Đang tải... (xem toàn văn)
Nội dung, phương pháp thuật toán điều khiển thích nghi LiSlotine cho hệ chuyển động Robot Almega 16, Tính toán mô phỏng kiểm chứng trên Matlabsimulink. Phân tích ưu điểm, nhược điểm còn tồn tại của phương pháp. Ứng dụng trong robot công nghiệp
BÀI GIẢNG Số tín : 03 Ngành đào tạo: Cơng nghệ kỹ thuật điều khiển tự động hóa Trình độ đào tạo: Đại học CÂU HỎI KIỂM TRA BÀI CŨ 1.Trình bày ưu điểm nhược điểm phương pháp điều khiển PD bù trọng trường? SLIDE ĐÁP ÁN Ưu điểm: Nhược điểm: SLIDE VỊ TRÍ BÀI GIẢNG Nội dung Bài 1: Động học robot công nghiệp Bài 2: Động lực học cho robot công nghiệp Bài 3: Điều khiển chuyển động robot công nghiệp phương pháp điều khiển truyền thống PD bù trọng trường Bài 4: Điều khiển chuyển động robot công nghiệp phương pháp điều khiển thơng minh điều khiển thích nghi Li-Slotine Bài 5: Công nghệ robot công nghiệp ứng dụng sản xuất Bài 6: Xu hướng công nghệ ứng dụng phát triển ngành Kỹ thuật robot tương lai Bài tập thực hàng số Bài tập thực hàng số Bài tập thực hành số Bài tập thực hành số Bài tập thực hành số SLIDE Bài 4: Điều khiển chuyển động robot công nghiệp phương pháp điều khiển thông minh điều khiển thích nghi Li-Slotine MỤC TIÊU BÀI HỌC Giúp sinh viên nắm cách sử dụng phương pháp điều khiển thông minh để điều khiển chuyển động cho robot công nghiệp Biết cách mô kiểm định độ ổn định sử dụng phương pháp điều khiển thông minh để điều khiển robot công nghiệp Matlab Simulink SLIDE Bài 4: Điều khiển chuyển động robot công nghiệp phương pháp điều khiển thơng minh điều khiển thích nghi Li-Slotine NỘI DUNG BÀI HỌC Điều khiển thông minh điều khiển chuyển động robot công nghiệp Một số phương pháp điều khiển thông minh điều khiển robot công nghiệp Phương pháp điều khiển thích nghi Li-Slotine điều khiển chuyển động robot công nghiệp Bài tập thực hành số 4: SLIDE Điều khiển thông minh điều khiển chuyển động robot công nghiệp Cơ sở lý thuyết điều khiển thông minh ĐK chuyển động robot cơng nghiệp: Hệ điều khiển thích nghi hệ điều khiển chuyển động nhiều bậc tự TMCN đảm bảo yêu cầu điều khiển tham số mơ hình khơng xác Phương pháp điều khiển thích nghi nói chung ước lượng tham số chưa xác định, dựa tín hiệu đầu vào, đầu hệ thống trình làm việc sử dụng tham số chỉnh định để tính tốn tín hiệu điều khiển cập nhật thích nghi q Bộ điều khiển thích nghi dk qd pˆ (t ) Luật cập nhật Thích nghi Đối tượng điều khiển TMCN q Hình 3.1 Cấu trúc hệ thống điều khiển thích nghi SLIDE Điều khiển thông minh điều khiển chuyển động robot công nghiệp Cơ sở lý thuyết điều khiển thông minh ĐK chuyển động robot cơng nghiệp: Các tính chất điều khiển thích nghi: Cấu trúc cố định, thường dựa vào cấu trúc điều khiển kinh điển, tham số điều khiển không cố định đánh giá lại sau chu kỳ lấy mẫu thông qua luật cập nhật thích nghi sau chỉnh định lại điều khiển thích nghi Tín hiệu đưa tới điều khiển trực tiếp, biểu diễn hình 3.1 Có nhiều phương pháp điều khiển thích nghi khác điều khiển thích nghi theo mơ hình chuẩn, điều khiển thích nghi theo mơ hình sở, điều khiển thích nghi giả định rõ…, ngồi cịn luật điều khiển thích nghi kết hợp với luật điều khiển khác để khai thác triệt để ưu điểm loại bỏ nhược điểm chúng với mục đích nâng cao chất lượng điều khiển điều khiển thích nghi bền vững, điều khiển thích nghi dùng quan sát trạng thái , … Xác định lượng mômen điều khiển cho tay máy với mục đích điều khiển góc khớp thực q(t) bám xác theo góc khớp mong muốn qd(t) SLIDE Điều khiển thông minh điều khiển chuyển động robot công nghiệp Tiêu chuẩn ổn định Lyapunov Xét hệ phi tuyến: Trong đó: x f ( x, t ) x : biến trạng thái, x : Đạo hàm Hệ cân gốc tọa độ V ( x ) hàm định dương, trơn, đó: - Hệ ổn định tiệm cận với miền ổn định O V ( x ) 0x 0và V ( x ) O - Hệ ổ định với miền ổn định O V ( x ) 0x Hàm V ( x ) gọi hàm Lyapunov SLIDE Một số phương pháp điều khiển thông minh điều khiển robot công nghiệp - Phương pháp điều khiển bền vững VSC - Phương pháp điều khiển thích nghi Li-Slotine - Phương pháp điều khiển bền vững – thích nghi - Điều khiến thích nghi theo mơ hình mẫu (MRAC), lấy mạng noron bù nhiễu SLIDE 10 Mô matlab phương pháp điều khiển thích nghi Li-Slotine điều khiển chuyển động robot bậc tự Từ ta tính luật cập nhật ta viết M-File: SLIDE Mơ matlab phương pháp điều khiển thích nghi Li-Slotine điều khiển chuyển động robot bậc tự Hình 3.24 Chương trình tính tốn luật điều khiên M-File SLIDE Mô matlab phương pháp điều khiển thích nghi Li-Slotine điều khiển chuyển động robot bậc tự Cập nhật luật điều khiển thực matlab Simulink sau: Trên mô hình điều khiển Hàm Fcn Simulink SLIDE Mơ matlab phương pháp điều khiển thích nghi Li-Slotine điều khiển chuyển động robot bậc tự Theo cơng thức (3.33): Ta viết chương trình mơ M-File sau: SLIDE Mô matlab phương pháp điều khiển thích nghi Li-Slotine điều khiển chuyển động robot bậc tự Hình 3.25 Chương trình tính tốn tín hiệu điều khiển M-File SLIDE Mơ matlab phương pháp điều khiển thích nghi Li-Slotine điều khiển chuyển động robot bậc tự Mô hệ điều khiển chuyển động robot bậc tự phương pháp điều khiển thích nghi Sau thiết kế mơ hình mơ robot hai khâu hình 3.30, dựa theo mơ hình điều khiển theo phương pháp điều khiển thích nghi hình 3.19 Thiết kế điều khiển thích nghi cho robot hình 3.24, ta thiết mơ hình mơ hệ thống điều khiển Matlab Simulink sau: SLIDE Mô matlab phương pháp điều khiển thích nghi Li-Slotine điều khiển chuyển động robot bậc tự Hình 3.26 Mơ hình mơ chuyển động robot bậc tự matlab Simulink phương pháp thích nghi Li-Slotine SLIDE Mơ matlab phương pháp điều khiển thích nghi Li-Slotine điều khiển chuyển động robot bậc tự Kết mơ phỏng: với thơng số robot: Hình 3.27 Sai lệch qd q góc khớp SLIDE BÀI TẬP SLIDE Mô matlab phương pháp điều khiển thích nghi Li-Slotine điều khiển chuyển động robot bậc tự Kết mô phỏng: với thông số robot: SLIDE Phương pháp điều khiển thích nghi Li-Slotine điều khiển chuyển động robot công nghiệp Chúng ta nghiên cứu ứng dụng thuật tốn điều khiển thích nghi cụ thể điều khiển thích nghi Li-Slotine cho đối tượng nghiên cứu Robot Almega 16 a Nội dung phương pháp - Phương trình động lực học - Mô men điều khiển - PTDLH kín: Trong M H(Q)Q C(Q,Q)Q G(Q) Y(q,q, v, v)p Trong Y(q,q, v, v) : ma trận xác định n x n ˆ ˆ ˆ M H(Q)v C(Q,Q)v K D r G(Q) Y(q,q, v, v)pˆ K Dr M Y(q,q, v, v)pˆ Y(q,q, v, v)p Y(q,q, v, v)(pˆ p) K Dr v Q d (Qd Q) Q d E Đặt r v Q Q d Q (Qd Q) E E - Luật cập nhật thích nghi tham số động lực học p pˆ p H Hˆ H pˆ p p Hˆ H H C Cˆ C G Gˆ G Cˆ C C Gˆ G G pˆ p 1Y T r SLIDE Phương pháp điều khiển thích nghi Li-Slotine điều khiển chuyển động robot cơng nghiệp Phương trình động lực học kín CQ G ( H H )v (C C )v K D r (G G) HQ ) C (v Q ) K r (Hv Cv G) H (v Q D Hr Cr K D r Y (v, v, Q , Q)p r T Hr Cr Y (v, v, Q , Q)p K D r d T r T Hr Cr (r H (Q)r ) + dt d T r Y (v, v, Q, Q)p (pT p) dt Do pˆ p 1Y T r pT p pT p pT 1Y T r r T Yp d (pT p) pT 1Yr r T Yp dt d (pT p r T Hr) r T K D r dt SLIDE 49 Phương pháp điều khiển thích nghi Li-Slotine điều khiển chuyển động robot công nghiệp - Chọn hàm Lyapunov: V (r ) - Rõ ràng: T r H (Q)r pT p d V r T K D r dt E Qd Q V(r) ; V(r) r E Qd Q V(r) ; V(r) r r0 t E Qd Q E Qd Q t SLIDE 50 Phương pháp điều khiển thích nghi Li-Slotine điều khiển chuyển động robot công nghiệp Ưu điểm /nhược điểm phương pháp điều khiển thích nghi Ưu điểm: + khơng cần thiết phải biết xác thông số động lực học hệ thống + có khả thích nghi Robot tương tác với vật thể khác Nhược điểm + không ổn định có nhiễu ngoại lớn SLIDE 51 Phương pháp điều khiển thích nghi Li-Slotine điều khiển chuyển động robot công nghiệp SLIDE 52 ... khiển thông minh điều khiển chuyển động robot công nghi? ??p Cơ sở lý thuyết điều khiển thông minh ĐK chuyển động robot cơng nghi? ??p: Hệ điều khiển thích nghi hệ điều khiển chuyển động nhiều bậc tự TMCN... phương pháp điều khiển thích nghi khác điều khiển thích nghi theo mơ hình chuẩn, điều khiển thích nghi theo mơ hình sở, điều khiển thích nghi giả định rõ…, ngồi cịn luật điều khiển thích nghi kết... hiệu điều khiển cập nhật thích nghi q Bộ điều khiển thích nghi dk qd pˆ (t ) Luật cập nhật Thích nghi Đối tượng điều khiển TMCN q Hình 3.1 Cấu trúc hệ thống điều khiển thích nghi SLIDE Điều khiển
