Thiết kế bộ điều khiển PID trượt tay máy Scara

Bài viết giới thiệu bộ điều khiển - tích phân - tỷ lệ trượt thiết kế cho việc di chuyển bám ổn định của tay máy SCARA. Phân tích tính ổn định tiệm cận toàn cục của hệ thống tay máy SCARA với bộ điều khiển đề xuất. Điều kiện tồn tại của mặt trượt và tính ồn định toán cục của hệ thống được thiết lập dưới dạng toàn phương của hàm Lyapunov. Tính khả thi cùa bộ điều khiển được kiểm chứng thông qua kết quả mô phỏng trên phần mềm Matlab.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Thiết kế bộ điều khiển PID trượt tay máy Scara 28 Khoa hoïc - kó thuaäät THIEÁT KEÁ BOÄ ÑIEÀU KHIEÅN PID TRÖÔÏT CHO TAY MAÙY SCARA Traàn Quyù Höõu*, Traàn Ñình Huy, Ngoâ Cao Cöôøng, Nguyeãn Thanh Phöông  TOÙM TAÉT Baøi vieát naøy, giôùi thieäu moät boä ñieàu vaøo quaù trình saûn xuaát nhö caùc Robot haøn khieån vi - tích phaân - tyû leä(PID) tröôït, thieát trong nhaø maùy saûn xuaát oâ toâ, caùc Robot laép keá cho vieäc di chuyeån baùm oån ñònh cuûa tay raùp linh kieän trong daây chuyeàn saûn xuaát maùy SCARA. Phaân tích tính oån ñònh tieäm board maïch, Robot laép maùy, Robot ñaøo caän toaøn cuïc cuûa heä thoáng tay maùy ñöôøng haàm, robot caáp phoâi trong caùc maùy SCARA, vôùi boä ñieàu khieån ñeà xuaát. Ñieàu gia coâng chi tieát cô khí, Robot quay camera kieän toàn taïi cuûa maët tröôït vaø tính oån ñònh trong caùc saân vaän ñoäng ... Tuy nhieân, ôû Vieät toaøn cuïc cuûa heä thoáng ñöôïc thieát laäp döôùi Nam thì vieäc nghieân cöùu vaø cheá taïo Robot daïng toaøn phöông cuûa haøm Lyapunov. Tính môùi ôû giai ñoaïn baét ñaàu, chuû yeáu döøng laïi ôû khaû thi cuûa boä ñieàu khieån ñöôïc kieåm chöùng möùc ñoä cheá thöû, chæ moät soá ít ñöôïc chuyeån thoâng qua keát quaû moâ phoûng treân phaàn giao vaøo quaù trình saûn xuaát. Caùc robot naøy meàm Matlab. chöa coù tính thích öùng vôùi moâi tröôøng thay ñoåi maø chuû yeáu hoaït ñoäng theo moät chöông DESIGNING SLIDE CONTROLLER PID trình ñònh tröôùc. FOR SCARA ROBOTIC ARM Vieäc nghieân cöùu caùc boä ñieàu khieån  ABSTRACT ñeå naâng cao ñoä chính xaùc cuûa robot hieän vaãn coøn ñang ñöôïc caùc nhaø khoa hoïc trong This article introduces a Proportional - Integral - Derivative Slide Controller (PID vaø ngoaøi nöôùc quan taâm raát nhieàu. Controller) that is designed for stable Tay maùy laø moät ñoái töôïng coù ñoä phi sticking move of the SCARA robotic arm, tuyeán raát cao do ñoù vieäc thieát keá boä ñieàu analyzes the global asymptotic stability of khieån cho ñoái töôïng naøy laø khaù phöùc taïp. the SCARA robotic arm system with the Nhö ñaõ bieát, ñieàu khieån vôùi caáu truùc thay proposed controller, existing conditions of ñoåi (Variable Structure Control/Sliding sliding surface and global stability of the mode control) laø phöông phaùp höõu hieäu ñeå system that is established under quadratic ñieàu khieån cho caùc ñoái töôïng phi tuyeán bôûi form of the Lyapunov function. The luaät ñieàu khieån hoài tieáp phi tuyeán [1] – [4]. feasibility of the controller is verified Trong nhöõng naêm gaàn ñaây, heä thoáng through simulation results on Matlab ñieàu khieån vôùi caáu truùc thay ñoåi ñaõ ñöôïc software. öùng duïng roäng raõi ñeå oån ñònh hoaù cho chuyeån ñoäng cuûa Robot. Ñieàu khieån vôùi caáu 1. GIÔÙI THIEÄU truùc thay ñoåi laø moät kyõ thuaät ñieàu khieån raát Hieän nay treân theá giôùi ñaõ coù raát maïnh. nhieàu nghieân cöùu veà robot vaø cuõng ñaõ coù Coù raát nhieàu nghieân cöùu veà boä ñieàu raát nhieàu Robot ñöôïc cheá taïo vaø öùng duïng khieån coù caáu truùc thay ñoåi, coù theå keå ñeán Khoa hoïc - kó thuaäät 29 nhö: Boä ñieàu khieån tröôït trong heä lieân tuïc trình baøy trong [8] , [9], boä ñieàu khieån tröôït ñöôïc ñöa ra trong [10] ñeå ñieàu khieån cho tay maùy,…. Baøi vieát naøy, trình baøy moät boä ñieàu khieån PID coù caáu truùc thay ñoåi keát hôïp giöõa boä ñieàu khieån coù caáu truùc thay ñoåi vaø maët tröôït PID ñeå ñieàu khieån cho goùc quay cuûa tay maùy SCARA baùm theo goùc ñaët. Điều kiện tồn tại của mặt trượt và tính ổn định tiệm cận toàn cục của hệ thống được thiết lập dưới dạng toàn phương của hàm Lyapunov. 2. MOÂ HÌNH ÑOÄNG LÖÏC HOÏC CUÛA TAY MAÙY SCARA Xeùt moät tay maùy SCARA nhö hình 1. Tay maùy goàm hai thanh quay coù Hình.2. Tay máy SCARA trong hệ tọa độ Oxy. chieàu daøi laø a1, a2 vaø moät thanh tònh tieán coù chieàu daøi d. Thanh a1 vaø a2 ñöôïc noái vôùi Töø sô ñoà caáu truùc cuûa tay maùy nhau qua moät khôùp quay, thanh a1 ñöôïc noái SCARA, ta coù toïa ñoä ñieåm P ñöôïc xaùc ñònh vaøo chaân ñeá qua moät khôùp quay, caùc khôùp nhö sau: quay ñöôïc truyeàn ñoäng bôûi ñoäng cô DC. X  a1 cos 1  a2 cos1   2  (1) Thanh chuyeån ñoäng tònh tieán d coù Y  a1 sin 1  a2 sin1   2  (2) theå quay quanh truïc cuûa noù. Đạo hàm (2.1) và (2.2) ta có: Giaû thieát raèng, thanh chuyeån ñoäng tònh tieán ñöôïc giöõ coá ñònh, tay maùy SCARA  X  ...