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

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.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
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  ...