1.5 Nhận xét chung và hƣớng tiếp cận
Các nghiên cứu của các tác giả trong và ngoài nƣớc trƣớc đây đã trình bày, tính tốn cho thấy việc ứng dụng các giải thuật khác nhau đƣợc điều khiển cho robot di chuyển bằng bánh xe, bánh xe hình cầu, bánh xích đã có thay đổi nên chúng có thể quay tròn quanh 1 điểm, nhƣng lại không thể di chuyển theo nhiều hƣớng khác nhau.
Qua các bài báo trên ta thấy rằng để vƣợt qua hạn chế về vấn đề này, các tác giả đã nghiên cứu và tìm ra robot di động đa hƣớng (Omnidirection robot). Chúng có thể di chuyển theo mọi hƣớng bất ký mà khơng cần thay đổi hƣớng của bánh xe, vì chúng có thể thực hiện vận động với 3 DOF trên một mặt phẳng 2 chiều. Tuy nhiên mỗi phƣơng pháp đều có ƣu, khuyết điểm của nó và đƣợc thể hiện qua kết quả mô phỏng mà các bài báo cũng đã chỉ ra.
Kết hợp robot di động đa hƣớng ba bánh với chức năng vận hành sẽ làm cho việc điều khiển robot di động đa hƣớng tăng công suất đủ để nó cơ động trong di chuyển và công tác tốt hơn so với chức năng vận hành di động truyền thống có bánh xe quy ƣớc.
Từ các vấn đề trên tôi quyết định chọn đề tài ― Tổng Quan Về Omni
Direction Robot”
Sử dụng lý thuyết ổn định Lyapunov, bộ điều khiển trƣợt tích phân (ISMC) đƣợc thiết kế để điều khiển chuyển động của Omnidirection Robot, và sử dụng phần mềm Matlab để mô phỏng và kết quả mơ phỏng đƣợc trình bày để minh họa hiệu quả của giải thuật điều khiển đƣa ra
1.6 Mục tiêu của luận văn
Mục tiêu của luận văn này là đƣa ra bộ điều khiển bám quỹ đạo của robot di động đa hƣớng ba bánh (OMR) sử dụng bộ điều khiển trƣợt. Tác giả sử dụng kỹ thuật điều khiển trƣợt tích phân để thiết kế bộ điều khiển bám quỹ đạo áp dụng cho phƣơng pháp đã đề xuất.
1.7 Nhiệm vụ của luận văn
1. Xây dựng mơ hình động học và mơ hình động lực học của robot di động đa
hƣớng 3 bánh (OMR)
2. Nghiên cứu phƣơng pháp điều khiển trƣợt tích phân (Integal Sliding Mode
Control – ISMC) cho robot di động đa hƣớng 3 bánh.
3. Mô phỏng robot bám theo quỹ đạo tham chiếu bộ điều khiển sử dụng Matlab
Simulink cho robot di động đa hƣớng 3 bánh (OMR).
4. Xây dựng mơ hình thực nghiệm
5. Nhận xét kết quả đạt đƣợc và hạn chế của mơ hình
1.8 Giới hạn của luận văn
Xây dựng giải thuật điều khiển bám quỹ đạo mong muốn của robot di động đa hƣớng 3 bánh sử dụng bộ điều khiển trƣợt và mô phỏng bằng Matlab để chứng minh hiệu quả của nó
1.9 Bố cục của đề tài
Luận văn gồm 7 chƣơng với cấu trúc sau đây
Chƣơng 1: Tổng Quan Về Robot
Trong chƣơng này, mô tả bối cảnh ra đời, động cơ nghiên cứu, các tài liệu và bái báo liên quan, mục tiêu, nhiệm vụ, giới hạn.
Chƣơng 2: Cơ Sở Lý Thuyết
Trong chƣơng này, giới thiệu chung về cơ sở lý thuyết điều khiển trƣợt
Chƣơng 3: Xây Dựng Mơ Hình Tốn
Trong chƣơng này, trình bày mơ hình robot di động đa hƣớng (OMR), mơ hình động lực, mơ hình động
Chƣơng 4: Điều Khiển Chuyển Động Của OMR Sử Dụng Phƣơng Pháp Điều Khiển Trƣợt
Trong chƣơng này, trình bày thiết kế bộ điều khiển trƣợt tích phân (ISMC) cho robot di động đa hƣớng, đƣa ra các định lý và chứng minh, sơ đồ khối hệ thống
Chƣơng 5: Kết Quả Mô Phỏng
Trong chƣơng này, trình bày quỹ đạo dự kiến và các trị số mô phỏng, các giảng đồ bằng Matlab
Chƣơng 6: Mơ Hình Thực Nghiệm
Chƣơng 7: Kết Luận Và Hƣớng Phát Triển
Trong chƣơng này, trình bày một số kết luận và ý định phát triển cho các nghiên cứu về lĩnh vực này trong tƣơng lai
Tài Liệu Tham Khảo Phụ Lục
Chƣơng 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Giới thiệu phƣơng pháp Lyapunov
Phƣơng pháp Lyapunov cung cấp đủ điều kiện để đánh giá tính ổn định của hệ phi tuyến. Có thể áp dụng cho hệ phi tuyến bậc cao bất kỳ. Ngồi ra, có thể dùng phƣơng pháp Lyapunov để thiết kế các bộ điều khiển phi tuyến. Hiện nay phƣơng pháp Lyapunov là phƣơng pháp đƣợc sử dụng rộng rãi nhất để phân tích và thiết kế hệ phi tuyến.
2.2 Định lý ổn định thứ 2 của Lyapunov
Định lý ổn định thứ hai của Lyapunov ngày nay đƣợc sử dụng khá rộng rãi trong lĩnh vực điều khiển tự động.
Định lý của Lyapunov dựa vào năng lƣợng, nếu năng lƣợng hệ thống cứ tiêu tán mãi thì sau một thời gian hệ thống phải đứng yên ở điểm cân bằng. Nhƣ vậy khi khảo sát sự ổn định của một hệ thống ta đi tìm một hàm vơ hƣớng dƣơng biểu thị năng lƣợng và xét xem hàm này tăng hay giảm theo thời gian.
Phát biểu định lý
Xét hệ thống đƣợc mơ tả bởi phƣơng trình trạng thái:
(X , X , , ) 1 2 X f Xn Nếu tìm đƣợc một hàm V X( )
với mọi biến trạng thái ( , , , )
1 2
X X Xn làm một
hàm xác định dƣơng sao cho đạo hàm của nó theo thời gian dV x( )
dt là một hàm xác
định âm thì hệ thống sẽ ổn định. Lúc này V(x) đƣợc gọi là hàm Lyapunov.
Khi V(x). (V X) 0 : hệ thống ổn định tiệm cận Khi V(x). (V X) 0 : biên giới ổn định Khi V(x). (V X) 0 : hệ thống không ổn định (2.1)