L ỜI CẢM ƠN
3. TỔN THẤT CƠ CHẾ CHẤP HÀNH VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN
3.3 Kết luận chương 3
Chương này tác giả đã thực hiện phân tích ảnh hưởng của lần lượt ba dạng tổn thất CCCH (suy giảm mô men theo tỉ lệ (PDT), suy giảm ngưỡng chặn giá trị mô men (BDT), và suy giảm tốc độ biến thiên mô men (BDTR)) đến chất lượng đáp ứng của một robot công nghiệp 6-DOF điển hình (robot IRB 120). Hai dạng quỹ đạo đặt trong không gian khớp và trong không gian làm việc đã được đưa vào khảo sát. Không dễ để triển khai công đoạn phân tích ảnh hưởng của các sự cố này trên robot IRB 120 thật. Do đó, tác giả sử dụng mô hình bán vật lý của robot IRB 120
98 góp phần nâng cao độ chính xác và tin cậy cho các kết quả mô phỏng. Tùy thuộc vào loại tổn thất và vị trí khớp xảy ra tổn thất CCCH mà ảnh hưởng của chúng đến chất lượng làm việc của robot có các mức độ khác nhau. Các khớp chịu ảnh hưởng nhiều hơn bởi trọng lực của các khâu thì khi CCCH bị sự cố sẽ gây ra các ảnh hưởng xấu hơn. Nhìn chung, các kết quả cho thấy ảnh hưởng của tổn thất CCCH dạng BDTR là nghiêm trọng nhất và dễ gây mất ổn định, còn ảnh hưởng của dạng PDT mang tính chất tỉ lệ với mức độ tổn thất. Trong nghiên cứu này, hai dạng quỹ đạo đặt (tín hiệu hình sin được chọn cho quỹđạo khớp, và một nửa đường tròn được chọn cho quỹđạo điểm làm việc của khâu chấp hành cuối) đã được đưa vào nghiên cứu nhằm tìm ra những ảnh hưởng mang tính chất chung. Đối với các quỹ đạo mong muốn khác và/hoặc đối với các kiểu robot khác, vẫn có thể xuất hiện thêm những ảnh hưởng mang tính đặc thù. Các kết quả đã cho thấy: bộ điều khiển mà được thiết kế không có khảnăng kháng lỗi, sẽ không thểđảm bảo chất lượng robot tốt như lúc bình thường khi phải đối mặt với hầu hết các trường hợp tổn thất CCCH dạng suy giảm mô men.
Tiếp đó, tác giả đề xuất thiết kế bộđiều khiển cho tay máy robot có tham số bất định và bị tổn thất CCCH. Dạng tổn thất CCCH được xét là dạng suy giảm mô men theo tỉ lệ. Một bộ điều khiển trượt thích nghi được xây dựng cho tay máy robot có khả năng chịu được sự cố tổn thất trên. Tính ổn định của hệ thống được đảm bảo bằng phương pháp Lyapunov và được thể hiện trong quá trình thiết kế luật điều khiển. Chất lượng của bộ điều khiển trượt thích nghi ASMC được kiểm chứng khi áp dụng cho một tay máy robot 6-DOF. Thông qua việc so sánh với một bộ điều khiển trượt thông thường, các kết quả mô phỏng đã chứng minh khảnăng kháng lỗi của bộ điều khiển ASMC tốt hơn đáng kể so với bộ điều khiển SMC. Nếu sử dụng bộ điều khiển ASMC được đề xuất, robot vẫn có thể bám được theo quỹđạo mong muốn với sai lệch đủ nhỏ khi mức tổn thất CCCH dạng PDT lên đến 10% tồn tại ở tất cả các CCCH. Tất nhiên, mức tổn thất mô men ở CCCH càng cao thì sai lệch bám càng lớn. Mặc dù vậy, bộ điều khiển ASMC vẫn cho chất lượng chấp nhận được ngay cả khi tổn thất mô men tăng lên đến mức 50% ở một số CCCH. Trong phần này, nhiễu bên ngoài tác động vào hệ thống vẫn chưa được đề cập và sẽđược xem xét xử lý trong các hướng nghiên cứu tiếp theo.
Nội dung chính của chương này đã được tác giả công bố trong các bài báo:
- “Effect of Actuator Torque Degradation on Behavior of a 6-DOF Industrial Robot” đăng tại tạp chí Universal Journal of Mechanical Engineering, vol. 8, no. 2, pp. 114–128, 2020.
- “Impact Analysis of Actuator Torque Degradation on the IRB 120 Robot Performance using Simscape-Based Model” đã được chấp nhận đăng tại tạp chí International Journal of Electrical and Computer Engineering (Scopus). - “Adaptive Sliding Mode Control for a 2-DOF Robot Arm in Case of Actuator
Faults” đăng trong quyển Advances in Engineering Research and Application, ICERA 2020, Lecture Notes in Networks and Systems (indexed in Scopus), vol 178, pp. 143–153, nhà xuất bản Springer, Cham, 2021.
- “Design of control for a serial robot with actuator failures” đăng tại tạp chí U.P.B. Scientific Bulletin, Series D (Scopus), vol. 83, no. 2, pp. 19-34, 2021.
99