4. Ý nghĩa khoa học, ý nghĩa thực tiễn của đề tài
3.1. Sơ đồ khối hệ thống điều khiển tay má y2 bậc tự do
Sơ đồ khối hệ thống điều khiển tay máy 2 bậc tự do được chỉ ra trên Hình 3.1
Hình 3.1: Sơ đồ khối hệ điều khiển tay máy 2 bậc tự do
Trong đó:
- Hệ cơ học của tay máy được mô tả bởi hệ phương trình (2.40) Hệ cơ học khớp 1 Đặt vị trí khớp 1 Hệ động cơ khớp1 ĐK1 Hệ cơ học khớp 2 Đặt vị trí khớp 2 Hệ động cơ khớp2 ĐK2 Vị trí khớp 1 Vị trí khớp 2
- ĐK1 và ĐK2 là các bộ điều khiển vị trí tay máy. Chúng sẽ được tổng hợp trên cơ sở logic mờ và đại số gia tử
- Động cợ khớp 1 và đông cơ khớp 2 là các hệ Tiristor-Động cơ 1 chiều kích từ độc lập được tổng hợp theo tiêu chuẩn modul tối ưu, có sơ cấu trúc như Hình 3.2.
Hình 3.2: Cấu trúc khối động cơ khớp 1
- Các thông số của tay máy được cho trong bảng 3.1
Bẳng 3.1
STT Chi tiết máy Thông số Ghi chú
1 Khối lượng thanh 1 (trụ) 5 kg
2 Bán kính trụ 0,1 m
3 Khối lượng thanh 2 2
4 Chiều dài thanh 2 0,3 m
Để tổng hợp bộ điều chỉnh vị trí tay máy, trước hêt ta cần tổng hợp hệ thống điều khiển tốc độ động cơ theo hai vòng kín sau:
- Vòng trong cùng điều chỉnh dòng điện,
- Vòng thứ hai điều chỉnh tốc độ động cơ,
Khi tổng hợp các vòng điều chỉnh để xác định các thông số của bộ điều chỉnh, chúng ta có thể sử dụng các phương pháp thiết kế như: phương
1 Out K3 s 1 s PID K2 T2.s+1 K1 T1.s+1 2 In2 1 In1
pháp tối ưu Modul, phương pháp tối ưu đối xứng, phương pháp Zieger-Nichols, ...
Nhằm thực hiện hoàn thành nhiệm vụ của đề tài đã đặt ra, tác giả thực hiện trình tự các bước sau:
Tổng hợp mạch vòng điều chỉnh dòng điện, mạch vòng điều chỉnh tốc độ bằng các bộ điều chỉnh PID theo phương pháp tối ưu đối xứng và tối ưu Modun. Tổng hợp mạch vòng điều chỉnh vị trí cho hai trường hợp: PID và bộ điều khiển mờ để so sánh
Tất cả các quá trình tổng hợp ban đầu đều được thực hiện cho hai động cơ điện một chiều sử dụng cho hai trục khớp của robot. Dể đơn giản hoá việc tính toán, chúng ta giả sử tỉ số truyền r = 1, hay nói cách khác, xem trục động cơ chính là trục khớp của cánh tay (động cơ có thể được xem là gắn trực tiếp tại khớp quay của robot).
Một điều cần chú ý nữa là, trong các vòng điều chỉnh đều có phản hồi. Để có được tín hiệu phản hồi, chúng ta sử dụng các bộ cảm biến dòng (cho phản hồi dòng), máy phát tốc (cho phản hồi tốc độ) và cảm biến vị trí có thể dùng encoder, ... Tất cả các bộ cảm biến để có tín hiệu phản hồi đều được đặc trưng bởi hàm truyền quán tính bậc nhất với các hằng số thời gian trễ cho trước.
3.2. Tổng hợp độ điều chỉnh PID cho động cơ điện một chiều 3.2.1. Mô Hình toán của động cơ điện 1 chiều kích từ độc lập