Luận văn thạc sĩ sử dụng bộ quan sát trạng thái tốc Độ cao Điều khiển bền vững robot

Thao hướng phải triển đó, tác giả luận văn đã quylt dink hea chon dé tai: Ste dung h6 quan sắt trạng thái tốc độ cao trong điều khiển bên vững Robot làm đề tải cho luận ăn cao học của mì

Trang 1

„ BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO _

TRƯỜNG DẠI HỌC BÁCH KIIOA TIA NOI

NGUYEN TUAN PHUONG

sU DUNG BO QUAN SAT TRANG THAI TOC BO CAO DIEU

KHIỂN BÈN VỮNG ROBOT

Chuyên ngành: TỰ DỘNG HÓA

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

TU DONG HOA

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC :

TS NGUYEN PHAM THUG ANH

Ha Nai - 2010

Trang 2

LOT CAM DOA!

Tôi xin cam đoan những kết quả trong luận văn được xây dựng hoàn toàn là đo bản thân tôi nghiên cáu và thực hiện dựa trên sự hướng dẫn của cô giảo và tham khảo các tài liệu đỡ được trích dẫn

Tác giả luận văn:

Nguyễn Tuân Phường

Trang 3

MẸC LỤC

Chương 1: Khải quất về Robot cing nghiện

1.1 Giới thiệu về robol công nghiệp

1.1.1 Lịch sử phát triển rohoL công nghiệp - 3

1.1.2 Cáo ửng dụng của robot công nghiệp

1.2 Các phân tử cơ bản hệ điều khiển robot

1.3.3 Phương pháp điều khiển PD bu trong trường 1.3.4 Diễu khiển thích nghỉ theo sai lệch eo

1.3.5 Phương pháp điều khiển thích nghỉ động lực học ngược 23

1.3.6 Điều khiến bên vững theo chế độ trượi 26

Chương 2~ Thiết kế bộ diễu khiển trượt và bộ quan sát trạng thải tốc độ

22 kế bộ quan sát trạng thái lốc độ cao

2.2.1 Tổng quan vé bé quan sat trang thai 42

3.2.2 Bỏ quan sát trạng thải Luenberger cenneeeereriseoeo.44 3.2.3 Bộ quan sát trạng thải Kalman on senenrsnsrreoreueoe đỔ

Trang 4

DANH MUC CHU VIET TAT

PID Proportion-Intergral-Derivative Controller

DANH MỤC HỈNH VẼ

Hình L-I Hình dạng của một Robot dhg nghiệp

ror! Bookmark not defined

Eình 1-2 Robot phua son

ror! Bookmark nat defined

Hinh 1-3 Robot hin

Hinh 1-4 Robot lip ip

Hình 1-$ Khép tính tiến

Tĩnh 1-6 Œe loại khớp quay

Trang 5

MỞ BẦU

Cũng với xự phải triển của khoa hoc kỹ thuật, ngành Điều khiển và Tự động hoá cầng đề có những bước tiễn quan trọng Những bước tiễn đó để góp phân không nhà vào việc ting ndng suất lao động, giảm giá thành và mâng cao chất

Tượng của sản phẩm Nói tới lĩnh vực Tự động hóa công nghiệp, người ta không thể

kháng nhắc tát Robat Ở các nước cả nên công nghiệp phái triển thi vide dua Robot

vào trong quá trình săn xuất trong các nhà máy dễ dẫn thay thé con người, đồng thời khắc phục tình trạng không đồng đều về chẾ! lượng sản phẩm, đã trở nên rÃt phổ biển trong thoi gian gan day

Ô nước ta, việc áp dụng Tự động hoá về trang bị Robot cho các dây chuyên sẵn xuất trong cde nha may can khá mớt mê nhưng bước đầu đang được ứng dụng, phat triển Tuy nhiên, đễ phat triển trong lĩnh vực labot công nghiệp theo chiễu

sâu, chúng 1a cần tiếp cận theo hướng nghiên cứu các thuật toàn điều khuẩn thông

mình, điều khiên nâng cao, áp dụng vào cho cánh tay Nobot Thao hướng phải triển

đó, tác giả luận văn đã quylt dink hea chon dé tai: Ste dung h6 quan sắt trạng thái tốc độ cao trong điều khiển bên vững Robot làm đề tải cho luận ăn cao học của mình, Đà tài này đề cập đến mội vẫn đề rất quan trọng trong diéu khién Robot, dé

là vẫn đề điền khiển chuyên động của Robot bên vững với nhiễu và quan sát tắc độ khốp quay bằng bộ quan sải toc dé cao

Nội dụng của liận văn được chia tim 4 chương với nội dụng cơ bên nhấc sat

Chương 1- Khái quát về Robot công nghiệp: Giới thiêu về lịch sử phát triển của Robot công nghiệp, các khái niệm có bản trong điều khiển Robot và sơ:

lược các phương pháp điều khiển chuyên động Rabot

Chương 2- Thiết kế bộ diều khiển trượt và hộ quan sát trạng thải tắc độ

cae: Trình bày phương pháp thiết kế bộ điều khiển trượt che Robot Sơ lược các bộ quan sat trạng thái, phương pháp thuết kế bộ quan uát trạng thải tốc độ cao

(Chương 3- Thiết ILê hệ điều khiển trượt? sử dụng bộ quan sdt trạng thải tắc

độ cao cho Robot 2 thanh nất: Xây dựng mô hình động lực học, bộ điều khiẩn

Trang 6

MỞ BẦU

Trang 7

trượt, bộ quan sát tốc độ caa cho robot planar Trén cơ sở đó xây dựng hệ điều

khiển trượt kết hạp với bộ quan sát tốc độ cao cho robot pÌanar

Chương 4- Mô phông và đảnh giú kết quả: Tiến hành mô phông thuật toán điễu khiển và bộ quan sắt cho robot planar trén matlab-sunulink va đảnh giả kết

quả đạt được, đồng thời định hưởng phát triển của để tài

Trong quá trình nghiên cứu, tác giả luân văn đã cỗ gắng tiếp cân và giải quyết vẫn

đề mội cách triệt để nhát Tuy vậy, do thời gian có hạn và trình độ chuyên môn con

nhiều điểm chưa được hoàn thiện, chắc chấn sẽ không tránh khỏi những sai sói

nhất định Kinh mong nhận được sự đóng góp và chỉ bảo của các thấy có

Trang 8

Hinh 4-25 Bip tng vị tí vàtốc độ khi §n hiệu đặt giá sin(Urad; q24

[0,2;0,4;0,8]

„82

Trang 9

tình 2-$ MBlinh quan af trạng thể

Eình 2-6 Bộ quan #tLuuenberger

Đinh bê quan ấ Kalman

Hình 2-8 Bộ quan st trượt cho Robot

Eình 2-9 Bộ quan st tắc độ cao

Tình 3-1 MBlinh Robot Planar hai bậc tự do

Eình 3-2 Chọn dc hệ tọa độ gắn

Hinh 3-3 Tinh biến khớp theo tọa độ tay

Tĩnh 4-1 MBlinh đối tượng robot planar

Tĩnh 4-2 MBlinh bộ quan sử tốc độ cao cho robot planar

Tĩnh 4-3 Bê điều khiển trượt cho robot: planar

Tinh 4-4 Khéi finh gittri tung gian tg1

Tĩnh 4-% Khối finh giitri trang gian tg?

Tinh 4-6 He diéu khién trot kting ding b6 quan st

Lũnh 4-7 IMBlinh hệ điều khiển trượt kết hợp bộ quan at

tình 4-8 Khảo st hộ quan ai

Tĩnh 4-9 Dâpứng hộ quan #tvị tr khi LT =20 2 =5 J3 =18 4 1

Hinh 4-14 Fip img bộ quan # tốc độ khi II =300, 12 =5, l3 =250 14 =4

Binh 4-15 Đp ứng vị tí khi đng lm SIGN

Binh 4-16 Bip ứng tốc độ khí đng làn SIGN

Hình 4-17 Mimon diéu khién khi dug lam SIGN

Binh 4-18 Đẹp ứng vị tí khi đng làm SAT

Hinh 4-19 Bip ung téc độ khí đng lần SAT

Eình 4-20 Mimen diéu khiển khi ding lan SAT

Hinh 4-21 Bip ang vi tikhi én higu đật bậc thang qld 0,5rad,q2d 0,3rad

Hinh 4-22 Bip ủng tốc độ khi đn hiêu đặt bậc thang qld —0,Srad; q2d—0,3rad

Hình 4-23 Bip tng vi ti vaide dé kchi tn hidu đặt giả sin(Qrad q2d 0,5rad

Eình 4-34 Đụ ứng vị tí tốc độ khi n hiều đặt q1ủ = sin(rad, q2d = 2sin(2t) rad

Trang 10

tình 1-7 Cầu lĩnh Robot đạng Để Œc

Hinh 1-8 Cau hinh Robot dang lin trị

Hinh 1-9 Cau hình Robot đạng lính cầu

Tinh 1-10 Cấu hinh Robot dang khép nối

Iãnh 1-11 Cầu lnh Scara

Hình 1-12 Sơ để khối Robot ding nghiép

Hinh 1-13 Ge phirong php dién khién Robot

Hình 1-14 Sơ đỗ cắn túc hệ điền khiển ĐI.H ngược

tình 1-15 Sơ đồ điều khiển PID 5s ccs2cetseerirerrirrrroo

Hình L-I6 Sơ đã điền khiển PD œhhtrọng trưởng,

tình I- 17 Hệ thống điều khiển thích nghủ theo sai lệch

tình 1-18 Sơ đồ khỏi bộ điều khiển động lực học ngược tích nghỉ

Hình 1-19 Đối Lượng điều khiển bởi rơ ]e 2 vị bi

tình 1-20 Quỹ đạo pha đuờng chuyển đổic 0

Bình I-21 Hệ trượt với luật chuyển đổi phan hii

tình 1-22 Mạch điều khiển với phản hỏi nội

Hình 1-33 Quỹ đạo pha với đường chuyển đổi S

Eình 1-24 Sơ để nguyên ÿđiền khiển kiển trượt

Hình 2-1, Hình 2-2, Hình 2-3

Tĩnh 2- 4 Dinh nghia lép bin B(t)

Trang 11

MỞ BẦU

Trang 12

[0,2;0,4;0,8]

„82

Trang 13

Trang 14

Trang 15

[0,2;0,4;0,8]

„82

Trang 16

MỞ BẦU

Trang 17

Hinh 1-3 Robot hin

Trang 18

Trang 19

Hinh 1-3 Robot hin

Trang 20

Trang 21

Trang 22

[0,2;0,4;0,8]

„82

Trang 23

Trang 24

Hinh 1-3 Robot hin

Trang 25

MỞ BẦU

Trang 26

Trang 27

Trang 28

Trang 29

Hinh 1-3 Robot hin

Trang 30

Trang 31

Trang 32

2.2.4 Bộ quan sắt trượt .coeheeeeeeeirrrereoarseeeoeoeeđT7

3.3.5 Bộ quan sát trạng thái tốc độ cao (High Gain Observer — HGO) 4Ø

2.2.6 Kết luận 53

Chương 3 Thiết kế bộ diều khiẫn trượt trên cơ sở bộ quan sắt tốc độ cao cho

robot 2 thanh nỗi

3.1.1 Bải toán động học thuận neueeireerrirerriroeere.SỔ 3.1.2 Bái toán động học ngược no neeeeeeiererieiroreoeoe.SB

4.1 Xây dụng chương trình mỏ phỏng, neo

4.1.1 Mô hình đổi tượng robot planar - ceereereoeeoeoe.ÔBE

4.1.2 Mô hình bộ quan sát tốc độ cao co „68

4.1.3 Mô hình hệ điều khiển trượt không dùng bộ quan sát T0 4.1.4 Mô hình hệ điều khiển trượt kết hợp bộ quan sát trạng thải tốc độ cao 72

4.2 Kết quả mê phỏng 73

4.2.2 Hệ điêu khiển Irượt không đùng bộ quan sắt tắc độ 76 4.2.3 Đáp ứng bên vững của hệ điêu khiển trượt kết hợp bộ quan sát tốc độ cao 80

Trang 33

Hinh 1-3 Robot hin

Trang 34

Trang 35

robot 2 thanh nỗi

Trang 36

robot 2 thanh nỗi

Trang 37

Hinh 1-3 Robot hin

Tiêu đề	Luận văn thạc sĩ sử dụng bộ quan sát trạng thái tốc độ cao điều khiển bền vững robot
Tác giả	Nguyễn Tuân Phường
Người hướng dẫn	TS. Nguyễn Phạm Thức Anh
Trường học	Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
Chuyên ngành	Tự động hóa
Thể loại	Luận văn thạc sĩ
Năm xuất bản	2010
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	75
Dung lượng	153,9 KB