Nghiên cứu hệ thống điều khiển chuyển động cho tay máy 2 bậc tự do với khử sự ràng buộc giữa các khớp Nghiên cứu hệ thống điều khiển chuyển động cho tay máy 2 bậc tự do với khử sự ràng buộc giữa các khớp luận văn tốt nghiệp thạc sĩ
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CHUYỂN ĐỘNG CHO TAY MÁY BẬC TỰ DO VỚI KHỬ SỰ RÀNG BUỘC GIỮA CÁC KHỚP CHUYÊN NGÀNH: TỰ ĐỘNG HÓA BÙI TRUNG HIẾU Người hướng dẫn khoa học: TS NGUYỄN MẠNH TIẾN Hà Nội - 2009 LỜI CẢM ƠN Tôi xin trân trọng gửi lời cảm ơn tới Viện đào tạo Sau đại học, Bộ mơn Tự động hóa XNCN thuộc trường Đại học Bách Khoa Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi cho tơi q trình tơi thực luận văn Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới TS Nguyễn Mạnh Tiến, người định hướng tận tình bảo, hướng dẫn để tơi hoàn thành luận văn tốt nghiệp Cuối tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới gia đình, bạn bè, đồng nghiệp động viên, giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho tơi suốt q trình tơi học tập nghiên cứu Hà Nội, ngày 05/11/2009 Bùi Trung Hiếu LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tác giả luận văn: Bùi Trung Hiếu MỤC LỤC Lời cảm ơn…………………………………………………………………… Lời cam đoan Mục lục Danh mục chữ viết tắt, bảng Danh mục hình vẽ, đồ thị MỞ ĐẦU Chương 1: TỔNG QUAN VỀ ROBOT CÔNG NGHIỆP 1.1 Giới thiệu chung robot công nghiệp 1.2 Hệ truyền động robot 14 1.3 Hệ thống điều khiển robot 16 Chương 2: MƠ TẢ TỐN HỌC TAY MÁY (SCARA) 28 2.1 Đặt vấn đề 28 2.2 Xây dựng động học vị trí robot SCARA 29 2.3 Động lực học robot SCARA 35 2.4 Giới hạn phạm vi nghiên cứu đối tượng 44 2.5 Mô hình động lực học cấu chấp hành 46 2.6 Mơ hình động lực học phân ly khớp 48 2.7 Hệ phương trình trạng thái động lực học 50 Chương 3: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN PHÂN LY KHỚP 53 3.1 Thiết kế sơ đồ điều khiển phân ly khớp robot SCARA 53 3.2 Tổng hợp mạch vòng điều khiển 55 3.3 Các kết mô 59 MỤC LỤC Chương 4: HỆ THỐNG BÙ MÔMEN NHIỄU CẢN 65 4.1 Đánh giá ảnh hưởng mômen nhiễu cản đến chất lượng điều khiển khớp 65 4.2 Thuật toán nhận dạng mômen nhiễu cản 68 4.3 Hệ thống điều khiển phân ly khớp có bù mômen nhiễu cản 70 4.4 Các kết mô 72 KẾT LUẬN 77 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 78 PHỤ LỤC………… ………………………………………………………… MỤC LỤC DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Nội dung BĐK Bộ điều khiển ĐLH Động lực học PD Proportion – Derivative Controller PID Proportion - Integral - Derivative Controller SISO Single input – Single output PL Phụ lục DANH MỤC CÁC BẢNG STT Nội dung Trang Bảng 2.1 Bảng thông số D-H robot SCARA 30 Bảng 2.2 Bảng thông số thực nghiệm robot SCARA 37 Bảng 3.1 Bảng thông số mô robot SCARA 59 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT, CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, CÁC ĐỒ THỊ STT Nội dung Trang Hình 1.1 Các hệ tọa độ suy rộng robot Hình 1.2 Biểu diễn trường cơng tác robot Hình 1.3 Các thành phần hệ thống robot Hình 1.4 Robot kiểu tọa độ Đề 10 Hình 1.5 Robot kiểu tọa độ trụ 11 Hình 1.6 Robot kiểu tọa độ cầu 11 Hình 1.7 Robot hoạt động theo hệ tọa độ góc 12 Hình 1.8 Robot kiểu SCARA 13 Hình 1.9 Các phương pháp điều khiển robot 16 10 Hình 1.10 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển vị trí 17 11 Hình 1.11 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển phản hồi 18 12 Hình 1.12 Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển robot với điều khiển P-D 18 13 Hình 1.13 Sơ đồ cấu trúc hệ điều khiển động lực học ngược 21 14 Hình 1.14 Sơ đồ mơ hình đối tượng với sai lệch không cấu trúc 25 15 Hình 1.15 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển thích nghi tự chỉnh tham số 26 16 Hình 1.16 Sơ đồ hệ thống điều khiển thích nghi theo mơ hình chuẩn 27 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, CÁC ĐỒ THỊ 17 Hình 2.1 Một số hình ảnh Robot SCARA 28 18 Hình 2.2 Sơ đồ đặt hệ tọa độ cho khớp Robot SCARA 29 19 Hình 2.3 Sơ đồ mơ tả robot SCARA 36 20 Hình 2.4 Sơ đồ động điện chiều 47 21 Hình 2.5 Sơ đồ cấu trúc mô tả hệ truyền động cho khớp độc lập 50 Hình 3.1 Sơ đồ điều khiển phân ly khớp robot 53 0B 22 SCARA 23 Hình 3.2 Sơ đồ mạch vịng điều khiển dịng điện RI (p) 55 24 Hình 3.3 Sơ đồ mạch vòng điều khiển tốc độ động 57 Rω(p) 25 Hình 3.4 Sơ đồ rút gọn mạch vịng điều khiển tốc độ 57 động Rω(p) 27 Hình 3.5 Sơ đồ mạch vịng điều khiển vị trí khớp Rp(p) 58 28 Hình 3.6 Góc quay khớp Mc = 60 29 Hình 3.7 Góc quay khớp Mc = 61 30 Hình 3.8 Góc quay khớp Mc ≠ 62 31 Hình 3.9 Góc quay khớp Mc ≠ 63 32 Hình 4.1 Sơ đồ điều khiển phân ly cho khớp độc lập robot 65 33 Hình 4.2 Sự thay đổi góc quay khớp 67 34 Hình 4.3 Sự thay đổi góc quay khớp 67 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, CÁC ĐỒ THỊ 35 Hình 4.4 Sơ đồ nhận dạng mơmen nhiễu cản tổng 69 36 Hình 4.5 Sơ đồ nhận dạng mômen nhiễu cản tổng cải tiến 70 37 Hình 4.6 Hệ thống điều khiển phân ly khớp có bù mơmen nhiễu cản 71 38 Hình 4.7 Góc quay khớp có bù mơmen nhiễu cản 73 39 Hình 4.8 Góc quay khớp có bù mơmen nhiễu cản 74 40 Hình 4.9 Tổng hợp kết mơ cho khớp 75 41 Hình 4.10 Tổng hợp kết mô cho khớp 76 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, CÁC ĐỒ THỊ -1- MỞ ĐẦU Cùng với phát triển không ngừng khoa học kĩ thuật, máy móc thiết bị công nghiệp ngày phải đạt suất cao, làm việc xác Ứng dụng robot sản xuất nghiên cứu khoa học ngày phát triển mạnh mẽ với ứng dụng rộng rãi lĩnh vực như: Công nghiệp lắp ráp, công nghiệp hàn, công việc môi trường độc hại nguy hiểm Ngồi robot cịn ứng dụng nhiều lĩnh vực khoa học như: y tế, sinh học, địa chất… đời sống như: bán hàng, trông coi… Hiện robot nghiên cứu phát triển để đáp ứng yêu cầu sản xuất tự động hóa cao giới với mục đích làm tăng độ thơng minh, độ tác động nhanh, độ xác điều khiển quỹ đạo chuyển động giảm giá thành Các cơng trình nghiên cứu hệ thống điều khiển robot tập trung chủ yếu theo hai hướng: thứ nhất, sử dụng mơ hình có đặc tính phi tuyến để đơn giản hóa việc phân tích thiết kế Thứ hai, đề thuật toán điều khiển nhằm nâng cao chất lượng robot Robot hệ thống ràng buộc phi tuyến, ràng buộc thể ảnh hưởng qua lại khớp Với điều khiển truyền thống khó đảm bảo độ tin cậy xác vị trí chuyển động khớp robot Với mục đích nghiên cứu khử ràng buộc hệ thống chuyển động robot, tiến hành thực luận văn với đề tài: “Nghiên cứu hệ thống điều khiển chuyển động cho tay máy bậc tự với khử ràng buộc khớp” Luận văn có nội dung xây dựng mơ hình động lực học phân ly cho khớp robot, xây dựng thuật tốn nhận dạng mơmen nhiễu cản thiết kế khâu bù mômen nhiễu cản cho hệ thống điều khiển khớp Luận văn trình bày thành chương với nội dung chương tóm tắt sau: MỞ ĐẦU - 67 - ∆θ1 -0.05 -0.1 -0.15 -0.2 -0.25 -0.3 -0.35 10 Time (s) 12 14 16 18 20 Hình 4.2 Sự thay đổi góc quay khớp ∆θ2 -0.2 -0.4 -0.6 -0.8 -1 -1.2 -1.4 10 Time (s) 12 14 16 18 20 Hình 4.3 Sự thay đổi góc quay khớp Chương Hệ thống bù mômen nhiễu cản - 68 - *Nhận xét: Dựa vào kết mô cho khớp khớp ta thấy mơmen nhiễu cản Mc có ảnh hưởng rõ rệt tới chất lượng điều khiển Mômen nhiễu cản biểu thị ràng buộc khớp dẫn tới sai lệch đáng kể chuyển động cánh tay robot 4.2 THUẬT TOÁN NHẬN DẠNG MƠMEN NHIỄU CẢN Phương trình hệ thống chuyển động robot là: M D − M C = J Σ p.ωD (4.4) M D = K m I (4.5) Trong đó: MD - Mơmen động truyền động MC - Mômen khớp quy đổi trục động J Σ - Mơmen qn tính tổng hệ K m - Hệ số mômen K m J Σ đại lượng thay đổi khơng xác định xác Do ta viết chúng dạng sau: K= m K m0 + ∆K m0 (4.6) JΣ= JΣ + ∆JΣ0 (4.7) Trong K m0 J Σ0 giá trị hệ số mômen mômen quán tính định mức, ∆K m0 ∆J Σ0 đại lượng biến thiên Từ phương trình (4.4) (4.5) ta có: K m I − M c = J Σ p.ωD (4.8) Thay K m J Σ từ (4.6) (4.7) vào phương trình (4.8) ta có: (K m0 + ∆K m0 ).I − M = (J ∑ + ∆J ∑ ).p.ωD c Chương (4.9) Hệ thống bù mômen nhiễu cản - 69 - Hoặc viết sau: K m0 I − J ∑ p.ω= M c + (∆J ∑ p.ωD − ∆K m0 I) D (4.10) Vế trái phương trình (4.10) chứa giá trị khơng đổi, đặt M= M c + (∆J ∑ p.ωD − ∆K m0 I) M n coi thành phần n mômen nhiễu cản hệ thống, bao gồm thành phần: thành phần mômen nhiễu cản biểu thị ràng buộc hệ thành phần mômen gây thay đổi mômen qn tính hệ số mơmen Từ phương trình (4.10) đưa sơ đồ nhận dạng mômen nhiễu cản tổng hình 4.4 MC I (-) JΣp (+) Km (+) K m0 ωD J Σ0p Mn Hình 4.4 Sơ đồ nhận dạng mômen nhiễu cản tổng Trên thực tế phức tạp muốn lấy vi phân ωD hình 4.4 Do cải tiến thuật toán (4.10) cách áp dụng biểu thức sau: J ∑ 0p = −g.J ∑ + g.J ∑ g g+p (4.11) Với g chọn đủ lớn Như sơ đồ nhận dạng mơmen nhiễu hình 4.5 Chương Hệ thống bù mômen nhiễu cản - 70 - MC (-) I Km K m0 JΣp (+) (+) (+) ωD g.J Σ0 g g+p (+) A g.J Σ0 (-) Wb M nf Hình 4.5 Sơ đồ nhận dạng mơmen nhiễu cản tổng cải tiến Trong sơ đồ hình 4.5 A khối nhận dạng mơmen nhiễu cản, Wb thành phần bù mômen nhiễu cản với g chọn đủ lớn Từ xây dựng hệ thống điều khiển phân ly khớp có bổ sung khâu nhận dạng bù mômen nhiễu cản 4.3 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN PHÂN LY KHỚP CĨ BÙ MƠMEN NHIỄU CẢN Trên sở thuật tốn nhận dạng mơmen nhiễu cản trình bày mục 4.2 (hình 4.5), ta xây dựng sơ đồ hệ thống điều khiển phân ly khớp với mạch vịng vị trí khớp, tốc độ động dòng điện với khâu nhận dạng bù mơmen nhiễu cản hình 4.6 Khâu A khâu nhận dạng mômen nhiễu cản tổng Trong sơ đồ đưa thêm khâu tính lượng bù dịng điện có hàm truyền Wb tạo tín hiệu bù Uib cộng thêm vào lượng đặt dòng điện mạch vòng điều chỉnh dòng điện Chương Hệ thống bù mômen nhiễu cản - 71 - Ki + Tip Ke U(dp) KRp R p (p) Udω K R ω Udi R ω (p) (-) (-) (-) Ui Mc (-) K Ri (1 + TRip) p KB E TBp + (-) 1/ R I Tu p + M (-) Km JΣp Kg p A Uib M nf Wb Kω + Tωp Kp + Tp p Hình 4.6 Hệ thống điều khiển phân ly khớp có bù mơmen nhiễu cản Từ sơ đồ cấu trúc hình 4.6 xác định hàm truyền mơmen nhiễu cản có dạng sau: ∆θ = ∆M c − Wki Wb K m0 W p W W J p2 J p2 Wki K Rω.K p (p).WKp + Rω + ki b Σ0 − Σ Kg Kg Kg (4.12) Để đảm bảo hệ thống ổn định chất lượng điều khiển không phụ thuộc vào biến thiên mômen nhiễu cản, tức là: ∆θ =0 ∆M c (4.13) Kết hợp (4.12) (4.13) nhận hàm truyền mơmen nhiễu cản có dạng sau: Wb = Chương Wki K m0 (4.14) Hệ thống bù mômen nhiễu cản θ - 72 - Trong đó: Wki - Hệ số điều khiển dòng điện RI(p) Km0 - Hệ số mơmen định mức Tín hiệu bù dịng điện xác định theo biểu thức: Uib = Wb M nf (4.15) Các hàm truyền bù mômen nhiễu cản khớp là: Khớp 1: Wb1 = Wk1.K m10 (4.16) Khớp 2: Wb2 = Wk2.K m20 (4.17) 4.4 CÁC KẾT QUẢ MƠ PHỎNG Dựa vào thơng số khớp robot trình bày chương 3, thiết lập sơ đồ mô cho robot có thành phần bù mơmen nhiễu cản Mơ hình mơ robot SCARA nối trình bày PL2.1 Sơ đồ khâu tính tốn lượng bù dịng điện trình bày PL2.4 Chương trình tính tốn mơmen nhiễu cản trình bày PL1.2 Chương Hệ thống bù mômen nhiễu cản - 73 - a Kết mô cho khớp Kết mô cho khớp hình 4.7 Trong đường màu xanh da trời biểu thị góc quay đặt khớp 1, đường màu da cam biểu thị góc quay thực khớp có khâu bù mơmen nhiễu cản Goc quay cua khop 2.5 1.5 0.5 Gia tri dat Co bu momen can 0 0.5 1.5 2.5 Time (s) 3.5 4.5 Hình 4.7 Góc quay khớp có bù mơmen nhiễu cản Chương Hệ thống bù mômen nhiễu cản - 74 - b Kết mô cho khớp Kết mô cho khớp hình 4.8 Trong đường màu xanh da trời biểu thị góc quay đặt khớp 2, đường màu da cam biểu thị góc quay thực khớp có khâu bù mơmen nhiễu cản Gia tri dat Co bu momen can -0.2 Goc quay cua khop -0.4 -0.6 -0.8 -1 -1.2 -1.4 -1.6 0.5 1.5 2.5 Time (s) 3.5 4.5 Hình 4.8 Góc quay khớp có bù mơmen nhiễu cản Chương Hệ thống bù mômen nhiễu cản - 75 - Để thuận lợi cho so sánh kết quả, hình 4.9 4.10 trình bày kết mơ tổng hợp góc quay đặt khớp (biểu thị đường màu xanh da trời) góc quay thực khớp bỏ qua ảnh hưởng mômen nhiễu cản (biểu thị đường màu đỏ); góc quay thực khớp có ảnh hưởng mơmen nhiễu cản (biểu thị đường màu xanh cây) góc quay thực khớp có bù mơmen nhiễu cản (biểu thị đường màu vàng) Khi có bù mơmen nhiễu cản, góc quay thực khớp hồn tồn giống bỏ qua ảnh hưởng mômen nhiễu cản Tong hop ket qua mo phong cho khop Goc quay cua khop 2.5 1.5 Gia tri dat Co momen can Khong co momen can Co bu momen can 0.5 0 0.5 1.5 2.5 Time (s) 3.5 4.5 Hình 4.9 Tổng hợp kết mô cho khớp Chương Hệ thống bù mômen nhiễu cản 1/ R Tp + - 76 - Tong hop ket qua mo phong cho khop Gia tri dat Co momen can Khong co momen can Co bu momen can -0.2 Goc quay cua khop -0.4 -0.6 -0.8 -1 -1.2 -1.4 -1.6 0.5 1.5 2.5 Time (s) 3.5 4.5 Hình 4.10 Tổng hợp kết mơ cho khớp *Nhận xét: Khi có thành phần bù mômen nhiễu cản, ta nhận hệ thống ổn định, tuyến tính; góc quay khớp khớp bám với giá trị đặt, thời gian bám nhanh hoàn toàn tương tự trường hợp mô với mômen nhiễu cản Mc = 0; thỏa mãn đặc tính tiêu chuẩn tối ưu môđun Do sơ đồ điều khiển phân ly khớp với mạch vịng điều khiển vị trí khớp, tốc độ động dòng điện hoạt động hiệu quả, chất lượng hệ thống tốt, không phụ thuộc vào trọng tải mômen nhiễu cản sinh khớp robot Chương Hệ thống bù mômen nhiễu cản - 77 - KẾT LUẬN Luận văn nghiên cứu, thiết kế hệ thống điều khiển phân ly khớp với thuật tốn nhận dạng bù mơmen nhiễu cản áp dụng cho tay máy hai bậc tự dạng SCARA Luận văn kiểm nghiệm tính đắn thuật tốn điều khiển thơng qua việc xây dựng phương trình động lực robot Bên cạnh đưa cơng thức tính tốn động học thuận động học ngược cho tay máy Các kết đạt luận văn bao gồm: Nghiên cứu ảnh hưởng mômen nhiễu cản đến chất lượng điều khiển, xây dựng thuật tốn nhận dạng mơmen nhiễu cản hệ thống bù mômen nhiễu cản Luận văn đánh giá chất lượng hệ thống điều khiển mơ hình hóa hệ thống thiết kế sử dụng phần mềm Matlab Simulink, xét tay máy bỏ qua ảnh hưởng mơmen nhiễu cản, có mơmen nhiễu cản có bù mơmen nhiễu cản Kết mơ cho thấy góc quay khớp tay máy bám xác với giá trị đặt Khối lượng tính tốn khơng nhiều, hệ thống ổn định thời gian đáp ứng nhanh Các kết thu thỏa mãn tiêu chuẩn tối ưu môđun Điều chứng tỏ hệ thống điều khiển đưa hoạt động tốt, đáp ứng yêu cầu đặt Việc thiết kế hệ thống điều khiển khử ràng buộc khớp đề xuất khâu nhận dạng mơmen nhiễu cản thuật tốn bù mơmen nhiễu cản góp phần nâng cao chất lượng điều khiển Mặc dù luận văn chưa có kết thực nghiệm song kết thu tạo sở tốt cho việc thiết kế hệ thống điều khiển chuyển động tay máy thực tế Tác giả xin đề xuất hướng phát triển luận văn xây dựng mơ hình điều khiển thời gian thực robot với vận dụng kỹ thuật vi điều khiển Một lần xin chân thành cảm ơn Thầy giáo TS Nguyễn Mạnh Tiến tận tình hướng dẫn giúp đỡ tơi hồn thành luận văn KẾT LUẬN - 78 - DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT: [1] Huỳnh Thái Hoàng (2006), Lý thuyết điều khiển tự động, Đại học Bách khoa TP HCM [2] GS TSKH Nguyễn Thiện Phúc (2002), Robot công nghiệp, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật [3] Nguyễn Doãn Phước, Phan Xuân Minh (2000), Điều khiển tối ưu bền vững, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật [4] Nguyễn Doãn Phước, Phan Xuân Minh (2000), Hệ phi tuyến, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật [5] Nguyễn Doãn Phước, Phan Xuân Minh, Hán Thành Trung (2003), Lý thuyết điều khiển phi tuyến, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật [6] Nguyễn Phùng Quang (2005), Matlap& Simulink dành cho kỹ sư điều khiển tự động, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật [7] TS Nguyễn Mạnh Tiến (2007), Điều khiển Robot công nghiệp, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật [8] Nguyễn Mạnh Tiến, Bùi Thị Khánh Hòa (2006), Hệ thống điều khiển bền vững quỹ đạo chuyển động Robot, Tạp chí Tự động hóa ngày [9] Nguyễn Mạnh Tiến, Huỳnh Trí Thanh (2005), Hệ thống điều khiển thích nghi quỹ đạo chuyển động robot, Tạp chí Tự động hóa ngày TIẾNG ANH: [10] Josep Adolfsson (2001), Introdution to Manipulator Kinematics, University of Skovde [11] Jorge Angeles (2002), Fundamentals of Robotic Mechanical Systems: Theory, Methods, and Algorithms, Second Edition, Springer DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO - 79 - [12] M Corless and G Leitmann (1983), Adaptive Control of Systems Containing Uncertain Functions and Unknown Funtions with Uncertain Bounds, Journal of Optimization Theory and Applications [13] John J Craig (1989), Introdution to Robotics: Mechanics and Control, Addison – Wesley Publishing Company, Inc [14] John J Craig (1986), Adaptive Control of Mechanical Manipulators, Ann Arbor: UMI Dissertation Information Service [15] John J Craig, Ping Hsu and S Shankar Sadtry (1987), Adaptive Control of Mechanical Manipulators, The International Journal of Robotics Research [16] D M Dawson, Z Qu, M M Bridges (1993), Hybrid Adaptive Control for tracking of Rigid-link flexible-joint robots, IEE proceedings-Control Theory and Applications [17] D M Dawson, Z Qu and J F Dorsey (1989), On the Learning Control of a Robot Manipulator, Proceedings of the 28th Conference on Decision and Control [18] D M Dawson, Z Qu, F L Lewis, and J F Dorsey (1990), Robust Control for the tracking of Robot Motion, International journal of Control [19] Kennon Guglielmo (1992), Motion Control of Mechanics Manipulators, Journal of Intelligent and Robotic Systems [20] Frank L Lewis, Darren M Dawson, Chaouki T Abdallah (2004), Robot Manipulator Control: Theory and Practice, Marcel Dekker, Inc [21] Zhihua Qu (2003), Adaptive and Robust Controls of Uncertain Systems with Nonlinear Parameterization, IEEE Transactions on Automatic Control DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO TÓM TẮT LUẬN VĂN Cùng với phát triển không ngừng khoa học kĩ thuật, ngày robot nghiên cứu phát triển rộng rãi để đáp ứng yêu cầu sản xuất tự động hóa cao giới Robot hệ thống ràng buộc phi tuyến với tham số động lực học biến đổi mơmen qn tính tải trọng Sự ràng buộc thể ảnh hưởng qua lại khớp robot Với điều khiển PID truyền thống khó đảm bảo độ tin cậy xác vị trí chuyển động khớp robot Với mục đích nghiên cứu, thiết kế hệ thống điều khiển chuyển động cho robot bậc tự với khử ràng buộc khớp, luận văn xây dựng mơ hình động lực học robot, mơ hình động lực học cấu chấp hành, mơ hình động lực học phân ly khớp mơ hình trạng thái robot Trên sở đó, luận văn nghiên cứu, thiết kế hệ thống điều khiển phân ly khớp tổng hợp mạch vòng điều khiển bao gồm mạch vòng dòng điện, mạch vòng tốc độ mạch vịng vị trí Hệ thống điều khiển phân ly khớp đuợc xây dựng với đề xuất khâu nhận dạng mơmen nhiễu cản thuật tốn bù mơmen nhiễu cản Các kết mô cho thấy khớp robot bám xác với vị trí đặt Từ khóa: robot SCARA, mơ hình khớp độc lập, hệ thống điều khiển phân ly khớp, mômen nhiễu cản, nhận dạng, khử SUMMARY OF THESIS With the development of science and technology, nowadays robot is being researched and developed widely in order to satisfy the demands of highly automation production in the world The motion system of robot manipulator is nonlinear and coupling system with variable and uncertain dynamic parameters such as inertia moment and load mass A classical PID controller would not be satisfied for receiving high trajectory accuracy With purpose of research and design the motion control system for two degrees of freedom robot with eliminating the joint coupling, the thesis built the dynamic model, the dynamic model of robot manipulator with actuator, the independent joint dynamic model and state space dynamic model of robot Based on these models, this thesis designed the independent joint control system and synthesized the control loops, including the current loop, the speed loop and the position loop The joint decoupling control system is designed with proposing the estimation algorithm and the compensation algorithm of disturbance torque The simulation results showed that robot joints are followed accuracy the set point position Key words: SCARA robot, joint independent model, joint decoupling control system, disturbance torque, estimation, compensation ... + l2C2 )S1 + l2S2 p x + l2S1S2 l1 + l2C2 (2. 22) (l1 + l2C2 ) S1 + l2S2 ( p x + l2S1S2 ) ( l1 + l2C2 ) p y = (2. 23) (l1 + l2C2 ) + l22S 22 S1 ( l1 + l2C2 ) p y − l2S2p x = (2. 24) Từ (2. 24)... y 24 + z 42 = l 12? ? 12 + l 22 (θ + θ ) + 2l1 l2 (θ 12 + θ 1θ )cos? ?2 + d 32 K= 1 m v 42 + J 4? ?24 2 (2. 62) (2. 63) Từ (2. 62) (2. 63) ta có: = K4 m l 12? ? 12 + l 22 (θ + θ ) + 2l1 l2 (θ 12. .. 2y= l 12 + l 22 + 2l1l2cos(−? ?2 ) (2. 14) Từ (2. 14) ta có: p 2x + p 2y − l 12 − l 22 cos ? ?2 = 2l1l2 sin ? ?2 =± − cos ? ?2 (2. 15) Từ (2. 15) tính góc ? ?2 sau: = ? ?2 atan2(sin? ?2 ,cos? ?2 ) (2. 16) Từ phương