Điều khiển lai vị trí lực tương tác cho robot planar ba bậc tự do theo phương pháp thích nghi

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - PHẠM ANH QUÂN ĐIỀU KHIỂN LAI VỊ TRÍ- LỰC TƯƠNG TÁC CHO ROBOT PLANAR BA BẬC TỰ DO THEO PHƯƠNG PHÁP THÍCH NGHI LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CHUYÊN NGÀNH: TỰ ĐỘNG HÓA Hà Nội - 2008 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - PHẠM ANH QUÂN ĐIỀU KHIỂN LAI VỊ TRÍ- LỰC TƯƠNG TÁC CHO ROBOT PLANAR BA BẬC TỰ DO THEO PHƯƠNG PHÁP THÍCH NGHI LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CHUYÊN NGÀNH: TỰ ĐỘNG HÓA NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGUYỄN PHẠM THỤC ANH Hà Nội - 2008 LỜI CẢM ƠN Sau thời gian thực tập nghiên cứu, tơi hồn thành đề tài luận văn tốt nghiệp “ĐIỀU KHIỂN LAI VỊ TRÍ-LỰC TƯƠNG TÁC CHO ROBOT PLANAR BA BẬC TỰ DO THEO PHƯƠNG PHÁP THÍCH NGHI” Cho tơi bày tỏ lịng biết ơn chân thành đến Tiến Sỹ Nguyễn Phạm Thục Anh-Giảng viên mơn Tự Động Hóa XNCN-Khoa Điện-Trường Đại Học Bách Khoa-Hà Nội giúp đỡ tơi hồn thành tốt luận văn tốt nghiệp Xin bày tỏ lịng biết ơn tới thầy Bộ mơn Tự Động Hóa thuộc Khoa Điện Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội hướng dẫn đào tạo suốt giai đoạn học tập nghiên cứu sau Đại Học Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến gia đình bạn bè, người ln ủng hộ, khích lệ để tơi n tâm nghiên cứu, làm việc trưởng thành ngày hôm Một lần xin cảm ơn! Hà Nội, 30/07/2008 Phạm Anh Quân Học viên: Phạm Anh Quân-Tự động hoá XNCN MỤC LỤC Lời cảm ơn……………………………………………………………… Lời nói đầu………………………………………………………………… Mục lục……………………………………………………………………… Danh mục hình vẽ………………………………………………………… Chương I: Tổng quan Robot công nghiệp…………………………… 1.1 Giới thiệu chung.………………………………………………………… 1.1.1 Cấu tạo Robot…………………………………….…………… 1.1.2 Các chuyển động Robot………………………… …………… 1.1.3 Hệ thống truyền động……………………………………………… 1.1.4 Hệ thống cảm biến…………………………………….…………… 1.2 Phân loại Robot công nghiệp……………………………… …………… 1.2.1 Phân loại theo dạng hình học khơng gian làm việc………………… 1.2.2 Phân loại theo phương pháp điều khiển……………….…………… 1.2.3 Phân loại theo số bậc tự do………………………………………… 1.2.4 Phân loại theo hệ thống truyền động………………… ………… 1.3 Các ứng dụng Robot………………………………………………… 1.3.1 Ưu điểm Robot………………………………………………… 1.3.2 Các xu hướng ứng dụng Robot………………… …………… 1.4 Tổng quan phương pháp điều khiển Robot………….…………… Chương II: Phương trình động lực học Robot………………….……… 2.1 Bài tốn động học vị trí…………………………………… …………… 2.2 Động học vị trí Robot Planar ba bậc tự do………………….…………… 2.3 Phương trình động học ngược.…………………………………………… 2.4 Động lực học Robot……………………………………………………… 2.4.1 Phương trình Lagrange……………………………… …………… 2.4.2 Phương trình động lực học Robot Planar ba bậc tự do.…………… Chương III: Lý thuyết điều khiển Robot………………………………… 3.1 Khái niệm chung hệ thống điều khiển tự động………… …………… 3.1.1 Điều khiển khớp độc lập………………………….…………… 3.1.2 Hàm truyền chuyển động khớp động……… …………… 3.1.3 Lý thuyết ổn định Lyapunov……………………………………… 3.2 Phương pháp điều khiển cổ điển………………………………………… 3.3 Phương pháp điều khiển thông minh……………………… …………… Học viên: Phạm Anh Quân-Tự động hoá XNCN 6 13 13 14 14 15 15 16 16 16 17 17 19 19 20 23 26 26 27 33 33 33 34 35 38 40 3.3.1 Điều khiển logic mờ………………………………… …………… 3.3.2 Điều khiển trượt…………………………………………………… 3.3.3 Điều khiển thích nghi……………………………………………… 3.3.4 Mạng Nơron………………………………………… …………… 3.4 Áp dụng vào Robot planar ba bậc tự do…………………….…………… 3.4.1 Điều khiển theo luật PD-bù trọng trường…………….…………… 3.4.2 Luật điều khiển Lee-Slotine………………………….…………… 3.4.3 Luật điều khiển thích nghi dựa sơ mơ hình… …………… 3.4.4 Điều khiển vị trí Robot theo luật PD-bù trọng trường tác dụng lực f…………………………………………………………… 3.4.5 Điều khiển thích nghi tương tác vị trí-lực…………….…………… Chương IV: Mô Matlab-Simulink…………………………… 4.1 Thông số Robot Planar ba bậc tự do………………………………… 4.2 Kết mô Matlab-Simulink………………… …………… 4.2.1 Luật điều khiển PD bù trọng trường ……………………………… 4.2.2 Luật điều khiển thích nghi dựa sở mơ hình ……………… 4.2.3 Luật điều khiển thích nghi tương tác vị trí-lực……….…………… Kết Luận Tài liệu tham khảo………………………………………………………… Học viên: Phạm Anh Quân-Tự động hoá XNCN 40 41 42 46 46 46 47 49 53 54 59 56 60 60 62 64 68 69 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Các thành phần Robot…………………….……………… Hình 1.2 Robot tọa độ vng góc…………………………… ……………… Hình 1.3 Robot tọa độ trụ…………………………………… ……………… Hình 1.4 Robot tọa độ cầu…………………………………………………… Hình 2.1Robot Planar ba bậc tự do…………………………………………… Hình 3.1 Mơ hình động kiểu kích từ độc lập……………………………… Hình 3.2 Mơ men trục động cơ……………………………………… Hình 3.3 Sơ đồ khối hàm truyền chuyển động bậc tự do…………………… Hình 3.4 Sơ đồ khối hệ thống mờ…………………………………… Hình 3.5 Sơ đồ nguyên lý điều khiển trượt…………………………………… Hình 3.6 Cấu trúc chung điều khiển thích nghi tự chỉnh (STR)……… Hình 3.7 Bộ điều khiển thích nghi dựa mơ hình mẫu…….……………… Hình 3.8 Bộ điều khiển thích nghi dựa sở mơ hình…….…………… Hình 3.9 Sơ đồ quỹ đạo chuyển động khâu tác động cuối Robot…………… Hình 3.10 Sơ đồ vận tốc điểm A…………………………………………… Hình 3.11 Điều khiển thích nghi tương tác vị trí-lực………………………… Hình 4.1 Quỹ đạo q1-luật PD bù trọng trường……………………………… Hình 4.2 Quỹ đạo q2-luật PD bù trọng trường……………………………… Hình 4.3 Quỹ đạo q3-luật PD bù trọng trường……………………………… Hình 4.4 Quỹ đạo q1-luật PD bù trọng trường gắp vật m4……………… Hình 4.5 Quỹ đạo q2-luật PD bù trọng trường gắp vật m4……………… Hình 4.6 Quỹ đạo q3-luật PD bù trọng trường gắp vật m4……………… Hình 4.7 Quỹ đạo q1-luật thích nghi sở mơ hình…………………… Hình 4.8 Quỹ đạo q2-luật thích nghi sở mơ hình…………………… Hình 4.9 Quỹ đạo q3-luật thích nghi sở mơ hình…………………… Hình 4.10 Quỹ đạo q1-luật thích nghi sở mơ hình (m4=20kg)……… Hình 4.11 Quỹ đạo q2-luật thích nghi sở mơ hình (m4=20kg)……… Hình 4.12 Quỹ đạo q3-luật thích nghi sở mơ hình (m4=20kg)……… Hình 4.13 Quỹ đạo điều khiển khơng gian khớp…………………………… Hình 4.14 Quỹ đạo tính tốn từ đơng học ngược khơng gian khớp………… Hình 4.15 Sai lệch vị trí khơng gian khớp…………………………………… Hình 4.16 Lực tác dụng lên mặt phẳng φ ( x ) = …………………………… Học viên: Phạm Anh Quân-Tự động hoá XNCN 11 12 13 21 34 34 35 41 42 44 45 51 54 55 57 61 61 61 62 62 62 63 63 64 64 64 65 65 66 66 66 Thesis Summary At the beginning of last century,the idea of Robot had been floated, which showed the dream of mankind in the creation of machine that can replaced human in tedious and dangerous works In around 1940, the first robot model (master – slave manipulator) was invented at the National Laboratory at Oak Riddge and Argonne in the United States to transport radio active substances At the 1980s, there had been around 40,000 machine robots in 500 models;those were produced by 200 companies in all around the world Today, robots were widely used in productions, science research and daily life, especially in flexcible line productions Robot has become smarter and considered as the products of new field: the Mechatronics The purpose of this thesis is to study the control of Robot, application in control the Robot Planar with three free dimmentions From that, simulate the movement of robot on space by Matlab – Simulink To accomplish the goal of this thesis, the candidate had studied: - Overall of Industrial Robot - Mathematical model of Robot Planer - Theory of Robot control - From the Mathematical model to build the stimulated model based on adaption controlling, check for stability and time response of the system This thesis has a bog contribution in approaching the intelligent and flexible controlling system based on stimulation of Matlab – Simulink This is the condition for real-life experiments Tóm tắt luận văn Vào đầu kỷ trước, ý tưởng Robot xuất hiện, thể ước mơ cháy bỏng người tạo người máy để thay công việc nặng nhọc, nhàm chán, nguy hiểm Vào khoảng năm 1940, mẫu Robot (Master-Slave manipulator) đời phịng thí nghiệm quốc gia Oak Rigge va Argonne Hoa Kỳ, để vận chuyển hoạt chất phóng xạ Đến thập kỷ 80 giới có 40 nghìn Robot thuộc 500 kiểu, 200 hãng tham gia sản xuất Ngày nay, Robot sử dụng rộng rãi sản xuất, nghiên cứu khoa học đời sống Đó thiết bị khơng thể thiếu hệ thống sản xuất, đặc biệt hệ thống sản xuất linh hoạt Robot ngày khóe léo thơng minh, coi sản phẩm điển hình nghành kỹ thuật mới: nghành cơ-điện tử (Mechatronics) Bản luận văn có nhiệm vụ nghiên cứu điều khiển Robot, ứng dụng vào điều khiển Robot Planar ba bậc tự tương tác vị trí-lực phương pháp thích nghi Từ đó, mơ quỹ đạo chuyển động Robot không gian khớp Matlab-Simulink Để thực nhiệm vụ nghiên cứu đề học viên nghiên cứu: - Tổng quan Robot công nghiệp - Mơ hình tốn học Robot Planar - Lý thuyết điều khiển Robot - Từ mơ hình tốn học xây dựng mơ hình mơ theo luật điều khiển thích nghi, kiểm tra tính ổn định thời gian đáp ứng hệ thống Bản luận văn góp phần quan trọng việc tiếp cận với hệ thống điều khiển thông minh linh hoạt, xây dựng dựa mô Matlab-Simulink Đây điều kiện chuẩn bị cho bước tiến hành thử nghiệm thực tế LỜI NÓI ĐẦU Vào đầu kỷ trước, ý tưởng Robot xuất hiện, thể ước mơ cháy bỏng người tạo người máy để thay công việc nặng nhọc, nhàm chán, nguy hiểm Vào khoảng năm 1940, mẫu Robot (Master-Slave manipulator) đời phịng thí nghiệm quốc gia Oak Rigge va Argonne Hoa Kỳ, để vận chuyển hoạt chất phóng xạ Đến thập kỷ 80 giới có 40 nghìn Robot thuộc 500 kiểu, 200 hãng tham gia sản xuất Ngày nay, Robot sử dụng rộng rãi sản xuất, nghiên cứu khoa học đời sống Đó thiết bị khơng thể thiếu hệ thống sản xuất, đặc biệt hệ thống sản xuất linh hoạt Robot ngày khóe léo thông minh, coi sản phẩm điển hình nghành kỹ thuật mới: nghành cơ-điện tử (Mechatronics) Bản luận văn có nhiệm vụ nghiên cứu điều khiển Robot, ứng dụng vào điều khiển Robot Planar ba bậc tự tương tác vị trí-lực phương pháp thích nghi Từ đó, mơ quỹ đạo chuyển động Robot không gian khớp Matlab-Simulink Để thực nhiệm vụ nghiên cứu đề học viên nghiên cứu: - Tổng quan Robot công nghiệp - Mơ hình tốn học Robot Planar - Lý thuyết điều khiển Robot - Từ mơ hình tốn học xây dựng mơ hình mơ theo luật điều khiển thích nghi, kiểm tra tính ổn định thời gian đáp ứng hệ thống Bản luận văn góp phần quan trọng việc tiếp cận với hệ thống điều khiển thông minh linh hoạt, xây dựng dựa mô MatlabSimulink Đây điều kiện chuẩn bị cho bước tiến hành thử nghiệm thực tế Học viên: Phạm Anh Quân-Tự động hoá XNCN Chương I TỔNG QUAN VỀ ROBOT CÔNG NGHIỆP 1.1 Giới thiệu chung Từ kỷ 18, J.de.Vaucanson xây dựng thành cơng máy bằn kết cấu khí chơi nhạc, phục vụ mục đích giải trí Đây coi sản phẩm Robot Tiếp đó, Henri Maillardet chế tạo búp bê máy có khả vẽ tranh, trình diễn Philadelphia năm 1805… Thuật ngữ “Robot” xuất năm 1922 tác phẩm “Rossum’s Universal Robot” Karel Capek Hơn 20 năm sau, ước mơ viễn tưởng bắt đầu thành thực Sau chiến 2, Hoa Kỳ xuất tay máy chép hình điều khiển từ xa phịng thí nghiệm vật liệu phóng xạ Vào năm 50 xuất loại tay máy chép hình thủy lực điện từ tay máy Minotaur I Handyman General Electric… Robot công nghiệp đưa vào ứng dụng vào năm 1961 nhà máy ô tô General Motor Trenton, New Jersey, Hoa Kỳ Năm 1967, Nhật Bản nhập robot công nghiệp từ cơng ty AMF Hoa Kỳ đến năm 1990 có 40 công ty Nhật Bản đưa loại robot tiếng Những năm 70, việc nghiên cứu nâng cao tính robot ý nhiều đến lắp đặt thêm loại cảm biến ngoại tín hiệu để nhận biết môi trường làm việc Tại trường đại học tổng hợp Stanford, người ta tạo loại robot lắp ráp tự động điều khiển máy vi tính sở xử lý thơng tin từ cảm biến thị giác Từ năm 80 90, áp dụng rộng rãi tiến khoa học kỹ thuật, vi xử lý công nghệ thông tin, số lượng robot công nghiệp tăng lên, giá thành giảm tính vượt trội Nhờ vậy, robot cơng nghiệp có vị trí quan trọng dây chuyền tự động sản xuất đại Học viên: Phạm Anh Quân-Tự động hoá XNCN 55 x = ( x, y, z ) ; J x (q ) = T ∂x ∂q x = l1c1 + l2c12 + l3c123 y = l1s1 + l2 s12 + l3 s123 z=0 Ta có:  ∂x  ∂q  ∂y J x (q ) =   ∂q1    J φ (q ) = ∂x ∂q2 ∂y ∂q2 ∂x  ∂q3   ∂y  ∂q3     ∂φ ∂φ J x (q ) / ∂x ∂x Khâu tác động cuối Robot chạm vào mặt phẳng khi: φ (q ) = x − a =   J φ (q ).q = Khi đó: ∂φ  ∂φ = ∂x  ∂x ∂φ ∂y ∂φ  = [1 0] ∂z  ∂φ = 12 + 02 + 02 = ∂x  ∂x  ∂q  ∂y Vậy ta được: J φ (q ) = [1 0]  ∂q1    ∂x ∂q ∂y ∂q ∂x  ∂q3   ∂y   ∂x = ∂q3   ∂q1    Từ phương trình động lực học Robot: Học viên: Phạm Anh Quân-Tự động hoá XNCN ∂x ∂q ∂x  ∂q3  56 u = H (q )q + C (q, q )q + g (q ) − J φT (q ) f Và phương trình luật điều khiển: u = −a1 ∆q − b1 ∆q − J φT (q ) f d + uˆ d Ta có: f − f d = σ −1 (q ){J (q )q + h(q, q )} = σ −1 (q ){− J (q )q + h(q, q )} Trong đó: σ −1 (q ) = J φ (q )H −1 (q )J φT (q ) h(q, q ) = J φ (q )H −1 (q )[C (q, q )q + a1∆q + b1∆q − uˆ ] Khâu tác động cuối Robot Planar chuyển động từ A tới B với vận tốc vd cho trước vA vd 10 170 180 Hình 3.10 Sơ đồ vận tốc điểm A t(s) Cơ sở lý thuyết Mục đích việc thiết kế điều khiển tạo cho hệ kín, bao gồm đối tượng điều khiển điều khiển có chất lượng mong muốn Dựa lý thuyết ổn định Lyapunov Học viên: Phạm Anh Quân-Tự động hoá XNCN 57 J φT (qd ) + uˆ − − Σ qd fd qd + q u ROBOT + q Σ Σ − ∆q αs(*) − ∆q Σ Qφ (q ) ∆y Β1 Σ ∆q Α1 ˆ (t ) Θ Yd (qd , q d , q d , qd ) − Γ −1 s Yd (qd , q d , q d , qd ) T ∆y = Qφ {∆q + αs(∆q )} Hình 3.11 Điều khiển thích nghi tương tác vị trí-lực Luật điều khiển Theo lý thuyết điều khiển thích nghi tương tác vị trí-lực, đưa luật điều khiển sau: u = − A1 ∆q − B1 ∆q − J φT (q ) f d + uˆ d (3.20) Trong đó:   ˆ (t ) uˆ d = Hˆ (q d )qd +  Bˆ + Hˆ (q d ) + Sˆ (q d , q d ) + ξˆJˆ xT (q d )Jˆ x (q d )q d + gˆ (q d ) = Yd (t )Θ   ˆ thông số vật lý, bao gồm khối lượng ước lượng, moment quán tính ước ∆Θ ( ˆ = Iˆ1 , mˆ , , Iˆn , mˆ n lượng… ∆Θ ) T Trong trường hợp này, luật cập nhật thơng số thay thế: t Θ(t ) = Θ(0) − ∫ Γ −1Yd (τ ) y (τ )dτ ^ ^ T (3.21) có: Y (q, q , Qφ ∆q , d Qφ ∆q )Θ + h (∆q, ∆q ) − Yd ∆Θ + B1 ∆q + A1 s(∆q ) = J φT (q )∆f (3.22) dt Học viên: Phạm Anh Quân-Tự động hoá XNCN 58 với: Y (q, q , Qφ ∆q , d   Qφ ∆q )Θ = H (q )Qφ ∆q + H (q )Qφ (q )∆q +  B0 + H (q ) + S (q, q )Qφ (q )∆q dt   h (∆q, ∆q ) = {H (q )Qφ (q ) − H (qd )Qφ (qd )}qd + {H (q )Qφ (q ) − H (qd )Qφ (qd )}q d   +  B0 {Qφ (q ) − Qφ (qd )}+ {H (q )Qφ (q ) − H (qd )Qφ (qd )}   + {S (q, q )Qφ (q ) − S (q d , q d )Qφ (q d )}q d + {ξ ( x )J xT (q )J x (q )Qφ (q ) − ξ ( x d )J xT (q d )J x (q d )Qφ (q d )}q d + g (q ) − g (qd ) − {J φT (q ) − J φT (qd )} f d Thế vào công thức (3.22), với hàm: n V (∆q, Qφ ∆q ) = ∆q T Qφ HQφ ∆q + ∑ (a1 + αb1 )S (∆qi ) i =1 T + αs(∆q ) Qφ HQφ ∆q W (∆q, Qφ ∆q ) = ∆q T Qφ {B0 + b1 I + ξJ xT J x }Qφ ∆q + αa1s(∆q ) Qφ s(∆q ) T + (a1 + αb1 )s(∆q ){Qφ (q ) − Qφ (qd )}q d T 1  + αs(∆q ) Qφ  H + S + ξJ xT J x Qφ ∆q  2 { } T T − α s(∆q ) Qφ + s(∆q ) Qφ HQφ ∆q có được: d   T V (∆q, Qφ ∆q ) + ∆Θ Γ∆Θ = −W (∆q, Qφ ∆q ) dt   Thấy hàm W (∆q, Qφ ∆q ) ma trận dương nên – W (∆q, Qφ ∆q ) < Học viên: Phạm Anh Quân-Tự động hố XNCN (3.23) 59 Theo cơng thức (3.23), ∆q, ∆Θ giới hạn ∆q Qφ ∆q tích phân khoảng t ∈ (0, ∞ ) Khi Qφ ∆q = q − Qφ (q )qd ∆q ∈ L2 (0, ∞) , ∆q (t ) → t → ∞ Dựa theo tiêu chuẩn ổn định Lyapunov luật điều khiển chọn làm cho hệ ổn định Học viên: Phạm Anh Quân-Tự động hoá XNCN 60 Chương IV MƠ PHỎNG TRÊN MATLAB SIMULINK 4.1 Thơng số Robot Planar ba bậc tự Khối lượng tay máy: m1 = 6.0 kg m2 = 3.5 kg m3 = 2.0 kg Độ dài tay máy: l1 = 0.25 m l2 = 0.25 m l3 = 0.25 m Môment quán tính tay máy: I1 = m1*l1*l1/12 I2 = m2*l2*l2/12 I3 = m3*l3*l3/12 Vị trí ban đầu tay Robot (A) : θ1 (rad) θ (rad) θ (rad) π/2 -π/2 θ1 (rad) θ (rad) θ (rad) π/3 -π/3 Vị trí đặt cần đạt tới (B): Các thông số cần điều khiển θ1 ; θ ; θ Học viên: Phạm Anh Quân-Tự động hoá XNCN 61 4.2 Kết mô Matlab-Simulink 4.2.1 Luật điều khiển PD bù trọng trường (điều khiển điểm-điểm) Sau tính tốn Matlab-Simulink, có kết quả: Hình 4.1 Quỹ đạo q1-luật PD bù trọng trường Hình 4.2 Quỹ đạo q2-luật PD bù trọng trường Hình 4.3 Quỹ đạo q3-luật PD bù trọng trường Học viên: Phạm Anh Quân-Tự động hoá XNCN 62 Kết mô cho cánh tay Robot gắp vật nặng m4=20kg Hình 4.4 Quỹ đạo q1-luật PD bù trọng trường gắp vật nặng Hình 4.5 Quỹ đạo q2-luật PD bù trọng trường gắp vật nặng Hình 4.6 Quỹ đạo q3-luật PD bù trọng trường gắp vật nặng Nhận xét: - Ưu điểm: Tính tốn thơng số điều khiển dễ dàng Học viên: Phạm Anh Quân-Tự động hoá XNCN 63 - Nhược điểm: Phải biết xác thơng số hệ thống Độ ổn định chưa tối ưu Khơng khử tính phi tuyến hệ thống Khi khơng biết xác thơng số hệ thống khơng đạt điều kiện ổn định đưa Chưa khử dao động khớp Với chuyển động phức tạp, hệ chịu tác động lớn nhiễu khơng thể áp dụng phương pháp Khi có thay đổi đột ngột thông số, cánh tay Robot không đạt giá trị mong muốn 4.2.2 Luật điều khiển thích nghi dựa sở mơ hình (điều khiển điểm-điểm) Kết mơ Matlab-Simulink: Hình 4.7 Quỹ đạo q1-luật thích nghi sở mơ hình Hình 4.8 Quỹ đạo q2-luật thích nghi sở mơ hình Học viên: Phạm Anh Qn-Tự động hố XNCN 64 Hình 4.9 Quỹ đạo q3-luật thích nghi sở mơ hình Cho cánh tay Robot gắp vật nặng m4=20kg Hình 4.10 Quỹ đạo q1-luật thích nghi sở mơ hình(m4=20kg) Hình 4.11 Quỹ đạo q2-luật thích nghi sở mơ hình(m4=20kg) Học viên: Phạm Anh Qn-Tự động hố XNCN 65 Nhận xét: Hình 4.12 Quỹ đạo q3-luật thích nghi sở mơ hình(m4=20kg) - Ưu điểm: + Hệ thống ổn định theo yêu cầu, thời gian đáp ứng nhanh so với luật điều khiển PD-bù trọng trường Khi gắp vật nặng, thời gian đáp ứng chậm hơn, hệ thống ổn định, khớp tới vị trí đặt, đáp ứng u cầu cơng nghệ + Khơng cần biết xác thông số hệ thống, sử dụng ước lượng để tính tốn, từ hồi quy giá trị thực - Nhược điểm: Khối lượng tính tốn lớn phức tạp 4.2.3 Luật điều khiển thích nghi tương tác vị trí-lực Kết mơ phỏng: Hình 4.13 Quỹ đạo điều khiển không gian khớp Học viên: Phạm Anh Quân-Tự động hố XNCN 66 Hình 4.14 Quỹ đạo tính tốn từ đơng học ngược khơng gian khớp Sai lệch vị trí giá trị điều khiển so với tính tốn động học ngược từ mơ hình tốn học Robot Planar Hình 4.15 Sai lệch vị trí khơng gian khớp Hình 4.16 Lực fd=10N tác dụng lên mặt phẳng φ ( x ) = Học viên: Phạm Anh Quân-Tự động hố XNCN 67 Nhận xét: kết mơ Matlab cho thấy hệ thống ổn định, sai lệch điều khiển khơng đáng kể so với tính tốn từ động học ngược Lực f tương tác mặt phẳng φ ( x ) = bám giá trị fd Học viên: Phạm Anh Quân-Tự động hoá XNCN 68 KẾT LUẬN Với Luận văn tốt nghiệp: “Điều khiển lai vị trí-lực tương tác cho Robot Planar ba bậc tự theo phương pháp thích nghi”, kết đạt sau: - Mô matlab-simulink cho thấy điều khiển thiết kế đáp ứng yêu cầu - Bộ điều khiển thích nghi cho kết bám theo tín hiệu đặt hệ thống hoạt động ổn định Tuy nhiên, để đánh giá cách xác kết đặt được, cần phải kiểm chứng cụ thể thơng qua mơ hình Robot Planar ba bậc tự Đây hướng nghiên cứu để hoàn thiện đề tài lý thuyết lẫn thực nghiệm Học viên: Phạm Anh Quân-Tự động hoá XNCN 69 Tài liệu tham khảo Tiếng Việt Đào Văn Hiệp, “Kỹ thuật Robot”, NXB KH&KT, 2006 Nguyễn Thiện Phúc, “Robot công nghiệp”, NXB KH&KT, 2002 Nguyễn Doãn Phước, “Lý thuyết điều khiển tuyến tính”, NXB KH&KT, 2005 Nguyễn Dỗn Phước, Phan Xn Minh, Hán Thành Trung, “Lý thuyết điều khiển phi tuyến”, NXB KH&KT, 2006 Nguyễn Doãn Phước, “Lý thuyết điều khiển nâng cao”, NXB KH&KT, 2005 Phạm Thị Ngọc Yến, Ngơ Hữu Tình, Lê Tấn Hùng, Nguyễn Thị Lan Hương, “Cơ sở MatLab ứng dụng”, NXB KH&KT, 2007 Nguyễn Phùng Quang, “MatLab Simulink”, NXB KH&KT, 2006 Phạm Công Ngô, “Lý thuyết điều khiển tự động”, NXB Giáo Dục, 2001 Tiếng Anh Suguru Arimoto, “Control Theory of Non-linear Mechanical Systems”, Clarendon Press-Oxford, 1996 10 Auteur(s) LEWIS F.L, “Robot Manipulator Control - Theory and Practice”, 1-2 ABDALLAH C.T, 2004 11 Craig, J.J, “Adaptive control of Mechanical Manipulator”, Adison-Wesley, Reading, MA, 1986 12 Hsia, AF, “Adaptive control of Mechanical Manipulator”, IEEI int, San Francisco, CA, Mar, 1986 Các tài liệu Internet Học viên: Phạm Anh Quân-Tự động hoá XNCN ... Sau thời gian thực tập nghi? ?n cứu, hoàn thành đề tài luận văn tốt nghi? ??p “ĐIỀU KHIỂN LAI VỊ TRÍ-LỰC TƯƠNG TÁC CHO ROBOT PLANAR BA BẬC TỰ DO THEO PHƯƠNG PHÁP THÍCH NGHI? ?? Cho tơi bày tỏ lịng biết... - PHẠM ANH QUÂN ĐIỀU KHIỂN LAI VỊ TRÍ- LỰC TƯƠNG TÁC CHO ROBOT PLANAR BA BẬC TỰ DO THEO PHƯƠNG PHÁP THÍCH NGHI LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CHUYÊN NGÀNH: TỰ ĐỘNG HÓA NGƯỜI HƯỚNG DẪN... luận văn có nhiệm vụ nghi? ?n cứu điều khiển Robot, ứng dụng vào điều khiển Robot Planar ba bậc tự tương tác vị trí- lực phương pháp thích nghi Từ đó, mơ quỹ đạo chuyển động Robot không gian khớp