VÀ ARDUINO
Sau khi lựa chọn được các khối, ta tiến hành kết nối với động cơ, card
Arduino và Encoder để điều khiển thời gian thực.
Chương trình điều khiển cánh tay máy trên miền thời gian thực được
xây dựng bằng phần mềm Matlab - Simulink (hình 4.12).Hệ thống điều khiển
sử dụng bộ điều khiển mờ động, có 3 tập mờ đầu vào/ra để điều khiển đối tượng thực. Bộ điều khiển mờ được thiết kế ở phần 3.3.2.2 chương III. Tín hiệu góc thực đo được và tín hiệu góc đặt được thể hiện trong hình 4.13.
54
55 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 -60 -40 -20 0 20 40 60 Giay Do
Vi tri goc thuc Vi tri goc dat
Hình 4.13: Vị trí góc thực và giá trị đặt
Nhận xét
Trong hình 4.13: Đường màu xanh là vị trí góc thực của cánh tay máy, đường màu đỏ là vị trí góc đặt.
Từ kết quả thực nghiệm có thể thấy rằng:
Góc quay của tay máy luôn bám theo góc đặt, độ sai lệch tĩnh giữa vị trí góc thực và vị trí góc đặt lớn nhất là 7.14% sau đó hệ thống làm việc ổn định.
- Thời gian xác lập tùy thuộc vào giá trị đặt và điều kiện đầu.
- Sai lệch tĩnh trong điều khiển thời gian thực (hình 4.13) là 7.14% lớn hơn so với trường hợp mô phỏng cho mô hình toán (hình 3.19) là 2.64 %.
- Với cùng một bộ điều khiển mờ đã được thiết kế ở trên. Ta đã mô phỏng hệ thống điều khiển cho một đối tượng, có mô hình toán là phương
trình (2.9) và các thông số của mô hình toán theo bảng 3.1, và điều khiển thực
cho đối tượng là cánh tay máy một bậc tự do trong phòng thí nghiệm. Bộ điều khiển đảm bảo hệ thống ổn định và có chất lượng là khá tốt.
56
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1. Kết luận:
- Đã thiết kế, chế tạo và lắp ráp hoàn thiện (tự làm) mô hình cánh tay
máy một bậc tự do tại trường Đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên. - Xây dựng được mô hình toán học cho cánh tay máy một bậc tự do. - Kết quả mô phỏng và thực nghiệm đã chứng minh bộ điều khiển mờ thiết kế đáp ứng được yêu cầu công nghệ điều khiển cho cánh tay máy một bậc tự do, đưa ra kết quả so sánh giữa hệ thống điều khiển thời gian thực với mô phỏng hệ thống điều khiển trong Matlab.
- Với mô hình toán ở phương trình (2.9) và các thông số trong bảng
(3.1), ta có thể dùng nó để mô phỏng và thiết kế bộ điều khiển mờ cho cánh tay máy một bậc tự do thực.
- Việc xây dựng mô hình cánh tay máy một bậc tự do với hệ thống điều khiển vị trí, sử dụng điều khiển mờ đã cho các kết quả mong muốn. Mô hình này có thể dùng trong phòng thí nghiệm.
2. Kiến nghị:
- Các thông số Jm, β, ki, kt cần được xác định chính xác hơn.
- Thiết kế bộ điều khiển cho toàn bộ không gian làm việc của cánh tay
máy.
- Thiết kế các bộ điều khiển khác như: PID, nơ-ron, phi tuyến, phản hồi trạng thái cho đối tượng này.
57
PHỤ LỤC Phụ lục 1.
Bảng kí hiệu chân IC L298N
Số chân Kí hiệu Ghi chú
1. CURRENT SENSING A 2. OUTPUT 1 3. OUTPUT 2 4. SUPPLY VOLTAGE VS 5. INPUT 1 6. ENABLE A 7. INPUT 2 8. GND
9. LOGIC SUPPLY VOLTAGE VSS
10. INPUT 3 11. ENABLE B 12. INPUT 4 13. OUTPUT 3 14. OUTPUT 4 15. CURRENT SENSING B
58
Phụ lục 2.
Bảng kí hiệu chânIC SN74HC08N
Số chân Kí hiệu Ghi chú
1 1A DATA INPUT 2 1B DATA INPUT 3 1Y DATA OUTPUT 4 2A DATA INPUT 5 2B DATA INPUT 6 2Y DATA OUTPUT 7 GND GROUND (0v) 8 3Y DATA OUTPUT 9 3A DATA INPUT 10 3B DATA INPUT 11 4Y DATA OUTPUT 12 4A DATA INPUT 13 4B DATA INPUT 14 Vcc SUPPLY VOLTAGE
59
Phụ lục 3.
Chương trình tính toán các thông số a1, a0 và k trong Matlab Simunink:
load tuyet_data11 load tuyet_reference11 beta = 0.1; N = 1.35/46.8; kit = 1; g = 9.81; l = 0.25; M = 0.004; Jt = ((M*l^2)/3)/N^2 J = 1.22 a1 = beta/J a0 = kit/J k = M*g*l/2 Ts = 0.05;
60
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
[1] Phạm Thành Long, Lê Thị Thu Thủy (2011), “Bài giảng môn học
Robot công nghiệp”, Trường Đại học kỹ thuật công nghiệp, NXB Lao động - Xã hội.
[2] Phan Xuân Minh và Nguyễn Doãn Phước (2004), “Lý thuyết điều
khiển mờ”, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật.
[3] Phạm Công Ngô (2001), “Lý thuyết điều khiển tự động”, Nhà xuất
bản Khoa học và Kỹ thuật.
[4] Ngô Diên Tập (2003), “Kỹ thuật vi điều khiển với AVR”, Nhà xuất
bản Khoa học và Kỹ thuật.
[5]. Lại Khắc Lãi (2003), “Một số phương pháp tổng hợp bộ điều khiển trên cơ sở logic mờ và thích nghi”, Luận án tiến sĩ kĩ thuật, Trường đại học Bách khoa Hà Nội.
[6]. Nguyễn Doãn Phước (2007), “Lý thuyết điều khiển tuyến tính”.
NXB Khoa học & Kỹ thuật.
[7]. Nguyễn Doãn Phước (2012), “Phân tích và điều khiển hệ phi
tuyến”. NXB Bách Khoa.
[8]. Nguyễn Phùng Quang (2006), “Matlab Simulink dành cho kỹ sư
điều khiển tự động”, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội.
[9]. Đỗ Sanh - Nguyễn Văn Đình - Nguyễn Văn Khang (2007), “Cơ học” - Tập 1: “Tĩnh học và động học”, NXB giáo dục.
[10]. Đỗ Sanh (2007), “Cơ học - Tập 2: Động lực học”, NXB giáo dục.
[11]. Lê Hoài Quốc (2003), “Kỹ thuật người máy”, Phần I: Robot Công
61
Tiếng Anh
[1]. Mehmet Turan Soylemez, Metin Gokasan, 0. Seta Bogosyan
(2003), “Position Control of a Single-Link Robot- Arm Using a Multi-Loop PI
Controller”, Control Applications, 2003. CCA 2003. Proceedings of 2003 IEEE Conference on.
[2]. Erik Wernholt, Svante Gunnarsson (2006), “Nonlinear
Identification of a Physically Parameterized Robot model”, Report no: LiTH- ISY-R-2739, Accepted for publication in SYSID 2006, Newcastle, Australia
[3]. E.Wernholt and S.Gunnarsson (2006), “Modeling an Industrial
Robot Arm”, pages 143 – 148, Newcartle, Australia.
[4]. Phillip John McKerrow (1993), “Introduction to Robotics”, British
62
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
BÁO CÁO VỀ VIỆC TIẾP THU, BỔ SUNG, CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ THEO NGHỊ QUYẾT CỦA HỘI ĐỒNG ĐÁNH GIÁ LUẬN
VĂN THẠC SĨ
(Đóng kèm vào phần cuối quyển luận văn nộp cho thư viện trường ĐHKTCN và TTHL Đại học Thái Nguyên theo quy định)
Học viên: Phạm Thị Bạch Tuyêt
Tên đề tài: “Nhận dạng và điều khiển cánh tay máy”
Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển và Tự động hóa Mã số: 60520216
Người hướng dẫn: Tiến sỹ Nguyễn Hoài Nam
Căn cứ nội dụng Nghị quyết, Biên bản chi tiết cuộc họp Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ (HĐ) họp ngày 11 tháng 08 năm 2014, học viên đã nghiên cứu những nội dung quyết nghị và kết luận của HĐ, đối chiếu với nội dung luận văn, tôi xin giải trình chi tiết các nội dung sau:
1.Nội dung thứ nhất về: Sửa tên mục 2.3 thành “Nhận dạng tay máy” 2. Chỉnh sửa bổ sung về hình thức luận văn, lỗi chính tả, lỗi kỹ thuật gồm: * Đã chỉnh sửa tên mục 2.3 thành “Nhận dạng tay máy”
Trên đây là toàn bộ các giải trình và những vấn đề đã được bổ sung, sửa chữa trong luận văn của học viên theo Nghị quyết và Biên bản họp HĐ.
63
Thái Nguyên, ngày 20 tháng 9 năm 2014
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ký và ghi rõ họ tên) HỌC VIÊN (Ký và ghi rõ họ tên) XÁC NHẬN CỦA PHÒNG ĐÀO TẠO (Ký và ghi rõ họ tên)