zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Kỹ Thuật - Công Nghệ

» Tự động hoá

Xây dựng bộ điều khiển trượt cho cánh tay robot 2 bậc tự do

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

Báo xấu

13
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Trong nghiên cứu này, tác giả đã thành công trong việc xây dựng bộ điều trượt cho robot 2 bậc tự do. Kết quả mô phỏng cho thấy chất lượng của hệ thống tốt, các tọa độ góc của các khớp luôn bám theo các giá trị mong muốn trong thời gian ngắn và không có sai lệch tĩnh.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Xây dựng bộ điều khiển trượt cho cánh tay robot 2 bậc tự do

Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2023. ISBN: 978-604-82-7522-8 XÂY DỰNG BỘ ĐIỀU KHIỂN TRƯỢT CHO CÁNH TAY ROBOT 2 BẬC TỰ DO Nguyễn Trọng Thắng Trường Đại học Thủy lợi, email: nguyentrongthang@tlu.edu.vn 1. GIỚI THIỆU CHUNG trong đó: m1, l1, m2, l2 lần lượt là khối lượng Ngày nay các robot công nghiệp được áp và độ dài của khớp 1 và khớp 2. T1, T2 lần dụng ngày càng nhiều để thay thế lao động của lượt là là momen của khớp 1 và khớp 2. θ1 và con người nhằm mục đích nâng cao hiệu suất θ2 lần lượt là là góc của khớp 1 và khớp 2. sản xuất và chất lượng của sản phẩm. Vì vậy, Phương trình động lực học của robot như lĩnh vực điều khiển robot ngày càng hấp dẫn và sau [1], [2]: thu hút các nhà khoa học trong và ngoài nước.  T1   D11 D12  1   C1  1   G1   Đã có rất nhiều các nghiên cứu về các phương T    D      C      G  (1) pháp điều khiển robot như điều khiển  2   21 D22   2   2   2   2  backstepping, điều khiển phi tuyến, nhưng hạn trong đó: chế là có sóng hài. Ngoài ra còn có các phương D11  (m1  m2 )l12  m2l2  2m2l1l2 cos( 2 ) 2 pháp khác như điều khiển bền vững, điều khiển 2 2 tối ưu, điều khiển thích nghi, điều khiển thông D12  D21  m2l2  m2l1l2 cos( 2 ) D22  m2l2 minh, nhưng quy trình tính toán của các thuật C1   m2l1l2 sin( 2 )2  m2l1l2 sin( 2 )(2  2 ) toán còn khá phức tạp. Một giải pháp hiệu quả, đợn giản được là sử dụng bộ điều khiển mờ để C  m l l sin( ) 2 212 2 1 vận dụng kinh nghiệp vận hành của con người, G1  (m1  m2 ) gl1 cos(1 )  m2 gl2 cos(1   2 ) tuy nhiên tính bền vững không được cao. G2  m2 gl2 cos(1   2 ) Để giải quyết các hạn chế trên, trong nghiên cứu này, tác giả đề xuất bộ điều khiển trượt cho robot. Ưu điểm của bộ điều khiển đề xuất là 3. THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN TRƯỢT tính ổn định và bền cũng cao, đáp ứng nhanh. CHO ROBOT Hơn nữa, thuật toán điều khiển đơn giản, dễ cài Xét đối tượng phi tuyến bậc n được mô tả đặt. Cuối cùng, tác giả áp dụng thuật toán đề bởi phương trình: xuất để điều khiển cho robot hai bậc tự do. x ( n ) (t )  f ( x, t )  u (t ) (2) 2. MÔ HÌNH CÁNH TAY ROBOT HAI Với e là sai số giữa giá trị mong muốn và BẬC TỰ DO giá trị đáp ứng: e  xset  x Mô hình cánh tay robot 2 bậc tự do được xset - giá trị mong muốn, x - giá trị đáp ứng. mô tả như hình 1. Đặt: s  e( n1)  1.e( n2)    n2 .e(1)  n1.e (3) Phương trình s = 0 được gọi là mặt trượt. Tính đạo hàm s ta có: s  e( n )  1.e( n1)    n2 .e(2)  n1.e(1)   xdn )  x ( n )  1.e( n1)    n2 .e(2) ( (4) Hình 1. Mô hình cánh tay robot 2 bậc tự do n1.e(1) 286
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2023. ISBN: 978-604-82-7522-8 Vì x ( n ) (t )  f ( x, t )  u (t ) nên ta có: 4. KẾT QUẢ VÀ PHÂN TÍCH s  xdn )  f ( x, t )  u (t )  1.e( n1)    ( Trên cơ sở mô hình đã trình bày ở trên, tác giả xây dựng mô hình robot trên Matlab. n2 .e(2)  n1.e(1) Các thông số của robot được cài đặt Thay thế x ( n ) (t )  f ( x, t )  u (t ) vào phương như sau: trình (4), ta có: l1 = 1 (m); m1 = 0.8 (kg); s  xdn )  f ( x, t )  u (t )  1.e( n1)    ( l2 = 0.5 (m); m2 = 0.4 (kg); (5) Bộ điều khiển được thiết kế theo công n2 .e(2)  n1.e(1) thức (8). Chọn tín hiệu điều khiển u sao cho: Với các tham số của bộ điều khiển trượt s   K .sign( s ) (với K > 0)  được cài đặt như sau: Ta có: 5  10     ; K    u   f ( x, t )  x ( set )  1.e( n1)    n 5  9 (6) n2 .e(2)  n1.e(1)  K .sign( s) Chạy hệ thống, trong trường hợp hàm s  K .sign( s ) , ta thu được các kết quả như  1 Chọn hàm Lyapunov: V  .s 2 hình 2, 3, 4. 2 Hình 2 thể hiện quỹ đạo trạng thái-pha của Với u theo luật điều khiển (6) thì e và de/dt của khớp 1 và khớp 2. Kết quả mô s   K .sign( s ), nên:  phỏng cho thấy các trạng thái đều tiến về gốc  V  s.s   K . | s | 0 V s  tọa độ (0,0), như vậy các tín hiệu  sẽ tiến Nên hệ thống sẽ ổn định tiệm cận tại điểm đến set cân bằng s = 0 tức là e và các đạo hàm bậc n của e sẽ tiến đến 0. Áp dụng điều khiển trượt đối tượng cánh tay robot 2 bậc: x (t )  f ( x, t )  u(t )  (7)   Với: x     1   2  T  u   1 T2   1_ set  1  Sai số: e   set       2 _ set   2    Chọn mặt trượt: s  s   1   e  e   s2    Với:    1  là hệ số mặt trượt. 2  Áp dụng công thức 6, luật điều khiển cho robot như sau: u   f ( x, t )   set   .e  K .sign( s )  (8) K  Hình 2. Quỹ đạo trạng thái e, de/dt: Với K   1  là hệ số điều khiển.  K2  a) Khớp 1; b) Khớp 2. 287
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2023. ISBN: 978-604-82-7522-8 Hình 3 thể hiện các đặc tính thời gian của Kết quả mô phỏng cho thấy các momen bị các góc mong muốn 1_set, 2_set, các góc đáp dao động rất lớn, điều này sẽ gây ảnh hưởng ứng 1, 2 và các sai số e1, e2. Kết quả mô xấu đến hệ thống, làm cho tuổi thọ cơ cấu phỏng cho thấy: Ban đầu các góc mong muốn chấp hành và các thiết bị bị giảm nhanh. Để và các góc đáp ứng không bằng nhau, sau khắc phục hạn chế trên, ta thêm khâu trễ vào khoảng thời gian ngắn (khoảng 1,5s) các góc trong hàm SMC, lúc này hàm SMC được đáp ứng bằng góc mong muốn, sau đó các chuyển thành như sau: góc đáp ứng luôn luôn trùng khớp với góc  K i .sig ( si ) if | s |  d  mong muốn, các sai số e1, e2 bằng không. Do SMCi  K i .sat ( si )   s đó ta có thể khẳng định được chất lượng của  K i . d if | s |  d  hệ thống điều khiển tốt. Khâu trễ là rất cần thiết để cho hệ thống để đảm bảo cho các cơ cấu chấp hành và các thiết bị thêm bền vững. 5. KẾT LUẬN Trong nghiên cứu này, tác giả đã thành công trong việc xây dựng bộ điều trượt cho robot 2 bậc tự do. Kết quả mô phỏng cho thấy chất lượng của hệ thống tốt, các tọa độ góc của các khớp luôn bám theo các giá trị mong muốn trong thời gian ngắn và không có sai lệch tĩnh. Đặc biệt, khi ta thêm hàm trễ, các dao động của lực điều khiển giảm, góp phần nâng cao tuổi thọ bộ điều khiển và cơ cấu chấp hành. Hình 3. Các đặc tính thời gian: 6. TÀI LIỆU THAM KHẢO a) Khớp 1; b) Khớp 2. [1] Nguyen Trong, T., & Nguyen Duc, M. (2017). Các momen điều khiển của các khớp được Sliding Surface in Consensus Problem of được thể hiện ở hình 4. Multi-Agent Rigid Manipulators with Neural Network Controller. Energies, 10(12), 2127. [2] Murray, R. M. (2017). A mathematical introduction to robotic manipulation. CRC press. Hình 4. Momen của các khớp: a) Khớp1; b) Khớp 2. 288

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

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

65 tài liệu

2428 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.