CHƯƠNG 1 : CƠ SỞ ĐIỀU KHIỂNTAY MÁY ROBOT
4.3. Kết quả mô phỏng và nhận xét
4.3.3. Trường hợp có sự thay đổi của các tham số động lực học
Trong phần này, để đánh giá khả năng đáp ứng của bộ điều khiển thích nghi vị trí và lực đã được thiết kế trong chương 3, mô phỏng được thực hiện với sự bất định của tham số động lực học của tay máy Robot khi làm việc. Các tham số động lực học của tay máy Robot được tách ra từ phương trình động học và chứa trong thành phần véc tơ tham số p được mô tả trong phương trình (3.28). Mơ phỏng được thực hiện với giả thiết tại thời điểm
t2.5 s , tham số p bị thay đổi như sau: T 01 02 015
p[p ,p ,p ] theo bảng 2.
Bảng 2. Giá trị thay đổi các tham số động lực học
01 1 1 01 2 2 03 3 3 04 4 4 p p 0.05p p p 0.05p p p 0.05p p p 0.05p 04 4 4 06 6 6 07 7 08 8 p p 0.05p p p 0.05p p p p p 09 9 010 10 10 011 11 11 012 12 12 p p p p 0.05p p p 0.05p p p 0.05p 013 13 014 14 015 15 p p p p p p Kết quả mô phỏng được thể hiện trong các hình vẽ sau:
Hình 4.40. Đáp ứng lực khi có sự thay đổi tham số động lực học
Hình 4.42. Lực ước lượng khi có thay đổi tham số động lực học
Kết quả mô phỏng cho thấy khi có sự thay đổi của các tham số động lực học tại thời điểm t2.5 s , đáp ứng lực từ bộ điều khiển có thay đổi với một sai lệch nhỏ. Tuy nhiên, sau khoảng thời gian rất ngắn t0.2 s , thì đáp ứng lực bám theo giá trị lực đặt. Hình 4.42 và hình 4.43 thể hiện đáp giá trị lực ước lượng và sai lệch lực ước lượng khi có sự thay đổi tham số động lực học tại thời điểm t2.5 s . Kết quả mơ phỏng trên hình 4.41 và hình 4.43 cho thấy sai lệch đáp ứng lực của bộ điều khiển biến thiên ngược pha với sai lệch lực ước lượng của bộ quan sát. Điều này cho thấy khi có sự bất định các tham số động lực học của tay máy Robot , bộ điều khiển thích nghi được với sự thay đổi đó thơng qua luật cập nhập các tham số động lực học một cách liên tục được thể hiện trong công thức (3.54) và bù lại các sai lệch lực do chính giá trị ước lượng của bộ quan sát sinh ra.
Hình 4.44. Đáp ứng vị trí theo trục x khi thay đổi tham số động lực học
Hình 4.45. Đáp ứng vị trí theo trục y khi thay đổi tham số động lực học
Hình 4.46. Đáp ứng vị trí theo góc khi thay đổi tham số động lực học
Hình 4.44, hình 4.45 và hình 4.46 cho thấy đáp ứng về vị trí điểm tác động cuối của tay máy Robot khơng thay đổi so với trường hợp khơng có tác động của sự thay đổi các tham số động lực học. Điều này thể hiện bộ điều khiển làm việc rất hiệu quả và đưa ra một quỹ đạo vị trí chính xác cho điểm tác động cuối tay máy Robot .
Hình 4.48. Vận tốc ước lượng khớp 2 khi thay đổi tham số
Hình 4.49. Vận tốc ước lượng khớp 3 khi thay đổi tham số
Hình 4.47, hình 4.48 và hình 4.49 cho thấy sai lệch vận tốc ước lượng của bộ quan sát có thay đổi nhỏ (e v 1 0.002 rad s , e v 2 0.016 rad s và
3
e v 0.01 rad s ) và xảy ra trong thời gian rất ngắn (t0.05 s ) khi có sự thay đổi các tham số động lực học của tay máy Robot. Hình 4.50, hình 4.51 và hình 4.52 thể hiện đáp ứng momen điều khiển đặt vào các khớp của tay máy Robot . Kết quả mô phỏng cho thể hiện đáp ứng momen điều khiển của bộ điều khiển khi điểm tác động cuối của tay máy Robot cần chuyển động theo một quỹ đạo mong muốn và luôn tác động lên bề mặt môi trường một lực mong muốn.
Hình 4.51. Momen điều khiển khớp 2 khi có sự thay đổi tham số
Hình 4.52. Momen điều khiển khớp 3 khi có sự thay đổi tham số
Sau thời điểm t6 s , momen điều khiển đặt tại các khớp 1, khớp 2, khớp 3 ổn định ở các giá trị 12 N.m , 27 N.m và 0.6 N.m . Sau thời gian t6 s , đáp ứng vị trí của điểm tác động cuối của tay máy Robot thể hiện trong hình 4.44, hình 4.45 và hình 4.46 cho thấy quỹ đạo vị trí ổn định ở tọa độ có
x0.35 m , y0 m , 0 22
. Điều đó chứng tỏ rằng mặc dù vị trí điểm tác động cuối của tay máy Robot đã đạt được một giá trị mong muốn nhưng bộ điều khiển vẫn đưa ra momen điều khiển đặt vào các khớp để tạo ra một lực tương tác của điểm tác động cuối của tay máy Robot lên bề mặt môi trường được thể hiện trong công thức (4.3). Kết quả thu được còn thể hiện đáp ứng momen điều khiển tại các khớp khi có sự thay đổi của các tham số động lực học của tay máy Robot tại thời điểm t2.5 s , bộ điều khiển đưa ra các momen để bù lại sự thay đổi đó đảm bảo quỹ đạo vị trí và lực bám theo một quỹ đạo đặt.
Để đánh giá tính ưu việt của thuật tốn điều khiển thích nghi vị trí và lực sử dụng bộ quan sát vận tốc/lực (APFC-VFO) đã được tổng hợp trong luận án,
kết quả mô phỏng được so sánh với kết quả mô phỏng của thuật toán điều khiển đã được cơng bố của nhóm tác giả Javier Pliego và các cộng sự [49] thực hiện trên cùng mơ hình tốn học cánh tay robot A465.
Sai lệch theo trục x với APFC-VFO Sai lệch theo trục x [49]
Hình 4.53. So sánh đáp ứng sai lệch vị trí theo trục x giữa hai thuật tốn
Kết quả thể hiện trên hình 4.53, hình 4.54 và hình 4.55 cho thấy đáp ứng sai lệch vị trí theo các trục x , y và góc được thực hiện với bộ điều khiển được tổng hợp trong luận án có độ lớn sai lệch lớn nhất nhỏ hơn độ lớn sai lệch lớn nhất của thuật toán được thực hiện trong [49] , thời gian xác lập nhanh hơn và độ lớn của sai lệch sau khi ổn định cũng nhỏ hơn.
Sai lệch theo trục y với APFC-VFO Sai lệch theo trục y [49]
Hình 4.54. So sánh đáp ứng sai lệch vị trí theo trục y giữa hai thuật tốn
Sai lệch theo góc với APFC-VFO Sai lệch theo góc với [49]
Sai lệch lực với APFC-VFO Đáp ứng sai lệch lực [49]
Hình 4.56. So sánh đáp ứng sai lệch lực giữa hai thuật tốn
Hình 4.56 thể hiện đáp ứng sai lệch lực được thực hiện với bộ điều khiển được tổng hợp trong luận án nhỏ hơn sai lệch lực được thực hiện với bộ điều khiển được thực hiện trong [49]. Với bộ điều khiển được tổng hợp trong luận án thì sau khoảng thời gian t0.7 s , sai lệch lực xấp xỉ bằng 0. Với bộ điều khiển được thực hiện trong nghiên cứu [49] thì sai lệch lực xấp xỉ bằng 0 sau khoảng thời gian t1.6 s . Kết quả thể hiện trên hình 4.56 cho thấy, sau khi sai lệch lực được xác lập thì sai lệch lực được thực hiện với (APFC-VFO) sẽ có độ lớn của nhỏ hơn sai lệch lực được thực hiện trong [49].