Control and trajectory tracking of a self balancing two wheeled robot

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN HỒNG THẮNG ĐIỀU KHIỂN ROBOT HAI BÁNH TỰ CÂN BẰNG VÀ BÁM QUỸ ĐẠO CONTROL AND TRAJECTORY TRACKING OF A SELF-BALANCING TWO WHEELED ROBOT Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điều Khiển Và Tự Động Hóa Mã số: 60520216 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 01 năm 2019 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA –ĐHQG -HCM Cán hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Vĩnh Hảo ễn Cán chấm nhận xét 1: h nh Cán chấm nhận xét 2: h n Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày 11 tháng 01 năm 2019 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: PGS H nh h H n nh ễn h nh PGS.TS h n ễn h nh h n Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ỒNG RƯỞNG KHOA IỆN - IỆN TỬ ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên : NGUYỄN HỒNG THẮNG MSHV:7140959 Ngày, tháng, năm sinh : 13/07/1986 Nơi sinh : Hải Phòng Chuyên ngành : Kỹ Thuật Điều Khiển Và Tự Động Hóa Mã số : 60520216 I TÊN ĐỀ TÀI : ĐIỀU KHIỂN O OT H I NH TỰ CÂN BẰNG VÀ BÁM QUỸ ĐẠO II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG : Trong luận văn này, mục tiêu điều khiển để giữ cân cho hệ Robot hai bánh tự cân bám quỹ đạo đặt Mục tiêu cụ thể sau : - Thiết kế điều khiển LQR điều khiển trượt, áp dụng cho đối tượng Robot hai bánh tự cân bằng, điều khiển cho Robot bám quỹ đạo đặt Lập trình Matlab, tiến hành mô so sánh kết điều khiển cân ám uỹ đạo c a hệ Robot hai bánh - Xây dựng mơ hình thực tế hệ Robot hai bánh tự cân - Xây dựng chương trình nhúng cho vi điều khiển STM32F4 - Điều khiển cân hệ o ot hai ánh điều khiển bám quỹ đạo mơ hình thực tế xây dựng đánh giá kết III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 26/02/2018 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 02/12/2018 V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS Nguyễn Vĩnh Hảo Tp HCM, ngày tháng năm 20… CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO (Họ tên chữ ký) (Họ tên chữ ký) TRƯỞNG KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ (Họ tên chữ ký) LỜI CẢM ƠN Đầu tiên xin gởi đến Thầy TS Nguyễn Vĩnh Hảo lời cảm ơn chân thành sâu sắc Nhờ hƣớng dẫn bảo tận tình Thầy suốt thời gian thực luận văn Thạc Sĩ giúp tơi có định hƣớng đắn suốt trình thực đề tài Xin trân trọng cảm ơn Thầy Cơ Trƣờng Đại Học Bách Khoa nói chung khoa Điện – Điện Tử nói riêng giảng dạy, cung cấp cho tơi nhiều kiến thức bổ ích trình nghiên cứu học tập trƣờng Xin cảm ơn bạn bè khoá cao học Tự Động Hố 2016 bạn Huy Hồng hỗ trợ cho tơi góp ý tƣ vấn q giá, giúp đỡ tơi q trình học tập làm đề tài Con xin chân thành cám ơn gia đình cha mẹ tạo cho điều kiện tốt thời gian học cao học Đặc biệt, xin gởi lời cám ơn trân trọng đến cha mẹ, ngƣời sinh nuôi dƣỡng nên ngƣời Sự quan tâm lo lắng hi sinh lớn lao cha mẹ động lực cho cố gắng phấn đấu đƣơng học tập Hồ Chí Minh, ngày 02 tháng 12 năm 2018 Thân Học viên NGUYỄN HỒNG THẮNG TĨM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ Ngày nay, robot đóng vai trò quan trọng phát triển loài ngƣời Trong khoa học kỹ thuật, robot hỗ trợ ngƣời thực nhiệm vụ nguy hiểm nhƣ dị mìn thăm dị dƣới đại dƣơng thám hiểm vệ tinh, hoạt động quân Gần số loại robot hai bánh phát triển mạnh, robot hai bánh ứng dụng cho việc hỗ trợ di chuyển siêu thị văn phòng trƣờng học Robot hai bánh hệ gồm có hai bánh xe song song lắc ngƣợc vốn không ổn định phi tuyến Trong luận văn tác giả thực thiết kế điều khiển cân cho hệ robot hai bánh tự cân điều khiển cho robot cân di chuyển quỹ đạo đặt Hệ robot hai bánh đƣợc mơ hình hóa mơ phỏng, điều khiển Matlab/Simulink với giải thuật LQR điều khiển trƣợt Các điều khiển sau đƣợc thiết kế lý thuyết mô đƣợc kiểm nghiệm thực tế với mơ hình thực ABSTRACT Today, robots play a very important role in the development of mankind In science and technology, robots help people perform dangerous tasks such as mine detection and exploration of the ocean, satellite exploration, military operations Recently, a number of two-wheeled robots has been rapidly developed, they are applied to assist people in supermarkets, offices, schools The two-wheeled robot consists of two wheels in parallel and an inverse pendulum, which is inherently unstable and nonlinear In this thesis, the author designs a balance controller for the two-wheeled robot to keep balance on its wheels and to track the planned trajectory The two-wheeled robot is modeled and simulated on Matlab / Simulink using LQR and sliding mode controller Then, a realtime controller is tested on the real model MỤC LỤC CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Giới thiệu đề tài 1.2 Một số cơng trình nghiên cứu liên quan 1.3 Mục tiêu đề tài 1.4 Phƣơng pháp nghiên cứu 1.5 Sơ lƣợc nội dung luận văn CHƢƠNG THIẾT KẾ VÀ MƠ HÌNH HĨA ROBOT HAI BÁNH TỰ CÂN BẰNG 10 2.1 Thiết kế Robot hai bánh tự cân 10 2.1.1 Phần khí 10 2.1.2 Phần mạch điện 11 2.2 Mơ hình hóa hệ Robot hai bánh tự cân 14 2.2.1 Xây dựng mơ hình tốn học hệ Robot hai bánh 14 2.2.2 Đánh giá mơ hình tốn hệ Robot hai bánh xây dựng 21 CHƢƠNG THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN CHO HỆ RO OT H I NH TỰ CÂN BẰNG 24 3.1 Bộ điều khiển cân cho hệ Robot hai bánh 24 3.1.1 ộ điều khiển LQR 24 3.1.2 Bộ điều khiển trƣợt 29 3.2 Bộ điều khiển bám quỹ đạo cho hệ Robot hai bánh tự cân 39 3.2.1 Thiết kế quỹ đạo đặt cho Robot 10 39 3.2.2 Chƣơng trình Matlab/Simulink mơ điều khiển LQR bám quỹ đạo 40 3.2.3 Thiết kế điều khiển trƣợt bám quỹ đạo đặt mô Matlab/Simulink43 CHƢƠNG THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN THỰC NGHIỆM 50 4.1 Đọc liệu góc nghiêng từ cảm biến MPU6050 50 4.1.1 IMU (Inertial Measurement Unit) – thiết bị đo lƣờng quán tính 50 4.1.2 Lý thuyết lọc Kalman 51 4.1.3 Xây dựng lọc Kalman cho MPU6050 55 4.2 Xây dựng chƣơng trình điều khiển nhúng cho STM32F4 58 4.2.1 Khối Position and Velocity Conditioning 60 4.2.2 Khối Gyros Conditioning 60 4.2.3 Khối Tranceiver Block via UART 61 4.2.4 Khối Caculating current position 61 4.2.5 Khối Trajectory generator 62 4.2.6 Khối Embedded Controller 62 CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 63 5.1 Kết thực nghiệm 63 5.1.1 Kết kiểm nghiệm lọc Kalman 63 5.1.2 Kết kiểm nghiệm thuật toán LQR 63 5.1.3 Kết kiểm nghiệm thuật toán trƣợt 67 5.2 Đánh giá kết đạt đƣợc hƣớng phát triển 70 5.2.1 Kết đạt đƣợc 70 5.2.2 Hƣớng phát triển 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO 72 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Hình ảnh minh họa Robot sử dụng bánh di chuyển Hình 1.2: Hình ảnh Tbot đƣợc hoàn thành IHMC Hình 1.3: Hình ảnh minh họa xe bánh lật leo dốc Hình 1.4: Hình ảnh minh họa xe bánh leo dốc Hình 1.5: Cơng trình nghiên cứu Thụy sĩ Hình 1.6: Nbot trái Legway phải) [2] Hình 1.7: ali ot nghiên cứu Hình 1.8: Mơ hình hệ thống Simulink đối tƣợng đƣợc mơ hình hóa SimMechanics kiểm tra điều khiển LQR d ng toàn vector trạng thái nghiên cứu [4]………………………………………………………………………………… Hình 1.9: Mơ hình vật lý thực nghiệm d ng Matlab Real Time Toolbox nghiên cứu [4] Hình 2.1: Thiết kế khí mơ hình Robot hai bánh d ng phần mềm SolidWorks 10 Hình 2.2: Mơ hình Robot hai bánh tự cân sau hoàn thành 10 Hình 2.3: Sơ đồ khối phần mạch điện Robot hai bánh tự cân 11 Hình 2.4: KIT SMT32F4 – DISCOVERY 11 Hình 2.5: Động DC servo Yaskawa 12 Hình 2.6: Cảm biến MPU6050 12 Hình 2.7: Mạch cơng suất điều khiển động HI216 13 Hình 2.8: Module HC05 13 Hình 2.9: Pin lipo 3s 14 Hình 2.10: Mơ hình Robot hai bánh 14 Hình 2.11: Hình chiếu hệ Robot hai bánh lên hệ trục tọa độ 15 Hình 2.12: Kết mơ lần mơ hình tốn xe hai bánh 22 Hình 2.13: Kết mơ lần mơ hình tốn xe hai bánh 22 Hình 3.1: Sơ đồ không gian trạng thái sử dụngbộ điều khiểnLQR 24 Hình 3.2: Sơ đồ điều khiển tổng quát LQR 27 Hình 3.3: Sơ đồ khối decoupling 28 Hình 3.4: Kết mơ điều khiển cân hệ Robot hai bánh sử dụng điều khiển LQR 28 Hình 3.5: Hiện tƣợng chattering 32 Hình 3.6: Các mặt mức hàm V(x) 33 Hình 3.7: Sơ đồ điều khiển tổng quát điều khiển trƣợt 37 Hình 3.8: Sơ đồ điều khiển trƣợt 37 Hình 3.9: Kết mô hệ Robot hai bánh dƣới tác động điều khiển trƣợt 38 Hình 3.10: Kết mơ so sánh đáp ứng (góc lật Psi cân hai điều khiển LQG điều khiển trƣợt 38 Hình 3.11: Sơ đồ giải thuật phƣơng pháp phân tích quỹ đạo đặt 39 Hình 3.12: Sơ đồ xử lý quỹ đạo đặt áp dụng cho giải thuật điều khiển LQR 40 Hình 3.13: Kết mơ đáp ứng góc chạy theo quỹ đạo đặt 41 Hình 3.14: Kết mơ đáp ứng góc Psi chạy theo quỹ đạo đặt 41 Hình 3.15: Kết mơ đáp ứng góc Theta chạy theo quỹ đạo đặt 42 Hình 3.16: Kết mơ đáp ứng góc Phi chạy theo quỹ đạo đặt 42 Hình 3.17: Kết mô so sánh quỹ đạo đặt quỹ đạo đáp ứng Robot 43 Hình 3.18: Cấu trúc mặt trƣợt 44 Hình 3.19: Kết mơ đáp ứng góc chạy theo quỹ đạo đặt 47 Hình 3.20: Kết mơ đáp ứng góc Psi chạy theo quỹ đạo đặt 48 Hình 3.21: Kết mơ đáp ứng góc Theta chạy theo quỹ đạo đặt 48 Hình 3.22: Kết mơ đáp ứng góc Phi chạy theo quỹ đạo đặt 49 Hình 3.23: Kết mơ so sánh quỹ đạo đặt quỹ đạo đáp ứng Robot 49 Hình 4.1: Các hƣớng chuyển động vật không gian 50 Hình 4.2: Sơ đồ khối lọc tổng quát 52 Hình 4.3: Sơ đồ khối lọc Kalman 52 Hình 4.4: Quy trình thực lọc Kalman 53 Hình 4.5: Tổng quan chu trình thực lọc Kalman hồn chỉnh 55 Hình 4.6: Bộ lọc Kalman đƣợc sử dụng để lọc nhiễu cảm biến gia tốc cảm biến vận tốc góc 55 Hình 4.7: Thiết kế khối lọc Kalman Matlab/Simulink 57 Hình 4.8: Chƣơng trình nhúng cho vi điều khiển STM32F4 59 Hình 4.9: Khối Position and Velocity Conditioning đƣợc xây dựng đề tài 60 Hình 4.10: Khối Gyros Conditioning 60 Hình 4.11: Khối Tranceiver Block via UART 61 Hình 4.12: Khối Calculating current position 62 Hình 4.13: Khối Trajectory generator 62 Hình 4.14: Khối Embedded Controller 62 Hình 5.1: Đồ thị vận tốc góc nghiêng quanh trục x 63 Hình 5.2: Đồ thị góc robot điều khiển giữ cân robot LQR lần 64 Hình 5.3: Đồ thị góc robot điều khiển giữ cân robot LQR Lần .64 Hình 5.4: Đồ thị góc robot thay đổi điểm đặt góc Theta 65 Hình 5.5: Đồ thị góc robot thay đổi điểm đặt góc Phi .65 Hình 5.6: Đồ thị quỹ đạo điều khiển xe bám quỹ đạo hình số chu k T=40s……………………………………………………………… 66 Hình 5.7: Đồ thị góc robot điều khiển xe bám quỹ đạo hình số chu k T=40s……………………………………………………………… 66 Hình 5.8: Đồ thị góc robot điều khiển giữ cân robot luật điều khiển trƣợt .67 Hình 5.9: Đồ thị góc robot thay đổi điểm đặt góc Theta 68 Hình 5.10: Đồ thị góc robot thay đổi điểm đặt góc Phi .68 4.2.1 Khối Position and Velocity Conditioning  Khối Position and Velocity Conditioning thực đọc encoder, từ tính tốn vận tốc góc, góc quay bánh Robot Hình 4.9: C 4.2.2 Khối Gyros Conditioning  Khối Gyros Conditioning d ng để xử lý tín hiệu đọc tín hiệu từ cảm biến MPU6050 xử lý lọc nhiễu để đọc kết xác, từ tính tốn góc nghiêng, tốc độ thay đổi góc nghiêng hệ Robot Hình 4.10 Đ c li u từ MPU6050 kết h p b l c Kalman 60 4.2.3 Khối Tranceiver Block via UART  Khối Tranceiver Block via UART d ng để nhận tín hiệu điều khiển gửi liệu trạng thái hoạt động Robot đạp cho máy tính, để quan sát góc nghiêng Robot (Psi điện áp điều khiển U … Hình 4.11: Kh i Tranceiver Block via UART 4.2.4 Khối Caculating current position  Khối Caculating current position sử dụng để tính tốn vị trí robot mục đích để xác định tín hiệu đặt cho robot chạy theo quỹ đạo mục tiêu 61 Hình 4.12: Kh i Caculating current position 4.2.5 Khối Trajectory generator  Khối Trajectory generator sử dụng để tạo quỹ đạo đặt cho robot Hình 4.13: Kh i Trajectory generator 4.2.6 Khối Embedded Controller  Khối Embedded Controller chứa thuật tốn điều khiển Hình 4.14: Kh i Embedded Controller 62 CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 5.1 Kết thực nghiệm 5.1.1 Kết kiểm nghiệm l c Kalman Tiến hành đọc cảm biến MPU6050góc nghiêng quanh trục x ta đƣợc kết nhƣ sau, kết vận tốc góc nghiêng quanh trục x trƣớc sau qua lọc Kalman: Hình 5.1 Đồ thị v n t c góc nghiêng quanh tr c x 5.1.2 Kết kiểm nghiệm thuật toán LQR Kết điều khiển hệ Robot thời điểm cân bằng, thu thập liệu sử dụng thuật tốn LQR góc robot điều khiển giữ cân Robot  Trƣờng hợp 1: Ổn định điểm cân (lần 1) 63 Hình 5.2 Đồ thị u n giữ cân robot ằ góc củ ầ é Đáp ứng cân dƣới tác động điều khiển LQR cho thấy góc Psi dao động từ -0.03 rad đến 0.03 rad; Góc theta dao động từ -0.4 rad đến rad; góc Phi dao động từ -0.04 rad đến 0.025 rad  Trƣờng hợp 2: Ổn định điểm cân (lần 2) Hình 5.3 Đồ thị u n giữ cân robot ằ góc củ ầ 64 é Đáp ứng cân dƣới tác động điều khiển LQR cho thấy góc Psi dao động từ -0.02 rad đến 0.025 rad; Góc theta dao động từ -0.6 rad đến 0.4 rad; góc Phi dao động từ -0.06 rad đến 0.01 rad  Trƣờng hợp 3: Thay đổi điểm đặt góc Theta Hình 5.4 Đồ thị é góc robot thay ổ ặt góc Theta Đáp ứng ba góc dƣới tác động điều khiển LQR trƣờng hợp thay đổi góc đặt Theta cho thấy góc Psi tốt dao động từ -0.02 rad đến 0.06 rad; đáp ứng góc theta bám theo tín hiệu đặt nhƣng chậm; góc Phi dao động từ -0.05 rad đến 0.1 rad  Trƣờng hợp 4: Thay đổi điểm đặt góc Phi Hình 5.5 Đồ thị góc robot thay ổ 65 ặt góc Phi é Đáp ứng ba góc dƣới tác động điều khiển LQR trƣờng hợp thay đổi góc đặt Phi cho thấy góc Psi tốt dao động từ -0.02 rad đến 0.03 rad; đáp ứng góc theta dao động từ -1.8 rad đến rad; góc Phi bám theo tín hiệu đặt sát  Trƣờng hợp 5: Điều khiển bám quỹ đạo hình số chu k T = 40s Hình 5.6 Đồ thị é u n xe bám qu ạo hình s chu kỳ T = 40s Đáp ứng quỹ đạo so với quỹ đạo đặt dƣới tác động điều khiển LQR cho thấy Robot bám theo quỹ đạo đặt nhƣng có sai số kích thƣớc quỹ đạo lệch theo thời gian 66 Hình 5.7 Đồ thị góc robot u n xe bám qu ạo hình s chu kỳ T = 40s é Đáp ứng góc trƣờng hợp xe chạy theo quỹ đạo đặt dƣới tác động điều khiển LQR 5.1.3 Kết kiểm nghiệm thuật toán trƣợt Kết điều khiển hệ Robot thời điểm cân thu thập liệu sử dụng thuật tốn điều khiển trƣợt góc robot điều khiển giữ cân Robot Trƣờng hợp 1: ổn định điểm cân Hình 5.8 Đồ thị góc củ u n giữ cân robot ằ t Nhận x t đánh giá: Đáp ứng cân dƣới tác động điều khiển LQR cho thấy góc Psi dao động từ -0.03 rad đến 0.03 rad; Góc theta dao động từ -0.4 rad đến rad; góc Phi dao động từ -0.04 rad đến 0.025 rad Trƣờng hợp 2: Thay đổi điểm đặt góc Theta 67 Hình 5.9 Đồ thị góc robot Nhận x t đánh giá: Đáp ứng ổ ặ ế 0.0 ặt góc Theta dƣới tác động điều khiển LQR cho thấy góc Psi ấ ứ rad; ổ í dao động từ -0.02 rad đến 0.06 ặ ; góc Phi dao động từ - rad Trƣờng hợp 3: Thay đổi điểm đặt góc Phi Hình 5.10 Đồ thị é góc robot ổ ặt góc Phi Đáp ứng ba góc dƣới tác động điều khiển LQR trƣờng hợp thay đổi góc đặt Phi cho thấy góc Psi tốt dao động từ -0.02 rad đến 0.03 rad; 68 đáp ứng góc theta dao động từ -1.8 rad đến rad; góc Phi bám theo tín hiệu đặt sát Trƣờng hợp 4: Điều khiển bám quỹ đạo hình số chu k T = 40s Hình 5.11 Đồ thị é u n xe bám qu ạo hình s chu kỳ T = 40s Đáp ứng quỹ đạo so với quỹ đạo đặt dƣới tác động điều khiển LQR cho thấy Robot bám theo quỹ đạo đặt nhƣng có sai số kích thƣớc quỹ đạo lệch theo thời gian Hình 5.12 Đồ thị góc robot u n xe bám qu T = 40s 69 ạo hình s chu kỳ é Đáp ứng góc trƣờng hợp xe chạy theo quỹ đạo đặt dƣới tác động điều khiển LQR Kết luận  Từ kết thực nghiệm ta thấy giá trị ƣớc lƣợng góc nghiêng vận tốc góc nghiêng đạt đƣợc tốt qua lọc Kalman Sau qua lọc giá trị đo loại bỏ đƣợc nhiễu từ cảm biến gia tốc Accelerometer loại bỏ đƣợc độ trôi phân cực từ cảm biến vận tốc góc Gyroscope  Khi điều khiển giữ cân cho robot hai bánh thuật tốn điều khiển LQR góc nghiêng robot dao động quanh giá trị 0.03 rad Trong việc tác động ngoại lực vào robot robot cân tốt, có dao động ổn định góc Theta chậm  Khi điều khiển giữ cân cho robot bánh thuật toán điều khiển trƣợt góc nghiêng robot dao động quanh giá trị 0.02 rad Trong việc tác động ngoại lực vào robot robot giữ đƣợc cân ổn định Theta nhanh 5.2 Đánh giá kết đạt đƣợc hƣớng phát triển 5.2.1 Kết đạt đƣợc Phạm vi luận văn tác giả hồn thành việc thiết kế thi cơng mơ hình Robot hai bánh Robot hai bánh có khả tự giữ cân tốt bám đƣợc quỹ đạo đặt Các vấn đề nghiên cứu thực đƣợc luận văn gồm : Nghiên cứu mơ hình tốn mơ tả hệ Robot hai bánh, từ thành lập đƣợc phƣơng trình phi tuyến tuyến tính hóa hệ Robot hai bánh làm sở tảng để xây dựng thuật toán điêu khiển cho Robot hai bánh Xây dựng đƣợc thuật toán điều khiển LQR điều khiển trƣợt việc điều khiển giữ cân Robot hai bánh Xây dựng đƣợc thuật toán điều khiển LQR điều khiển trƣợt điều khiển hệ Robot bám theo quỹ đạo đặt Mô đƣợc thuật toán điều khiển Matlab/Simulink Thuật toán điều khiển LQR đƣợc xây dựng sở tuyến tính hóa quanh điểm cân bằng, mà 70 thân hệ Robot hai bánh hệ thống có tính phi tuyến cao, sử dụng thuật tốn điều khiển trƣợt chất lƣợng điều khiển đƣợc cải thiện độ vọt lố nhƣ thời gian xác lập Xây dựng đƣợc lọc Kalman việc lọc nhiễu cảm biến gia tốc Accelerometer vận tốc góc Gyroscope, từ ƣợc lƣợng đƣợc tối ƣu góc nghiêng vận tốc góc nghiêng cho Robot hai bánh Áp dụng đƣợc thuật toán điều khiển thiết kế vào điều khiển đối tƣợng thực để kiểm chứng lý thuyết thực nghiệm So sánh thuật toán điều khiển cân Robot thấy rằng, thuật toán điều khiển trƣợt cho kết tốt, chịu đƣợc ngoại lực tác động lớn nhƣng cân ổn định Bên cạnh luận văn cịn số hạn chế sau:  Về mơ hình thực tế: mơ hình chƣa đƣợc điều khiển bám quỹ đạo tốt Do thơng số mơ hình nhận dạng chƣa xác sai số lập trình  Về thuật tốn điều khiển: thơng số cho thuật tốn điều khiển LQR chƣa phải xác nên việc tính hệ số K cho LQR đƣợc tiến hành theo phƣơng pháp thử sai nên chƣa phải tối ƣu Các thơng số cho thuật tốn điều khiển trƣợt đƣợc chọn dựa vào thơng số mơ hình áp vào thực nghiệm nên chƣa phải thông số tối ƣu thơng số mơ hình chƣa xác định xác đƣợc 5.2.2 Hƣớng phát triển  Thiết kế mơ hình Robot hai bánh điều khiển góc lái mƣợt bám quỹ đạo đặt tốt hai giải thuật LQR điều khiển trƣợt  Xây dựng thuật toán điều khiển bền vững 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO (1).Felix Grasser Rufer, Senior ldo D’ rrigo Silvio Colombi, Member, IEEE, and Alfred C Member, IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRIAL ELECTRONICS, VOL 49, NO (FEBRUARY 2002) (2).Anderson , D.P, (7th August 2003) nbot, a two wheel balancing Robot (Online), Available from: http://www.geology.smu.edu/~dpa-www/robo/nbot/ ) (28.09.2003) (3).Balibot, An Inverted Pendulum Robot B Sherman, M Sherman (2003) (4) R Grepl - Engineering MECHANICS, Vol 16 (2009) (5) International Journal of Advanced Research in Electrical,Electronics and Instrumentation Engineering(An ISO 3297: 2007 Certified Organization) Website: www.ijareeie.com Vol 6, Issue 4, April 2017 (6) Nguyễn Thị Phƣơng Hà “ Lý thuyết điều khiển đại ” Nhà xuất Đại Học Quốc Gia Tp.HCM (7) Dƣơng Hoài Nghĩa “ Điều khiển hệ thống đa biến ” Nhà xuất Đại Học Quốc Gia Tp.HCM (8) Arabian Journal for Science and Engineering - https://doi.org/10.1007/s13369018-3336-6Tracking-Error Fuzzy-Based Control for NonholonomicWheeled Robots (9) N Esmaeili, A Alfi, H Khosravi - Journal of Intelligent & Robotic Systems, 2017 – Springer, Balancing and Trajectory Tracking of Two-Wheeled Mobile Robot Using Backstepping Sliding Mode Control: Design and Experiments (10) Ming Yue1, Wei Sun2 and Ping Hu1- International Journal of Innovative Computing, Information and Control Volume 7, Number 2, February 2011, Sliding mode robust control for two-wheeled mobile robot with lower center of gravity (11) Hu nh Thái Hoàng, giảng “Hệ thống điều khiển thông minh” (12 Nguyễn Trọng Quang “Điều khiển cân robot bánh” Luận văn thạc sỹ 2014 72 (13 Nguyễn Huy Hoàng “Điều khiển xe đạp tự cân d ng giải thuật FuzzyLQR” Luận văn thạc sỹ 2018 73 PHẦN LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên: NGUYỄ gày, tháng, năm sinh: 13/07/1986 Địa liên lạc: ng sinh: tháng 03, nh ng i h ng , nh n, QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO  04-2009: ọ ại họ t ng Đại họ – Khoa ng ghi p – huy n ngành Đi n - Đi n t  14 n n y: ọ thạ s t ng Đại họ h ho chuyên ngành Kỹ thuật iều khiển Tự ộng hóa Q TRÌNH CƠNG TÁC – nay: làm việc Công ty cổ phần hàng không VietJet – ... the author designs a balance controller for the two- wheeled robot to keep balance on its wheels and to track the planned trajectory The two- wheeled robot is modeled and simulated on Matlab /... dangerous tasks such as mine detection and exploration of the ocean, satellite exploration, military operations Recently, a number of two- wheeled robots has been rapidly developed, they are applied... applied to assist people in supermarkets, offices, schools The two- wheeled robot consists of two wheels in parallel and an inverse pendulum, which is inherently unstable and nonlinear In this