Bảng 10 Hàm truyền động cơ sau khi dùng bộ điều khiển PID
Động Hàm truyền
cơ trái
%Os (%)
T settling(s) Động Hàm truyền cơ phải %Os(%) T settling(s)
Kết luận: Dựa vào 2 đồ thị, thời gian đáp ứng 2 động cơ lần lượt là 0,13s và 0,12s
< 0,15s mục tiêu thiết kế => Đạt yêu cầu.
- Giải thuật điều khiển tracking: thực hiện theo yêu cầu về vận tốc mong muốn V r và sai số vị trí so với đường line từ đó tính ra vận tốc góc của từng bánh xe để điều khiển xe chạy bám line. Kết quả bám line tốt và sai số nhỏ.
Bộ điều khiển được sử dụng để từ tín hiệu đầu vào [ v ω ]T điều khiển hệ thống hội tụ về điểm làm việc [e1 e2 e3 ]T=[ 0 0 0]T .
Định lý: Một hệ được mơ tả bởi phương trình trạng thái x˙= f ( x1 , … ,xn ). Nếu tìm
được hàm V ( x ) là một hàm xác định dương với mọi biến trạng thái, sao cho đạo hàm của nó theo thời gian là một hàm xác định dấu âm thì hệ ổn định.
Hệ thống được ổn định theo tài liệu [7] bởi phương trình:
{ v=v R cos e 3 +k 1 e 1 (1) ω=k2 v R e2 +ωR + k3 sin e3 123 | P a g e
Chứng minh:
Chọn hàm Lyapunov xác định dương:
˙
⇒V =e1
Bộ điều khiển (1) làm giá trị V˙ âm, điều này có nghĩa hệ thống được ổn định theo tiêu chuẩn Lyapunov và những giá trị sai số e1, e2, e3 sẽ hội tụ về 0 khi t →∞
4.3.4 Lưu đồ giải thuật điều khiển
Chương trình chính:
125 | P a g e TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat
126 | P a g e TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat
Chương 5: MƠ PHỎNG HOẠT ĐỘNG CỦA XE ROBOT5.1 Mơ phỏng sa bàn khi chưa nhúng sai số cảm biến và hàm truyền động cơ 5.1 Mô phỏng sa bàn khi chưa nhúng sai số cảm biến và hàm truyền động cơ
Với khoảng cách từ tâm cảm biến C đến tâm 2 bánh chủ động được chọn là 96 mm. Bên cạnh đó, giá trị e2 phụ thuộc vào bộ số [k1 k2 k3] được chọn. Tiến hành mô phỏng trên đoạn đường đua với các hệ số [k1 k2 k3] lần lượt là [10 1000 1].
Bảng 11 Các thông số dùng cho mơ phỏng động học
Đại lượng Chiều dài Chiều rộng Bán kính cong Vận tốc lớn nhất, vmax Khoảng cách 2 bánh xe Đường kính bánh xe
Khoảng cách giữa tâm 2 bánh xe và điểm tracking, d Chiều rộng line
Thời gian lấy mẫu
127 | P a g e TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat
a. Kết quả mô phỏng trên sa bàn
128 | P a g e TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat
b. Vận tốc góc của bánh trái và bánh phải
Hình 5.1 Kết quả mơ phỏng khi chưa nhúng sai số cảm biến và hàm truyền của động cơ
129 | P a g e TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat
5.2 Mô phỏng sa bàn khi đã nhúng sai số cảm biến và hàm truyền động cơMô phỏng cảm biến Mô phỏng cảm biến
Với các thông số như trên tiến hành mô phỏng cảm biến với sai số của tâm cảm biến thực so với phương pháp xấp xỉ trung bình tính tốn từ các giá trị cảm biến là 3,3 mm.
Từ dữ kiện hiện tại là vị trí giữa 2 bánh xe và hướng của xe ta viết được phương trình đường thẳng đi qua dãy cảm biến. Tìm giao điểm của đường thẳng này với sa bàn, tính khoảng cách giữa tâm cảm biến và giao điểm ta có sai số e2
Vì sai số của thuật tốn xấp xỉ đọc về từ cảm biến là 3,3 mm = 0,0033m. Khi ra được sai số e2 ta cộng sai số này với 1 số ngẫu nhiên từ -0,0033 đến +0,0033 (m)
Tiêu chí thời gian lấy mẫu bộ điều khiển
Điều chỉnh lại thời gian lấy mẫu là 0,16s để phù hợp với settling time của động cơ là 0,13s.
Mô phỏng kết hợp cảm biến và hàm truyền động cơ:
Nhóm sử dụng 2 động cơ để điều khiển tốc độ bánh trái và tốc độ bánh phải, các động cơ có hàm truyền và đáp ứng step như sau:
- Hàm truyền của động cơ trái:
1767
s2+ 62.66 s+ 1747
Settling Time: 0,13 s %Os = 2,85%
130 | P a g e TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat
Hình 5.2 Đáp ứng step của động cơ trái
- Hàm truyền động cơ phải:
1611
s2+ 66.99 s+1583
Settling Time: 0,12 s %Os = 0,74%