B GIO DC V ĐO TO B CÔNG THƯƠNG
VIN NGHIÊN CU ĐIN T, TIN HC, T ĐNG HA
---***---
NGUYN TRNG TRUNG
H THNG ĐIU KHIN ROBOT T HNH QUA MNG
TRONG MÔI TRƯNG CÔNG NGHIP
TM TT LUN N TIN S K THUT
CHUYÊN NGNH: K THUT ĐIN T
M S: 9520203
TP Hồ Chí Minh - 2022
Công trnh đưc hon thnh ti: Vin nghiên cu Đin t, Tin hc, T đng ha
Cn b hưng dn khoa hc:
PGS. TS Nguyn Thanh Phương
TS. Trn Vit Thng
Phn bin 1: PGS. TS. Thái Quang Vinh
Phn bin 2: PGS. TS. Nguyn Hữu Công
Phn bin 3: PGS. TS. Hoàng Sỹ Hồng
Lun n sẽ đưc bo v trưc Hi đồng chấm lun n cấp Vin nghiên cu
Đin t, Tin hc, T đng ho hp ti hi trưng vào hồi gi 9h00 ngày 08 tháng
01 năm 2022
Có thể tìm hiểu lun n ti thư vin:
- Thư vin Quốc gia Vit Nam
- Thư vin Vin nghiên cu Đin t, Tin hc, T đng hóa
1
Mc lc
Phn m đu ...................................................................................................... 2
Tnh cấp thit ca lun n ................................................................................. 2
Phương php nghiên cu ................................................................................... 2
Cc đng gp ca lun n ................................................................................. 3
Bố cc ca lun n ............................................................................................ 4
Chương 1 Tng quan v h thống điu khiển robot t hnh qua mng
............................................................................................................ 4
1.1 Gii thiu v h thống vt lí o cho h thống kho vn ni b trong môi
trưng công nghip ........................................................................................... 4
1.2 Gii thiu v h thống điu khiển qua mng cho robot t hành ........ 6
1.3 Các vấn đ cn gii quyt ................................................................... 7
1.4 Tình hình nghiên cu ......................................................................... 7
1.5 Kt lun chương 1 .............................................................................. 8
Chương 2 Xây dng mô hình hóa robot t hành trong s nh hưng ca thi
gian tr ............................................................................................................ 8
2.1 Mô t h thống .................................................................................... 8
2.2 Mô hnh đng hc ca robot t hành ................................................. 9
2.3 Mô hnh đng lc hc ca robot t hành ........................................... 9
2.4 Mô hình hóa thi gian tr ................................................................. 12
2.5 Kt lun chương 2 ............................................................................ 13
Chương 3 Thit k b điu khiển bám theo quỹ đo mong muốn cho robot t
hành vi tín hiu đu vào tr ........................................................................... 13
3.1 Thut toán bám theo quỹ đo mong muốn ....................................... 14
3.2 H thống tham chiu ca mô hình n định ...................................... 15
3.3 B điu khiển thích nghi theo h thống tham chiu cho robot t hành
.......................................................................................................... 16
3.4 Kt lun chương 3 ............................................................................ 18
Chương 4 Kt qu .......................................................................................... 18
4.1 Cấu trúc h thống ............................................................................. 18
4.1.1 Cấu hnh điu khiển qua mng ......................................................... 18
4.1.2 Cấu trúc robot t hành ...................................................................... 19
4.1.3 Cấu trúc trao đi dữ liu qua mng .................................................. 19
4.2 Thit lp mô phỏng .......................................................................... 21
4.3 Kt qu mô phỏng trên Matlab ......................................................... 22
4.4 Thc nghim xc định thi gian tr ................................................. 25
4.5 Kt qu thc nghim điu khiển robot t hành o qua mng .......... 26
4.6 Kt lun chương 4 ............................................................................ 30
Kt lun .......................................................................................................... 30
Ti liu tham kho (Trch lưc mt phn ca lun n) .................................. 33
Danh mc công trình công bố ca tác gi ....................................................... 33
2
Phn m đu
Tnh cp thit ca lun n
Cch mng 4.0 đang din ra v tc đng tch cc đn nhiu lnh vc sn xuất,
khoa hc, v x hi. Hng lot cc doanh nghip đ v đang thc hin chuyển đi
số, nhm tối ưu hiu qu hot đng. Cng vi s ci tin qui trnh qun l, cc
thit bị/my mc phc v qu trnh sn xuất ca doanh nghip cng cn c s ci
tin đồng b. Xu hưng pht triển ca cc thit bị/my mc trong sn xuất l cho
php gim st bi cc cấp qun l, t xưng sn xuất cho đn văn phng điu hnh
theo cc mc đ, chc năng khc nhau. Để hin thc ha kh năng gim st t xa
bi nhiu cấp qun l, đồng thi gim thi gian/chi ph cho vic lp đt ban
đu/bo tr định k/bo tr d đon, cc thit bị/my mc cn đưc điu khiển và
gim st thông qua mng. T đ, khái nim h thống vt l o đưc hnh thnh,
trong đ h thống điu khiển qua mng l mt hnh thc đc bit ca n. Cng
vi s pht triển ca công ngh mng 5G, h thống điu khiển qua mng ngy
cng đưc ng dng nhiu trong sn xuất công nghip, cng như thu hút s quan
tâm ca gii nghiên cu, nhm ci tin n.
Mc tiêu ca lun n
• Tham gia gii quyt bi ton nhưc điểm ca h thống điu khiển qua mng.
• Đng gp gii php điu khiển mi trong vic gim tc đng tiêu cc ca
thi gian tr sinh ra trên đưng truyn ca h thống điu khiển qua mng.
• Xây dng mt cấu trúc điu khiển thay th cho cấu trúc điu khiển truyn
thống, ng dng trong lnh vc robot t hnh.
Phương php nghiên cu
• Nghiên cu, phân tch cc phương php đ đưc đ xuất trưc đây, mi
phương php gii quyt mt vấn đ đc th.
• Ci tin gii php đ công bố, kt hp cc phương php để to thnh mt
gii php tng hp (chưa đưc công bố), để gii quyt bi ton tng thể.
• Tin hnh mô phỏng v thc nghim để đnh gi hiu qu ca gii php đ
xuất.
3
Cc đng gp ca lun n
Lun n đ xuất b điu khiển, đưc thit k theo phương php da trên mô
hình hóa, tích hp hai kỹ thut ni ting là: Backstepping – s dng để thit k b
điu khiển cho h thống có cấu trúc đ quy, và kỹ thut thích nghi theo h thống
tham chiu ca mô hình n định (MRAC) – s dng để thit k b điu khiển cho
h thống có mô hình hóa không mô t chính xác h thống. Trong đ kỹ thut
MRAC đưc s dng để gii quyt hai vấn đ. Mt là, thit k b điu khiển có
kh năng thch nghi vi các thông số h thống không đưc xc định chính xác,
hoc thay đi trong quá trình h thống vn hành. Hai là, cho phép b điu khiển
có kh năng thch nghi vi hiu ng thi gian tr sinh ra trên đưng truyn mng
trong qu trnh điu khiển. Mc dù, lun án s dng hai kỹ thut ni ting để thit
k b điu khiển, tuy nhiên cc điểm mi ca lun án là:
- Đ xuất mt h thống tham chiu mi cho kỹ thut MRAC, có kh năng đp
ng vi tín hiu đu vào mong muốn, bin thiên theo thi gian và có thi gian tr.
- Đ xuất lut điu khiển cho kỹ thut MRAC, khác vi lut điu khiển truyn
thống, khi bên cnh s dng bin trng thái hồi tip, lut điu khiển còn s dng
hồi tip tín hiu đu vào mong muốn có thi gian tr, thành phn tích ly ca đo
hàm tín hiu đu vào mong muốn qua thi gian tr, v đo hàm ca tín hiu đu
vào mong muốn.
- Đ xuất lut cp nht cho các ma trn thông số đ li ca lut điu khiển,
khác vi lut cp nht truyn thống, khi s dng thêm đo hàm ca các ma trn
thông số đ li trong ln lấy mu hin ti và ln lấy mu thi gian tr trưc đ.
Ngoài ra, lun n cn c cc đng gp khc như:
- Xây dng phn mm xc định thi gian tr tng mng và tng ng dng
ca mô hình TCP/IP, bng phương php lp vòng (RTT).
- Xây dng phn mm mô phỏng đc tnh đng hc/đng lc hc cho robot t
hành phc v cho vic kiểm chng b điu khiển đ xuất.
- Xây dng phn mm điu khiển và giao din để điu khiển robot t hành t
xa qua mng internet, s dng giao thc truyn thông đip theo cơ ch máy