3.1.1 Bộ điều khiển
3.1.2 Động cơ
3.2. Mô hình hệ thống điều khiển chuyển động cánh tay Robot sử dụng bộ chỉnh định mờ và bộ điều khiển PID.
3.3 So sánh quỹ đạo giữa PID và chỉnh định mờ tham số PID
Cho hai Robot 2 khâu sử dụng các bộ điều khiển dùng chỉnh định mờ và PID chuyển động theo quỹ đạo thẳng cho trước. Bằng cách đo các thông số của từng bộ điều khiển để so sánh chất lượng để thấy được ưu điểm của bộ chỉnh định mờ so với bộ điều khiển PID.
Để so sánh quỹ đạo giữa bộ điều khiển PID và bộ điều khiển mờ chỉnh định tham số PID, bằng cách thay đổi tải trong ba trường hợp là 1kg, 1.5kg và 2kg. Lúc này, momen quán tính của tải cũng thay đổi theo. Công thức để xác định momen quán tính của tải là: Jt m l= (12+ +l22 2l l1 2cos(π θ− 2)).
3.3.1 Trường hợp Mt = 1kg
3.3.1.1 Qũy đạo và sai lệch quỹ đạo cánh tay Robot.
0 0.05 0.1 0.15 0.2 T o a d o Y
Hình 3.7: Đồ thị quỹ đạo chuyển động của robot 2 khâu 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04
Do thi sai lech quy dao Robot
Thoi gian [s] s a i le c h q u y d a o [m ]
Sai lech quy dao PID Sai lech quy dao FUZZY
Hình 3.8: Đồ thị sai lệch quỹ đạo giữa PID và Fuzzy
3.3.2 Trường hợp Mt=1.5kg
3.3.2.1 Sai lệch quỹ đạo cánh tay Robot.
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.045
Do thi sai lech quy dao Robot
Thoi gian [s] s a i le c h q u y d a o [m ]
Sai lech quy dao PID Sai lech quy dao FUZZY
Hình 3.15: Đồ thị sai lệch quỹ đạo giữa PID và Fuzzy
3.3.3 Trường hợp Mt=2kg
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.045
Do thi sai lech quy dao Robot
Thoi gian [s] s a i le c h q u y d a o [m ]
Sai lech quy dao PID Sai lech quy dao FUZZY
Hình 3.22: Đồ thị sai lệch quỹ đạo giữa PID và Fuzzy
3.4 Nhận xét chương 3
Từ những kết quả mô phỏng trên, ta có những nhận xét như sau:
- Sử dụng bộ điều khiển chỉnh định mờ thì tốc độ đạt đến giá trị đặt nhanh hơn so với khi dùng bộ PID. Biên độ dao động tại các thời điểm quá độ và sai lệch quỹ đạo được giảm.
- Bộ điều khiển chỉnh định mờ có khả năng điều chỉnh chính xác đến vị trí mong muốn cao hơn so với hệ sử dụng bộ điều khiển PID. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Hệ thống mô phỏng đã được xét các trường hợp cánh tay Robot mang các tải khác nhau, tương ứng với momen quán tính của tải thay đổi liên tục theo quỹ đạo chuyển động, điều đó càng chứng tỏ tính bền vững cao của hệ điều khiển.
Như vậy hệ thống làm việc ở chế độ không tải hoặc có tải, bộ điều khiển mờ chỉnh định tham số bộ PID đảm bảo được chất lượng tốt hơn khi dùng bộ điều khiển PID kinh điển.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 1. Kết luận.
- Trong bản luận văn này đã nghiên cứu khảo sát cho một số kết quả như sau: + Khảo sát động học và động lực học của Robot, từ đó xác định vị trí và hướng chuyển động của Robot, tìm được các tham số về động lực học để từ đó có thể xây dựng bộ điều khiển Robot được chính xác.
+ Với phạm vi nghiên cứu đã được xác định, luận văn tập trung nghiên cứu thiết kế bộ điều khiển động học ngược ứng dụng điều khiển mờ vào điều khiển robot 2 khâu. Qúa trình thực hiện, tác giả thấy rằng, việc sử dụng bộ điều khiển mờ vào các hệ thống tự động có nhiều thuận lợi như: đơn giản, dễ thay đổi và hiệu chỉnh thông qua việc thay đổi biến đầu vào và đầu ra, thay đổi luật điều khiển…
+ Để nâng cao chất lượng của cánh tay Robot chuyển động bám theo quỹ đạo trong mặt phẳng, bản luận văn đã nghiên cứu và ứng dụng bộ điều khiển mờ chỉnh định tham số bộ điều khiển PID, với hệ thống điều khiển này chất lượng bám theo quỹ đạo của cánh tay Robot được nâng lên nhiều so với hệ điều khiển PID kinh điển: Làm giảm biên độ dao động, giảm sai lệch quỹ đạo thực so với quỹ đạo đặt, giảm sai lệch tốc độ của chuyển động về gần bằng 0.
+ Tuy nhiên, trong quá tình chuyển động của cánh tay Robot, do chịu ảnh hưởng của các momen quán tính, momen cản của cơ cấu cánh tay Robot và các hệ truyền động nên các đáp ứng của hệ điều khiển thường dao động, trễ hệ thống. Trong bản luận văn, tác giả ứng dụng bộ điều khiển mờ chỉnh định tham số bộ điều khiển PID nhằm giảm bớt dao động, trễ hệ thống và giảm sai lệch quỹ đạo nhằm nâng cao chất lượng của hệ thống.
2. Kiến nghị.
Để giảm bớt sai lệch quỹ đạo, dao động và trễ hệ thống của các cơ cấu cánh tay Robot hiện nay bằng giải pháp sử dụng kết hợp bộ điều khiển PID kết hợp với các bộ điều khiển hiện đại như: Mờ trượt, mờ lai, mờ thích nghi, nơ ron ...
Kết hợp giữa Logic mờ và mạng Neuron nhân tạo vào điều khiển robot sẽ cho độ chính xác cao hơn.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Văn Liễn, Nguyễn Thị Hiền: Truyền Động Điện, NXB Khoa Học và Kỹ Thuật.
[2]. Nguyễn Như Hiển, Bùi Chính Minh, [2007] “Thiết kế bộ điều khiển phi tuyến bền vững cho hệ truyền động nối khớp mềm”, Tạp chí Khoa học & Công nghệ các
trường đại học kỹ thuật, Hà Nội.
[3]. Nguyễn Phùng Quang (2006), Matlab & Simulink dành cho kỹ sư điều khiển tự động, nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội.
[4]. Nguyễn Như Hiển, Lại Khắc Lãi : Hệ mờ và Nơ ron trong kỹ thuật điều khiển.
[5]. Nguyễn Doãn Phước, Phan Xuân Minh, Hán Thành Trung (2003): Lý thuyết
điều khiển phi tuyến, nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội.
[6]. Nguyễn Thiện Phúc: Robot Công nghiệp, NXB Khoa học và Kỹ thuật.
[8]. Nguyễn Doãn Phước, Lý thuyết điều khiển nâng cao, NXB Khoa học và Kỹ thuật.
[9]. Phạm Đăng Phước, Giáo trình Robot Công nghiệp (phần I), trường Đại học Bách khoa Đà nẵng.
[10]. Nguyễn Mạnh Tiến, Điều khiển Robot Công nghiệp, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội.
[11]. Scott Schaut (2006). Robots of Westinghouse: 1924-Today. Mansfield Memorial Museum. ISBN0978584414.
[12]. R. Clarke. "Asimov's Laws of Robotics - Implications for Information Technology". Australian National University/IEEE. Retrieved 2008-09-25.
[13]. Ho, C. C.; MacDorman, K. F.; Pramono, Z. A. D. (2008). "Human emotion and the uncanny valley: A GLM, MDS, and ISOMAP analysis of robot video ratings". Proceedings of the Third ACM/IEEE International Conference on Human-
Robot Interaction. March 11-14. Amsterdam. Retrieved 2008-09-24.
[14]. Graham, Stephen (2006-06-12). "America's robot army". New Statesman. Retrieved 2007-09-24.