Điều khiển robot scara bằng phương pháp điều khiển trượt

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HCM NGUYỄN THÀNH NHẪN NGUYỄN THÀNH NHẪN LUẬN VĂN THẠC SĨ ĐIỀU KHIỂN ROBOT SCARA BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN TRƯỢT KHÓA 2011 LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành : CƠ ĐIỆN TỬ Mã số ngành: 60 52 01 14 TP HỒ CHÍ MINH, tháng 05 năm 2014 Mẫu nhãn đĩa CD-ROM: Học viên: Nguyễn Thành Nhẫn MSHV: 1241840009 Ngành: Cơ Điện Tử Mã ngành: 60 52 01 14 khóa 2011 Tên đề tài: ĐIỀU KHIỂN ROBOT SCARA BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN TRƯỢT BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HCM - NGUYỄN THÀNH NHẪN ĐIỀU KHIỂN ROBOT SCARA BẰNG ĐIỀU KHIỂN TRƢỢT PHƢƠNG PHÁP LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành : Kỹ Thuật Cơ Điện Mã số ngành: 60 52 01 14 HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGUYỄN VIỄN QUỐC TP HỒ CHÍ MINH, 29 tháng năm 2014 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HCM Cán hướng dẫn khoa học : Tiến Sĩ NGUYỄN VIỄN QUỐC Luận văn Thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Công nghệ TP HCM Ngày 10 tháng năm 2014 Cán chấm nhận xét 1: Cán chấm nhận xét 2: Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn Thạc sĩ gồm: TS Nguyễn Thanh Phương Chủ tịch Hội đồng TS Võ Hoàng Duy Phản biện PGS.TS Nguyễn Tấn Tiến Phản biện TS Nguyễn Hùng Ủy viên TS Võ Đình Tùng Ủy viên, Thư ký Hội đồng Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá luận văn Khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Quản lý chuyên ngành TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ TP HCM PHỊNG QLKH - ĐTSĐH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc TP HCM, ngày 29 tháng năm 2014 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: NGUYỄN NGUYỄN THÀNH NHẪN Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 14/03/1981 Nơi sinh: TP HCM Chuyên ngành: Kỹ Thuật Cơ Điện tử MSHV: 1241840018 I- TÊN ĐỀ TÀI: ĐIỀU KHIỂN ROBOT SCARA BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN TRƯỢT II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Nghiên cứu lý thuyết điều khiển PID trượt - Áp dụng phương pháp điều khiển phương pháp PID trượt vào Robot SCARA - Mô kết điều khiển đối tượng Matlab-Simulink - Kiểm chứng kết mô thực nghiệm điều khiển đối tượng thực III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 12/06/2013 IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 29/3/2014 V- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: Cán hướng dẫn khoa học TS NGUYỄN VIỄN QUỐC TS NGUYỄN VIỄN QUỐC Quản lý chuyên ngành i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan Luận văn với nội dung “ĐIỀU KHIỂN ROBOT SCARA BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN TRƯỢT” cơng trình nghiên cứu riêng tơi hướng dẫn TS Nguyễn Viễn Quốc Tôi xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực Luận văn cảm ơn thông tin trích dẫn Luận văn rõ nguồn gốc Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực, có nguồn trích dẫn chưa cơng bố cơng trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày 29 tháng năm 2014 Học viên thực luận văn Nguyễn Thành Nhẫn ii LỜI CÁM ƠN Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Tiến sĩ Nguyễn Viễn Quốc, người Thầy tận tình hướng dẫn, động viên khích lệ, dành nhiều thời gian trao đổi định hướng cho tơi q trình thực luận án Tơi xin bày tỏ long biết ơn chân thành sâu sắc đến Tiến sĩ Nguyễn Thanh Phương, Thầy Cô khoa Cơ - Điện - Điện Tử, Phịng quản lý khóa học & đào tạo sau đại học trường Đại Học Cơng Nghệ Thành Phố Hồ Chí Minh nhiệt tình giúp đỡ suốt thời gian học tập Trường Tôi xin chân thành cảm ơn, bạn học viên lớp 12SCĐ11 Trường Đại học Công Nghệ Thành Phố Hồ Chí Minh nhiệt tình giúp đỡ chia sẻ kinh nghiệm giúp tơi hồn thành luận án TP Hồ Chí Minh, ngày 29 tháng năm 2014 Học viên thực luận văn Nguyễn Thành Nhẫn iii TÓM TẮT LUẬN VĂN Hiện Robot ứng dụng phổ biến sản xuất công nghiệp Robot SCARA nhà khoa học nghiên cứu đưa vào ứng dụng số lĩnh vực Luận án giới thiệu Robot SCARA với điều khiển PID có cấu trúc thay đổi kết hợp điều khiển có cấu trúc thay đổi mặt trượt PID để điều khiển cho góc quay tay máy SCARA bám theo góc đặt Điều kiện tồn mặt trượt tính ổn định tiệm cận tồn cục hệ thống thiết lập dạng toàn phương hàm Lyapunov Tính khả thi điều khiển kiểm chứng thông qua kết mô phần mềm Matlab, hoạt động mơ hình thực nghiệm Luận văn tập trung chủ yếu tính tốn điều khiển xây dựng mơ hình thực nghiệm robot SCARA thực tế bao gồm thi công thực nghiệm phần cứng bao gồm : Cơ cấu truyền động tay máy; Card giao tiếp DSP C2000 sử dụng vi điều khiển TMS320F28335 ; Mạch nguồn; Mạch công suất điều khiển động Bộ điều khiển phần mềm MATLAP dịch phần mềm CCS_v4 nạp trực tiếp xuống vi điều khiển TMS320F28335 thông qua Card giao tiếp DSP C2000, điều khiển chuyển động tay máy bám theo quỹ đạo đặt robot Thông qua luận văn này, tơi hy vọng cung cấp mơ hình thực nghiệm hệ robot SCARA với điều khiển PID trượt số kiến thức hữu ích cho kỹ sư, sinh viên v.v… học tập nghiên cứu hệ thống robot iv ABSTRACTS Currently the robot has been popular applications in industrial production SCARA Robot Scientists have been studied and put into application in some fields This thesis introduces SCARA Robot with a PID controller combines structural changes between the controller and the changing structure PID sliding surface to control the angle of SCARA manipulator follow the mounting angle Conditions existence of sliding surface and the asymptotic stability of the global system is set up in the form of a quadratic Lyapunov function The feasibility of the controller is verified through simulation results on Matlab software, and operation of experimental models This thesis focuses primarily calculate the controller and built empirical models SCARA robot actual experiments included construction hardware including: actuators of the manipulator; C2000 DSP Card interface using micro-TMS320F28335 control, power circuits, power circuits motor control The controller is adapted on MATLAP software CCSV4 translated by software loaded directly into TMS320F28335 microcontroller via C2000 DSP Card communication, motion control and robotics followed the trajectory of the robot set v MỤC LỤC Tên đề mục Trang Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Tóm tắt luận văn iii Mục lục iv Danh mục bảng biểu vii Danh mục sơ đồ, hình ảnh viii CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Cấu trúc tổng quan Robot 2.2 Các Hệ Thống Điều Khiển Robot 2.3 Các Phương Thức Điều Khiển Robot 2.3.1 Điều khiển theo quỹ đạo đặt 2.3.1.1 Điều khiển theo chuỗi điểm giới hạn 2.3.1.2 Điều khiển lặp lại (playback) 2.4 1.3 Điều khiển kiểu robot thông minh 2.3.2 Các hệ thống điều khiển hệ tuyến tính 2.3.3 Các hệ thống điều khiển hệ phi tuyến 2.4 Phương Pháp Điều Khiển Robot 2.4.1 Điều khiển trượt ... TÀI: ĐIỀU KHIỂN ROBOT SCARA BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN TRƯỢT II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Nghiên cứu lý thuyết điều khiển PID trượt - Áp dụng phương pháp điều khiển phương pháp PID trượt vào Robot. .. đề tài: ĐIỀU KHIỂN ROBOT SCARA BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN TRƯỢT BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HCM - NGUYỄN THÀNH NHẪN ĐIỀU KHIỂN ROBOT SCARA BẰNG ĐIỀU KHIỂN TRƢỢT... 2.1 Cấu trúc tổng quan Robot 2.2 Các Hệ Thống Điều Khiển Robot 2.3 Các Phương Thức Điều Khiển Robot 2.3.1 Điều khiển theo quỹ đạo đặt 2.3.1.1 Điều khiển theo chuỗi điểm