Sử dụng bộ quan sát trạng thái tốc độ cao điều khiển bền vững robot

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN TUẤN PHƯỜNG SỬ DỤNG BỘ QUAN SÁT TRẠNG THÁI TỐC ĐỘ CAO ĐIỀU KHIỂN BỀN VỮNG ROBOT Chuyên ngành: TỰ ĐỘNG HÓA LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC TỰ ĐỘNG HOÁ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : TS NGUYỄN PHẠM THỤC ANH Hà Nội - 2010 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan kết luận văn xây dựng hoàn toàn thân nghiên cứu thực dựa hướng dẫn cô giáo tham khảo tài liệu trích dẫn Tác giả luận văn: Nguyễn Tuấn Phường MỤC LỤC Mở đầu Chương 1: Khái quát Robot công nghiệp 1.1.Giới thiệu robot công nghiệp 1.1.1 Lịch sử phát triển robot công nghiệp 1.1.2 Các ứng dụng robot công nghiệp .6 1.1.3 Một số định nghĩa robot .9 1.1.4 Đặc tính robot công nghiệp 10 1.2 Các phần tử hệ điều khiển robot 1.2.1 Kết cấu khí 12 1.2.2 Các cấu hình khơng gian 13 1.2.3 Cơ cấu chấp hành 15 1.2.4 Cơ cấu cảm biến 16 1.2.5 Bộ điều khiển 17 1.3 Tổng quan điều khiển Robot công nghiệp 18 1.3.1 Phương pháp điều khiển động lực học ngược 19 1.3.2 Phương pháp điều khiển PID truyền thống 20 1.3.3 Phương pháp điều khiển PD bù trọng trường 21 1.3.4 Điều khiển thích nghi theo sai lệch .22 1.3.5 Phương pháp điều khiển thích nghi động lực học ngược 23 1.3.6 Điều khiển bền vững theo chế độ trượt 26 Chương - Thiết kế điều khiển trượt quan sát trạng thái tốc độ cao 2.1 Thiết kế điều khiển trượt cho robot n bậc tự 35 2.1.1 Thiết kế điều khiển trượt 35 2.1.2 Phương pháp nâng cao chất lượng hệ điều khiển trượt 39 2.1.3 Kết luận .41 2.2 Thiết kế quan sát trạng thái tốc độ cao 2.2.1 Tổng quan quan sát trạng thái 42 2.2.2 Bộ quan sát trạng thái Luenberger .44 2.2.3 Bộ quan sát trạng thái Kalman 45 2.2.4 Bộ quan sát trượt 47 2.2.5 Bộ quan sát trạng thái tốc độ cao (High Gain Observer – HGO) 49 2.2.6 Kết luận 53 Chương Thiết kế điều khiển trượt sở quan sát tốc độ cao cho robot nối 3.1 Khái quát Robot Planar bậc tự 55 3.1.1 Bài toán động học thuận 56 3.1.2 Bài toán động học ngược 58 3.1.3 Phương trình động lực học 59 3.1.4 Mô tả đối tượng phương trình trạng thái 62 3.2 Thuật toán điều khiển trượt kết hợp với quan sát tốc độ cao cho robot nối 3.2.1 Bài toán đặt 63 3.2.2 Thiết kế quan sát tốc độ cao 64 3.2.3 Thiết kế điều khiển trượt kết hợp tín hiệu quan sát 64 Chương 4: Mô kết đánh giá thuật toán điều khiển 4.1 Xây dựng chương trình mơ 68 4.1.1 Mơ hình đối tượng robot planar 68 4.1.2 Mơ hình quan sát tốc độ cao 68 4.1.3 Mơ hình hệ điều khiển trượt không dùng quan sát 70 4.1.4 Mơ hình hệ điều khiển trượt kết hợp quan sát trạng thái tốc độ cao .72 4.2 Kết mô 73 4.2.1 Kết mô quan sát tốc độ cao 73 4.2.2 Hệ điều khiển trượt không dùng quan sát tốc độ 76 4.2.3 Đáp ứng bền vững hệ điều khiển trượt kết hợp quan sát tốc độ cao .80 4.3 Đánh giá kết mô 83 Kết luận 84 Tài liệu tham khảo .85 Phụ lục 87 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Nội dung BĐK Bộ điều khiển ĐLH Động lực học DOF Bậc tự PD Proportion-Derivative Controller PID Proportion-Intergral-Derivative Controller HGO High Gain Observer DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1-1 Hình dạng Robot cơng nghiệp Er ror! Bookmark not defined Hình 1-2 Robot phun sơn Er ror! Bookmark not defined Hình 1-3 Robot hàn Er ror! Bookmark not defined Hình 1-4 Robot lắp ráp Er ror! Bookmark not defined Hình 1-5 Khớp tịnh tiến Er ror! Bookmark not defined Hình 1-6 Các loại khớp quay Er ror! Bookmark not defined Hình 1-7 Cấu hình Robot dạng Đề Các Er ror! Bookmark not defined Hình 1-8 Cấu hình Robot dạng hình trụ Er ror! Bookmark not defined Hình 1-9 Cấu hình Robot dạng hình cầu Er ror! Bookmark not defined Hình 1-10 Cấu hình Robot dạng khớp nối Er ror! Bookmark not defined Hình 1-11 Cấu hình Scara Er ror! Bookmark not defined Hình 1-12 Sơ đồ khối Robot công nghiệp Er ror! Bookmark not defined Hình 1-13 Các phương pháp điều khiển Robot Hình 1-14 Sơ đồ cấu trúc hệ điều khiển ĐLH ngược 20 Hình 1-15 Sơ đồ điều khiển PID 21 Hình 1-16 Sơ đồ điều khiển PD có bù trọng trường 22 Hình 1- 17 Hệ thống điều khiển thích nghi theo sai lệch 23 Hình 1-18 Sơ đồ khối điều khiển động lực học ngược thích nghi 24 Hình 1-19 Đối tượng điều khiển rơ le vị trí 28 Hình 1-20 Quỹ đạo pha đường chuyển đổi e =0 29 Hình 1-21 Hệ trượt với luật chuyển đổi phản hồi 30 Hình 1-22 Mạch điều khiển với phản hồi nội 30 Hình 1-23 Quỹ đạo pha với đường chuyển đổi S = -(y1 +αy2)=0 31 Hình 1-24 Sơ đồ nguyên lýđiều khiển kiểu trượt 34 Hình 2-1, Hình 2-2, Hình 2-3 36 Hình 2- Định nghĩa lớp biên B(t) 41 Hình 2-5 Mơhình quan sát trạng thái 43 Hình 2-6 Bộ quan sát Luenberger 44 Hình 2-7 Mơhình quan sát Kalman 45 Hình 2-8 Bộ quan sát trượt cho Robot 48 Hình 2-9 Bộ quan sát tốc độ cao 51 Hình 3-1 Mơhình Robot Planar hai bậc tự 55 Hình 3-2 Chọn hệ tọa độ gắn với Robot 56 Hình 3-3 Tính biến khớp theo tọa độ tay 58 Hình 4-1 Mơhình đối tượng robot planar 68 Hình 4-2 Mơhình quan sát tốc độ cao cho robot planar 70 Hình 4-3 Bộ điều khiển trượt cho robot planar 71 Hình 4-4 Khối tính giá trị trung gian tg1 71 Hình 4-5 Khối tính giá trị trung gian tg2 72 Hình 4-6 Hệ điều khiển trượt không dùng quan sát 72 Hình 4-7 Mơhình hệ điều khiển trượt kết hợp quan sát 73 Hình 4-8 Khảo sát quan sát 74 Hình 4-9 Đáp ứng quan sát vị trí l1 =20 ,l2 =5 ,l3 =18 ,l4 =4 74 Hình 4-10 Đáp ứng quan sát tốc độ l1 =20 ,l2 =5 ,l3 =18 ,l4 =4 75 Hình 4-11 Đáp ứng quan sát vị trí l1 =300, l2 =5, l3 =250 ,l4 =4 75 Hình 4-12 Đáp ứng quan sát tốc độ l1 =300, l2 =5, l3 =250 ,l4 =4 75 Hình 4-13 Đáp ứng quan sát vị trí l1 =300, l2 =5, l3 =250 ,l4 =4 76 Hình 4-14 Đáp ứng quan sát tốc độ l1 =300, l2 =5, l3 =250 ,l4 =4 76 Hình 4-15 Đáp ứng vị trí dùng hàm SIGN 77 Hình 4-16 Đáp ứng tốc độ dùng hàm SIGN 77 Hình 4-17 Mơmen điều khiển dùng hàm SIGN 78 Hình 4-18 Đáp ứng vị trí dùng hàm SAT 79 Hình 4-19 Đáp ứng tốc độ dùng hàm SAT 79 Hình 4-20 Mơmen điều khiển dùng hàm SAT 80 Hình 4-21 Đáp ứng vị trí tín hiệu đặt bậc thang q1d = 0,5rad; q2d = 0,3rad 81 Hình 4-22 Đáp ứng tốc độ tín hiệu đặt bậc thang q1d = 0,5rad; q2d = 0,3rad 81 Hình 4-23 Đáp ứng vị trí vàtốc độ tín hiệu đặt: q1d = sin(t)rad; q2d = 0,5rad 82 Hình 4-24 Đáp ứng vị trí vàtốc độ tín hiệu đặt: q1d = sin(t)rad; q2d = 2sin(2t) rad 82 Hình 4-25 Đáp ứng vị trí vàtốc độ tín hiệu đặt: q1d = sin(t)rad; q2d = [0,2;0,4;0,8] rad/1,5s 82 MỞ ĐẦU Cùng với phát triển khoa hoc kỹ thuật, ngành Điều khiển Tự động hoá có bước tiến quan trọng Những bước tiến góp phần khơng nhỏ vào việc tăng suất lao động, giảm giá thành nâng cao chất lượng sản phẩm Nói tới lĩnh vực Tự động hóa cơng nghiệp, người ta khơng thể khơng nhắc tới Robot Ở nước có cơng nghiệp phát triển việc đưa Robot vào trình sản xuất nhà máy để dần thay người, đồng thời khắc phục tình trạng khơng đồng chất lượng sản phẩm, trở nên phổ biến thời gian gần Ở nước ta, việc áp dụng Tự động hoá trang bị Robot cho dây chuyền sản xuất nhà máy mẻ bước đầu ứng dụng, phát triển Tuy nhiên, để phát triển lĩnh vực Robot công nghiệp theo chiều sâu, cần tiếp cận theo hướng nghiên cứu thuật toán điều khiển thông minh, điều khiển nâng cao, áp dụng vào cho cánh tay Robot Theo hướng phát triển đó, tác giả luận văn định lựa chọn đề tài: Sử dụng quan sát trạng thái tốc độ cao điều khiển bền vững Robot làm đề tài cho luận văn cao học Đề tài đề cập đến vấn đề quan trọng điều khiển Robot, vấn đề điều khiển chuyển động Robot bền vững với nhiễu quan sát tốc độ khớp quay quan sát tốc độ cao Nội dung luận văn chia làm chương với nội dung sau: Chương 1- Khái quát Robot công nghiệp: Giới thiệu lịch sử phát triển Robot công nghiệp, khái niệm điều khiển Robot sơ lược phương pháp điều khiển chuyển động Robot Chương 2- Thiết kế điều khiển trượt quan sát trạng thái tốc độ cao: Trình bày phương pháp thiết kế điều khiển trượt cho Robot Sơ lược quan sát trạng thái, phương pháp thiết kế quan sát trạng thái tốc độ cao Chương 3- Thiết kế hệ điều khiển trượt sử dụng quan sát trạng thái tốc độ cao cho Robot nối: Xây dựng mô hình động lực học, điều khiển trượt, quan sát tốc độ cao cho robot planar Trên sở xây dựng hệ điều khiển trượt kết hợp với quan sát tốc độ cao cho robot planar Chương 4- Mô đánh giá kết quả: Tiến hành mơ thuật tốn điều khiển quan sát cho robot planar matlab-simulink đánh giá kết đạt được, đồng thời định hướng phát triển đề tài Trong trình nghiên cứu, tác giả luận văn cố gắng tiếp cận giải vấn đề cách triệt để Tuy vậy, thời gian có hạn trình độ chun mơn cịn nhiều điểm chưa hồn thiện, chắn khơng tránh khỏi sai sót định Kính mong nhận đóng góp bảo thầy Bộ quan sát có với tham số: l1 =300, l2 =5, l3 =250 ,l4 =4 hình 4-11, 412 cho đặc tính ước lượng xác đặc tính thực Khi thay đổi tín hiệu mơ men kích thích đầu vào : mô men khớp 1: T1 hàm bậc thang, T2 hàm sin đặc tính ước lượng xác hình 4-13; 4-14 0.5 q1 q1hat q2 q2hat 1.5 -0.5 Vi tri(rad) Vi tri(rad) -1 -1.5 0.5 -2 -0.5 -2.5 -1 -3 -3.5 -1.5 Thoi gian (s) Thoi gia(s) Hình 4-13 Đáp ứng quan sát vị trí l1 =300, l2 =5, l3 =250 ,l4 =4 10 15 dq1 dq1hat dq2 dq2hat 10 Toc do(rad/s) Toc (rad/s) 0 -5 -2 -10 -4 -15 -6 -8 -20 Thoi gian (s) Thoi gian (s) Hình 4-14 Đáp ứng quan sát tốc độ l1 =300, l2 =5, l3 =250 ,l4 =4 4.2.2 Hệ điều khiển trượt không dùng quan sát tốc độ a Hệ điều khiển trượt dùng hàm dấu (sign) Giá trị đặt số: q1= 0.5 rad; q2 =0.3 rad 76 Với tham số điều khiển C1 = 5, C2 = , K1 = 50 , K2 =40; đáp ứng vị trí góc quay thể hình 4-8, tốc độ hình 4-9, mơ men hình 4-10 0.5 Vi tri (rad) 0.4 0.3 0.2 q1 dat q1 thuc q2 thuc q2 dat 0.1 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.2 1.4 1.6 1.8 Thoi gian (s) Hình 4-15 Đáp ứng vị trí dùng hàm SIGN 2.5 dq1 thuc dq2 thuc Toc (rad/s) 1.5 0.5 -0.5 0.2 0.4 0.6 0.8 1.2 1.4 1.6 1.8 Thoi gian(s) Hình 4-16 Đáp ứng tốc độ dùng hàm SIGN 77 60 15 40 10 Mo men (Nm) Mo men (Nm) 20 0 -20 -5 -40 -60 -10 0.2 0.4 0.6 0.8 1.2 Thoi gian (s) 1.4 1.6 1.8 -15 0.2 0.4 0.6 0.8 1.2 Thoi gian (s) 1.4 1.6 1.8 Hình 4-17 Mô men điều khiển dùng hàm SIGN b Hệ điều khiển trượt dùng hàm bão hoà (SAT) Chạy chương trình mơ hệ điều khiển trượt khơng dùng quan sát hình 46 Giá trị đặt số: q1= 0.5 rad; q2 =0.3 rad Với tham số điều khiển C1 = 4, C2 = 3.5 , K1 = 130 , K2 =120; 1/φ1 =10, 1/φ2 =6, đáp ứng vị trí góc quay thể hình 4-18, tốc độ hình 4-19, mơ men hình 4-20 78 0.5 Vi tri (rad) 0.4 0.3 0.2 q1 dat q2 dat q1 thuc q2 thuc 0.1 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.2 1.4 1.6 1.8 Thoi gian (s) Hình 4-18 Đáp ứng vị trí dùng hàm SAT 2.5 dq1 dq2 Toc (rad/s) 1.5 0.5 -0.5 0.2 0.4 0.6 0.8 1.2 1.4 1.6 Thoi gian (s) Hình 4-19 Đáp ứng tốc độ dùng hàm SAT 79 1.8 40 35 35 30 25 30 20 25 15 20 10 15 10 -5 0.2 0.4 0.6 0.8 1.2 1.4 1.6 1.8 0.2 0.4 0.6 0.8 1.2 1.4 1.6 1.8 Hình 4-20 Mơ men điều khiển dùng hàm SAT So sánh mơ men điều khiển hình 4-17 hình 4-20 thấy hệ điều khiển trượt dùng hàm SAT có mơ men tốt hơn, khơng có phần âm, dao động nhỏ dùng hàm SIGN, khắc phục tượng lập bập Tuy nhiên vị trí đáp ứng chậm hơn, có sai lệch nhỏ khơng đáng kể Trong q trình điều chỉnh tham số điều chỉnh, thấy tăng C1 C2 đáp ứng vị trí nhanh, tốc độ ban đầu cao Vùng điều chỉnh K1, K2 rộng K1,K2 thấp q vị trí khơng đáp ứng được, có sai lệch tĩnh, K1,K2 từ cỡ >100 đáp ứng vị trí tốt 4.2.3 Hệ điều khiển trượt dùng quan sát trạng thái tốc độ cao Chạy chương trình mơ hệ điều khiển trượt kết hợp quan sát hình 4-7 Với tham số: Tham số điêu khiển: C1 = 4, C2 = 3.5 , K1 = 130 , K2 =120; 1/φ1 =10, 1/φ2 =6, Tham số quan sát vị trí l1 =300 ,l2 =5 ,l3 =250 ,l4 =4 Và tín hiệu đặt hàm bậc thang, kết thu thể hình 4-21, 4-22 80 Dap ung vi tri q1 dat q1 uoc luong 0.5 q1 thuc 0.4 Vi tri (rad) q2 dat q2 thuc 0.3 q2 uoc luong 0.2 0.1 0 0.2 0.4 0.6 0.8 Thoi gian (s) 1.2 1.4 1.6 1.8 Hình 4-21 Đáp ứng vị trí tín hiệu đặt bậc thang q1d = 0,5rad; q2d = 0,3rad Dap ung toc 1.8 1.6 dq1 uoc luong = dq2 thuc Toc (rad/s) 1.4 1.2 0.8 dq2 uoc luong=dq2 thuc 0.6 0.4 0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 Thoi gian (s) 1.2 1.4 1.6 1.8 Hình 4-22 Đáp ứng tốc độ tín hiệu đặt bậc thang q1d = 0,5rad; q2d = 0,3rad Sau hiệu chỉnh tham số đáp ứng với tín hiệu đặt 1(t) tốt hình 421, 4-22, ta giữ ngun tham số thay đổi tín hiệu đặt đáp ứng tốc độ, ví trí khớp hình 4-23 đến hình 4-25 81 q1 dat ; q1 thuc 1.5 dq2 thuc; dq2 uoc luong 0.8 q2 dat 0.6 dq1 thuc; dq1 uoc luong 0.4 0.5 0.2 q2 thuc 0 -0.2 -0.5 -0.4 -0.6 -1 -0.8 -1 -1.5 10 10 Hình 4-23 Đáp ứng vị trí tốc độ tín hiệu đặt: q1d = sin(t)rad; q2d = 0,5rad 2.5 dq2 thuc; dq2 uocluong q2 dat; q2 thuc q1 dat; q1 thuc 1.5 0.5 0 -0.5 -1 -1 -2 -1.5 -3 -2 -4 -2.5 -5 10 dq1 thuc; dq1 uoc luong 10 Hình 4-24 Đáp ứng vị trí tốc độ tín hiệu đặt: q1d = sin(t)rad; q2d = 2sin(2t) rad 1.5 q1 dat; q1 thuc dq1 thuc; dq1 uoc luong 0.8 q2 dat 0.6 0.5 0.4 0.2 0 q2 thuc -0.2 -0.5 -0.4 -1 -0.6 dq2 thuc; dq2 uoc luong -0.8 -1.5 -1 10 -2 10 Hình 4-25 Đáp ứng vị trí tốc độ tín hiệu đặt: q1d = sin(t)rad; q2d = [0,2;0,4;0,8] rad/1,5s 82 Ta thấy quan sát làm việc xác Hình 4-11, 4-12 đáp ứng hệ thống điều khiển trượt kết hợp quan sát (Hình 4-21) hồn tồn giống đáp ứng hệ điều khiển trượt không dùng quan sát (Hình 4-15, 4-18) Như việc dùng quan sát tốc độ khớp, ta tiết kiệm cảm biến tốc độ, mà không ảnh hưởng đến chất lượng hệ điều khiển 4.3 Đánh giá kết mô Các kết mô thực không gian khớp, nhiên thực tế cần điều khiển xác khơng gian làm việc Việc quy đổi không gian làm việc không gian khớp sử dụng động học robot phép tương đương Do kết khơng gian khớp không gian làm việc Thông qua kết mơ thu được, ta nhận thấy kết mơ hồn tồn đáp ứng tiêu điều khiển Điều chứng tỏ xem xét áp dụng hệ điều khiển trượt kết hợp quan sát tốc độ cao để điều khiển Robot công nghiệp cụ thể thực tế Các kết mô thực với Robot Planar hai bậc tự Đó mơ hình Robot đơn giản phổ biến Tuy nhiên, việc đáp ứng thu có chất lượng tương đối tốt cho thấy tính đắn thuật tốn điều khiển quan sát tốc độ cao thiết kế Theo kết này, tác giả tin thuật tốn điều khiển áp dụng cho mơ hình Robot phức tạp khác 83 KẾT LUẬN Trong khuôn khổ luận văn này, tác giả tập trung làm rõ vấn đề sau: ¾ Tìm hiểu tổng quan Robot cơng nghiệp phương pháp dùng điều khiển Robot công nghiệp ¾ Phân tích đánh giá cụ thể phương pháp điều khiển kinh điển thông minh ứng dụng thực tế ¾ Khảo sát mô phương pháp điều khiển trượt kết hợp quan sát tốc độ cao cho Robot Planar hai bậc tự Xét mặt lý thuyết kết mô phỏng, luận văn giải cách vấn đề yêu cầu đặt Mặc dù chưa có kết thực nghiệm, xong kết lý thuyết thu tạo sở tốt cho việc thiết kế hệ thống điều khiển chuyển động tay máy thực tế Với lý thuyết điều khiển xây dựng trên, mục tiêu mà tác giả luận văn muốn tiếp tục phát triển mức cao đề tài tập trung hai hướng sau: ¾ Xây dựng mơ hình đồ họa, mơ hình mơ khí áp dụng hai phương pháp điều khiển nghiên cứu Ngày nay, với trợ giúp từ phần mềm máy tính thơng minh Solid Work, Matlab, 3D Max…thì việc xây dựng mơ hình mơ thực cho Robot trở nên dễ dàng đầy đủ hơnTừ kết đó, xem xét tới việc áp dụng Robot thực dựa kỹ thuật vi điều khiển - xử lý tín hiệu số ¾ Bên cạnh việc xây dựng mơ hình đồ họa, tác giả muốn nghiên cứu số phương pháp điều khiển nâng cao khác như: điều khiển thích nghi, điều khiển mờ hay điều khiển áp dụng mạng Nơron Đây thuật toán điều khiển thơng minh, có khó khăn định việc thiết kế hệ thống điều khiển Tuy nhiên, biết áp dụng cách hợp lý chắn mang lại kết khả quan 84 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Đào Văn Hiệp (2004), Kỹ thuật Robot, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Huỳnh Thái Hoàng (2006), Lý thuyết điều khiển tự động, Đại học Bách Khoa TP HCM Nguyễn Thiện Phúc (2006), Robot công nghiệp, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Nguyễn Thương Ngô (2006), Lý thuyết điều khiển thông thường đại-Quyển 1, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Nguyễn Phùng Quang (2005), Matlab & Simulink dành cho kỹ sư điều khiển tự động, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Nguyễn Mạnh Tiến (2007), Điều khiển Robot công nghiệp, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Tiếng Anh M Rodrigues , H Hammouri ,C Mechmeche, N Benhadj Braiek (2008), A High Gain Observer based LMI Approach, "17th IFAC World Congress, Seoul, Korea Jose Antonio Heredia and Wen Yu (2000), A High'Gain Observer-Based PD control for robot manipulator, American Control Conference Chicago A Uỗar (1999), A high gain observer for robust state feedback controller, the 7th Mediterranean Conference on Control and Automation (MED99) Haifa, Israel 10 M BELHOCINE, M HAMERLAIN and K BOUYOUCEF, Nurkan YAĞIZa, İsmail YÜKSEKb, Tamer KEPÇELERb (2001), SLIDING MODE CONTROL OF A PLANAR FLEXIBLE SINGLE-ARM ROBOT, Journal of PolytechnicCilt: Vol: No: pp 85 11 Alexandre Seuret, Christopher Edwards, Sarah K Spurgeon and Emilia Fridman (2009), Static output feedback sliding mode control design via an artificial stabilizing delay, IEEE Transactions on Automatic Control 54, (2009) 256 - 265" 12 M.R Soltanpour and M.M Fateh (2009), Sliding Mode Robust Control of Robot Manipulator in the Task Space by Support of Feedback Linearization and BackStepping Control, World Applied Sciences Journal 13 F H Clarke! and R B Vinter (2009), Stability analysis of sliding-mode feedback control 14 Marino, R (1985) “High gain feedback in nonlinear control system,” Int J Control., 42, pp.1369-1385 15 Corless, M (1993) “Control of uncertain nonlinear systems,” Trans of the ASME, 115, pp.362-372 16 Utkin, V I (1992) Sliding Mode in Control Optimization, SpringgerVerlag, UK 17 Guoyu Wang (2003) Observer – based feedback control methods underactuated robot system.Tsinghua University.Beijing, P.R.China 86 PHỤ LỤC Dưới mã nguồn Matlab-Function xây dựng mơ hình mơ 1, Chương trình vào thơng số robot global m1 m2 l1 l2 g I1 I2 m1=3.5; m2=2+2; I1=0.11; I2=0.07; l1=0.25; l2=0.25; g=9.81; 2, Hàm tính ma trận G(q) %Tinh ma tran G(q) function out=g_cal(in); parasys; q1=in(1); q2=in(2); out(1)=9.81*0.5*m1*l1*cos(q1)+m2*9.81*(l1*cos(q1)+0.5*l2*cos(q1+q2)); out(2)=9.81*m2*0.5*l2*cos(q1+q2); 3, Hàm tính ma trận h(q, q&) function out=h_cal(in); parasys; dq1=in(1); dq2=in(2); q1=in(3); q2=in(4); 87 out(1)=-2*m2*0.5*l1*0.5*l2*sin(q2)*dq1*dq2m2*0.5*l1*0.5*l2*sin(q2)*dq2^2; out(2)=m2*l1*0.5*l2*sin(q2)*dq1^2; 4, Hàm tính gia tốc function out=acce(in); parasys; tvg(1)=in(1); tvg(2)=in(2); tvg=tvg'; q1=in(3); q2=in(4); H(1,1)=0.25*m1*l1^2+m2*(l1^2+l2^2+2*l1*l2*cos(q2))+I1+I2; H(1,2)=m2*(0.25*l2^2+l1*0.5*l2*cos(q2))+I2; H(2,1)=H(1,2); H(2,2)=m2*0.25*l2^2+I2; out=inv(H)*tvg; 5, Hàm tính F(U,Q) quan sát function out=fqu(in); parasys; u1=in(1); u2=in(2); q1=in(3); q2=in(4); H(1,1)=0.25*m1*l1^2+m2*(l1^2+l2^2+2*l1*l2*cos(q2))+I1+I2; H(1,2)=m2*(0.25*l2^2+l1*0.5*l2*cos(q2))+I2; H(2,1)=H(1,2); H(2,2)=m2*0.25*l2^2+I2; DH=H(1,1)*H(2,2)-H(1,2)^2; out(1) = H(2,2)/DH*u1-H(1,2)/DH*u2; 88 out(2) = -H(2,1)/DH*u1 + H(1,1)/DH*u2; 6, Hàm tính giá trị trung gian a1, a2 điều khiển function out= a1(in); parasys; q1=in(1); q2=in(2); dq1=in(3); dq2=in(4); H(1,1)=0.25*m1*l1^2+m2*(l1^2+l2^2+2*l1*l2*cos(q2))+I1+I2; H(1,2)=m2*(0.25*l2^2+l1*0.5*l2*cos(q2))+I2; H(2,1)=H(1,2); H(2,2)=m2*0.25*l2^2+I2; h1=-2*m2*0.5*l1*0.5*l2*sin(q2)*dq1*dq2-m2*0.5*l1*0.5*l2*sin(q2)*dq2^2; h2=m2*l1*0.5*l2*sin(q2)*dq1^2; DH=H(1,1)*H(2,2)-H(1,2)^2; out =(H(1,2)*h2-H(2,2)*h1)/DH; function out= a2(in); parasys; q1=in(1); q2=in(2); dq1=in(3); dq2=in(4); H(1,1)=0.25*m1*l1^2+m2*(l1^2+l2^2+2*l1*l2*cos(q2))+I1+I2; H(1,2)=m2*(0.25*l2^2+l1*0.5*l2*cos(q2))+I2; H(2,1)=H(1,2); H(2,2)=m2*0.25*l2^2+I2; h1=-2*m2*0.5*l1*0.5*l2*sin(q2)*dq1*dq2-m2*0.5*l1*0.5*l2*sin(q2)*dq2^2; h2=m2*l1*0.5*l2*sin(q2)*dq1^2; DH=H(1,1)*H(2,2)-H(1,2)^2; 89 out =(H(2,1)*h1-H(1,1)*h2)/DH; 7, Các hàm tính giá trị ma trận quán tính function out= H11(in); parasys; q1=in(1); q2=in(2); H(1,1)=0.25*m1*l1^2+m2*(l1^2+l2^2+2*l1*l2*cos(q2))+I1+I2; out =H(1,1); function out= H12(in); parasys; q1=in(1); q2=in(2); H(1,2)=m2*(0.25*l2^2+l1*0.5*l2*cos(q2))+I2; out =H(1,2); function out= H22(in); parasys; q1=in(1); q2=in(2); H(2,2)=m2*0.25*l2^2+I2; out =H(2,2); 90 ... kế quan sát trạng thái tốc độ cao Chương 3- Thiết kế hệ điều khiển trượt sử dụng quan sát trạng thái tốc độ cao cho Robot nối: Xây dựng mô hình động lực học, điều khiển trượt, quan sát tốc độ cao. .. bền vững Robot làm đề tài cho luận văn cao học Đề tài đề cập đến vấn đề quan trọng điều khiển Robot, vấn đề điều khiển chuyển động Robot bền vững với nhiễu quan sát tốc độ khớp quay quan sát tốc. .. phương pháp điều khiển chuyển động Robot Chương 2- Thiết kế điều khiển trượt quan sát trạng thái tốc độ cao: Trình bày phương pháp thiết kế điều khiển trượt cho Robot Sơ lược quan sát trạng thái, phương