Nghiên cứu và thiết kế bộ điều khiển cho robot di động trên cơ sở phương pháp điều khiển trượt

Bài viết này trình bày một phương pháp nghiên cứu thiết kế bộ điều khiển cho hệ thống truyền động của robot di động đa hướng trong môi trường phẳng không xác định, trên cơ sở phương pháp điều khiển trượt, có tính đến yếu tố phi tuyến (trượt của bánh xe).
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu và thiết kế bộ điều khiển cho robot di động trên cơ sở phương pháp điều khiển trượt TNU Journal of Science and Technology 227(08): 95 - 102 RESEARCH AND DESIGN CONTROLLER FOR MOBILE ROBOT ON THE BASIS OF SLIDING MODE CONTROL METHOD Vu Thi To Linh* University of Economics - Technology for Industries ARTICLE INFO ABSTRACT Received: 20/02/2022 This paper presents a research method to design a controller for the drive system of a omnidirectional mobile robot in an unknown flat Revised: 20/4/2022 environment, based on the sliding control method, taking into account Published: 21/4/2022 nonlinear factors (slip of the wheel). This problem helps the mobile robot to ensure stability in both the forward and backward movements KEYWORDS of the robot. Moreover, the process of the robot must overcome obstacles on the way, so that the robot still works stably without Mobile robot encountering any obstacles, until it reaches the destination safely. The Sliding mode control simulation results are performed in the Matlab Simulink environment to demonstrate the correctness of the proposed algorithm. Moreover, Electric drive these research results will be the basis for the establishment of control Nonlinear Control algorithms, electric drive system design for mobile robots in industry, Intelligent control in the medical field and in transportation. NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN CHO ROBOT DI ĐỘNG TRÊN CƠ SỞ PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN TRƯỢT Vũ Thị Tố Linh Trường Đại học Kinh tế - Kỹ thuật Công nghiệp THÔNG TIN BÀI BÁO TÓM TẮT Ngày nhận bài: 20/02/2022 Bài báo này trình bày một phương pháp nghiên cứu thiết kế bộ điều khiển cho hệ thống truyền động của robot di động đa hướng trong Ngày hoàn thiện: 20/4/2022 môi trường phẳng không xác định, trên cơ sở phương pháp điều Ngày đăng: 21/4/2022 khiển trượt, có tính đến yếu tố phi tuyến (trượt của bánh xe). Vấn đề này giúp robot di động đảm bảo sự ổn định trong cả chuyển động tịnh TỪ KHÓA tiến, chuyển động lùi của robot. Hơn thế nữa quá trình robot phải vượt chướng ngại vật trên đường đi, sao cho robot vẫn làm việc ổn Robot di động định mà không gặp bất kỳ một trở ngại nào, đến khi về đich một cách Điều khiển trượt an toàn. Các kết quả mô phỏng được thực hiện trong môi trường Truyền động điện Matlab Simulink nhằm minh chứng tính đúng đắn của thuật toán đã đề xuất. Hơn nữa những kết quả nghiên cứu này sẽ là cơ sở cho việc Điều khiển phi tuyến thiết lập các thuật toán điều khiển, thiết kế hệ thống truyền động điện Điều khiển thông minh cho robot di động trong công nghiệp, trong lĩnh vực y tế và trong giao thông vận tải. DOI: https://doi.org/10.34238/tnu-jst.5558 Email: vttlinh@uneti.edu.vn http://jst.tnu.edu.vn 95 Email: jst@tnu.edu.vn TNU Journal of Science and Technology 227(08): 95 - 102 1. Mở đầu Trong những năm gần đây, robot di động đang được sử dụng trong các nhiệm vụ quan trọng và nhiều các hoạt động khác nhau. Do khả năng thông minh mà con người chúng ta đã trang bị cho chúng: từ thuật toán điều khiển mới, hệ thống truyền động tối ưu hơn, động cơ điều khiển (động cơ servo),.v.v. làm cho quá trình hoạt động của robot di động ngày càng chính xác [1], [2]. Những robot này có thể được sử dụng như một cơ sở độc lập hoặc với các cánh tay có độ cứng vững với nhiều bậc tự do và linh hoạt dựa trên bản chất của nhiệm vụ thực thi hành động [3]-[5]. Trong điều kiện môi trường thực tế, robot luôn trượt trên bề mặt và điều đó là không thể phủ nhận, trong trường hợp này yếu tố đó được coi là yếu tố phi tuyến trong điều khiển; cần được khắc phục [6], [7]. Do đó, việc mô hình hóa robot trong điều kiện lý tưởng, khi không tính đến yếu tố trượt của bánh xe gây ra thì các kết quả bao gồm không có đủ độ chính xác và sai số lớn. Quá trình trượt bánh xe như vậy được coi là ảnh hưởng đến quá trình làm việc của hệ thống. Do đó, việc sử dụng một bộ điều khiển trong chế độ trượt, nhằm đảm bảo cấu trúc của hệ thống phù hợp để đối phó với các yếu tố phi tuyến này của hệ thống truyền động cho robot, [8]-[10]. Vì vậy, đây là vấn đề rất quan trọng cần phải tính đến ngay cả khi sử dụng các thuật toán điều khiển thông minh như: trí tuệ nhân tạo, điều khiển tối ưu thích nghi bền vững,... cho robot [11]-[15]. Việc nghiên cứu quá trình điều khiển robot di động trong nhiều lĩnh vực, tác vụ khác nhau đã thể hiện rõ được tầm quan trọng của mô hình hệ thống truyền động robot. Từ một số nghiên cứu đã được thực hiện để mô hình hóa hệ thống điều khiển robot di động như ở tài liệu [7] đã nghiên cứu về một số mô hình hệ thống truyền động cho robot công nghiệp nói chung và mô hình robot tự hành, robot di động nói riêng. Tài liệu [10] thì nghiên cứu về vấn đề lập trình điều khiển, điều hướng, bám quỹ đạo trong không gian phẳng, không gian đề các cho robot tự hành và robot di động, chưa tính đến yếu tố phi tuyến biến thiên như trên. Theo Cerezo và cộng sự phát triển để ổn định robot di động vi sai trên cơ sở phương pháp điều khiển trượ ...