2.2.1 Tổng quan về bộ quan sỏt trạng thỏi
Hệ thống Robot thụng thường được trang bị cỏc encoder hoặc resolver để đo vị trớ cỏc khớp. Do đú vị trớ cỏc khớp cú thể được đo rất chớnh xỏc. Tuy nhiờn rất khú đo chớnh xỏc tốc độ. Một cảm biến tốc độ thường bị ảnh hưởng bởi nhiễu, nếu cú bộ lọc nhiễu thỡ lại gõy ra độ trễ nhất định, gõy khú khăn cho bộ điều khiển. Trong thực tế, dựng encoder cú thể được sử dụng để đo tốc độ bằng cỏch đếm số
xung trong một khoảng thời gian. Hoặc cú thể xỏc định tốc độ bằng cỏch đo thời gian giữa 2 lần xuất hiện xung, hoặc thời gian xuất hiện một số lượng xung nhất
định. Trong trường hợp tốc độ thấp, dựng encoder gặp khú khăn cú thể dựng mỏy phỏt tốc (tachometer).
Bằng cỏch thứ hai cú thể xỏc định tốc độ là đo vị trớ sau đú lấy đạo hàm vị trớ theo thời gian. Cỏch này tốc độ tớnh toỏn nhanh, nhưng tớn hiệu xấp xỉ tốc độ này khụng phự hợp cho mục đớch điều khiển. Nếu vị trớ đo được cú thành phần nhiễu cao tần, việc tớnh đạo hàm sẽ tăng biờn độ của nhiễu. Thờm vào đú, tỏc dụng lượng tử húa cũng cú thể gõy ra dao động khụng mong muốn của đỏp ứng robot. Nếu cú thể, tốc
độ nờn được đo cũn hơn là tớnh toỏn từ tớn hiệu vị trớ. Tuy nhiờn cảm biến tốc độ
Một giải phỏp khỏc được nghiờn cứu từ nhiều năm gần đõy, là sử dụng mụ hỡnh bộ
quan sỏt với đầu vào là vị trớ cỏc khớp, và mụ men điều khiển, đầu ra là tốc độước lượng. ) ( ˆt x Hỡnh 2-5 Mụ hỡnh quan sỏt trạng thỏi
Cú rất nhiều phương phỏp quan sỏt trạng thỏi hệ thống, cú thể chia bộ quan sỏt thành cỏc loại sau: Bộ quan sỏt Luenberger, lọc Kalman, Bộ quan sỏt trượt (Sliding mode Observer), Bộ quan sỏt tốc độ cao( High gain Observer)...
Bộ quan sỏt Luenberger: Áp dụng cho hệ thống tuyến tớnh, biết rừ hết cỏc ma trận hệ thống A,B,C (trong mụ hỡnh khụng gian trạng thỏi). Bộ quan sỏt này thường
được thiết kế theo phương phỏp Hutwitz.
Bộ quan sỏt Kalman: Mụ hỡnh gần giống như bộ quan sỏt Luenberger, nhưng cú xột thờm mụ hỡnh của nhiễu. Bộ quan sỏt Kalman được thiết kế theo tiờu chuẩn tối ưu LQG ( cực tiểu hàm bỡnh phương sai lệch). Nếu mụ hỡnh nhiễu biết trước thỡ bộ quan sỏt Kalman cho kết quả ước lượng chớnh xỏc hơn bộ quan sỏt Luenberger. Ngoài ra để ỏp dụng bộ quan sỏt Kalman cho hệ thống phi tuyến, người ta dựng bộ
quan sỏt Kalman mở rộng.
Bộ quan sỏt theo chế độ trượt: Dựng mụ hỡnh bộ quan sỏt phi tuyến để ước lượng trạng thỏi cho cả mụ hỡnh tuyến tớnh và mụ hỡnh phi tuyến. Phương phỏp thiết kế dựa trờn tiờu chuẩn ổn định Lyapunov.
Bộ quan sỏt tốc độ cao: Mụ hỡnh bộ quan sỏt là tuyến tớnh nhưng lại cú thể ước lượng trạng thỏi cho hệ thống phi tuyến, cú thành phần bất định. Việc thiết kế