1 .ăS ăL CăV ăTHỄPăLĨMăMỄTăVĨăS ăHÌNHăTHĨNHăL PăBỐNăL NG
1.1 .ăS ăl căv ăthápălƠmămát
±1.08
gauss
X & Y & Z Axes (GN=5) Positive Bias
X & Y & Z Axes (GN=5) Negative Bias 243 -575 575 -243 LSb Sensitivity Tempco TA = -40 to 125°C, Uncompensated Output -0.3 %/°C B ăđi uăkhi n:
- Ch năb ăđi uăkhi n,ăArduinoăUnoăR3ăcóđ yăđ ngo iăviăđ giao ti p v i các module
GNSS C099 ậ F9P, c măbi nălaăbƠnăS ăHMC5883L, encoder
- B đi u khi n s d ng board Arduino Uno R3 v iăviăđi u khi n Atmega328 (8bit)
s ăd ngăth chăanhăcóăchuăkìădaoăđ ngălƠă16ăMHz.
- ArduinoăUnoăcoăt ngăc ngăcóă14ăpină(ngõ)ăraă/ăvƠoăđ căđánhăs ăt ă0ăt iă13ă(trongă đóăcóă6ăpinăPWM,ăđ căđánhăd uă~ătr cămưăs ăc aăpin).ăCóăthêmă6ăpinănh nătínă hi uăanalogăđ căđánhăkíăhi uăt ăA0ă- A5,ă6ăpinănƠyăc ngăcóăth ăs ăd ngăđ cănh ă cácăpinăraă/ăvƠoăbìnhăth ngă(nh ăpină0ă- 13).ă ăcácăpinăđ căđ ăc p,ăpină13ălƠăpină đ căbi tăvìăn iătr căti păv iăLEDătr ngătháiătrênăboard.
Hình 3.4. Board Arduino Uno R3
B ng 3.3. Thông s thi t b đi u khi n
Viăđi uăkhi n ATmega328P
i năápăho tăđ ng 5V
i năápăvƠoăkhuyênădùng 7-12V
i năápăvƠoăgi iăh n 6-20V
Digital I/O pin 14ă(trongăđóă6ăpinăcóăkh ăn ngăb măxung)
PWM Digital I/O Pins 6
Analog Input Pins 6
C ngăđ ădòngăđi nătrênăm iăI/Oăpin 20 mA
C ngăđ ădòngăđi nătrênăm iă3.3Văpin 50 mA
Flash Memory 32 KB (ATmega328P)
0.5ăKBăđ căs ăd ngăb iăbootloader
SRAM 2 KB (ATmega328P) EEPROM 1 KB (ATmega328P) T căđ 16 MHz Chi uădƠi 68.6 mm Chi uăr ng 53.4 mm Tr ngăl ng 25 g
2.3. Thu tătoánăđi uăkhi năRobot: Ch năthu tătoánăđi uăkhi n
đi u khi n robot s d ng thu t toán theoăđu i thu n túy - Pure Pursuit [14] là m t thu t tốn theo dõi chuy năđ ng b ngăcáchătínhătốnăđ congăđ di chuy n robot t v trí hi n t i c aănóăđ n v trí m c tiêu. Nó tính tốn l nh v n t căgócăđ di chuy n robot t v trí hi n t i c aănóăđ đ n m t s đi m nhìn v phíaătr c c a robot.
Sauăđó,ăthu t tốn di chuy năđi mănhìnătr cătrênăđ ngăđiăd a trên v trí hi n t i c a
robotăchoăđ năđi m cu i cùng c aăđ ng đi.ăT t c cácăđi m c a thu tătoánălƠăđ ch n m c tiêu có v tríăcáchăxeătr c m t kho ngătrênăđ ngăđi.
Ph ngăphápăti p c n chính c a thu t tốn Pure Pursuit lƠăph ngăphápăxácă đ nhăđ cong s đ aărobotăđ năđi m m cătiêu.ă i m m c tiêu này là m tăđi m trên
đ ngăđiăc a robot (path) cách robot m t kho ng,ăkhiăđóăthu t tốn s k t n iăđi m hi n t iăvƠăđi m m c tiêu b ng m t cung.
Hình 3.6. Mơ ỏ hình h c ỏhỐ ỏ ỏốn ỏheo đỐ i ỏhỐ n ỏỐý
V iăđi m (x, y)ălƠătiêuăđi m n m trên qu đ o đưăđnh (path), cáchăđi m g c to đ m t kho ng l. M c tiêu c a thu t tốn Pure Pursuit lƠătìmăđ cong cung n i t
đi m g căđ năđi m (x, y). Theo mơ t hình h c hình 3.6 ta có:
(3.14) (3.15) (3.16) (3.17) (3.18) (3.19) (3.20)
à đ á í đ í
Trong thu tătốnătheoăđu i thu nătuỦ,ăđ dƠiătiêuăđi m l đ căđ tătr c, và kho ng cách ngang u (c aărobot)ăđ nătiêuăđi m. Kho ngăcáchănƠyăđ c mơ t và tính tốn hình 3.7
Hình 3.7 Mơ ỏ kho ng cách ngang c a roboỏ đên ỏiêỐ đi m
Áp d ngăph ngătrìnhă i m ậ d c (Point ậ Slope) [15] đ tìm qu đ o robot:
( ) ( rr) tan( ) y y x x− = − (3.21) Trongăđóμ (xr, yr): to đ robot : góc xoay c a robot
Chuy năph ngătrìnhăv d ng: ax + by + c = 0 (3.22)
Trongăđóμăa = - tan(); b = 1; c = tan() .(xr - yr) Áp d ng công th c kho ngăcáchăđ ng th ng, ta có:
2 2 ax by c d a b + + = − (3.23)
Thay các thông s và t aăđ c aătiêuăđi m,ătaăđ c:
2 2 l l ax by c u a b + + = + (3.24) Trongăđóμă
(xl, yl): t aăđ tiêuăđi m
+ăTínhătốnăđ cong c aăcungătrịnăđánhălái.
+ Tính tốn v n t c tham chi u m c tiêu bánh xe trái và bánh xe ph i
Tr ng tâm c a robot tách r i v m t hình h căvƠăcáchăđi m m c tiêu m tăđo n l. i m m c tiêu (x, y)ăđ c ràng bu cătrênăđ ngăđi,ăthu tătốnătínhătốnăđ cong c a cung n iăđi m g c v iăđi m m cătiêuăcóăđ dài dây cung l.
L uăđ ăđi uăkhi n
Hình 3.8 L Ố đ ỏhỐ ỏ ỏoánđi Ố khi n robot đi ỏheo line (qỐ đ o)
Di n gi iăl uăđ :
Vi c đi u khi n robot bám theo qu đ o cho tr căđ c th c hi n l năl c các
b c sau:
- Kh iăt oăqu đ o tham chi u, xácăđ nhăđi măđ u,ăđi măcu iăc aăqu ăđ o. Trong
b c này t các to đ tham chi u cho tr c, qu đ o s đ căxácăđ nhăb ngăcáchăn iăcácă
đi măthamăchi uăchoătr c,ăsauăđó ti n hƠnh chia nh các vector tham chi u nh h nă t ng ng v i các ph n t có trong qu đ o. Xácăđ nhăđi mătrênăqu ăđ oăcóăkho ngăcách
g năRobotănh t.ăCácăb căti pătheoălƠăchuy năđi măđ năv ăh ăto ăđ ăc aărobotb ngăGPSăvƠă
Compass sensor, tínhătốnăđ ngăcongăđ ăn iăsuyăv năt căgócărobot,ăc pănh tăv ătríăhi năt iă
chia thƠnh cácăđi m tham chi u v i kho ng cách gi a cácăđi m lƠ0.02măt ngă ng v i v n
t c tham chi uăs ăb 0.2m/s vƠ bán kính quay 0.5m.
Hình 3.9 QỐ đ o roboỏ ỏrên h ỏo đ ỏ ng đ i
S d ng c m bi n la bàn s xácăđ nh góc l ch c a robot so v iăh ng B c. Do tín hi u nh năđ c t c m bi n th c t là t aăđ GPS c aărobotă,ăđ xácăđ nhăđúngă
kho ng cách và v n t c di chuy n c a robot, c n chuy năđ i tín hi u t t aăđ GPS sang h t aăđ Descartes v i góc l chăbanăđ u là góc c a la bàn s .
Trongăđóăcóăcácăthơngăs c năxácăđ nhănh ăsauμ
Xácăđnh kho ng cách c a robot khi bi t t aăđ đ u và cu i d , theo công th c
[13]ănh ăsauμ
(3.25)
or cos for E W line (3.26)
q (3.27)
Trongăđóμă lƠăv ăđ , ălƠăkinhăđ ,ă ălƠăđ ngăđiăng nănh t,ăRălƠăbánăkínhătráiă đ t,ă ă=ălnă(tană( ă/ă4ă+ă )ă/ătană( ă/ă4ă+ă ))ăchênhăl chăqu ăđ oăd ăki n.ăXácă đ nhăh ăs ăgócă
atan (3.28)
Trongăđóμă ălƠăv ăđ ăe,ă ălƠăkinhăđ ă,ă ălƠăđ ngăđiăng nănh tă(<180ă°),ăRălƠă bánăkínhătráiăđ t.
Xácăđ nhăđi măđ năkhiăbi tăh ăs ăgócăvƠăkho ngăcáchă[13]
(3.29)
cos (3.30)
V iμă ă=ălnă(tană( ă/ă4ă+ă ă2/2ă)ă/ătană( ă/ă4ă+ă ă1/2ă))
q (3.31)
sin q (3.32)
(3.33)
Hình 3.10 QỐ đ o roboỏ ỏrên h ỏo đ GPS
- Xácăđ nh v n t c tham chi u d aătrênăđ cong qu đ o. Sau khi kh i t o qu
đ o ti n hƠnh xácăđnh t căđ tham chi u cho robot b ng cách n iăsuyăđ cong qu
đ o thông qua n i suy bán kính cong r c aă3ăđi m li n k trên qu đ o.ă congăđ c xácăđnh lƠ h s , hình qu đ o tham chi u robot cóλăđi m quay xe v i bán kính cong lƠ r = 0.5, t i cácăđi m nƠyăđ cong c a qu đ o lƠ l n nh t, c n gi i h n
t căđ khi robot di chuy năđ n các đi m tham chi u,ăđ cong s t l ngh ch v i v n t c,ăđ cong cƠng l n, v n t c cƠng nh .
Hình 3.11 th n i sỐy đ cong qu đ o c a robot
Vi căthayăđ i v n t căđ t ng t s làm cho chuy năđ ng c aărobotăkhôngăđ c
m t, có qn tính l n khi gi m t c, vi c gi i h n t căđ tham chi u phù h p v i t c
đ robot ngoài th c t ,ăđ ng th i c năthayăđ i v n t c qu đ o theo m t gia t c nh t
đnh. D a vào v n t c qu đ o và gia t căchoătr c ta có th xácăđnh v n t c tham chi uăchoărobotănh ăđ th n i suy v n t c qu đ o hình 3.12
- S d ng b đi u khi n PID ( khâu t l ) tínhăđ r ngăxungă(PWM)ăđi u khi n t căđ đ ngăc ăbánh trái vƠ bánh ph i.
- Sau khi s d ng gi i thu t Pure Pursuit Adaptive xácăđ nhăđ c v n t c tham chi u c a bánh trái vƠ bánh ph i, ti n hƠnh xây d ng b đi u khi n công xu tăđ ng
c ăchoăm i bánh s d ng b đi u khi n PID, v i tín hi uăđ u vƠo input (setpoint) lƠ
t căđ tham chi u hai bánh xích VL, VR, tín hi uăđi u khi n lƠđ r ng xung (PWM) .
Hình 3.13. B đi u khi n PID Công th c b đi u khi n PID: Công th c b đi u khi n PID:
0 ( ) ( ) ( ) ( ) t p i d de t u t K e t K e t dt K dt = + + (3.34) Trongăđó: P (Proportional) lƠ khâu t l . I (Integral) lƠ khâu tích phân. D (Derivative) lƠ khâu vi phân. e(t) lƠ sai s h th ng
Kp: lƠ h s khâu t l . Ki lƠ h s khâu tích phân.
Kd lƠ h s khâu vi phân. U(t) lƠ tín hi uăđi u khi n.
đi u khi n t c đ đ ng c ăđáp ng v i t căđ tham chi uăđư tính tốnătr c
đó, s d ng hai khâu t l đ t lƠ FF (Feed forward) vƠ FB (Feed back)ătrongăđó, khâu t l FFăđi u khi n công su t ph thu c vào v n t c tham chi uăđư tính tốn t tr c và b sung thêm m t ph n cơng su tăđ tri tătiêuăqnătínhăkhiăt ngăho c gi m t c g m 2 khâu t l c a v n t c vƠ gia t c là
FF =K vv. tar +K aa. tar (3.35) V i: vtar: v n t c tham chi u
atar: gia t c tham chi u
Kv, Ka l năl t là là h ng s v n t c và gia t c truy n th ng, h ng s này cho bi tăl ngăn ngăl ng c n cho m t v n t c và gia t c m c tiêu nh tăđ nh.
Khâu t l FBăđi u khi n công su tăđ tri t tiêu sai l ch gi a v n t c bánh xe
đoăđ c và v n t c tham chi u:
.( )
p tar mea
FB=K v −v (3.36) V i: vmea: v n t căđoăđ c t encoder
Trongăđóμă
Kp: h ng s t l sai s ph n h i, h ng s càng l n thì sai l chăđ c tri t tiêu càng nhanh.
Khiăđóăđ r ng xung PWM (Pulse-width modulation) c n cung c p cho b
đi u khi năđ ngăc ăcácăbánhăxeălƠă(PWM = FF + FB), m iăđ ngăc ăđ c áp d ngăđ c l p b đi u khi n này.
2.4. Gi iăthu tăđi uăkhi năchoărobotăhútăbùnă
Xácăđ nhăv ătríă hi năt iăRobot (Forward kinematic) B tăđ u Tínhătốnăđ ngăcong (Invert kinemmatic) H ăth ngăláiăRobot
Post = end point
K tăthúc úng Sai N iăsuyăv năt c GPS Compass sensor Kh iăt o
Posμăto ăđ ărobot PathμăQu ăđ oăRobotă Endpointμă i măk tăthúc
Xácăđ nh đi măg nănh t
Xácăđ nh đi măm cătiêu
2.5. K tăqu ămôăph ng:
S d ng thi t b GPSăđ xácăđnh to đ th c t c aăRobot,ăđ xácăđ nhăđúngă
kho ng cách và v n t c di chuy n c a robot, trong h to đ Descartes ta dùng c m bi n la bàn s . K t qu mơ ph ngăđ tăđ cănh ăsauμ
Hình 3.16. ỏh ố n ỏ c ỏh c ỏ
Hình 3.18. QỐ đ o mô ph ngc a robot
Theoănh ăgi i pháp m c 2.3, đ u ra c a bùn ta s d ng ng có kíchăth c 4 inch
đ c n i v i ng ch l p s n trên g t ng caoăh năđáyăb là 4 m, chi u cao robot 750 mm. Khi k t n i đ u ra v i robot, đo n ng này phía trên và bùn s theo c t áp c aăđ căb măra ngoài, đo n ng này có kh iăl ng kho ng 10kg so v i kh iăl ng c a robot là 400kg thì nhăh ng c a nó t i chuy năđ ng c aăRobotălƠăkhôngăđángă
k .ăTheoă[6]ăđ i v i các robot bánh xích có t căđ di chuy năkhơngăv t quá 0.3 m/s khi di chuy nătrênăđ ng cong l călyătơmălƠăkhơngăđángăk , thi t k c a bánh xích c ng giúp robot không b tr t theo chi u ngang.
2.6. K tălu n
K t qu mô ph ng cho th y s tr t nhăh ngăđ n qu đ o chuy năđ ng khi robot di chuy n. V iăbiênăđ sai s dò line 18 cm là r t nh so v iăsaăđ v i kích
th c c a robot và sai s nƠyăkhôngăđángăk so v iăkíchăth c c a b ch aăn c làm mát, ch ng t mơ hình bánh xích có kh n ngăđiătheoăsaăđ , và có th th c hi n công vi c d n bùn m tăcáchăanătoƠnăvƠăđ t hi u qu trong b ch aăn c làm mát Nhà máy
CH NGă4
K TăLU NăVẨăH NGăPHỄTăTRI Nă ăTẨI
1. K T LU N
Sau th i gian th c hi năđ tƠiμăắnghiênăc u gi i pháp d n bùn b ch aăn c tháp
lƠmămátăx ng ph tr NhƠămáyă măCƠăMau”ăcácăk t qu đưăđ tăđ cănh ăsauμ
Kh o sát và tìm ra gi i pháp phù h p và hi u qu h năchoăcôngătácăd n bùn, v sinhăđáyăb ch aăn c làm mát, gi m nhân s tr c ti p, gi m m c r i ro các tai n n th c hi n công vi c, r t ng n th i gian th c hi n.
T thi t k đi năvƠăc ăkhíăc aărobotăhútăbùnăthơăvƠărobotăhútăbùnătinh,ăng i th c hi năđ tƠiăđưăxơyăd ngăsaăđ phù h p v i k t c u c a b , t đóăxơyăd ng mơ hình
đi u khi năđ robotăđiătheoăsaăđ , th c hi n công vi căđ t hi u qu và an toàn cho thi t b .
2. H NăCH ,ăGI IăH Nă ăTẨI:
Doăch aăcóăđ c ngu năkinhăphíăđ th c hi n,ănênăđ tài ch d ng l i vi c ch t o mơ hình, t đóămơăph ng nên k t qu đ tăđ c cịn mang tính lý thuy tăch aăđ c
ng d ng vào th c t .
nhăh ng c a nhi u và các sai s c ăkhíăc a thi t b hút, sai s đoăl ng c a GPS nên sai s trong k t qu đ tăđ c v n c năđ c quan tâm và sai s c năđ c h n ch đ aăv m c th păh năđ hi u qu c a công vi căđ căcaoăh n.
tƠiăđ c áp d ng cho công tác d n bùn các b ch aăn c công nghi p mà l p bùn l ng dày t iăđaălƠă30ăcm,ăn u chi u dày l păbùnăv t q 30 cm thì t c và khó có th điătheoăcácăqu đ oăđ căđ nhătr c.
3. H NGăPHỄTăTRI NăC Aă ăTẨI:
D n bùn và v sinhăđáy b basin là m t cơng vi c có kh iăl ng l n, nhân s tr c ti p tham gia ph i làm vi cătrongămôiătr ng ti m n nhi u r i ro tai n nălaoăđ ng.
Doăđóă ng d ng các k t qu nghiên c u c aăđ tài cho công vi c này là m tăđi u c n thi t trong th i gian s p t i. Bên c nhăđó,ăvi c hồn thi n mơ hình trong th c t c n
cóăđ tin c yăcaoăh nă các khâu ch t o robot đ m b o thi t b ho tăđ ng liên t c và
năđ nh.ă ng th i, c n ng d ng các thi t b đnh v m iăđ đ chínhăxácăđ c nâng cao.
DANHăM CăCỄCăCỌNGăTRỊNHăNGHIểNăC UăKHOAăH C
1. N. D. Thanh, N. D. Hung, N. K. Trung, P. H.ăLong,ăandăN.T.ăTien,ăắStudyăOnă
Solution For Removing Settled Sludge In Water Pool For Cooling Tower,”ăT p
chí C Khí Vi t Nam – The Vietnam Journal Engineering, 2022. N iădungăth ăch păbƠiăđ ngănh ăbênăd i
TẨIăLI UăTHAMăKH O
[1] Cooling Tower Fundamentals. Second Edition. Overland Park, Kansas USA: Publish by SPX Cooling Technologies, Inc., pp. 53-86.
[2] I. S. Turovskiy, and P. K. Mathai. Wastewater Sludge Processing. Wiley- Interscience, A John Wiley & Sons, INC., PUBPLICATION, pp. 31-127 [3] B. R. Gurjar, and V. K. Tyagi. Sludge Management. Boca Raton, FL: CRC Press,
pp. 6-36.
[4] ắH ng d n v n hành h th ngăn călƠmămátăNhƠămáyă m Cà Mau, H ng d n làm s ch T21101 (b ch aăn c tháp làm mát ậ PVCFC).”L uăhƠnhăn i b , Cơng ty TNHH MTV Phân Bón D u khí Cà Mau 09/04/2013.
[5] N. D. Thanh, N. D. Hung, N. K. Trung, P. H. Long, and N. T. Tien,ăắStudy On Solution
For Removing Settled Sludge In Water Pool For Cooling Tower,” T p chí C Khí Vi t
Nam – The Vietnam Journal Mechanical Engineering, vol. 11.2022, 2022.
[6] S. A. A. Moosavian, and A. Kalantanri, ắExperimental Slip Estimation for Exact Kinematics Modeling and Control of a Tracked Mobile Robot,” IEEE/RSJ International Confereence on Intelligent Robots and Systems, 22-29 Sept. 2008. [7] Friction and Friction Coefficients. Engineering Toolbox, Pearson Press, 2004. [8] C. V. Andreoli, and M. von Sperling, Sludge Treatment and Disposal, Fernando
Fernandes, IWA publishing 2007, pp. 5-29
[9] J. Morales, J. L.ăMartiốnez,ăM. A.ăMartiốnez,ăandăA. Mandow, ắPure-Pursuit
Reactive Path Tracking for Nonholonomic Mobile
Robotsăwithăaă2DăLaserăScanner,”ăEURASIP Journal on Advances in Signal Processing, vol. 2009, pp. 1-10, 2009. Doi:10.1155/2009/935237.
[10] J. Taghia, and J. Katupitiya, Applied Guidance Methodologies for Off-road Vehicles. Springer, 2020, pp. 5-31.
[11] M. A. Subari, and K. Hudha, ắDevelopment of Path Tracking Control of A Tracked Vehicle for An Unmanned Ground Vehicle,”ăInternational Journal Advanced Mechatronic Systems, vol. 8, no. 4, 2020.
[12] R. González, F. Rodr guez,ăand J. L. Guzmán, Autonomous Tracked Robot in Planar Off-Road Condition. Springer, 2014.
[13] ắTínhătốnăkho ngăcách,ăđi mămangăgi aăcácăđi măkinhăđ /ăv ăđ .”ăInternet: https://www.movable-type.co.uk/scripts/latlong.html, 2022
Scanner,” EURASIP Journal on Advances in Signal Processing, vol. 2009, pp. 1-10, 2009. Doi:10.1155/2009/935237.
[15] ắPointăSlopeăForm.” Internet: https://www.movable type.co.uk/scripts/latlong.html, 2022.
PH NăLụăL CHăTRệCHăNGANG
H ăvƠătênμăNguy năDuyăThanh.
SinhăngƠyμă22ăthángă11ăn mă1λ84.ă N iăsinhμă ngăNai.