Thiết kế bộ điều khiển thích nghi trượt bền vững bám theo quỹ đạo trên cơ sở mạng nơron cho hệ thống tay máy robot

Sự phát triển các thuật toán điều khiển cho các hệ thống tay máy robot là rất quan trọng. Bộ điều khiển trượt (SMC) đã được sử dụng thành công để điều khiển các hệ thống tay máy robot. Ưu điểm của bộ điều khiển trượt là tính ổn định bền vững ngay cả khi hệ thống nhiễu hoặc thông số của mô hình thay đổi theo thời gian.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Thiết kế bộ điều khiển thích nghi trượt bền vững bám theo quỹ đạo trên cơ sở mạng nơron cho hệ thống tay máy robotLIÊN NGÀNH ĐIỆN - ĐIỆN TỬ - TỰ ĐỘNG HÓATHIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN THÍCH NGHI TRƯỢT BỀN VỮNG BÁM THEO QUỸ ĐẠO TRÊN CƠ SỞ MẠNG NƠRON CHO HỆ THỐNG TAY MÁY ROBOTDESIGN A ROBUST ADAPTIVE TRAJECTORY TRACKING SLIDING MODE CONTROL BASED ON NEURAL NETWORKS FOR ROBOT MANIPULATOR SYSTEMS Vũ Đức Hà1, 2, Huang Shoudao2, Trần Thị Điệp1, 2, Phạm Thị Hoan1 Email: vuhadhsd@gmail.com 1 Trường Đại học Sao Đỏ, Việt Nam 2 Trường Đại học Hồ Nam, Trung Quốc Ngày nhận bài: 27/3/2018 Ngày nhận bài sửa sau phản biện: 20/9/2018 Ngày chấp nhận đăng: 28/9/2018Tóm tắtSự phát triển các thuật toán điều khiển cho các hệ thống tay máy robot là rất quan trọng. Bộ điều khiểntrượt (SMC) đã được sử dụng thành công để điều khiển các hệ thống tay máy robot. Ưu điểm của bộđiều khiển trượt là tính ổn định bền vững ngay cả khi hệ thống nhiễu hoặc thông số của mô hình thayđổi theo thời gian. Tuy nhiên, để thiết kế được bộ điều khiển trượt, người thiết kế cần biết chính xác môhình của đối tượng. Trong thực tế, vấn đề này không phải lúc nào cũng thực hiện được. Để giải quyếtkhó khăn trên, bài báo đề nghị sử dụng mạng nơron hàm cơ sở xuyên tâm (RBFNN) kết hợp với bộ điềukhiển trượt (SMC). Một hàm trượt bền vững được lựa chọn như một bộ điều khiển phụ để đảm bảo tínhổn định chắc chắn trong các môi trường khác nhau. Các luật thích ứng cho trọng số của RBFNN đượcthiết lập bằng định lý ổn định Lyapunov, sự ổn định và tính bền vững của toàn bộ hệ thống điều khiểnđược đảm bảo, và các sai số bám và vị trí hội tụ theo yêu cầu đã được chứng minh. Giải thuật điềukhiển nghiên cứu được sẽ áp dụng để điều khiển hệ tay máy hai bậc tự do. Với bộ điều khiển này, đápứng của hệ tay máy: phẳng, không có độ vọt lố, không có dao động và sai số bám tiến về zero. Kết quảđiều khiển được kiểm chứng bằng phần mềm mô phỏng Matlab.Từ khóa: Điều khiển trượt; mạng nơron; điều khiển thích nghi bền vững; hệ tay máy.AbstractThe development of the control algorithms for robot manipulator systems is important. Sliding-modecontroller (SMC) has been successfully employed to control robot manipulator systems. The remarkablecharacteristic of sliding mode control is the robust stability with disturbance and variable model parametersof the system. However to design the controller, the exact model of the plant has to be known. Inpractically, the problem is hard to solve. To improve the above drawbacks, in this paper, radial basisfunction neural network (RBFNN) is used and combined with sliding controller (SMC). A robust slidingfunction is selected as an auxiliary controller to guarantee the stability and robustness under variousenvironments. The adaptation laws for the weights of the RBFNN are adjusted using the Lyapunovstability theorem, the global stability and robustness of the entire control system are guaranteed, andthe tracking errors converge to the required, and positions proved. The above-mentioned algorithm isapplied to control two degree of a freedom robot manipulator. With the novel controller, the response ofthe plant is flat, non-overshoot, non-chattering and zero setting error. The method is tested with Matlabsimulation software.Keywords: Sliding mode control; neural networks; robust adaptive control; robot manipulator.1. GIỚI THIỆU bất ổn khác nhau trong động lực học của chúng,Hệ tay máy robot là một hệ thống phi tuyến MIMO làm giảm hiệu suất và tính ổn định của hệ thống,(Multi input multi output) đa biến và chịu nhiều chẳng hạn như nhiễu loạn bên ngoài, ma sát phiNgười phản biện: 1. GS.TSKH. Thân Ngọc Hoàn tuyến, tải trọng thay đổi, thay đổi thời gian ở mức 2. PGS.TSKH. Trần Hoài Linh độ cao. Do đó, để đạt được hiệu suất cao trong Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 3(62).2018 19 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC việc bám theo quỹ đạo mong muốn là một nhiệm xuất để bù thích nghi cho đầu ra bám của các hệ vụ rất khó khăn. Để khắc phục những vấn đề này, thống phi tuyến liên tục. Trong [12], một lược đồ các phương pháp điều khiển khác ...