Danh mục

Xây dựng giải pháp điều khiển thích nghi mờ loại 2 cho đối tượng robot 5 bậc tự do

Số trang: 9      Loại file: pdf      Dung lượng: 927.98 KB      Lượt xem: 6      Lượt tải: 0    
10.10.2023

Xem trước 2 trang đầu tiên của tài liệu này:

Thông tin tài liệu:

Bài viết trình bày bộ điều khiển thích nghi mờ loại 2 áp dụng cho đối tượng robot 5 bậc tự do. Bộ điều khiển được đề xuất dựa trên ý tưởng điều chỉnh thích nghi các tham số của bộ điều khiển PID dựa trên hệ thống mờ loại 2 nhằm mang lại chất lượng điều khiển tốt hơn cho những đối tượng phi tuyến mạnh, có sự không chắc chắn động và bất định lớn. Sử dụng phần mềm Matlab Simulink mô phỏng đánh giá kết quả, so sánh và kiểm chứng chất lượng của các bộ điều khiển.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Xây dựng giải pháp điều khiển thích nghi mờ loại 2 cho đối tượng robot 5 bậc tự do Kỹ thuật điều khiển & Điện tử XÂY DỰNG GIẢI PHÁP ĐIỀU KHIỂN THÍCH NGHI MỜ LOẠI 2 CHO ĐỐI TƯỢNG ROBOT 5 BẬC TỰ DO Phan Văn Dư, Lê Văn Chương, Nguyễn Hoa Lư*, Hồ Sỹ Phương, Tạ Hùng Cường, Đinh Văn Nam Tóm tắt: Bài báo trình bày bộ điều khiển thích nghi mờ loại 2 áp dụng cho đối tượng robot 5 bậc tự do. Bộ điều khiển được đề xuất dựa trên ý tưởng điều chỉnh thích nghi các tham số của bộ điều khiển PID dựa trên hệ thống mờ loại 2 nhằm mang lại chất lượng điều khiển tốt hơn cho những đối tượng phi tuyến mạnh, có sự không chắc chắn động và bất định lớn. Sử dụng phần mềm Matlab Simulink mô phỏng đánh giá kết quả, so sánh và kiểm chứng chất lượng của các bộ điều khiển. Từ khóa: Điều khiển mờ loại 2; Thích nghi mờ; Robot 5 bậc tự do. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Logic mờ đã được ứng dụng thành công trong nhiều lĩnh vực như trong các sản phẩm gia dụng, trong phân loại dữ liệu hay trong điều khiển các quá trình công nghệ trong công nghiệp. Tuy nhiên, hệ thống mờ thông thường (hệ thống mờ loại 1) bị hạn chế bởi khả năng xử lý trực tiếp sự không chắc chắn động như nhiễu đầu vào hay các điều kiện thay đổi của môi trường thường gặp trong thực tế, do đó chất lượng của hệ thống chưa đạt như mong đợi. Lý thuyết về hệ thống mờ loại 2 được Zadeh [4] đưa ra từ năm 1975 và ngày càng khẳng định được tính ưu việt của mình trong việc cải thiện và nâng cao chất lượng xử lý thông tin so với nhiều phương pháp truyền thống khác. Với hàm liên thuộc là mờ, có miền không chắc chắn được cung cấp thêm các mức độ nên hệ thống mờ loại 2 có thể tạo mô hình và xử lý sự không chắc chắn động trong các hệ thống. Tay máy robot là đối tượng có đặc tính phi tuyến mạnh, các tham số động học của đối tượng thay đổi trong dải rộng, nhiễu tác động bên ngoài không biết trước và thay đổi theo thời gian. Việc tìm kiếm các phương pháp tổng hợp các hệ thống điều khiển cho đối tượng tay máy robot là vấn đề hấp dẫn và có ý nghĩa thiết thực, thu hút sự quan tâm của các nhà khoa học trong lĩnh vực điều khiển. Cho đến nay đã có nhiều nghiên cứu thiết kế bộ điều khiển trên cơ sở logic mờ nhằm cải thiện chất lượng điều khiển cho tay máy robot được công bố. Trong bài báo này, nhóm tác giả đề xuất bộ điều khiển thích nghi mờ loại 2 với cơ chế suy luận tính toán hiệu quả để xấp xỉ và bù trừ các thành phần bất định, nhiễu loạn cho đối tượng robot 5 bậc tự do nhờ đó chất lượng điều khiển được nâng cao. 2. GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ 2.1. Mô hình đối tượng Xét một cánh tay robot n bậc tự do (hình 1), có mô hình động lực học được mô tả bằng phương trình sau [1,6]: M (q )  q  Vm  q, q  q  F  q   G  q    d   , (1) trong đó: M (q ) là ma trận quán tính, đối xứng, xác định dương và bị chặn M  q   M B ; Vm  q, q  là véc tơ thành phần hướng tâm và coriolis; F  q  , G  q  , d lần lượt là ma sát, trọng trường và thành phần nhiễu tác động bị chặn  d  DB ;  là biến điều khiển, q là tham số biến khớp góc quay. Bài toán điều khiển đặt ra là thiết kế bộ điều khiển đảm bảo rằng đại lượng đầu ra bám   theo giá trị mong muốn cho trước q  q* dưới điều kiện tác động nhiễu bên ngoài là bất định và không chắc chắn. 32 P. V. Dư, …, Đ. V. Nam, “Xây dựng giải pháp … cho đối tượng Robot 5 bậc tự do.” Nghiên cứu khoa học công nghệ Hình 1. Sơ đồ tay máy n DOF. 2.2. Hệ thống logic mờ loại 2 Logic mờ loại 1 với khả năng sử dụng kinh nghiệm và phương pháp rút ra kết luận của con người dưới dạng các luật mờ về ngôn ngữ và không cần mô hình chính xác của đối tượng. Tuy vậy cũng tồn tại những mặt hạn chế, sự không chắc chắn động vốn có của nhiều ứng dụng trong thực tế có thể ảnh hưởng đến chất lượng của hệ thống điều khiển. Logic mờ loại 2 được giới thiệu bởi Zaded có khả năng xử lý sự không chắc chắn động. Một tập mờ loại 2 thể hiện ở hình 2 được định nghĩa bởi hàm liên thuộc mờ A , ở đó giá trị hàm thuộc  A  x  nằm trong khoảng [0; 1] mà không phải là một giá trị rõ với x  X và u  U   0, 1 , hay, A   x, u  ,  A  x, u   x  X , u  J x , J x   0,1 , (2) trong đó, X là miền chính, J x là miền phụ. Hình 2. Tập mờ loại 2. Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 60, 4 - 2019 33 Kỹ thuật điều khiển & Điện tử Khi đó hàm liên thuộc tập mờ loại 2 có dạng 3 chiều, bao gồm một miền không chắc chắn (FOU - Footprint Of Uncertainty). Chính sự không chắc chắn này tạo ra các tập mờ loại 2 tăng mức độ tự do giúp có thể lập mô hình và xử lý sự không chắc chắn một cách trực tiếp. Hệ thống mờ loại 2 được tiếp cận theo hai cách là hệ thống mờ nội loại 2 và hệ thống mờ chung loại 2 với sự khác biệt cơ bản về giá trị độ cao của hàm thuộc [4,5]. Đối với hệ thống mờ nội loại 2 thì độ cao  A  x, u   1 đơn giản hơn so với hệ thống mờ chung loại 2 thì  A  x, u    0,1 . Tuy vậy, cả hai loại đều có quá trình tính toán phức tạp để tìm đầu ra do giai đoạn giảm bậc và giải mờ. Trong bài báo này chỉ quan tâm đến hệ thống loại mờ nội loại 2. 2.3. Bộ điều khiển mờ loại 2 Một bộ điều khiển mờ loại 2 bao gồm 3 khối cơ bản: Khối mờ hóa, khối thiết bị hợp thành và khối xử lý đầu ra (giảm bậc và giải mờ). Sơ đồ khối của bộ điều khiển mờ loại 2 như hình 3. Thiết bị hợp thành Xử lý đầu ra Giá trị rõ Luậ ...

Tài liệu được xem nhiều:

Gợi ý tài liệu liên quan: