zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Kỹ Thuật - Công Nghệ

» Tự động hoá

Điều khiển thích nghi bám quỹ đạo cho hệ xe kéo sử dụng phương pháp thiết kế Backstepping

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:3

Báo xấu

10
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết Điều khiển thích nghi bám quỹ đạo cho hệ xe kéo sử dụng phương pháp thiết kế Backstepping đề xuất một bộ điều khiển mới cho hệ xe kéo, giải quyết được vấn đề bám quỹ đạo và không biết trước tham số của hệ thống. Thành công chính của phương pháp dựa trên kĩ thuật Backstepping để đảm bảo ổn định toàn cục của hệ thống.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Điều khiển thích nghi bám quỹ đạo cho hệ xe kéo sử dụng phương pháp thiết kế Backstepping

Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2017. ISBN: 978-604-82-2274-1 ĐIỀU KHIỂN THÍCH NGHI BÁM QUỸ ĐẠO CHO HỆ XE KÉO SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ BACKSTEPPING Nguyễn Thanh Bình, Bùi Văn Đại Trường Đại học Thủy lợi, email: ntbinh@tlu.edu.vn 1. GIỚI THIỆU Bảng 1. Thông số của hệ xe kéo Hệ xe kéo là một dạng của hệ robot di Trọng tâm của xe tractor C0 chuyển bao gồm một robot chủ động - tractor Trọng tâm của xe trailer C1 và robot bị động - trailer. Hệ xe kéo đã được Trung điểm của 2 bánh xe tractor P0 sử dụng nhiều trong các phương tiện công nghiệp, nông nghiệp và dân dụng như xe đầu Trung điểm của 2 bánh xe trailer P1 kéo, các loại máy cắt cỏ, xe kéo hàng hóa… Khoảng cách giữa P0 và C0 a0 Khó khăn chính trong việc điều khiển hệ Khoảng cách giữa P1 và C1 a1 xe kéo do tính chất phi tuyến và hụt cơ cấu Khoảng cách giữa P0 và P1 d0 chấp hành của hệ thống chịu rằng buộc dạng không tích phân được (Nonholomic). Để Khoảng cách giữa P0 ( P1 )và bánh xe b khắc phục điều này tác giả đề xuất bộ điều Bán kinh của bánh xe r khiển phản hồi trạng thái thay đổi theo thời Vị trí của xe trailer x,y gian nhằm đưa ra momen cần thiết đặt và 2 Góc quay của xe tractor 0 bánh của tractor. Cách thiết kế bộ điều khiển Góc quay của xe trailer 1 dựa trên kỹ thuật backstepping và phương pháp Lyapunov trực tiếp nhằm ổn định và Mô hình hệ xe kéo được xem xét tại đây đưa sai lệch quỹ đạo về không. Ngoài ra luật được xây dựng trong tài liệu [1] như sau: thích nghi được đề xuất đểkhắc phục trường q  S  q  u (1) hợp một số tham số của hệ thống là không M 2  q  u  C2  q, q  u     (2) biết trước. l r Trong đó: 1  , 2   l   r cos  0  1  2. MÔ HÌNH HỆ XE KÉO  cos 1 0  sin   rI   1 0   Mr  2 tan  0  1  1 2 0  S   tan  0  1   M2   d   0  rI0   d   0   b   0 1   1 2    rI 0  1 tan  0  1   ra0 m00    d cos 2  0  1  cos  0  1   C2     ra0 m00   0   b cos  0  1    l , r lần lượt là momen tác động vào bánh xe tractor, q   x, y,1 ,0  , u  u1 u2  lần T T lượt là vận tốc dài của trailer và vận tốc góc của trator. Quan hệ giữa u1 , u2 với vận tốc 2 Hình 1. Sơ đồ mô tả hệ xe kéo bánh xe của tractor là: 496
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2017. ISBN: 978-604-82-2274-1  r w 1  w 1  w1c , w 2  w 2  w2 c (6) u1  2 l  r  cos  0  1   (3) Với w1c , w2 c là các đầu vào điều khiển ảo  r u2  l  r  được thiết kế cho w 1 , w 2 . Kết hợp (7) với (9),  2b ta đưa mô hình sai lệch (6) về dạng: 3. THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN z1  1r z2  w1c  w1 z2  1r z1   w1c  w 1  u1r  z3 Ta định nghĩa  xr , yr ,1r ,0 r  là quỹ đạo z3  u1r  z4  z2   (7) chuyển động mong muốn và thỏa mãn:  tan  0 r  1r    xr  u1r cos 1r  w1c  w1   z4  z2  d 1  z   2 3     yr  u1r sin 1r z4  w2c  w 2  u1r (3) Để thiết kế w1c , w2 c ta chọn hàm Lyapunov: 1r  d tan( 0 r  1r )  1 1  0 r  u2 r V1   z12  z22  z32  z42  (8) 2 k  Mục tiêu điều khiển ở đây là xác định Đạo hàm 2 vế của (10) theo dọc (9)và chọn: momen đặt vào 2 bánh của tractor để đảm w2 c  k   z3u1r  k1 z4  bảo sai lệch giữa quỹ đạo thực và quỹ đạo đặt  tan  0 r  1r   (9) hội tụ về không. Để đạt được mục tiêu điều w  k z z  1c 2 3  4 d  1  z2  k z 3   2 1   khiển ta đề ra một số giả thiết như sau: Ta thu được: Giả thiết 1: Tín hiệu đặt xr , yr ,1r ,0 r , u1r 1 V1   k1 z42  z4 w 2 u2 r và đạo hàm bậc nhất và bậc 2 của nó k 2 bị chặn.   tan 0 r  1r   (10) k2  z1  z3  z4   1  z32   Giả thiết 2: u1r  0  t   0,     d   Tiếp theo ta định nghĩa biến sai lệch:   tan 0 r  1r    w1  z1  z3  z4  d  1  z32    ex   cos 1r  sin 1r  0 0   x  xr      e      y     sin 1r  cos 1r  0 0   y  yr  (4) Tiếp theo ta định nghĩa các vector:  e1   0 0 1 0   1  1r     w 1 T w 2  , c   wc1 T w 2 c  ,    w1 w 2  T       e0   0 0 0 1   0   0 r     1  2  T Lấy đạo hàm 2 vế của phương trình trên:  tan  0 r  1r   1   ex  1r ey  u1r  cos e1 u1 1  k z4 ,  2  z1  z3  z4  d 1  z32      ey  1r ex  sin  e  u 1 1 (6) Từ (8) ta suy ra: e1  1 tan  0  1  u1  1r    0 ,1,0r ,1r  u  f (11) d e0  u2 r  u2 Đặt: uc   c  f  kết hợp với (14) 1 Sử dụng phép đổi biến trong [1] như sau:     u  uc   u (12) z1  ex Để thiết kế  ta chọn hàm Lyapunov: z2  e y 1 V2  V1   T M 2  q  z3  tan e1   (7) 2   e tan  0  1   tan  0 r  1r  cos e1 (13) z4  Đạo hàm 2 vế của (16) ta thu được: d cos3 e1  y   tan  0 r  1r   2 V2  k1 z42  k2  z1  z3  z4  1  z32   w1  w1c   w1  w1c   u1r  cos e1 u1   (5)   d   w2  w2 c   w2  w2 c   z4  1  u T   C2  q, q  u  M 2  q  uc  M 2  q  u  T    2  Đến đây ta sử dụng kỹ thuật backstepping Tách vế phải phương trình trên thành: trong tài liệu [4] để thiết kế  . Định nghĩa sai 1 lệch điều khiển ảo như sau: C2  q, q  u  M 2  q  uc  M 2  q  u  Y (14) 2 497
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2017. ISBN: 978-604-82-2274-1 Chọn luật điều khiển: Nhìn vào kết quả mô phỏng ta có thể thấy   Y ˆ   u   T  (15) được quỹ đạo thực đã bám sát theo quỹ đạo Thay (17) và (18) vào V2 ta có: mong muốn, các tham số ước lượng đã bị V2   k1 z42  u T u  u T Y  chặn. Để tăng tốc độ hội tụ về không của sai 2 (16) lệch ta tăng các hệ số K3 trong (17) và   tan  0 r  1r    k2  z1  z3  z4  d 1  z32    k1 , k2 trong (11).     Để thiết kế luật thích nghi ta chọn hàm 5. KẾT LUẬN 1 Lyapunov V3  V2  T  Bài báo đã đề xuất một bộ điều khiển mới 2 Đạo hàm phương trình trên và chọn luật cho hệ xe kéo, giải quyết được vấn đề bám thích nghi như sau: quỹ đạo và không biết trước tham số của hệ  thống. Thành công chính của phương pháp ˆ   1Y T u (17) dựa trên kĩ thuật backstepping để đảm bảo ổn Ta thu được: định toàn cục của hệ thống. V3  k1 z42  u T u   tan  0 r  1r   2 (18) 6. TÀI LIỆU THAM KHẢO k2  z1  z3  z4  d 1  z32        [1] Khalaji et al, “Robust Adaptive Controller Định lý 1: Bộ điều khiển (18) và luật thích for a Tractor–Trailer Mobile nghi (20) làm ổn định hệ thống (1-2), sai lệch Robot,”IEEE/ASME Transaction on quỹ đạo (5) tiến về không với giả thiết 1 và 2. Mechatronics, vol. 9, pp. 1-11, 2014. [2] Kayacan et al, “Robust Tube-Based Chứng minh: Decentralized Nonlinear Model Predictive Phương pháp chứng minh định lý 1 dựa Control of an AutonomousTractor-Trailer trên bổ đề Barbalat có trong chương 8 của tài System,” IEEE/ASME Transaction on liệu [5]. Do phần chứng minh dài dòng nên Mechatronics, vol. 20, pp. 447-456, 2015. tác giả không viết rõ ở đây, bạn đọc muốn [3] Kayacan et al, “Learning in Centralized biết thêm hãy liên hệ qua email tác giả trên Nonlinear Model Predictive Control: đầu bài báo. Application to an AutonomousTractor- Trailer System,” IEEE Transaction on 4. KẾT QUẢ MÔ PHỎNG Control Systems Technology, vol. 23, pp. 197-205, 2015. [4] M. Krstic, I. Kanellakopoulos, and P. V. Kokotovic, Nonlinear and Adaptive Control Design. New York: Wiley, 1995. [5] H. K. Khalil, Nonlinear Systems, 3rd ed. Upper Saddle River, NJ:Prentice-Hall, 2002. Hình 2. Kết quả mô phỏng của hệ xe kéo khi áp dụng phương pháp được đề xuất 498

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí

65 tài liệu

2431 lượt tải

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.