính tốn thực mơ hình, dẫn đến đòi hỏi cấu hình phần cứng phải mạnh mẽ tốn ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, VOL 17, NO 1.1, 2019 Trong báo này, thuật toán đề xuất xây dựng dựa thuật toán điều khiển trượt đồng Sau đó, ứng dụng mạng ANFIS xây dựng với lớp giúp dễ dàng tính tốn thơng số nhằm tối ưu tham số điều khiển trượt đồng giúp đem lại hiệu cao Thuật toán ứng dụng tay máy robot song song phẳng ba bậc tự loại 3-RRR Kết thuật toán đề xuất kiểm chứng thông qua mô phần mềm MATLAB/SIMULINK với 𝑘𝑖 , 𝑎𝑖 (𝑖 = 1,2,3) số xác định dương, 𝑠𝑖𝑔𝑛(𝒔)là hàm dấu mặt trượt Bước cuối thay công thức (6), (7) vào (5), điều khiển trượt truyền thống cho tay máy robot song song phẳng bậc tự 3-RRR phương trình: 𝒂 = 𝑴𝒂 𝒒̈ 𝒂𝒓 + 𝑪𝒂 𝒒̇ 𝒂𝒓 − 𝑨𝒔 − 𝑲𝑠𝑖𝑔𝑛(𝒔) (8) Bộ điều khiển chứng minh [14] với hàm Lyapunov chọn sau: Mơ hình động lực học Đã có nhiều phương pháp để xây dựng mơ hình động lực học đề phương pháp DH (Denavit & Hartenberg) [13] tương đối phức tạp Bên cạnh đó, mơ hình xây dựng theo phương pháp hình học [2, 4] đơn giản sử dụng báo Mô hình động lực học tay máy robot song song phẳng ba bậc tự 3-RRR theo không gian khớp chủ động trình bày theo phương trình sau: 𝑴𝒂 𝒒̈ 𝒂 + 𝑪𝒂 𝒒̇ 𝒂 + ∆ = 𝒂 (1) Trong đó: • 𝒂 véc tơ lực tác động vào khớp chủ động; • 𝒒̇ 𝒂 , 𝒒̈ 𝒂 véc tơ vận tốc gia tốc khớp chủ động; • 𝑴𝒂 = 𝑾𝑻 𝑴𝒕 𝑾 ∈ 3ì3 l ma trn quỏn tớnh; = 𝑴𝒕 𝑾̇ + 𝑾𝑻 𝑪𝒕 𝑾 ∈ 3×3 ma trận lực Coriolis lực ly tâm; ∆là véc tơ chứa thành phần lực ma sát nhiễu ngoại lực, với ∆ = 𝑭𝒂 + 𝒅(𝒕),𝑭𝒂 lực ma sát 𝒅(𝒕)là thành phần nhiễu ngoại lực Các ma trận 𝑴𝒕 ; 𝑪𝒕 ; 𝑾 suy từ ma trận Jacobian mô tả [2, 4] • Điều khiển trượt truyền thống Bộ điều khiển trượt truyền thống đòi hỏi trước tiên phải thiết kế mặt trượt dựa vào sai số khớp chủ động định nghĩa sau: 𝒔 = 𝒆̇ + 𝒆 = 𝒒̇ 𝒂 − (𝒒̇ 𝒅𝒂 − 𝒆) = 𝒒̇ 𝒂 − 𝒒̇ 𝒂𝒓 (2) Trong đó,  = 𝑑𝑖𝑎𝑔(1 , 2 , 3 ) với 𝑖 (𝑖 = 1,2,3) số xác định dương xác định mặt trượt Từ suy thêm giá trị 𝒒𝒂𝒓 đạo hàm nó: 𝒒̇ 𝒂𝒓 = 𝒒̇ 𝒅𝒂 − 𝒆 (3) 𝒒̈ 𝒂𝒓 = 𝒒̈ 𝒅𝒂 − 𝒆̇ (4) Bước để thiết kế điều khiển trượt truyền thống thiết kế luật điều khiển theo công thức: 𝒂 = 𝟏 + 𝟐 (5) Với 𝟏 ∈ 3×3 lực tác động liên tục để giữ cho quỹ đạo bám sát mặt trượt 𝟐 ∈ 3×3 lực tác động khơng liên tục để đưa quỹ đạo chuyển động quay mặt trượt bị vượt Các lực phân tích hệ thống bỏ qua ma sát nhiễu ngoại lực sau: 𝟏 = 𝑴𝒂 𝒒̈ 𝒂𝒓 + 𝑪𝒂 𝒒̇ 𝒂𝒓 (6) 𝟐 = −𝑨𝒔 − 𝑲𝑠𝑖𝑔𝑛(𝒔) (7) Trong 𝑲 = 𝑑𝑖𝑎𝑔(𝑘1 , 𝑘2 , 𝑘3 ), 𝑨 = 𝑑𝑖𝑎𝑔(𝑎1 , 𝑎2 , 𝑎3 ) 69 𝑉 = 𝒔 𝑻 𝑴𝒂 𝒔 (9) Và giá trị tham số khác chọn: 𝑘𝑖 ≥ |∆𝑖 |, 𝑖 = (1,2,3) (10) Với |∆𝑖 | độ lớn lực tác động vào hệ thống để hệ thống tiệm cận ổn định Từ chứng minh được: 𝑉̇ ≤ −𝒔𝑻 𝑨𝒔 ≤ (11) Như vậy, hàm Lyapunov chọn chứng minh hệ thống ổn định với tham số trình bày Tuy nhiên, hàm 𝑠𝑖𝑔𝑛 phương trình (8) hàm dấu thay đổi liên tục để đưa quỹ đạo mặt trượt, điều làm cho điều khiển có tượng dao động liên tục, tức tượng “chattering” Hiện tượng làm cho cấu chấp hành khó đáp ứng tần số dao động lớn dẫn đến chất lượng điều khiển điều khiển trượt truyền thống không tốt Để giải vấn đề này, hàm 𝑠𝑖𝑔𝑛 thay hàm 𝑠𝑎𝑡 công thức sau: 𝑆 |𝑠| ≤ 𝜕 𝑆 𝑠𝑎𝑡 ( ) = { 𝜕 𝜕 𝑠𝑖𝑔𝑛(𝑠) |𝑠| > 𝜕 Với 𝜕 độ lớn biên độ lực tác động (12) Hình Tay máy robot song song phẳng bậc tự 3-RRR Điều khiển trượt truyền thống ứng dụng mạng ANFIS Bài báo đề xuất phương pháp tinh chỉnh tham số hệ thống cách tự động mạng ANFIS mơ hình Hình Bộ điều khiển đề xuất xây dựng từ sai số đồng bộ, sai số đồng chéo lấy từ nguyên lý điều khiển đồng vốn có nhiều ưu điểm dùng với loại tay máy robot song song [1] Sau đó, ứng dụng vào điều khiển trượt truyền thống tạo nên điều khiển trượt Dương Tấn Quốc, Nguyễn Tấn Hòa, Lê Tiến Dũng 70 Với 𝝐 = [𝜖1 , 𝜖2 , 𝜖3 ]𝑇 , 𝒆∗ sai số đồng chéo,  ma trận xác định dương giúp cân sai số vị trí sai số đồng Từ giá trị sai số đồng bộ, sai số đồng chéo, điều khiển trượt đồng suy từ hàm trượt sau [3, 4]: 𝒔∗ = 𝒆̇ ∗ + 𝒆∗ = 𝒒̇ 𝒂 − 𝒒̇ ∗𝒂𝒓 (17) ∗ ∗ Với 𝒒̇ 𝒂𝒓 = 𝒒̇ 𝒅𝒂 − 𝒆 Từ đó, điều khiển trượt đồng cho tay máy robot song song phẳng bậc tự 3-RRR bỏ qua lực ma sát nhiễu ngoại lực viết lại sau: 𝒂 = 𝑴𝒂 𝒒̈ ∗𝒂𝒓 + 𝑪𝒂 𝒒̇ ∗𝒂𝒓 − 𝑨𝒔∗ − 𝑲𝑠𝑖𝑔𝑛(𝒔∗ ) (18) Với 𝒒̈ ∗𝒂𝒓 = 𝒒̈ 𝒅𝒂 − 𝒆̇ ∗ đồng bộ, điều khiển đề xuất có sai số đồng đạo hàm khớp chủ động sau: 𝜖1 = 𝑒1 − 𝑒2 {𝜖2 = 𝑒2 − 𝑒3 (13) 𝜖3 = 𝑒3 − 𝑒1 𝜖̇1 = 𝑒̇1 − 𝑒̇2 {𝜖̇2 = 𝑒̇2 − 𝑒̇3 (14) 𝜖̇3 = 𝑒̇3 − 𝑒̇1 Lực tác động đưa sai số vị trí 𝑒𝑖 = lúc, để đưa sai số đồng khớp thứ (𝑖 − 1), 𝑖 = (1,2,3) không nhờ sai số đồng chéo định nghĩa theo [11]: 𝒆∗ = 𝒆 +  𝝐 (15) ∗ 𝒆̇ = 𝒆̇ +  𝝐̇ (16) Mạng ANFIS 𝑲 Nhiễu 𝑠𝑎𝑡  𝒒𝒅𝒂 , 𝒒̇ 𝒅𝒂 , 𝒒̈ 𝒅𝒂 Quỹ đạo đặt 𝒆, 𝒆̇ + - Đồng ∗ 𝒆 , 𝒆̇ 𝒔 𝑨 + ∗ 𝑴𝒂 𝒒̈ 𝒂𝒓 + 𝑪𝒂 𝒒̇ 𝒂 ∆ - + 𝟏 𝟐 𝒒𝒂 , 𝒒̇ 𝒂 𝒂 𝒒𝒂 , 𝒒̇ 𝒂 Hình Bộ điều khiển trượt đồng ứng dụng mạng ANFIS Phương trình (18) điều khiển trượt đồng sử dụng sai số đồng bộ, sai số đồng chéo kết hợp với thuật toán điều khiển trượt truyền thống Có thể dễ dàng nhận thấy, số xác định dương 𝑘𝑖 (𝑖 = 1,2,3) ma trận 𝑲 số nên làm hệ thống hay dẫn đến tượng “chattering” Để linh hoạt việc tinh chỉnh tham số 𝑘𝑖 , điều khiển đề xuất sử dụng mạng ANFIS, điều khiển kết hợp mạng nơ ron điều khiển mờ với đầu vào sai số 𝒆∗ đạo hàm sai số 𝒆̇ ∗ ; đầu 𝑘𝑖 (𝑖 = 1,2,3) Việc tác động vào điều khiển thông qua tham số 𝑘𝑖 chứng minh với việc chọn hàm Lyalunov tương tự công thức (9) Các hàm liên thuộc điều khiển mờ truyền thống xây dựng mô tả với đầu vào sai số 𝒆∗ (NB, NM, ZE, PM, PB) đại diện cho giá trị (negative big – âm lớn, negative medium – âm trung bình, zero – khơng, positive medium – dương trung bình, positive big – dương lớn) hai giá trị đạo hàm sai số 𝒆̇ ∗ (N, P) đại diện cho (negative – âm positive – dương) Hình Hình Giá trị đầu 𝑘𝑖 (i = 1,2,3) luật điều khiển xây dựng cơng thức tính PROD-PROBOR Hình Cấu trúc mạng ANFIS xây dựng có lớp với bảy luật điều khiển linh hoạt Hình Đầu tiên liệu huấn luyện lấy từ điều khiển mờ truyền thống Sau đó, huấn luyện theo phương pháp kết hợp phương pháp lan truyền ngược phương pháp bình phương cực tiểu, với chu kỳ huấn luyện, sai số cuối đạt thông qua giao diện ANFIS-GUI MATLAB/SIMULINK 0,0276007, ngôn ngữ mờ sử dụng Sugeno Như vậy, thông qua việc ứng dụng mạng ANFIS vào điều khiển trượt đồng bộ, tham số đầu 𝑘𝑖 (𝑖 = 1,2,3) tự động điều chỉnh phù hợp với trạng thái hệ thống, giúp đưa hệ thống bám sát giá trị đặt Điều giúp thành phần 𝟐 thay đổi giá trị để bù vào sai số hệ thống tác động lực ma sát nhiễu ngoại lực Hình Hàm liên thuộc sai số 𝒆 ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, VOL 17, NO 1.1, 2019 71 Hình Hàm liên thuộc sai số 𝒆̇ Hình Kết điều khiển bám quỹ đạo đặt Hình Đầu tham số 𝑘𝑖 (𝑖 = 1,2,3) Hình Cấu trúc điều khiển ANFIS Mô kiểm chứng Kết mô để kiểm chứng kết điều khiển đề xuất thực với tay máy robot song song phẳng bậc tự 3-RRR với mơ hình khí xây dựng phần mềm SOLIDWORKS Các tham số khí với kích thước: chiều dài 𝑙1 = 0.2 (𝑚); 𝑙2 = 0.2 (𝑚); 𝑙3 = 0.0722 (𝑚); khoảng cách giữ hai khớp chủ động 0.5 (𝑚) Khối lượng mơ men qn tính 𝑙1 , 𝑙2 𝑚1 = 0.503 (𝑘𝑔), 𝑚2 = 0.551 (𝑘𝑔)và 𝐼1 = 0.002 (𝑘𝑔 𝑚2 ), 𝐼2 = 0.0025 (𝑘𝑔 𝑚 ) Khâu chấp hành cuối có khối lượng mơ men quán tính 𝑚𝑃 = 0.171 (𝑘𝑔), 𝐼𝑃 = 0.000565 (𝑘𝑔 𝑚2 ) Quỹ đạo đặt hình tròn có tâm tọa độ [0.25; 0.1443](𝑚) với bán kính 0.03(𝑚) có góc quay ban đầu 𝜙𝑃 = 00 Tọa độ điểm xuất phát ban đầu khâu chấp hành cuối [0.28; 0.1443](𝑚) Lực ma sát Coulomb định nghĩa [3,4] theo công thức: 𝑭𝒂 = 𝐹𝑐𝑖 𝑠𝑖𝑔𝑛(𝒒̇ 𝒂 ) + 𝐹𝑣𝑖 𝒒̇ 𝒂 (19) Với 𝑭𝒂 = [𝐹𝑎1 , 𝐹𝑎2 , 𝐹𝑎3 ]𝑇 ; 𝐹𝑐𝑖 = 0.02; 𝐹𝑣𝑖 = 0.02 Hình (a) So sánh sai số theo trục x Tại thời điểm 𝑡 = 1(𝑠) để thể khả mang tải tay máy robot trình làm việc, khối lượng mơ men qn tính khâu chấp hành cuối tăng lên gấp 10 lần giá trị ban đầu Ngồi ra, tay máy robot chịu tác động nhiễu ngoại lực, thông số chọn theo phương trình biến thiên liên tục, theo cơng thức 𝑑(𝑡) = 𝑑1 (𝑡) + 𝑑2 (𝑡) Với 𝑑1 (𝑡) = [𝑑𝑎 , 𝑑𝑎 , 𝑑𝑎 ]𝑇 ; 𝑑𝑎 = 0.001tại thời điểm 𝑡 = 2(𝑠) 𝑑2 (𝑡) = [𝑑𝑏 , 𝑑𝑏 , 𝑑𝑏 ]𝑇 ; 𝑑𝑏 = 0.03 cos(2𝑡) bắt đầu thời điểm 𝑡 = 0(𝑠).Khâu chấp hành cuối tay máy robot song song phẳng bậc tự 3-RRR cho chạy theo quỹ đạo đặt với phương trình: 𝑥𝑑 = 0.25 + 0.03cos(𝑡) { (20) 0.5√3 𝑦𝑑 = + 0.03sin(𝑡) Để thể ưu điểm điều khiển đề xuất, báo so sánh với điều khiển: • Bộ điều khiển tính mô men truyền thống (CTC) công thức: 𝒂 = 𝑴𝒂 (𝒒̈ 𝒅𝒂 + 𝑲𝒅 𝒆̇ + 𝑲𝒑 𝒆) + 𝑪𝒂 𝒒̇ 𝒂 + 𝑭𝒂 (21) Dương Tấn Quốc, Nguyễn Tấn Hòa, Lê Tiến Dũng 72 Trong đó, tham số chọn thuật toán PD là𝑲𝒅 = 20 × 𝑰3×3 , 𝑲𝒑 = 50 × 𝑰3×3 • Bộ điều khiển tính mơ men đồng (Synchronous), tương tự điều khiển CTC truyền thống có sử dụng sai số đồng sai số đồng chéo • Bộ điều khiển trượt truyền thống (SMC) sử dụng sai số 𝒆như công thức (8) với tham số 𝑲 = 1.1 × 𝑰3×3 ,  = × 𝑰3×3 , 𝜕 = [0.5,0.5,0.5]𝑇 • Bộ điều khiển trượt đồng (Synchronized-SMC) công thức (18) với tham số tương tự điều khiển trượt truyền thống có sử dụng sai số đồng sai số đồng chéo tham số bất định thấy tượng dao động thể rõ hình vẽ Điều có nhờ ưu điểm mạng ANFIS sử dụng để điều chỉnh tham số ma trận 𝑲một cách tối ưu Có thể nói, sai số đồng bộ, sai số đồng chéo kết hợp với điều khiển trợt truyền thống đem lại kết tốt bám quỹ đạo đặt Hơn điều khiển ANFIS giúp việc điều chỉnh tham số làm cho lực tác động linh hoạt hơn, giảm hoàn toàn tượng “chattering”, giúp thích nghi nhanh với thay đổi sai số bù vào cách nhanh chóng lực làm cho quỹ đạo hệ thống lệch khỏi quỹ đạo đặt Bảng So sánh sai số RMSE theo trục x trục y Bộ điều khiển 𝑬𝑹𝑴𝑺𝑬 (m) Bộ điều khiển CTC 0.00252343 Bộ điều khiển tính mô men đồng 0.00079401 Bộ điều khiển trượt truyền thống (SMC) 0.00052668 Bộ điều khiển trượt đồng 0.00021719 Bộ điều khiển đề xuất 0.00020295 Bảng So sánh sai số RMSE theo góc quay khâu chấp hành cuối Bộ điều khiển Hình So sánh sai số theo trục y Bộ điều khiển CTC 0.01389691 Bộ điều khiển tính mơ men đồng 0.01222221 Bộ điều khiển trượt truyền thống (SMC) 0.00292921 Bộ điều khiển trượt đồng 0.00115698 Bộ điều khiển đề xuất 0.00109898 Để thấy rõ hiệu điều khiển đề xuất, sai số trung bình bình phương cực tiểu (RMSE - Root Mean Square Error) đưa để tính tốn theo công thức [5]: 𝟏 𝟐 𝟐 𝑬 = √ ∑𝑵 𝒋=𝟏(𝒆𝒙 (𝒋) + 𝒆𝒚 (𝒋)) 𝑵 𝟏 𝟐 𝑬𝜙 = √ ∑𝑵 𝒋=𝟏 𝒆𝜙 (𝒋) 𝑵 Hình 10 So sánh sai số góc quay khâu chấp hành cuối Kết mô sai số điều khiển trình bày từ Hình đến Hình 10 cho thấy điều khiển đề xuất cho kết bám tốt Bộ điều khiển tính mơ men truyền thống cho sai số lớn so với điều khiển khácvì vốn khơng hiệu điều khiển loại tay máy robot song song Khi sử dụng sai số đồng sai số đồng chéo, điều khiển tính mô men đồng cho hiệu tốt chút Với điều khiển trượt truyền thống, hệ thống bị tác động nhiễu 𝑬𝝓𝑹𝑴𝑺𝑬 (0) (22) (23) Với 𝑬 sai số theo trục x y; 𝑬𝜙 sai số góc quay khâu chấp hành cuối; 𝒆𝒙 (𝒋), 𝒆𝒚 (𝒋) sai số theo trục x trục y; 𝒆𝜙 (𝒋) sai số góc quay khâu chấp hành cuối Từ kết Bảng Bảng cho thấy, sai số RMSE điều khiển đề xuất cho kết sai số nhất, sai số giảm so với điều khiển trượt truyền thống Tuy nhiên, so sánh với điều khiển khác giảm sai số lớn Điều lý giải nhờ sử dụng sai số đồng bộ, sai số đồng chéo, cộng thêm ứng dụng mạng ANFIS vào điều khiển trượt, giúp đem lại kết bám tốt quỹ đạo đặt Các lực tác động bù vào đáp ứng nhanh hệ thống bị tác động nhiễu tham số bất định Kết luận Bài báo trình bày ứng dụng mạng ANFIS vào điều khiển trượt đồng Kết mô MATLAB/SIMULINK chứng minh hiệu điều khiển đề xuất Bộ điều khiển trượt truyền thống vốn ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, VOL 17, NO 1.1, 2019 đem lại hiệu tương đối tốt, bị tượng “chattering” Tuy nhiên, kết hợp với giá trị điều khiển đồng bộ, ứng dụng mạng ANFIS tự động điều chỉnh tham số điều khiển đề xuất đem lại hiệu tốt, phù hợp với loại tay máyrobot song song phẳng bậc tự 3-RRR Lời ghi nhận: Bài báo kết nghiên cứu đề tài cấp Bộ Giáo dục & Đào tạo mã số KYTH-17 năm 2017, tên đề tài “Nghiên cứu thiết kế điều khiển đồng thích nghi cho taymáy robot song song phẳng” TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Merlet J.P., Parallel Robots, Springer, 2006 [2] Dương Tấn Quốc, Lê Tiến Dũng, “Phân tích động học cấu hình kỳ dị tay máy robot song song phẳng bậc tự do”, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ - ĐH Đà Nẵng, Số (114), tr 76-80, 2017 [3] T D Le, H J Kang, Y S Suh, “Chattering-Free Neuro-Sliding Mode Control of 2-DOF Planar Parallel Manipulators” International Journal of Advanced Robotic Systems No Robot Arm issue, pp 1-15, 2013 [4] Q D Le, H J Kang, T D Le, “Adaptive Extended Computed Torque Control of DOF Planar Parallel Manipulators Using Neural Network and Error Compensator” Lecture Notes in Computer Science, vol 9773, pp 437-448, 2016 [5] W Shang, S Cong, S Jiang, “Synchronization control of a parallel [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] 73 manipulator with redundant actuation in the task space”, International Journal of Robotics and Automation, vol 26, no 4, pp 432-440, 2011 L Ren, J K Mills, D Sun, “Adaptive Synchronization Control of a Planar Parallel Manipulator”, Journal of Dynamic Systems, Measurement, and Control, vol 128, pp 976-979, 2006 Sun D, Mills J.K., “Adaptive synchronized control for coordination of multi robot assembly tasks” IEEE Trans Robot Autom, 18(4), pp 498-510, 2002 Sun D, Li S, Gao F, Zhu Q “Robust adaptive terminal sliding modebased synchronised position control for multiple motion axes systems” IET Control Theory Appl, vol 3, no 1, pp 136–150, 2009 Sun D, “Position synchronization of multiple motion axes with adaptive coupling control” Automatica 39, pp 997–1005, 2003 Qi Z., McInroy J and Jafari F “Trajectory Tracking with Parallel Robots Using Low Chattering, Fuzzy Sliding Mode Controller” Journal of Intelligent & Robotic Systems, vol 48, pp 333‐356, 2007 L Liu, Q Zhu, L Cheng, Y Wang, D Zhao, Applied Methods and Techniques for Mechatronic Systems Springer, 2014 L D Khoa, D Q Truong, K K Ahn, “Synchronization controller for a 3-R planar parallel pneumatic artificial muscle (PAM) robot using modified ANFIS algorithm”, Mechatronics – Elsevier, vol 23, pp 462479, 2013 S Kỹỗỹk, Inverse Dynamics of RRR Fully Planar Parallel Manipulator Using DH Method”, InTech, 2012 L.T Dũng, Đ.Q Vinh, D.T Quốc, “Thiết kế thuật toán điều khiển trượt đồng cho tay máy robot song song phẳng bậc tự hệ tọa độ khớp chủ động”, Hội nghị - Triển lãm Quốc tế lần thứ Điều khiển Tự động hóa VCCA-2017, tr 52, 2017 (BBT nhận bài: 27/11/2018, hoàn tất thủ tục phản biện: 22/01/2019) ... y Bộ điều khiển