Điều khiển và quan sát trượt dùng mạng nơ ron

Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ LÊ HUY ĐIỀU KHIỂN VÀ QUAN SÁT TRƯỢT DÙNG MẠNG NƠ RON Chuyên ngành: Tự động hóa LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng năm 2009 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Cán chấm nhận xét 1: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Cán chấm nhận xét 2: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Luận văn thạc sĩ bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày tháng năm ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc -oOo Tp HCM, ngày tháng năm NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: HÀ LÊ HUY Giới tính : Nam Ngày, tháng, năm sinh : 01/02/1980 Nơi sinh : Ninh Thuận Chuyên ngành : Tự động hóa Khố (Năm trúng tuyển) : 2006 1- TÊN ĐỀ TÀI: ĐIỀU KHIỂN VÀ QUAN SÁT TRƯỢT DÙNG MẠNG NƠ RON 2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN: Tìm hiểu điều khiển trượt áp dụng cho robot Tìm hiểu quan sát trượt áp dụng cho robot Kết hợp điều khiển quan sát trượt cho robot Ứng dụng điều khiển quan sát trượt vào đối tượng cánh tay mềm dẻo Nhận dạng luật điều khiển trượt dùng mạng truyền thẳng 3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS TS Dương Hoài Nghĩa Nội dung đề cương Luận văn thạc sĩ Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Họ tên chữ ký) CHỦ NHIỆM BỘ MÔN QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH (Họ tên chữ ký) Lời cám ơn LỜI CÁM ƠN Tôi xin chân thành gửi lời cám ơn đến PGS TS Dương Hoài Nghĩa tận tình hướng dẫn tơi suốt thời gian làm luận văn cao học Tôi gửi lời cám ơn đến tất thầy mơn tự động hóa trường đại học Bách Khoa giảng dạy thời gian học cao học Cám ơn tất học viên cao học đóng góp ý kiến hữu ích để tơi hồn thành luận văn, đặc biệt bạn Võ Hữu Hậu Tôi xin cám ơn gia đình bạn bè động viên tơi đặc biệt người bạn gái giúp đỡ mặt tinh thần Tổng quan TỔNG QUAN Robot công cụ hữu ích để hỗ trợ người Điều khiển robot đề tài mà nhiều người quan tâm đến đặc biệt điều khiển xác Ngoài robot hệ phi tuyến với nhiều ngõ vào nhiều ngõ nên phương pháp điều khiển phù hợp cho robot điều khiển phi tuyến Trong luận văn phương pháp điều khiển trượt bám áp dụng đề điều khiển đối tượng robot Với phương pháp điều khiển trượt đảm bảo tính bền vững với thơng số đối tượng thay đổi có nhiễu tác động Ngồi để quan sát thêm trạng thái vận tốc góc điều khiển, quan sát trượt thiết kế để kết hợp điều khiển quan sát trượt cho robot Đầu tiên mơ hình tốn đối tượng thiết lập đưa dạng để áp dụng luật điều khiển trượt Kế đến điều khiển khiển trượt kết hợp với quan sát trượt thiết kế để điều khiển robot bám theo quỹ đạo mong muốn Hai đối tượng chọn để điều khiển luận văn cánh tay máy bậc tự cánh tay mềm dẻo phịng thí nghiệm trọng điểm quốc gia Sử dụng phần mềm mô Matlab/Simulink để mơ việc điều khiển hệ thống Qua đó, tính ổn định điều khiển quan sát trượt kiểm định Sự ảnh hưởng thông số điều khiển quan sát trượt lên hệ thống khảo sát thông qua việc mô Cuối đối tượng cánh tay mềm dẻo áp dụng chạy thực để đánh giá chất lượng điều khiển so sánh với kết mô phần lý thuyết Abstract ABSTRACT Robots are useful devices for supporting the human Robots control is also a main topic we care about expecially controlling robot exactly Because robots is a nonlinear system that have many inputs and many outputs a nonlinear control method is a suitable method for controlling robots In this thesis, the sliding control method is applied for controlling robot Sliding mode control ensures that the system is robust with model uncertainty and disturbances A sliding mode observer is also designed to observe output derivative states These states are used to design sliding controller for robot First, the mathematical model of robot is established and write in the form of derivative equations These equations are used for designing sliding controller Next, sliding controller and sliding observer are designed to control a robot following a desired trajectory Two kind of robots are used in this thesis They are the two-link manipulator and the two degree of freedom flexible manipulator The software Matlab/Simulink is used to simulate the sliding observer and controller The results of the simulation are used to check the robustness of the sliding observer and controller The influence of parameters of model and controller is also studied by simulating in this section Finally, the two degree of freedom flexible manipulator is run in realtime with the sliding observer and controller designed These results are used to compare with the results getting in simulation and give an estimation of the controller Mục lục MỤC LỤC CHỦ ĐỀ TRANG TIÊU ĐỀ LỜI CÁM ƠN TỔNG QUAN NỘI DUNG DANH SÁCH BẢNG VÀ HÌNH DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU CHƯƠNG GIỚI THIỆU 1.1 1.2 1.3 1.4 Giới thiệu Sơ lược chương luận văn Phần cứng cánh tay máy bậc tự Phần cứng cánh tay mềm dẻo 1.4.1 1.4.2 1.4.3 1.4.4 1.5 Hoạt động cấu tạo cánh tay mềm dẻo .4 Thông số cánh tay mềm dẻo Kết nối dây cho hệ cánh tay mềm dẻo Các bước chạy thực cánh tay mềm dẻo Phần mềm điều khiển WinCon .7 1.5.1 Giới thiệu 1.5.2 Hoạt động WinCon .8 1.5.3 Các khối giao tiếp với card thu thập liệu điều khiển Q4 CHƯƠNG MƠ HÌNH TỐN 2.1 2.2 Giới thiệu 10 Mơ hình tốn cánh tay máy bậc tự 10 2.2.1 Động học thuận cánh tay máy bậc tự .10 2.2.2 Động học ngược cánh tay máy bậc tự 11 2.2.3 Động lực học cánh tay máy bậc tự 11 2.3 Mơ hình tốn cánh tay mềm dẻo 13 Mục lục 2.3.1 2.3.2 2.3.3 Động học thuận cánh tay mềm dẻo 13 Động học ngược cánh tay mềm dẻo 15 Động lực học cánh tay mềm dẻo 15 CHƯƠNG THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN VÀ QUAN SÁT TRƯỢT 3.1 3.2 Giới thiệu 22 Điều khiển trượt hệ SISO 22 3.2.1 Thiết kế luật điều khiển trượt hệ SISO .22 3.2.2 Ví dụ 26 3.3 Thiết kế điều khiển trượt bám cho hệ MIMO, cánh tay máy bậc tự cánh tay mềm dẻo .28 3.3.1 Thiết kế điều khiển trượt bám cho cánh tay máy bậc tự 28 3.3.2 Phân tích tính ổn định điều khiển trượt bám cho cánh tay máy bậc tự 31 3.3.3 Thiết kế điều khiển trượt bám cho cánh tay mềm dẻo 32 3.4 Thiết kế điều khiển quan sát trượt cho cánh tay máy bậc tự 34 3.4.1 Thiết kế quan sát trượt cho cánh tay máy bậc tự 34 3.4.2 Thiết kế điều khiển trượt bám hồi tiếp trạng thái quan sát cho cánh tay máy bậc tự 35 3.4.3 Phân tích tính ổn định quan sát điều khiển trượt phần 3.4.1 3.4.2 36 3.5 3.6 Thiết kế điều khiển quan sát trượt cho cánh tay mềm dẻo 38 Nhận dạng luật điều khiển trượt dùng mạng nơ ron truyền thẳng 39 3.6.1 Các thành phần mạng thần kinh nhân tạo (mạng nơ ron) .39 Mục lục 3.6.2 Mạng truyền thẳng nhiều lớp giải thuật lan truyền ngược 41 3.6.3 Nhận dạng luật điều khiển trượt dùng mạng truyền thẳng 44 CHƯƠNG KẾT QUẢ MÔ PHỎNG 4.1 Giới thiệu 45 4.2 Bộ điều khiển trượt cho cánh tay máy bậc tự 46 4.2.1 Khảo sát ảnh hưởng hàm signum hàm sat .46 4.2.2 Khảo sát ảnh hưởng thông số ma trận D 52 4.2.3 Khảo sát ảnh hưởng thay đổi thơng số mơ hình 54 4.2.4 Khảo sát ảnh hưởng nhiễu ngõ lên hệ thống 58 4.2.5 Cho cánh tay máy bậc tự vẽ hình bì thư đầu tip .60 4.3 Điều khiển quan sát trượt cho cánh tay máy bậc tự 64 4.3.1 Khảo sát quan sát trượt với ảnh hưởng Γ1 ,Γ2 64 4.3.2 Kết hợp điều khiển quan sát trượt cho cánh tay máy bậc tự 68 4.4 Nhận dạng luật điều khiển trượt dùng mạng truyền thẳng 71 4.4.1 Thông số điều khiển mạng dùng để nhận dạng 71 4.4.2 Đánh giá chất lượng điều khiển trượt dùng mạng nơ ron .74 4.5 Bộ điều khiển trượt cho cánh tay mềm dẻo 78 4.5.1 Giới thiệu 78 4.5.2 Bộ điều khiển trượt cho cánh tay mềm dẻo không rung 79 Mục lục 4.5.3 Bộ điều khiển trượt cho cánh tay mềm dẻo 84 4.6 Điều khiển quan sát trượt cho cánh tay mềm dẻo 87 4.6.1 Điều khiển quan sát trượt cho cánh tay mềm dẻo không rung 87 4.6.2 Điều khiển quan sát trượt cho cánh tay mềm dẻo .91 CHƯƠNG KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 5.1 5.2 5.3 Giới thiệu 94 Áp dụng điều khiển trượt cho cánh tay mềm dẻo 94 Áp dụng điều khiển quan sát trượt cho cánh tay mềm dẻo 101 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 6.1 6.2 Kết luận 107 Hướng phát triển đề tài 107 TÀI LIỆU THAM KHẢO .109 PHỤ LỤC A: Danh sách chương trình Matlab .111 PHỤ LỤC B: Danh sách sơ đồ Simulink 130 121 Phụ lục A % differentiate Lagrangian w.r.t d_x maple(' l1 := subs(d_x(t) = q,L)'); maple(' l2 := diff(l1,q)'); maple(' dL_dd_x := subs(q = d_x(t),l2)'); % then w.r.t d_x_dot(t)'); maple(' l1 := subs(d_x_dot(t) = q,L)'); maple(' l2 := diff(l1,q)'); maple(' dL_dd_x_dot := subs(q = d_x_dot(t),l2)'); % then d/dt of dL_dd_x_dot'); maple(' dL_dd_x_dot_dt:= diff(dL_dd_x_dot,t)'); % now the generalized force at m maple(' F2 := (dL_dd_x_dot_dt - dL_dd_x)'); maple(' F2 := subs(m1_ddot(t) = m1dd,d_x_ddot(t) = dxdd,m2_ddot(t) = m2dd,d_y_ddot(t) = dydd,F2)'); % differentiate Lagrangian w.r.t m2 maple(' l1 := subs(m2(t) = q,L)'); maple(' l2 := diff(l1,q)'); maple(' dL_dm2 := subs(q = m2(t),l2)'); % then w.r.t m2_dot(t)'); maple(' l1 := subs(m2_dot(t) = q,L)'); maple(' l2 := diff(l1,q)'); maple(' dL_dm2_dot := subs(q = m2_dot(t),l2)'); % then d/dt of dL_dm2_dot'); maple(' dL_dm2_dot_dt:= diff(dL_dm2_dot,t)'); % now the generalized force at m2 122 Phụ lục A maple(' F3 := (dL_dm2_dot_dt - dL_dm2)'); maple(' F3 := subs(m1_ddot(t) = m1dd,d_x_ddot(t) = dxdd,m2_ddot(t) = m2dd,d_y_ddot(t) = dydd,F3)'); % differentiate Lagrangian w.r.t d_y maple(' l1 := subs(d_y(t) = q,L)'); maple(' l2 := diff(l1,q)'); maple(' dL_dd_y := subs(q = d_y(t),l2)'); % then w.r.t d_y_dot(t)'); maple(' l1 := subs(d_y_dot(t) = q,L)'); maple(' l2 := diff(l1,q)'); maple(' dL_dd_y_dot := subs(q = d_y_dot(t),l2)'); % then d/dt of dL_dd_y_dot'); maple(' dL_dd_y_dot_dt:= diff(dL_dd_y_dot,t)'); % now the generalized force at m maple(' F4 := (dL_dd_y_dot_dt - dL_dd_y)'); maple(' F4 := subs(m1_ddot(t) = m1dd,d_x_ddot(t) = dxdd,m2_ddot(t) = m2dd,d_y_ddot(t) = dydd,F4)'); %Don gian F1, F2, F3, F4: maple(' F1:=simplify(F1)'); maple(' F1:=subs(diff(m2(t),t)=m2d,diff(m1(t),t)=m1d,diff(d_y(t),t)=dyd,diff(d_x(t),t)=dxd, m1(t)=m1,m2(t)=m2,d_x(t)=dx,d_y(t)=dy,F1)'); maple(' F2:=simplify(F2)'); maple(' F2:=subs(diff(m2(t),t)=m2d,diff(m1(t),t)=m1d,diff(d_y(t),t)=dyd,diff(d_x(t),t)=dxd, m1(t)=m1,m2(t)=m2,d_x(t)=dx,d_y(t)=dy,F2)'); maple(' F3:=simplify(F3)'); maple(' F3:=subs(diff(m2(t),t)=m2d,diff(m1(t),t)=m1d,diff(d_y(t),t)=dyd,diff(d_x(t),t)=dxd, m1(t)=m1,m2(t)=m2,d_x(t)=dx,d_y(t)=dy,F3)'); 123 Phụ lục A maple(' F4:=simplify(F4)'); maple(' F4:=subs(diff(m2(t),t)=m2d,diff(m1(t),t)=m1d,diff(d_y(t),t)=dyd,diff(d_x(t),t)=dxd, m1(t)=m1,m2(t)=m2,d_x(t)=dx,d_y(t)=dy,F4)'); % now solve the two equations simultaneously for % a_xddot,a_d_xddot maple(' Torque_x := Km*Kg*V_1/R-Km*Km*Kg*Kg*m1d/R'); maple(' Torque_y := Km*Kg*V_2/R-Km*Km*Kg*Kg*m2d/R'); maple(' equationset := ({F1=Torque_x,F2=0,F3=Torque_x+Torque_y,F4=0})'); maple(' simplify(equationset)'); maple(' solutionset := solve(equationset,{m1dd,dxdd,m2dd,dydd})'); maple(' assign(solutionset)'); “coupledyn_maple_v”, chương trình rút V1 V2 cánh tay mềm dẻo clc; clear all; close all; maple(' restart'); maple(' m1_dot(t) := diff(m1(t),t)'); %motor#1 maple(' d_x_dot(t) := diff(d_x(t),t)'); %deflection #1 maple(' m2_dot(t) := diff(m2(t),t)'); %motor#2 maple(' d_y_dot(t) := diff(d_y(t),t)'); %deflection#2 maple(' m1_ddot(t) := diff(m1_dot(t),t)'); maple(' d_x_ddot(t) := diff(d_x_dot(t),t)'); maple(' m2_ddot(t) := diff(m2_dot(t),t)'); maple(' d_y_ddot(t) := diff(d_y_dot(t),t)'); maple(' with(linalg)'); maple(' t1(t) := m1(t) + m2(t)+ d_x(t)+d_y(t)'); maple(' t2(t) := m1(t) + m2(t)+ d_x(t)+d_y(t)'); % Upper motor transformations % ie motor with three links causing x motion at maple(' T1cg1 := matrix(3,3,[cos(d_x(t)+m1(t)),sin(d_x(t)+m1(t)),l/2*sin(d_x(t)+m1(t)),sin(d_x(t)+m1(t)),cos(d_x(t)+m1(t)),l/2*cos(d_x(t)+m1(t)),0,0,1])'); 124 Phụ lục A maple(' T1j1 := matrix(3,3,[cos(d_x(t)+m1(t)),sin(d_x(t)+m1(t)),l*sin(d_x(t)+m1(t)),sin(d_x(t)+m1(t)),cos(d_x(t)+m1(t)),l*cos(d_x(t)+m1(t)),0,0,1])'); maple(' T2cg2 := matrix(3,3,[cos(t1(t)),sin(t1(t)),l/2*cos(t1(t)),sin(t1(t)),cos(t1(t)),l/2*sin(t1(t)),0,0,1])'); maple(' T2j2 := matrix(3,3,[cos(t1(t)),sin(t1(t)),l*cos(t1(t)),sin(t1(t)),cos(t1(t)),l*sin(t1(t)),0,0,1])'); maple(' T2cg3 := matrix(3,3,[cos(t1(t)),sin(t1(t)),3*l/2*cos(t1(t)),sin(t1(t)),cos(t1(t)),3*l/2*sin(t1(t)),0,0,1])'); maple(' T2load := matrix(3,3,[cos(t1(t)),sin(t1(t)),2*l*cos(t1(t)),sin(t1(t)),cos(t1(t)),2*l*sin(t1(t)),0,0,1])'); maple(' f1 := evalm(T1cg1)'); maple(' px_cg1 := f1[1,3]'); maple(' py_cg1 := f1[2,3]'); maple(' vx_cg1 := diff(px_cg1,t)'); maple(' vy_cg1 := diff(py_cg1,t)'); maple(' ke_link1 := 1/2*mf*(vx_cg1^2+vy_cg1^2) '); maple(' f1 := evalm(T1j1)'); maple(' px_j1 := f1[1,3]'); maple(' py_j1 := f1[2,3]'); maple(' vx_j1 := diff(px_j1,t)'); maple(' vy_j1 := diff(py_j1,t)'); maple(' ke_joint1:= 1/2*mj1*(vx_j1^2+vy_j1^2) '); maple(' f1 := evalm(T1j1 &* T2cg2)'); maple(' px_cg2 := f1[1,3]'); maple(' py_cg2 := f1[2,3]'); maple(' vx_cg2 := diff(px_cg2,t)'); maple(' vy_cg2 := diff(py_cg2,t)'); maple(' ke_link2 := 1/2*(2*ml)*(vx_cg2^2+vy_cg2^2) '); % made of two links maple(' f1 := evalm(T1j1 &* T2j2)'); maple(' px_j2 := f1[1,3]'); maple(' py_j2 := f1[2,3]'); maple(' vx_j2 := diff(px_j2,t)'); maple(' vy_j2 := diff(py_j2,t)'); maple(' ke_joint2:= 1/2*mj1*(vx_j2^2+vy_j2^2) '); 125 Phụ lục A maple(' f1 := evalm(T1j1 &* T2cg3)'); maple(' px_cg3 := f1[1,3]'); maple(' py_cg3 := f1[2,3]'); maple(' vx_cg3 := diff(px_cg3,t)'); maple(' vy_cg3 := diff(py_cg3,t)'); maple(' ke_link3 := 1/2*(2*ml)*(vx_cg3^2+vy_cg3^2) '); % made of two link maple(' f1 := evalm(T1j1 &* T2load)'); maple(' px_cg3 := f1[1,3]'); maple(' py_cg3 := f1[2,3]'); maple(' vx_cg3 := diff(px_cg3,t)'); maple(' vy_cg3 := diff(py_cg3,t)'); maple(' ke_load := 1/2*(mload)*(vx_cg3^2+vy_cg3^2) '); % carrying a load at the tip % Lower motor transformations % ie motor with links causing y motion at maple(' T1cg4 := matrix(3,3,[cos(d_y(t)+m2(t)),sin(d_y(t)+m2(t)),l/2*cos(d_y(t)+m2(t)),sin(d_y(t)+m2(t)),cos(d_y(t)+m2(t)),l/2*si n(d_y(t)+m2(t)),0,0,1])'); maple(' T1j3 := matrix(3,3,[cos(d_y(t)+m2(t)),sin(d_y(t)+m2(t)),l*cos(d_y(t)+m2(t)),sin(d_y(t)+m2(t)),cos(d_y(t)+m2(t)),l*sin(d_ y(t)+m2(t)),0,0,1])'); maple(' T2cg5 := matrix(3,3,[cos(t2(t)),sin(t2(t)),l/2*sin(t2(t)), sin(t2(t)),cos(t2(t)),l/2*cos(t2(t)),0,0,1])'); maple(' T2j4 := matrix(3,3,[cos(t2(t)),sin(t2(t)),l*sin(t2(t)),sin(t2(t)),cos(t2(t)),l*cos(t2(t)),0,0,1])'); maple(' f1 := evalm(T1cg4)'); maple(' px_cg4 := f1[1,3]'); maple(' py_cg4 := f1[2,3]'); maple(' vx_cg4 := diff(px_cg4,t)'); maple(' vy_cg4 := diff(py_cg4,t)'); maple(' ke_link4 := 1/2*mf*(vx_cg4^2+vy_cg4^2) '); % flexible link maple(' f1 := evalm(T1j3)'); maple(' px_j3 := f1[1,3]'); maple(' py_j3 := f1[2,3]'); 126 Phụ lục A maple(' vx_j3 := diff(px_j3,t)'); maple(' vy_j3 := diff(py_j3,t)'); maple(' ke_joint3:= 1/2*mj1*(vx_j3^2+vy_j3^2) '); maple(' f1 := evalm(T1j3 &* T2cg5)'); maple(' px_cg5 := f1[1,3]'); maple(' py_cg5 := f1[2,3]'); maple(' vx_cg5 := diff(px_cg5,t)'); maple(' vy_cg5 := diff(py_cg5,t)'); maple(' ke_link5 := 1/2*(2*ml)*(vx_cg5^2+vy_cg5^2)'); % made of two links maple(' f1 := evalm(T1j3 &* T2j4)'); maple(' px_j4 := f1[1,3]'); maple(' py_j4 := f1[2,3]'); maple(' vx_j4 := diff(px_j4,t)'); maple(' vy_j4 := diff(py_j4,t)'); maple(' ke_joint4:= 1/2*mj1*(vx_j4^2+vy_j4^2) '); maple(' pe_link1 := (1/2)*Kstiff*d_x(t)^2'); maple(' pe_link2 := (1/2)*Kstiff*d_y(t)^2'); maple(' kemotor1:= (1/2)*Jm*m1_dot(t)^2'); maple(' kemotor2:= (1/2)*Jm*m2_dot(t)^2'); maple(' ke:= ke_link1+ke_link2+ke_link3+ke_link4+ke_link5+kemotor1+kemotor2+ke_joint1+ ke_joint2+ke_joint3+ke_joint4 +ke_load'); maple(' pe:= pe_link1+pe_link2'); % compute Lagrangian maple(' L := ke-pe'); maple(' L:=subs(mf=A, mj1=B, ml=C, mload=D, Kstiff=K, Jm=J, L)'); % differentiate Lagrangian w.r.t m1 maple(' L1 := subs(m1_dot(t) = qq,L)'); maple(' L2 := subs(m1(t)= q,L1)'); maple(' T1 := diff(L2,q)'); maple(' T1 := subs(q = m1(t),T1)'); maple(' T1 := subs(qq = m1_dot(t),T1)'); maple(' dL_dm1:=T1'); 127 Phụ lục A % then w.r.t m1_dot(t)'); maple(' l1 := subs(m1_dot(t) = q,L)'); maple(' l2 := diff(l1,q)'); maple(' dL_dm1_dot := subs(q = m1_dot(t),l2)'); % then d/dt of dL_dm1_dot'); maple(' dL_dm1_dot_dt:= diff(dL_dm1_dot,t)'); % now the generalized force at m maple(' F1 := (dL_dm1_dot_dt - dL_dm1)'); maple(' F1 := subs(m1_ddot(t) = m1dd,d_x_ddot(t) = dxdd, m2_ddot(t) = m2dd,d_y_ddot(t) = dydd,F1)'); % differentiate Lagrangian w.r.t d_x maple(' l1 := subs(d_x(t) = q,L)'); maple(' l2 := diff(l1,q)'); maple(' dL_dd_x := subs(q = d_x(t),l2)'); % then w.r.t d_x_dot(t)'); maple(' l1 := subs(d_x_dot(t) = q,L)'); maple(' l2 := diff(l1,q)'); maple(' dL_dd_x_dot := subs(q = d_x_dot(t),l2)'); % then d/dt of dL_dd_x_dot'); maple(' dL_dd_x_dot_dt:= diff(dL_dd_x_dot,t)'); % now the generalized force at m maple(' F2 := (dL_dd_x_dot_dt - dL_dd_x)'); maple(' F2 := subs(m1_ddot(t) = m1dd,d_x_ddot(t) = dxdd,m2_ddot(t) = m2dd,d_y_ddot(t) = dydd,F2)'); % differentiate Lagrangian w.r.t m2 maple(' l1 := subs(m2(t) = q,L)'); maple(' l2 := diff(l1,q)'); 128 Phụ lục A maple(' dL_dm2 := subs(q = m2(t),l2)'); % then w.r.t m2_dot(t)'); maple(' l1 := subs(m2_dot(t) = q,L)'); maple(' l2 := diff(l1,q)'); maple(' dL_dm2_dot := subs(q = m2_dot(t),l2)'); % then d/dt of dL_dm2_dot'); maple(' dL_dm2_dot_dt:= diff(dL_dm2_dot,t)'); % now the generalized force at m2 maple(' F3 := (dL_dm2_dot_dt - dL_dm2)'); maple(' F3 := subs(m1_ddot(t) = m1dd,d_x_ddot(t) = dxdd,m2_ddot(t) = m2dd,d_y_ddot(t) = dydd,F3)'); % differentiate Lagrangian w.r.t d_y maple(' l1 := subs(d_y(t) = q,L)'); maple(' l2 := diff(l1,q)'); maple(' dL_dd_y := subs(q = d_y(t),l2)'); % then w.r.t d_y_dot(t)'); maple(' l1 := subs(d_y_dot(t) = q,L)'); maple(' l2 := diff(l1,q)'); maple(' dL_dd_y_dot := subs(q = d_y_dot(t),l2)'); % then d/dt of dL_dd_y_dot'); maple(' dL_dd_y_dot_dt:= diff(dL_dd_y_dot,t)'); % now the generalized force at m maple(' F4 := (dL_dd_y_dot_dt - dL_dd_y)'); maple(' F4 := subs(m1_ddot(t) = m1dd,d_x_ddot(t) = dxdd,m2_ddot(t) = m2dd,d_y_ddot(t) = dydd,F4)'); %Don gian F1, F2, F3, F4: 129 Phụ lục A maple(' F1:=simplify(F1)'); maple(' F1:=subs(diff(m2(t),t)=m2d,diff(m1(t),t)=m1d,diff(d_y(t),t)=dyd,diff(d_x(t),t)=dxd, m1(t)=m1,m2(t)=m2,d_x(t)=dx,d_y(t)=dy,F1)'); maple(' F2:=simplify(F2)'); maple(' F2:=subs(diff(m2(t),t)=m2d,diff(m1(t),t)=m1d,diff(d_y(t),t)=dyd,diff(d_x(t),t)=dxd, m1(t)=m1,m2(t)=m2,d_x(t)=dx,d_y(t)=dy,F2)'); maple(' F3:=simplify(F3)'); maple(' F3:=subs(diff(m2(t),t)=m2d,diff(m1(t),t)=m1d,diff(d_y(t),t)=dyd,diff(d_x(t),t)=dxd, m1(t)=m1,m2(t)=m2,d_x(t)=dx,d_y(t)=dy,F3)'); maple(' F4:=simplify(F4)'); maple(' F4:=subs(diff(m2(t),t)=m2d,diff(m1(t),t)=m1d,diff(d_y(t),t)=dyd,diff(d_x(t),t)=dxd, m1(t)=m1,m2(t)=m2,d_x(t)=dx,d_y(t)=dy,F4)'); % now solve the two equations simultaneously for % a_xddot,a_d_xddot maple(' Torque_x := Km*Kg*V_1/R-Km*Km*Kg*Kg*m1d/R'); maple(' Torque_y := Km*Kg*V_2/R-Km*Km*Kg*Kg*m2d/R'); maple(' equationset := ({F1=Torque_x,F3=Torque_x+Torque_y})'); maple(' simplify(equationset)'); maple(' solutionset := solve(equationset,{V_1,V_2})'); maple(' assign(solutionset)'); 130 Phụ lục B PHỤ LỤC B DANH SÁCH SƠ ĐỒ SIMULINK Sơ đồ Simulink điều khiển quan sát trượt cho cánh tay mềm dẻo không rung Bộ quan sát 131 Phụ lục B Tính mặt trượt tín hiệu tham chiếu Tính ueq Tín hiệu đặt 132 Phụ lục B Động học thuận Sơ đồ Simulink điều khiển trượt cho cánh tay mềm dẻo 133 Phụ lục B Sơ đồ Simulink điều khiển quan sát trượt cho cánh tay mềm dẻo Sơ đồ Simulink điều khiển trượt cho cánh tay mềm dẻo (chạy thực) 134 Phụ lục B Sơ đồ Simulink điều khiển quan sát trượt cho cánh tay mềm dẻo (chạy thực) Lý lịch trích ngang LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên: Hà Lê Huy Ngày, tháng, năm sinh: 01/02/1980 Nơi sinh: Ninh Thuận Địa liên lạc: 212/6 Lã Xuân Oai, phường TNPA, Q9, TP HCM QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO 1998 – 2003: học đại học trường đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM 2006 đến nay: học cao học trường đại học Kỹ Thuật TP HCM Q TRÌNH CƠNG TÁC 2004 đến nay: giảng dạy trường trung học Kỹ Thuật Thực Hành thuộc đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM ... kết tốt, tác giả nhận dạng luật điều khiển trượt dùng mạng nơ ron truyền thẳng Bộ điều khiển trượt dùng mạng nơ ron so sánh với điều khiển trượt khơng dùng mạng nơ ron với tín hiệu đặt khác để kiểm... hiểu quan sát trượt áp dụng cho robot Kết hợp điều khiển quan sát trượt cho robot Ứng dụng điều khiển quan sát trượt vào đối tượng cánh tay mềm dẻo Nhận dạng luật điều khiển trượt dùng mạng truyền... kiểm tra tính ổn định bền vững điều khiển quan sát trượt áp dụng cho đối tượng Mô điều khiển trượt dùng mạng nơ ron so sánh với điều khiển trượt không dùng mạng nơ ron Cuối kết nhận xét Chương