ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
_______________________
VŨ ĐÌNH TUYÊN
Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
TS. BÙI THỊ HẢI LINH
Thái Nguyên – Năm 2024
LỜI CAM ĐOAN
Tên tôi là: Vũ Đình Tuyên
Sinh ngày: 28 tháng 11 năm 1992
Học viên lớp cao học khoá 24 chuyên ngành Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa - Trường
đại học kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên.
Hiện đang công tác tại: Nhà máy Z115/Tổng cục Công nghiệp Quốc phòng ( Tên giao
dịch : Công ty TNHH Một thành viên Điện cơ Hoá chất 15).
Tôi xin cam đoan luận văn “Ứng dụng thuật toán PID điều khiển cánh tay Robot
cho dây chuyền sơn, sấy hòm bảo quản sản phẩm lăng phun chữa cháy” do cô giáo
TS. Bùi Thị Hải Linh hướng dẫn là nghiên cứu của tôi với tất cả các tài liệu tham khảo
đều có nguồn gốc, xuất xứ rõ ràng.
Thái Nguyên, ngày 10 tháng 01 năm 2024
Học viên
Vũ Đình Tuyên
LỜI CẢM ƠN
Sau thời gian nghiên cứu, làm việc khẩn trương và được sự hướng dẫn tận tình
giúp đỡ của cô giáo TS. Bùi Thị Hải Linh, luận văn với đề tài “Ứng dụng thuật
toán PID điều khiển cánh tay Robot cho dây chuyền sơn, sấy hòm bảo quản sản
phẩm lăng phun chữa cháy” đã được hoàn thành.
Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới:
Cô giáo hướng dẫn TS. Bùi Thị Hải Linh đã tận tình chỉ dẫn, giúp đỡ tác giả
hoàn thành luận văn. Các thầy giáo, cô giáo tại Trường Đại học kỹ thuật công nghiệp
Thái Nguyên, và một số đồng nghiệp, đã quan tâm động viên, giúp đỡ tác giả trong
suốt quá trình học tập, nghiên cứu để hoàn thành luận văn này.
Mặc dù đã cố gắng hết sức, tuy nhiên do điều kiện thời gian và kinh nghiệm
thực tế của bản thân còn ít, cho nên đề tài không thể tránh khỏi thiếu sót. Vì vậy, tác
giả mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy giáo, cô giáo và các bạn bè
đồng nghiệp cho luận văn của tôi được hoàn thiện hơn.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Thái Nguyên, ngày 10 tháng 01 năm 2024
Tác giả luận văn
Vũ Đình Tuyên
I
MỤC LỤC
MỤC LỤC.............................................................................................................................. I
DANH MỤC HÌNH ẢNH ................................................................................................. III
DANH MỤC BẢNG ........................................................................................................... V
MỞ ĐẦU ............................................................................................................................... 1
1. Tính cấp thiết của đề tài .................................................................................................... 1
2. Mục tiêu của luận văn ....................................................................................................... 2
3. Kết cấu của luận văn ......................................................................................................... 2
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG DÂY CHUYỀN SƠN, SẤY HÒM BẢO
QUẢN SẢN PHẨM LĂNG PHUN CHỮA CHÁY. ......................................................... 3
1.1 Robot công nghiệp .......................................................................................................... 3
1.1.1 Sơ lược quá trình phát triển của Robot công nghiệp .................................................... 3
1.1.2 Ứng dụng của Robot công nghiệp .............................................................................. 14
1.1.3 Các chỉ tiêu đánh giá và các thông số kỹ thuật ........................................................... 18
1.1.4. Các bài toán thường gặp đối với robot công nghiệp .................................................. 22
1.2 Tổng quan về hệ thống dây chuyền sơn, sấy hòm bảo quản sản phẩm lăng phun chữa
cháy ...................................................................................................................................... 23
1.2.1 Robot sơn Kawasaki KJ264 ........................................................................................ 23
1.2.2 Dây truyền sơn, sấy hòm bảo quản sản phẩm lăng phun chữa cháy. ........................ 25
CHƯƠNG 2. XÂY DỰNG BÀI TOÁN ĐIỀU KHIỂN CHO ROBOT ......................... 30
SƠN 6 BẬC ........................................................................................................................ 30
2.1 Phân tích động học thuận Robot ................................................................................... 30
2.1.1 Mô hình robot và các hệ tọa độ Denavit – Hartenberg(DH) ...................................... 30
2.1.2 Xác định các ma trận DH ............................................................................................ 31
2.1.3 Xác định vận tốc góc và gia tốc góc các khâu của robot ............................................ 33
2.1.4 Vận tốc và gia tốc điểm định vị khâu thao tác của robot ............................................ 34
2.1.5 Thiết lập phương trình động học robot ....................................................................... 35
2.2 Phân tích động học ngược robot ................................................................................... 36
2.2.1 Phương pháp giải tích .................................................................................................. 37
II
2.2.2 Chọn nghiệm phù hợp ................................................................................................. 46
2.2.3 Phương pháp số ........................................................................................................... 46
2.3 Một số kết quả sau mô phỏng ....................................................................................... 50
2.3.1 Mô phỏng bài toán động học thuận ............................................................................ 50
2.3.2 Mô phỏng bài toán động học ngược ........................................................................... 53
CHƯƠNG 3. TỐI ƯU THAM SỐ BỘ ĐIỀU KHIỂN PID CHO ROBOT 6 BẬC TRONG
DÂY CHUYỀN SƠN, SẤY. ............................................................................................. 57
3.1 Bộ điều khiển kỹ thuật số PID ...................................................................................... 57
3.2 Phương pháp điều chỉnh Ziegler – Nichols .................................................................. 61
3.3 Tự động điều chỉnh dựa trên phản hồi rơ le ................................................................. 63
3.4 Điều chỉnh với biên độ và pha được chỉ định .............................................................. 66
3.5 Relay có trễ .................................................................................................................... 68
3.6 Bù(Offset) ...................................................................................................................... 69
3.7 Điều chỉnh tự động dựa trên vị trí cực .......................................................................... 70
3.8 Ứng dụng thuật toán điều khiển PID cho robot 6 bậc tự do ........................................ 71
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................................. 84
