Thiết kế bộ quan sát vận tốc lực cho tay máy robot dưới tác động của nhiễu đo lường

Kỹ thuật điều khiển & Tự động hóa<br /> <br /> THIẾT KẾ BỘ QUAN SÁT VẬN TỐC/LỰC CHO TAY MÁY ROBOT<br /> DƯỚI TÁC ĐỘNG CỦA NHIỄU ĐO LƯỜNG<br /> Đào Minh Tuấn1*, Phan Đình Hiếu2<br /> Tóm tắt: Bài báo này đề xuất cơ sở toán học cho kỹ thuật quan sát mới<br /> NGPI (New Generalized Proportional Integral) cho hệ thống động học tổng quát<br /> khi khi sự tác động của nhiễu đo lường. Kỹ thuật quan sát này sẽ hạn chế sự ảnh<br /> hưởng của nhiễu đo lường đến sai lệch ước lượng trạng thái của bộ quan sát.<br /> Dựa trên cơ sở lý thuyết NGPI, một bộ quan sát vận tốc/lực được đề xuất để ước<br /> lượng vận tốc và lực tương tác giữa tay máy Robot mới môi trường khi có sự tác<br /> động của nhiễu đo lường vị trí. Để đánh giá chất lượng bộ quan sát, nhóm tác<br /> giả đã thực hiện mô phỏng trên phần mềm Matlab-Simulink để điều khiển chuyển<br /> động và lực tương tác trên tay máy Robot A465 của CRS Robotics.<br /> Từ khóa: Điều khiển robot; Điều khiển lực; Điều khiển lai lực/vị trí; Quan sát lực.<br /> <br /> 1. MỞ ĐẦU<br /> Trong các trường hợp làm việc của tay máy Robot tương tác với môi trường<br /> làm việc như lắp ráp, mài, hàn, ... yêu cầu đặt ra là phải điều khiển đồng thời quỹ<br /> đạo và lực tương tác của tay máy Robot với môi trường làm việc để đảm an toàn<br /> cho bề mặt môi trường. Các kỹ thuật điều khiển lực được chia làm 2 loại chính là<br /> điều khiển trở kháng và điều khiển lai lực/vị trí đã được nghiên cứu và công bố<br /> trong [1-4].<br /> Trong các bộ điều khiển đã được công bố, tín hiệu phản hồi từ bộ điều khiển<br /> đều lấy từ các cảm biến. Đã có một vài nghiên cứu sử dụng các bộ quan sát cho tay<br /> máy Robot để ước lượng các trạng thái mà không đo được như trong [5-11]. Tuy<br /> nhiên, với tác động của nhiễu đo lường thì sai lệch ước lượng trạng thái thu được là<br /> lớn và ảnh hưởng đến chất lượng của bộ điều khiển khi sử dụng bộ quan sát. Bài<br /> báo đưa ra cơ sở toán học cho kỹ thuật quan sát NGPI cho hệ thống động lực học<br /> tổng quát để ước lượng trạng thái khi có tác động của nhiễu đo lường đồng thời<br /> ứng dụng kỹ thuật quan sát này để xây dựng một bộ quan sát vận tốc/lực cho tay<br /> máy Robot nhằm giảm sai lệch ước lượng lực và vận tốc khi có tác động của nhiễu<br /> đo lường góc quay các khớp của tay máy robot.<br /> 2. NỘI DUNG<br /> 2.1. Cơ sở toán học kỹ thuật quan sát NGPI<br /> Xét một hệ thống động lực học với sự tác động của nhiễu đo lường được mô tả<br /> toán học bằng hệ phương trình vi phân như sau:<br />  x  x<br />  1 2<br />  x  ku   (1)<br />  2<br />  y  x1  d t <br /> <br /> Trong đó, d t  thể hiện cho tín hiệu nhiễu đo lường,  x1 , x2 ,  xn  là các biến trạng<br /> thái của hệ thống, k là hệ số, u là tín hiệu đầu vào,  là thành phần động lực học<br /> không xác định của hệ thống, y là tín hiệu đầu ra của hệ thống. Sai lệch ước lượng<br /> khi có sự tác động của nhiễu là:<br /> <br /> <br /> 126 Đ. M. Tuấn, P. Đ. Hiếu, “Thiết kế bộ quan sát vận tốc/lực … nhiễu đo lường.”<br /> Nghiên cứu khoa học công nghệ<br /> <br /> x  d  x1  xˆ1 (2)<br /> <br /> Khi đó, mô hình bộ quan sát sử dụng kỹ thuật quan sát GPI trong [11] được xây<br /> dựng cho hệ thống động học có tác động của nhiễu đo lường được mô tả bởi hệ<br /> phương trình như sau:<br />  xˆ    x  d  xˆ   xˆ    x  xˆ    d  xˆ<br />  1 p 1 1 1 2 p 1 1 1 p 1 2<br />  <br />  xˆ2   p  x1  d  xˆ1   ku  zˆ1   p  x1  xˆ1    p d  ku  zˆ1<br />  <br />  zˆ1   p1  x1  d  xˆ1   zˆ2   p1  x1  xˆ1    p1d  zˆ2<br /> <br />  zˆ2   p2  x1  d  xˆ1   zˆ3   p2  x1  xˆ1    p2 d  zˆ3 (3)<br /> <br />  <br /> <br />  zˆ p1  1  x1  d  xˆ1   zˆ p  1  x1  xˆ1   1d  zˆ p<br /> <br />  zˆ p  0  x1  d  xˆ1   0  x1  xˆ1   d 0<br /> <br /> <br /> Với i với i  1  ( p  1) là các hệ số bộ quan sát. Thực hiện đạo hàm  p  2 lần<br /> phương trình (2), kết hợp với hệ phương trình (3) và (1) ta được<br />  x  d  x  xˆ<br />  1 1<br />  <br />   x1  d   p 1 x   p 1d  xˆ2<br />  <br />  x  x1  d   p 1d    p 1 x  xˆ 2<br /> <br />     d   p 1d   p d    p 1 x   p x  zˆ1<br /> <br />  3<br />  x    d   p 1d   p d    p 1 x   p x   zˆ1<br /> (3)<br /> (4)<br /> <br /> <br />     d (3)   p 1d   p d   p1d    p 1 x   p x   p1 x  zˆ2<br /> <br />  <br />   p2<br />  x   ( p )  d ( p 2)   p 1d ( p 1)   p d ( p )  1d  0 d <br /> <br />  p 1 x( p 1)   p x( p )   p1 x( p1)    1 x  0 x<br /> <br /> Từ hệ phương trình trên suy ra động học sai lệch ước lượng khi mà có tác động của<br /> nhiễu đo lường được xác định như sau<br /> x( p 2)   p1 x( p 1)   p x( p )  ...  1 x  0 x   ( p )<br /> (5)<br />  d ( p2)   p 1d ( p 1)   p d ( p )  ...  1d (1)  0 d <br /> <br /> Từ sai lệch động học ước lượng của hệ thống được mô tả trong phương trình (5) ta<br /> thấy sự ảnh hưởng của nhiễu đo lường tỷ lệ với các hệ số khuếch đại của bộ quan<br /> sát. Khi mà giá trị của hệ số khuếch đại bộ quan sát tăng cao, sẽ tác động trực tiếp<br /> đến sự hội tụ sai lệch ước lượng của bộ quan sát. Để khắc phục sự ảnh hưởng này,<br /> <br /> <br /> <br /> Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san TĐH, 04 - 2019 127<br />  Kỹ thuật điều khiển & Tự động hóa<br /> <br /> ta đề xuất đưa thêm một trạng thái ảo là x0 t  được lấy từ thực hiện tích phân đầu<br /> ra có nhiễu đo lường y  x1  d t  của hệ thống và được xác định như sau:<br /> t<br /> <br /> x0 t    y  d  (6)<br /> 0<br /> <br /> <br /> Hệ phương trình động học của hệ thống (1) được viết lại dưới dạng như sau:<br /> <br />  x0  x1  d<br /> <br /> <br /> <br />  x1  x2<br /> <br />  x  ku  <br />  2 (7)<br /> <br /> <br /> <br />  y0  x0<br /> <br /> <br />  y  x1  d<br /> <br /> Khi đó, một bộ quan sát NGPI được phát triển từ bộ quan sát GPI cho hệ động học<br /> (7) được viết lại như sau:<br />  xˆ    x  xˆ   xˆ<br />  0 p 2 0 0 1<br />  <br />  xˆ1   p 1  x0  xˆ0   xˆ2<br />  <br />  xˆ2   p  x0  xˆ0   ku  zˆ1<br /> <br />  zˆ1   p1  x0  xˆ0   zˆ2<br />  (8)<br />  zˆ  <br /> p 2  0<br />  2 x  x0   zˆ3<br /> ˆ<br />  <br /> <br />  zˆ    x  xˆ   zˆ<br />  p1 1 0 0 p<br /> <br />  <br />  zˆ p  0  x0  xˆ0 <br /> x0  x0  xˆ0 (9)<br /> <br /> <br />  x0  x 0  xˆ0<br /> <br /> <br /> <br />   x1  d   p 2 x0  xˆ1<br /> <br /> <br /> <br /> <br />  x0  x1  d   p 2 x 0  xˆ1<br /> <br /> <br /> <br />   x1  d   p 2 x 0   p1 x0  xˆ2<br /> <br /> <br /> <br />  x0  x1  d   p2 x0   p 1 x 0  xˆ 2<br /> 3<br />  (10)<br /> <br /> <br />   ku    d   p 2 x0   p 1 x 0   p x0  ku  zˆ1<br /> <br /> <br /> <br />     d   p 2 x0   p1 x 0   p x0  zˆ1<br /> <br /> <br /> <br />  <br /> <br /> <br /> <br />  x0 p3    p  d  p 3   p2 x0p2<br /> <br />  p 1 x0p 1  p x0p  p1 x0p1 1 x 0  0 x0<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 128 Đ. M. Tuấn, P. Đ. Hiếu, “Thiết kế bộ quan sát vận tốc/lực … nhiễu đo lường.”<br /> Nghiên cứu khoa học công nghệ<br /> <br /> Với bộ quan sát được mô tả trong hệ phương trình (8), sai lệch ước lượng được xác<br /> định trong phương trình (9). Thực hiện đạo hàm ( p  2) lần phương trình (9), kết<br /> hợp với phương trình (8) và phương trình (7) ta được phương trình (10). Phương<br /> trình động học của sai lệch ước lượng được viết lại như sau:<br /> x0 p3   p 2 x0 p 2   p 1 x0 p 1  ...  1 x01  0 x0    p  d  p 3 (11)<br /> <br /> Từ phương trình (11) ta thấy, thành phần nhiễu và các hệ số khuếch đại của bộ<br /> quan sát độc lập với nhau. Như vậy, chúng ta đã thay thế các động học tỷ lệ của<br /> nhiễu trong d  p 2   p 1d  p 1   p d  p  ...  1d 1  0 d  bằng một động học không<br /> tỷ lệ của bậc cao hơn d  p 3  tạo ra sự độc lập giữa các hệ số khuếch đại của bộ<br /> quan sát với các tín hiệu nhiễu. Vì vậy, sai lệch ước lượng của bộ quan sát sẽ hội tụ<br /> đến một lân cận được giới hạn bởi   p  d  p 3  dưới tác của nhiễu đo lường. Như<br /> vậy, bộ quan sát mới NGPI có khả năng thích ứng tốt hơn bộ quan sát GPI khi thực<br /> hiện ước lượng trạng thái cho hệ thống có tác động của của nhiễu đo lường.<br /> 2.2. Xây dựng bộ quan sát vận tốc/lực cho tay máy Robot sử dụng kỹ thuật<br /> quan sát NGPI<br /> Trong các ứng dụng mà tay máy Robot tương tác với môi trường làm việc thì<br /> điểm tác động cuối vừa phải chuyển động theo một quỹ đạo mong muốn, vừa phải<br /> duy trì một lực tương tác mong muốn với môi trường làm việc. Trong các trường<br /> hợp như vậy, bộ điều khiển thực hiện điều khển vị trí và lực cần có các tín hiệu<br /> phản hồi cả vị trí, vận tốc và lực tương tác. Tuy nhiên, các phản hồi vị trí thường<br /> được đo lường một cách đơn giản trong khi đó việc thực hiện đo lường vận tốc và<br /> lực tương tác thì rất khó khăn và có những bất lợi. Xuất phát từ thực trạng này, một<br /> giải pháp được đưa ra là từ các phản hồi về vị trí, ta tìm cách ước lượng các giá trị<br /> vận tốc và lực tương tác bằng một bộ quan sát được mô tả trên hình 1.<br /> <br /> x1 x0<br /> <br /> <br /> x2 <br /> +<br />  x0<br />  i<br /> -<br /> <br /> <br /> xˆ0<br /> xˆ1<br /> zˆ1 ˆ<br /> ˆ<br /> <br /> <br /> <br /> Hình 1. Sơ đồ bộ quan sát vận tốc/lực cho tay máy Robot.<br /> Nội dung phần này trình bày trình tự xây dựng bộ quan sát lực và vận tốc cho<br /> tay máy Robot trên cơ sở chỉ có sự đo lường vị trí và chịu sự tác động của nhiễu đo<br /> <br /> <br /> Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san TĐH, 04 - 2019 129<br />  Kỹ thuật điều khiển & Tự động hóa<br /> <br /> lường. Với mô hình động lực học của tay máy Robot trong chuyển động ràng buộc<br /> với môi trường làm việc được thể hiện trong phương trình sau<br /> H ( q ) q  C ( q , q ) q  Dq  g ( q )    J T (q ) (12)<br /> <br /> Trong đó  là thành phần lực tương tác giữa điểm tác động cuối của tay máy<br /> Robot lên bề mặt môi trường. Biến đổi phương trình (12), ta được<br /> q  H 1  q     J T  q   C  q , q  q  Dq  g  q  (13)<br />  <br /> Khi đặt một mô men điều khiển  tại các khớp của tay máy Robot thì điểm tác<br /> động cuối của tay máy Robot sẽ tương tác với môi trường ràng buộc và chịu tác<br /> động bởi một lực ràng buộc J T  q  . Ta có thể thực hiện gán các biến không gian<br /> trạng thái như sau<br /> x   x1 , x2    q , q <br /> T T<br /> (14)<br /> <br /> Khi đó, phương trình động học tay máy Robot (12) được mô tả lại dưới dạng hệ<br /> phương trình trạng thái như sau<br />  x1  x2<br />  (15)<br />  x2  H 1  x1     C  x1 , x2  x2  Dx2  g  x1   H 1  x1  J T  x1 <br />   <br /> Để đơn giản cho việc ký hiệu và sử dụng các ký hiệu trong việc xây dựng bộ quan<br /> sát lực và vận tốc cho tay máy Robot , gán cho các giá trị như sau<br />  z  H 1  x1  J T  x1 <br /> <br />  (16)<br />  N  x1 , x2   C  x1 , x2  x2  Dx2  g  x1 <br /> <br /> Thay phương trình (16) vào phương trình (15) ta được<br /> x2  H 1  x1     N  x1 , x2   z (17)<br /> <br /> <br />  xˆ0  xˆ1   p 2 x0<br /> <br /> <br /> <br /> <br />  xˆ1  xˆ2   p 1 x0<br /> <br /> <br /> <br />  xˆ2  H 1  q     N  x1 , xˆ2   zˆ1   p x0<br /> <br /> <br /> <br /> <br />  zˆ1  zˆ2   p1 x0<br /> <br /> <br />  zˆ  zˆ   x<br />  2 (18)<br /> <br /> <br /> 3 p2 0<br /> <br /> <br />  <br /> <br /> <br /> <br />  zˆ p2  zˆp1  2 x0<br /> <br /> <br /> <br />  zˆ p1  zˆp  1 x0<br /> <br /> <br /> <br />  zˆ p  0 x0<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 130 Đ. M. Tuấn, P. Đ. Hiếu, “Thiết kế bộ quan sát vận tốc/lực … nhiễu đo lường.”<br /> Nghiên cứu khoa học công nghệ<br /> <br /> Xét phương trình (17), mục đích của việc xây dựng bộ quan sát là để ước lượng<br /> một cách xấp xỉ véc tơ biến trạng thái x2 (vận tốc góc của các khớp) và lực tương<br /> tác  giữa tay máy Robot với môi trường. Thành phần  được xem như là sự thể<br /> hiện bên trong của phần tử z . Phần tử này, được xem xét như một tín hiệu không<br /> được xác định và được ước lượng, cập nhật bằng bộ quan sát được thiết kế dựa trên<br /> kỹ thuật NGPI. Sử dụng lý thuyết quan sát NGPI được mô tả trong hệ phương trình<br /> (10), bộ quan sát vận tốc/lực cho tay máy Robot được mô tả bởi phương trình động<br /> lực học (7) được xây dựng trong công thức (18)<br /> 2.3. Sự hội tụ của bộ quan sát vận tốc/lực<br /> Động lực học sai lệch ước lượng của bộ quan át được mô tả bằng hệ phương<br /> trình sau:<br /> <br /> <br />  x 0  <br />  x1  p2  x0<br /> <br /> <br /> <br />  x 1  <br />  x 2   p1 x0<br /> <br /> <br /> <br />  x 2  z1  p <br />  x0<br /> <br /> <br /> <br />  z 1  z2   p1x 0<br /> <br /> <br /> <br />  z 2  z3  p2 x 0 (19)<br /> <br /> <br /> <br />  <br /> <br /> <br /> <br />  z p2  zp1  2 x 0<br /> <br /> <br /> <br />  z p1  zp  1x 0<br /> <br /> <br /> <br />  z p  r ( p )  t   0 x 0<br /> <br /> <br /> Khi có sự tác động của nhiễu đo lường d  t  , phương trình động lực học của sai<br /> lệch ước lượng như sau:<br /> x 0p3   p2 x 0p2   p1x 0p1  ...  1x 01   0 x 0  r p  dp3 (20)<br /> Từ phương trình (20) ta thấy, sai lệch ước lượng của bộ quan sát vận tốc/lực khi có<br /> tác động của nhiễu đo lường sẽ hội tụ tiệm cận tới một vùng được giới hạn bằng tỷ<br />   dp3 p 3<br /> số . Trong đó d là một giá trị rất nhỏ khi mà tần số tín hiệu nhiễu<br /> <br /> thấp. Từ kết quả phân tích, ta có thể thấy sai lệch ước lượng bộ quan sát vận<br /> tốc/lực được xây dựng trong luận án hội tụ tiệm cận tới một vùng bé hơn so với bộ<br /> quan sát lực/vận tốc đã được nghiên cứu và công bố trong [11] khi có sự tác động<br /> của nhiễu đo lường.<br /> 3. MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ<br /> Để kiểm đánh giá chất lượng bộ quan sát vận tốc/lực được xây dựng trên cơ sở<br /> lý thuyết NGPI, nhóm tác giả sử dụng đối tượng là cánh tay robot R465 CRS<br /> Robotics với các tham số được sử dụng trong [12], được điều khiển chuyển động<br /> <br /> <br /> Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san TĐH, 04 - 2019 131<br />  Kỹ thuật điều khiển & Tự động hóa<br /> <br /> trong ràng buộc như sau:<br /> y  x2<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> x2i di<br /> <br />   0<br /> <br /> <br /> df <br /> <br /> x  x1 x1i<br /> x  x1<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 2. Mô tả chuyển động của điểm tác động cuối.<br /> Kết quả mô phỏng được thực hiện với sự kết hợp của bộ quan sát vận tốc/lực<br /> được đề xuất trong bài báo này với bộ điều khiển và các tham số điều khiển được<br /> đề xuất trong [11] như sau:<br />  T<br /> <br /> Q q K p e  K d e  K I  e  J T d  K If F  (21)<br />  0<br /> <br /> Kết qủa mô phỏng được thể hiện trên các hình sau:<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 3. Sai lệch lực ước lượng khi có nhiễu đo lường.<br /> Kết qủa mô phỏng thu được trên hình 3 cho thấy, sai lệch ước lượng lực của<br /> bộ quan sát NGPI tương đương với trường hợp không có tác động của nhiễu đo<br /> lường. Hình 3 thể hiện sự so sánh giữa sai lệch ước lượng lực của bộ quan sát được<br /> xây dựng trong luận án (NGPI) với sai lệch ước lượng lực của bộ quan sát GPI<br /> được công bố trong [13] với các đánh giá sau: Thứ nhất, thời gian đáp ứng của sai<br /> lệch ước lượng lực đối với bộ quan sát NGPI ( t  0.1s  ) nhỏ hơn đối với bộ<br /> quan sát GPI ( t  0.3s  ). Thứ hai, tại vị trí (2) cho thấy khi sai lệch ước lượng<br /> lực đã ổn định thì độ lớn sai lệch ước lượng lực từ bộ quan sát NGPI nhỏ hơn đối<br /> với bộ quan sát GPI. Cuối cùng, tại vị trí (1) cho thấy dưới sự tác động của nhiễu<br /> <br /> <br /> <br /> 132 Đ. M. Tuấn, P. Đ. Hiếu, “Thiết kế bộ quan sát vận tốc/lực … nhiễu đo lường.”<br /> Nghiên cứu khoa học công nghệ<br /> <br /> đo lường, biên độ dao động của sai lệch lực ước lượng từ bộ quan sát NGPI nhỏ<br /> hơn đối với bộ quan sát GPI.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 4. Vận tốc ước lượng khớp 1 khi có nhiễu đo lường.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 5. Vận tốc ước lượng khớp 2 khi có nhiễu đo lường.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 6. Vận tốc ước lượng khớp 3 khi có nhiễu đo lường.<br /> Vận tốc ước lượng từ bộ quan sát NGPI được thể hiện trong các hình sau:<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 7. Sai lệch vận tốc ước lượng khớp 1 khi có nhiễu đo lường.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 8. Sai lệch vận tốc ước lượng khớp 2 khi có nhiễu đo lường.<br /> <br /> <br /> Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san TĐH, 04 - 2019 133<br />  Kỹ thuật điều khiển & Tự động hóa<br /> <br /> Sai lệch giữa giá trị ước lượng vận tốc từ bộ quan sát khi có sự tác động của<br /> nhiễu đo lường được thể hiện trong các hình 7, hình 8 và hình 9. Kết quả mô phỏng<br /> cho thấy giá trị vận tốc ước lượng của các khớp từ bộ quan sát khi bị tác động do<br /> nhiễu đo lường dẫn đến sai lệch vận tốc ước lượng của các khớp lớn hơn trường<br /> hợp không có tác động của nhiễu. Tuy nhiên, độ lớn của sai lệch này rất nhỏ.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 9. Sai lệch vận tốc ước lượng khớp 3 khi có nhiễu đo lường.<br /> Với kết quả thể hiện trên các hình 7, hình 8 và hình 9 cho thấy sai lệch vận tốc<br /> ước lượng của các khớp sử dụng bộ quan sát vận tốc/lực được xây dựng trong bài<br /> báo (NGPI) nhỏ hơn rất nhiều so với sai lệch vận tốc ước lượng của các khớp khi<br /> sử dụng bộ quan sát GPI đã được nghiên cứu và công bố trong [13].<br /> 4. KẾT LUẬN<br /> Bài báo đã đề xuất cơ sở toán học của kỹ thuật quan sát NGPI cho hệ thống<br /> động lực học tổng quát dưới sự tác động của nhiễu đo lường. Dựa trên cơ sở đó,<br /> nhóm tác giả đã xây dựng bộ quan sát vận tốc/lực cho tay máy Robot chuyển động<br /> trong tương tác với môi trường làm việc có sự ảnh hưởng của nhiễu đo lường góc<br /> quay các khớp. Kết quả mô phỏng của nghiên cứu được đánh giá và so sánh với<br /> các nghiên cứu đã công bố để làm nổi bật được tính ưu việt của kỹ thuật quan sát<br /> đề xuất trong bài báo này.<br /> TÀI LIỆU THAM KHẢO<br /> [1]. R. Colbaugh, H. Seraji, and K. Glass, "Direct adaptive impedance control of<br /> robot manipulators," Journal of Field Robotics, vol. 10, pp. 217-248, 1993.<br /> [2]. B. Siciliano and L. Villani, "Adaptive compliant control of robot<br /> manipulators," Control Engineering Practice, vol. 4, pp. 705-712, 1996.<br /> [3]. B. Siciliano and L. Villani, Robot force control vol. 540: Springer Science &<br /> Business Media, 2012.<br /> [4]. S. X. Tian and S. Z. Wang, "Hybrid Position/Force Control for a RRR 3-DoF<br /> Manipulator," in Applied Mechanics and Materials, 2011, pp. 589-592.<br /> [5]. J. Cortés-Romero, A. Luviano-Juárez, and H. Sira-Ramírez, "Sliding Mode<br /> Control Design for Induction Motors: An Input-Output Approach," in Sliding<br /> Mode Control, ed: InTech, 2011.<br /> [6]. A. Luviano-Juarez, J. Cortes-Romero, and H. Sira-Ramirez, "Synchronization<br /> of chaotic oscillators by means of generalized proportional integral<br /> observers," International Journal of Bifurcation and Chaos, vol. 20, pp. 1509-<br /> 1517, 2010.<br /> <br /> <br /> 134 Đ. M. Tuấn, P. Đ. Hiếu, “Thiết kế bộ quan sát vận tốc/lực … nhiễu đo lường.”<br /> Nghiên cứu khoa học công nghệ<br /> <br /> [7]. R. Goodall, H. Sira-Ramírez, and A. Matamoros-Sánchez, "Flatness based<br /> control of a suspension system: A gpi observer approach," IFAC Proceedings<br /> Volumes, vol. 44, pp. 11103-11108, 2011.<br /> [8]. M. A. Arteaga-Pérez and A. Gutiérrez-Giles, "A simple application of GPI<br /> observers to the force control of robots," in Control, Decision and<br /> Information Technologies (CoDIT), 2014 International Conference on, 2014,<br /> pp. 303-308.<br /> [9]. M. A. Arteaga-Pérez and A. Gutiérrez-Giles, "On the GPI approach with<br /> unknown inertia matrix in robot manipulators," International Journal of<br /> Control, vol. 87, pp. 844-860, 2014.<br /> [10]. A. Gutiérrez-Giles and M. A. Arteaga-Pérez, "GPI based velocity/force<br /> observer design for robot manipulators," ISA transactions, vol. 53, pp. 929-938,<br /> 2014.<br /> [11]. Đào Minh Tuấn and Trần Đức Thuận, "Thiết kế bộ quan sát lực/vận tốc cho<br /> điều khiển chuyển động và lực cánh tay robot," Tạp chí Nghiên cứu KH&CN<br /> quân sự vol. 52, T12-2017.<br /> [12]. J.-J. E. Slotine and W. Li, "On the adaptive control of robot manipulators,"<br /> Int. J. Rob. Res., vol. 6, pp. 49-59, 1987.<br /> [13]. A. Gutierrez-Giles and M. A. Arteaga-Perez, "Velocity/force observer design<br /> for robot manipulators," in Methods and Models in Automation and Robotics<br /> (MMAR), 2013 18th International Conference on, 2013, pp. 730-735.<br /> ABSTRACT<br /> VELOCITY/FORCE OBSERVER DESIGN FOR ROBOT MANIPULATORS<br /> UNDER THE IMPACT OF MEASUREMENT NOISES<br /> This paper proposes a mathematical basis for the new observer technique<br /> NGPI (New Generalized Proportional Integral) for the dynamic systems when<br /> have the impact of measurement noises. This observer technique will reduce the<br /> influence of measurement noises to the estimation errors of the observer. A<br /> velocity/force observer is proposed to estimate the velocity and interaction force<br /> between the end-effector of Robot maipulators with environment in the case that<br /> has measurement noises. To illustrate the quality of the observer, the authors<br /> simulated the movement and interaction force on the A465 robot arm of CRS<br /> Robotic based on the Matlab-Simulink software.<br /> Keywords: Robot control; Force control; Hybrid force/position control; GPI observer.<br /> <br /> Nhận bài ngày 15 tháng 12 năm 2018<br /> Hoàn thiện ngày 13 tháng 02 năm 2019<br /> Chấp nhận đăng ngày 15 tháng 3 năm 2019<br /> 1<br /> Địa chỉ: Trường ĐHSPKT Hưng Yên;<br /> 2<br /> Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội.<br /> *<br /> Email : tuan848008@gmail.com.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san TĐH, 04 - 2019 135<br />