X A B.U A B H W Y C.
1.3.4.3 Các thông số điều khiển
Hệ thống điều khiển robot bằng bộ biều khiển B nói chung là hệ thống mạch vòng khép kín, giá trị đã điều khiển (C) đợc đo bởi Encoder quang. Các tín hiệu Encoder cung cấp nh thông tin phản hồi tới bộ điều khiển để tạo ra độ lệch chính xác từ giá trị đã yêu cầu.
Vì hệ thống điều khiển không thể phản hồi ngay tới tín hiệu đầu vào nên ở đó luôn luôn có độ trễ giữa sự phát sinh tín hiệu sai lệch và hiệu chỉnh giá trị đã điều khiển thực. Các thông số điều khiển PID (tỉ lệ ,tích phân,vi phân) cho phép bộ điều khiển thích nghi với các điều kiện khác nhau của phép toán, ví dụ khắc phục chức năng phi tuyến trong hệ thống.
•Bộ điều khiển tỉ lệ
Thông số tỉ lệ là hệ số khếch đại của hệ thống điều khiển. Giá trị của nó xác định biên độ phản hồi đối với sai số vị trí. Khi sai số vị trí hiện tại (tức là vị trí động cơ bị tắt bởi số lợng nào đó của bộ đếm Encoder) thì trung tâm xử lý tín hiệu nhân sai số theo từng thông số tỉ lệ và cộng tích số với giá trị DAC và theo cách ấy thì giảm đợc sai số. Thông số tỉ lệ là thông số trong hệ thống điều khiển PID có tác dụng nhanh nhất trong việc giảm sai số vị trí đặc biệt là trong quá trình chuyển động. Đây là thông sô đầu tiên để phản ứng lại đối với sai số vị trí khi robot đã dừng ở vị trí đích. Thông số tỉ lệ mà lớn thì hệ thống phản hồi nhanh hơn và giảm sai số nhng gây ra các trục dao động.
Nhợc điểm chính của bộ điều khiển tỉ lệ là hệ thống không thể hoàn thành huỷ bỏ sai số bởi vì mỗi lần giảm sai số thì hệ thống không đủ khả năng hồi phục ma sát trong hệ thống và đẩy các trục tới vị trí đích. Ngay cả trong trạng thái ổn định khi cha đầy tải thì giá trị đã điều khiển (tín hiệu đầu ra) sẽ luôn luôn khác với giá trị đã yêu cầu (tín hiệu đầu vào). Sai số trạng thái ổn định có thể giảm bằng cách tăng hệ số khuếch đại nhng điều này sẽ làm tăng dao động và giảm tính chát ổn định.
•Bộ điều khiển vi phân
Đầu ra bộ điều khiển (C) trong điều khiển vi phân thì là một hàm của tốc độ với sai số (Ue) là thay đổi.Tốc độ sai số thay đổi nhanh hơn thì thì đầu ra bộ điều khiển (C) lớn. Nói cách khác, bộ điều khiển nhạy cảm với độ dốc của tín hiệu sai số.
Thông số vi phân có u điểm là giảm sai số tốc độ. Hệ thống điều khiển tính toán tốc độ thực mỗi một chu kì và so sánh nó với giá trị đã yêu cầu. Trong khi robot đang gia tốc (trong thời gian đoạn đầu tiên của đừơng dẫn) thì hoạt động vi phân nh một hệ số truyền. Còn khi robot đang giảm tốc (trong thời gian lần thứ 2 ở đoạn cuối cùng của đờng dẫn) thì hoạt động vi phân nh một hệ số hãm. Việc sắp xếp vi phân tốt sẽ giảm nhanh và êm chuyển động của toàn bộ đờng dẫn. Giá trị vi phân thấp sẽ gây ra quá tải ở cuối đờng dẫn và ngợc lại sẽ gây ra dao động nhỏ dọc theo đờng dẫn.
ở phơng pháp điều khiển này, bộ điều khiển dự báo giá trị sai số toạ độ với sai số tín hiệu độ dốc và gây ra sự hiệu chỉnh cần đặt trớc. Tuy nhiên, nếu sai số là hằng số bộ điều khiển vi phân sẽ không thể giảm sai số tới 0.
•Bộ điều khiển tích phân
Tất cả các sai số trạng thái ở bộ điều khiển tích phân đã ghi ở mỗi chu kỳ đợc tính tổng và tổng của chúng đợc nhân bởi giá trị thông số tích phân. ở bộ điều khiển tích phân, đầu ra bộ điều khiển (C) giảm tín hiệu sai số (Ue) tới 0 theo tốc độ tỉ lệ với độ lớn và thời gian sai số. Nói cách khác, sai số càng lớn thì đầu ra của bộ điều khiển càng lớn và thời gian sai số dài hơn thì đầu ra bộ điều khiển lớn hơn.
Ưu điểm chính của bộ điều khiển tích phân là giảm sai số trạng thái ổn định tới 0 vì giá trị của nó tăng mỗi một chu kỳ, do đó làm tăng khả năng phản ứng lại và giảm sai số của hệ thống điều khiển. Tuy nhiên, việc tăng giá trị lớn đối với thông số tích phân có thể gây ra quá tải trong khi thêm vào giá trị nhỏ có thể ngăn cản huỷ bỏ sai số trạng thái ổn định.
Không giống thông số tỉ lệ, thông số tích phân tác dụng chậm hơn và thời gian chuyển động ít hơn. Tuy nhiên, khi trục sắp dừng xong và thông số tỉ lệ không thể giảm nhiều hơn sai số trạng thái ổn định thì thông số tích phân cần vợt qua và có thể huỷ bỏ hoàn toàn sai số.
•Bộ điều khiển PID
Phơng pháp bộ điều khiển PID là phơng pháp tối u nhất trong ba loại bộ điều khiển P, I, D. Phơng pháp này tạo ra một đáp ứng đầu ra cho phép tín hiệu đầu vào khép kín ở cả quá trình làm tăng và giảm. Nói tóm lại, thông số bộ điều khiển PID cung cấp các chức năng sau:
+Thông số tỉ lệ: có thể làm nhanh và tác động mạnh các phản ứng của cánh tay tới các lệnh chuyển động, chịu trách nhiệm đối với việc lặp lại chuyển động.
+Thông số tích phân: giúp thông số tỉ lệ loại trừ các sai số trạng thái ổn định . +Thông số vi phân: cung cấp sự tắt dần đã yêu cầu.
Chơng 2