ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

MAI TIẾN SỸ
NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ
BỘ ĐIỀU KHIỂN TRƢỢT BẬC HAI
CHO TAY MÁY ROBOT CÔNG NGHIỆP
Chuyên ngành : Kỹ thuật điều khiển và Tự động hóa
Mã số : 62.52.02.16
TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ TỰ ĐỘNG HÓA
Đà Nẵng – Năm 2020
Công trình được hoàn thành tại
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS. Lê Tiến Dũng
Phản biện 1: TS. Nguyễn Quốc Định
Phản biện 2: TS. Hà Xuân Vinh
Luận văn đã được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt
nghiệp thạc sĩ Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa họp tại Trường
Đại học Bách khoa vào ngày 18 tháng 1 năm 2020
Có thể tìm hiểu luận văn tại:
- Trung tâm Thông tin - Học liệu, Trường ĐHBK - Đại học Đà Nẵng
- Thư viện Khoa điện, Trường ĐHBK - Đại học Đà Nẵng
1
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Vấn đề nghiên cứu các thuật toán điều khiển tay máy robot
công nghiệp đã và đang được các nhà nghiên cứu, các trường đại học,
các viện nghiên cứu và các công ty đầu tư thực hiện trong nhiều thập
kỷ qua. Trong đó, phương pháp điều khiển trượt (Sliding mode
control) đã nhận được nhiều sự chú ý như là một phương pháp điều
khiển hữu ích, mạnh mẽ và hiệu quả để khắc phục những thành phần
bất định, nhiễu loạn bên ngoài và các biến thiên tham số không thể
đoán trước của tay máy robot công nghiệp. Tuy nhiên, phương pháp
điều khiển trượt tồn tại một số nhược điểm như cần phải xây dựng mô
hình động lực học của tay máy robot và tồn tại hiện tượng dao động
(chattering) của tín hiệu điều khiển. Chính vì vậy, ngày nay các biến
thể và cải tiến của phương pháp điều khiển trượt áp dụng cho tay máy
robot công nghiệp vẫn đang được tiếp tục nghiên cứu để nâng cao hơn
nữa chất lượng, hiệu quả hoạt động điều khiển tay máy robot công
nghiệp.
Trong đề tài này, học viên hướng đến việc nghiên cứu, thiết kế
thuật toán điều khiển trượt bậc hai (Second-order sliding mode
control) cho tay máy robot công nghiệp nhằm mục tiêu tăng độ chính
xác, bền vững và đồng thời khắc phục được hiện tượng chattering.
2. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu.
Mục tiêu tổng quát:
Mục tiêu cụ thể:
3. Đối tƣợng và phƣơng pháp nghiên cứu.
Đối tƣợng nghiên cứu.
4. Phƣơng pháp nghiên cứu.
Phương pháp nghiên cứu lý thuyết:
Nghiên cứu thực tiễn:
2
5. C u tr c của uận văn.
Bản luận văn gồm 4 chương chính, nội dung tóm tắt như sau:
Chƣơng 1: Giới thiệu chung.
Chƣơng 2: Động ực học của tay máy robot.
Chƣơng 3: Thiết kế thuật toán điều khiển tay máy robot công
nghiệp.
Chƣơng 4: Mô phỏng và đánh giá kết quả.
6. Tổng quan tài iệu nghiên cứu
CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG
1.1. Giới thiệu về ịch sử phát triển của Robot công nghiệp.
1.2. Giới thiệu về tay máy robot công nghiệp
Robot công nghiệp là một tay máy tự động linh hoạt thay thế
từng phần hoặc toàn bộ các hoạt động cơ bắp và hoạt động trí tuệ của
con.
Robot là sự kết hợp các mối liên kết cơ học, được điều khiển
bằng điện, thủy lực hoặc bằng khí nén. Hầu hết các robot đều sử dụng
động cơ DC hoặc AC-servo hoặc động cơ bước vì giá thành rẻ, hoạt
động êm hơn và tương đối dễ kiểm soát.
Các ứng dụng chẳng hạn như hàn, mài, và lắp ráp,chuyển động
phức tạp có thêm một số dạng cảm biến bên ngoài như cảm biến thị
giác, xúc giác hoặc cảm biến lực...
1.3. Phân oại Robot công nghiệp
1.4. Ứng dụng của robot công nghiệp.
Dưới đây là một số hình ảnh về các robot công nghiệp và các
ứng dụng mà chúng ta thường gặp.
1.5. Một số phƣơng pháp điều khiển tay máy Robot công
nghiệp.
1.5.1. Điều khiển tính momen.
3
1.5.2. Điều khiển thích nghi.
1.5.3. Điều khiển trượt.
CHƢƠNG 2: XÂY DỰNG MÔ HÌNH TOÁN HỌC CỦA TAY
MÁY ROBOT
2.1. Động học thuận, động học ngƣợc của tay máy Robot hai
bậc tự do.
2.1.1. Động học thuận của tay máy robot.
Các khái niệm cơ bản. 2.1.1.1.
Các bước cơ bản để lập phương trình động học của tay 2.1.1.2.
máy robot tổng quát
hương trình động học của tay máy robot 2 bậc tự do. 2.1.1.3.
Khảo sát tay máy robot có 2 khâu phẳng như hình 2.7. Ta gắn
lên các hệ trục tọa độ như sau: các trục z, z1 vuông góc với mặt phẳng
tờ giấy. Hệ tọa độ cơ sở Oxyz và hệ O1x1y1z1 gắn lên khâu số 2 như
hình vẽ.
Chọn các biến khớp q1, q2 là góc quay của các khâu 1 và khâu 2
như hình vẽ. Giả sử khâu chấp hành cuối được gắn tại điểm mút P của
khâu số 2 có tọa độ P(x,y). cũng chính là tọa độ của vật thể. Phương
trình động học của tay máy robot là quan hệ giữa tọa độ của vật thể
trong hệ tọa độ cơ sở [x y] và các biến khớp [q1 q2]:
21 ,qq
y
x
.
2.1.2. Động học ngược của tay máy robot 2 bậc tự do.
2.2. Mô hình động ực học của tay máy Robot n bậc tự do.
2.2.1. Giới thiệu về động lực học của robot.
2.2.2. Động lực học Lagrange của tay máy robot n bậc tự do.