Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 79
Trong hai đồ thị trên, ta thấy tốc độ sai lệch góc khi dùng bộ chỉnh định mờ gần bằng 0 ở thời gian xác lập, khi dùng PID thì có sự sai lệch khá lớn về tốc độ góc. Điều đó có nghĩa là tốc độ bám quỹ đạo khi dùng bộ chỉnh định mờ tốt hơn khi dùng bộ PID
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]
sai lech
quy
dao[m
]
Sai lech quy dao PID Sai lech quy dao FUZZY
Hình 3.15: Đồ thị sai lệch quỹ đạo giữa PID và Fuzzy 3.3.2.1 Sai lệch góc quay hai khâu của cánh tay Robot. 3.3.2.1 Sai lệch góc quay hai khâu của cánh tay Robot.
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 -1.2 -1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2
Do thi goc quay khau 1
Thoi gian [s]
goc qu
ay [r
ad]
Tin hieu goc quay dat Tin hieu goc quay thuc PID Tin hieu goc quay thuc Fuzzy
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 80 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 -0.5 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3
Do thi goc quay khau 2
Thoi gian [s]
goc qu
ay [r
ad]
Tin hieu goc quay dat Tin hieu goc quay thuc PID Tin hieu goc quay thuc Fuzzy
Hình 3.17: Đồ thị góc quay khâu 2 giữa giá trị đặt, PID và Fuzzy
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 -0.06 -0.04 -0.02 0 0.02 0.04 0.06
Do thi sai lech goc quay khau 1
Thoi gian [s] (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
goc sai
lech
[rad]
Sai lech q1 PID Sai lech q1 FUZZY
Hình 3.18: Đồ thị sai lệch góc quay khâu 1 giữa PID và Fuzzy
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 -0.04 -0.02 0 0.02 0.04 0.06 0.08
Do thi sai lech goc quay khau 2
Thoi gian [s]
goc sai
lech
[rad]
Sai lech q2 PID Sai lech q2 FUZZY
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 81 3.3.2.3 Sai lệch về tốc độ góc quay hai khâu.
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 -0.5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
Do thi sai lech toc do goc quay khau 1
Thoi gian [s]
toc d
o sai
lech [
rad]
Sai lech toc do q1 PID Sai lech toc do q1 FUZZY
Hình 3.20: Đồ thị sai lệch tốc độ góc khâu 1 giữa PID và Fuzzy
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 -0.3 -0.2 -0.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
Do thi sai lech toc do goc quay khau 2
Thoi gian [s]
toc d
o sai
lech [
rad]
Sai lech toc do q2 PID Sai lech toc do q2 FUZZY (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hình 3.21: Đồ thị sai lệch tốc độ góc khâu 2 giữa PID và Fuzzy
3.3.3 Trường hợp Mt=2kg
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 82 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]
sai lech
quy
dao[m
]
Sai lech quy dao PID Sai lech quy dao FUZZY
Hình 3.22: Đồ thị sai lệch quỹ đạo giữa PID và Fuzzy 3.3.3.2 Sai lệch góc quay hai khâu của cánh tay Robot. 3.3.3.2 Sai lệch góc quay hai khâu của cánh tay Robot.
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 -1.2 -1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2
Do thi goc quay khau 1
Thoi gian [s]
goc qu
ay [r
ad]
Tin hieu goc quay dat Tin hieu goc quay thuc PID Tin hieu goc quay thuc Fuzzy
Hình 3.23: Đồ thị góc quay khâu 1 giữa giá trị đặt, PID và Fuzzy
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 -0.5 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3
Do thi goc quay khau 2
Thoi gian [s]
goc qu
ay [r
ad]
Tin hieu goc quay dat Tin hieu goc quay thuc PID Tin hieu goc quay thuc Fuzzy
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 83 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 -0.08 -0.06 -0.04 -0.02 0 0.02 0.04 0.06
Do thi sai lech goc quay khau 1
Thoi gian [s]
goc sai (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
lech
[rad]
Sai lech q1 PID Sai lech q1 FUZZY
Hình 3.25: Đồ thị sai lệch góc quay khâu 1 giữa PID và Fuzzy
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 -0.04 -0.02 0 0.02 0.04 0.06 0.08
Do thi sai lech goc quay khau 2
Thoi gian [s]
goc sai
lech
[rad]
Sai lech q2 PID Sai lech q2 FUZZY
Hình 3.26: Đồ thị sai lệch góc quay khâu 2 giữa PID và Fuzzy 3.3.3.3 Sai lệch về tốc độ góc quay hai khâu. 3.3.3.3 Sai lệch về tốc độ góc quay hai khâu.
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6
Do thi sai lech toc do goc quay khau 1
Thoi gian [s]
toc d
o sai
lech [
rad]
Sai lech toc do q1 PID Sai lech toc do q1 FUZZY
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 84 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 -0.3 -0.2 -0.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
Do thi sai lech toc do goc quay khau 2
Thoi gian [s]
toc d
o sai
lech [
rad]
Sai lech toc do q2 PID Sai lech toc do q2 FUZZY
Hình 3.28: Đồ thị sai lệch tốc độ góc khâu 2 giữa PID và Fuzzy
3.4 Nhận xét chƣơng 3 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Từ những kết quả mô phỏng trên, ta có những nhận xét nhƣ 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 đƣợc 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.
- Hệ thống mô phỏng đã đƣợc xét các trƣờng hợp cánh tay Robot mang các tải khác nhau, tƣơng 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.
Nhƣ vậy hệ thống làm việc ở chế độ khơng tải hoặc có tải, bộ điều khiển mờ chỉnh định tham số bộ PID đảm bảo đƣợc chất lƣợng tốt hơn khi dùng bộ điều khiển PID kinh điển.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 85
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 1. Kết luận.
- Trong bản luận văn này đã nghiên cứu khảo sát cho một số kết quả nhƣ sau: + Khảo sát động học và động lực học của Robot, từ đó xác định vị trí và hƣớng chuyển động của Robot, tìm đƣợc các tham số về động lực học để từ đó có thể xây dựng bộ điều khiển Robot đƣợc chính xác.
+ Với phạm vi nghiên cứu đã đƣợc xác định, luận văn tập trung nghiên cứu thiết kế bộ điều khiển động học ngƣợc 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 nhƣ: 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 lƣợng 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 lƣợng bám theo quỹ đạo của cánh tay Robot đƣợc 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 hƣởng 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 thƣờng 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 lƣợng 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 nhƣ: Mờ trƣợt, mờ lai, mờ thích nghi, nơ ron ...
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 86
Kết hợp giữa Logic mờ và mạng Neuron nhân tạo vào điều khiển robot sẽ cho độ chính xác cao hơn.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 87
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 Nhƣ 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 & Cơng 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 Nhƣ Hiển, Lại Khắc Lãi : Hệ mờ và Nơ ron trong kỹ thuật điều khiển. 5. Nguyễn Doãn Phƣớc, 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 Phƣớc, Lý thuyết điều khiển nâng cao, NXB Khoa học và Kỹ
thuật.
[9]. Phạm Đăng Phƣớc, Giáo trình Robot Công nghiệp (phần I), trƣờng Đại học
Bách khoa Đà nẵng.
[10]. Nguyễn Mạnh Tiến, Điều khiển Robot Công nghiệp, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
[11]. Scott Schaut (2006). Robots of Westinghouse: 1924-Today. Mansfield
Memorial Museum. ISBN 0978584414.
[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.