4
  Hi nghtoàn quc vĐiu khin và Tđộng ho á - VCCA-2011 VCCA-2011  Đi u khi n t ch nghi R o b o t công nghi  p  A d p t i ve co nt r o l fo r I nd us t r i a l R o b o t Phan Xuân Minh Trường Đại Hc Bách Khoa Hà Ni email: [email protected] Lê Hu Trung Cao đẳng nghCơ gii Ninh Bình email: Auto.depart@gmail.com Tóm tt Robot là mt đối tương phi tuyến, trong thc tế mt stham sca robot khó có thxác định đúng, thm chí mt stham scòn biến đổi trong quá trình làm vic như khi lượng ti gp tay máy, mômen quán tính ti, các thành phn ma sát trong các khp…Vi các bđiu khin kinh đin khó đạt được độ chính xác chuyn động, đặc bit khi robot hot động tc độ cao. Điu khin thích nghi theo mô hình mu có khnăng đáp ng được yêu cu này, cthđiu khin chuyn động ca robot bám theo quĩ đạo ca mô hình mu vi các chtiêu cht lượng mong mun. Bài báo đề xut thut toán điu khin thích nghi theo mô hình mu trên cơ stuyến tính hoá chính xác và minh ha kết quđạt được bng mô phng trên nn matlab-simulink cho robot 3 bc tdo.  Abstract Robot is a nonlinear plant, in fact, it is difficult to identify some parameters of robot truthfully or some of them change during working, such as load mass, inertial moment, joint’s frictions…By classical controllers, it is difficult to get the accuracy of Robot movement, speciality in high speed. the paper  proposed a adaptive control algorithm based on reference model and exact linearization to solve this  problem. Some simulation results of three degree freedom robot manipulator are illustrated . Ký hiu Ký hiu Đơn v Ý nghĩa A, B ma trn ca mô hình  f hàm phi tuyến m Mô hình mu 1. Đặt vn đề  Trong thc tế, điu khin robot bám chính xác qu  ĩ  đạo đặt tr ước mt bài toán khó vì robot là mt đối tượng phi tuyến có các tham s  khó xác định được chính xác. Bài báo trình bày phương pháp điu khin thích nghi theo mô hình mu da trên mô hình tuyến tính hoá chính xác ca robot. Bng b điu khin tuyến tính hoá chính xác k ết hp vi b điu khin thích nghi đảm bo loi bđược các thành phn bt định gây nên sai lch trong chuyn động ca robot  đảm bo h kín là GAS. Phương pháp đề xut được mô phng kim chng bng mô hình robot ba bc t do. Các k ết qu mô phng cho thy kh n ăng ng d ng c a thu t toán điu khin trong thc tế. 2. Xây dng thut toán Theo [4], phương trình động lc hc ca cơ cu robot được viết dưới dng tng quát  ( ) ( , ) ( ) ( ) d d  D q q V q q G q F q M M   (1) Trong đó: ( ) G q thành phn mômen trng lc ( )  D q  ma trn mômen quán tính ( , ) V q q  lc hướng tâm và lc nht  ( )  F q - vector lc ma sát tĩnh  d  M  - vector mômen nhiu gây ra bi mô hình động lc hc không chính xác Hphương trình trng thái động lc h c ca robot Vector trng thái bc n cho hthng  : 1 2 ( ) [ , , ..., , ..., ] T T T T   T i n  x t x x x x  Trong đó: 1 2 [ , ] [ , ] T T i  i i i i  x x x q q  - là vector trng thái ca thanh i  Vector đầu vào bc n:  1 2 1 2 [ , ,..., ] [ , ,..., ] T T n n u u u u M M M    Phương trình trng thái mô trobot như sau: ( ) ( )( ) d q d x d  f x H x M M q dt dt    (2) Trong đó: 1 ( ) ( ) [-V( , ) ( ) ( )] d q  f x  D q q q G q F q  2 ( )  n  f x R  196

Điều khiển thích nghi Robot công nghiệp

  • Upload
    pvdai

  • View
    155

  • Download
    5

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Hội nghị toàn quốc về Điều khiển và Tự động hoá - VCCA-2011Điều khiển thích nghi Robot công nghiệp Adptive control for Industrial RobotPhan Xuân Minh Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội email: [email protected] Lê Hữu Trung Cao đẳng nghề Cơ giới Ninh Bình email: [email protected]óm tắt Robot là một đối tương phi tuyến, trong thực tế một số tham số của robot khó có thể xác định đúng, thậm chí một số tham số còn biến đổi trong quá trình làm việc như khối lượng tải gắp ở tay máy, môme

Citation preview

Hi ngh ton quc v iu khin v T ng ho - VCCA-2011 VCCA-2011 iu khin thch nghi Robot cng nghip Adptive control for Industrial Robot Phan Xun Minh Trng i Hc Bch Khoa H Ni email: [email protected] L Hu Trung Cao ng ngh C gii Ninh Bnh email: [email protected] Tm tt Robotlmtitngphituyn,trongthctmt s tham s ca robot kh c thxc nhng, thm chmtsthamscnbinitrongqutrnhlm vicnhkhilngtigptaymy,mmenqun tnhti,ccthnhphnmasttrongcckhpVi ccbiukhinkinhinkhtcchnh xcchuynng,cbitkhirobothotngtc cao.iukhinthchnghitheomhnhmuc khnngpngcyucuny,cthliu khinchuynngcarobotbmtheoquoca m hnh mu vi cc ch tiu cht lng mong mun. Bi bo xut thut ton iu khin thch nghi theo mhnhmutrncstuyntnhhochnhxcv minhhaktqutcbngmphngtrnnn matlab-simulink cho robot 3 bc t do. Abstract Robotisanonlinearplant,infact,itisdifficultto identifysomeparametersofrobottruthfullyorsome ofthemchangeduringworking,suchasloadmass, inertialmoment,jointsfrictionsByclassical controllers, it is difficult to getthe accuracy ofRobot movement,specialityinhighspeed.thepaper proposedaadaptivecontrolalgorithmbasedon referencemodelandexactlinearizationtosolvethis problem.Somesimulationresultsofthreedegreefreedom robot manipulator are illustrated. K hiu K hiun v ngha A, Bma trn ca m hnh fhm phi tuyn mM hnh mu 1. t vn Trong thc t, iu khin robot bm chnh xc qu o ttrclmtbitonkhvrobotlmti tngphituyncccthamskhxcnhc chnh xc.Bibotrnh by phng php iu khin thchnghi theomhnhmudatrnmhnhtuyntnhho chnhxccarobot.Bngbiukhintuyntnh hochnhxckthpvibiukhinthchnghi m bo loi b c cc thnh phn bt nh gy nn sailchtrongchuynngcarobotvmboh knlGAS.Phngphpxutcmphng kim chng bng m hnh robot ba bc t do. Cc kt qum phng cho thykhnngng dng ca thut ton iu khin trong thc t. 2. Xy dng thut ton Theo [4], phng trnh ng lc hc ca c cu robot c vit di dng tng qut ( ) ( , ) ( ) ( )d dD q q Vq q G q F q M M + + + + = (1) Trong :( ) G q thnh phn mmen trng lc ( ) D qma trn mmen qun tnh ( , ) Vq qlc hng tm v lc nht ( ) Fq - vector lc ma st tnh dM- vector mmen nhiu gy ra bi m hnh ng lc hc khng chnh xc H phng trnh trng thi ng lc hc ca robotVector trng thi bc n cho h thng :

1 2( ) [ ,, ..., , ...,]T T T T Ti nx t x x x x =Trong :

1 2[ , ] [ , ]T Ti i i i ix x x q q = =- l vector trng thi ca thanh i Vector u vo bc n: 1 2 1 2[ , ,..., ] [ , ,..., ]T Tn nu u u u M M M = =Phng trnh trng thi m t robot nh sau: ( ) ( )( )dqd x df x Hx M Mq dt dt||= = + ||\.(2) Trong : 1( )( )[-V( , ) ( ) ( )]dqf xD q q q G q F q| |=| | \ . 2( )nf x R e196Hi ngh ton quc v iu khin v T ng ho - VCCA-2011 VCCA-2011 21( )( )n nHx RD qO | |= e | |\ . , nnR Oe H(2)cdnghphngtrnhviphnbcnht affine c thnh phn nhiu. Tuyn tnh ha chnh xc m hnh robot Trongm hnh robot (2) cc u rachnh lccbin trng thiq : 1 1 1( )( )( )n n ng x q xy gxg x q x| | | | | | |||= = = = ||| |||\ . \ . \ . (3) Cc thnh phn trong (2) c dng ( 1, i n = ): 1 2( ) ( ( ), ( ),..., ( ))nHx h x h x h x =21( ) (0 0 ( ) ( ))T ni i inh x h x h x R = e1 2 2 1 2( ) ( ( ) ( ) ( ))Tn n n nf x x x x a x a x a x+ +=Vi, 1, i j n =ta c: 1( )0 0 0 1 0 0 (0 0 ( ) ( )) 0i ih j h jTi injLg x Lxh x h x= =| |= |\ . ( ) ( ) 0jhi f j hi hi n jxLLg x L f L xx+c | |= = = |c\ . 1 12i iik rr= == Ngoi ra ch : 21( )( )n nHx RD qO | |= e | |\ . Th:1 21 21 21 1 12 2 21( ) ( ) ( )( ) ( ) ( )( ) ( )( ) ( ) ( )nnnh f h f h fh f h f h fh f n h f n h f nLLg x LLg x LLg xLLg x LLg x LLg xLx D xLLg x LLg x LLg x| | | |= = | | |\ . Lmatrnkhngsuybin.Vytheonhnghath h (2) c vector bc tng i ti thiu (1 2, ,...,nr r r ) thamn2, 1,ir i n > = .Mtkhc,dotnhcht 12nkkr r n== s nn phi c2, 1,ir i n = = . Nh vy, bc tng i ca h (2) vi cc tn hiu ra (3) tha mn iu kin : 1 2... 2nr r r r n = + + + =Nn ta c th hon ton p dng thut ton tuyn tnh ha chnh xc. Cc bc thit k : Mcchcaphngphpnyllmchohthng n nh tim cn ton cc khng ph thuc vo s tc ng ca bt k mt vector nhiu ( ) dt no. Cu trc iu khin thch nghi hnh 1 nhm m bo chuyn ng ca robot bm theo m hnh mu.Bc 1: tuyn tnh ha chnh xc Thchintuyntnhhachnhxch(2)bngb iukhinphnhitrngthi ,( , w ) ux vphpbin iviphi( ) z m x = trongA,Blccmatrn hng v A l ma trn bn (c gi tr ring nm bn tri trc o). i tng (2) s c chuyn v dng: [w + ( )d]d zAz B xdt| = +(4) Trong :( ) =(x) ( ) x L x | |Bc 2: iu khin thch nghi theo m hnh muSaukhithchintuyntnhhachnhxc,h(2) thnh h (4) c ma trn A bn, tip theo chng ta phi loibtcngnhiutheophngphpiukhin theo m hnh mu. S dng m hnh mu c dng:

,wmmd zAz Bdt = +(5) Trong: ,w w = v ( ) xp | =ltnhiub, pl tn hiu chnh nh. Donhiudkhngthocmtcchchnhxc nn gia (2) v m hnh mu lun tn ti mt sai lch ,wuw mzx zeB iu khin ,( , w ) ux i tng (2) Php i bin ( ) z m x = Chnh nh M hnh Mu Hnh1: cu trc b iu khin b bt nh 197Hi ngh ton quc v iu khin v T ng ho - VCCA-2011 VCCA-2011 me z z = .Nhimvlphithitkbhiuchnh (b nhiu) sao cho sai lchelun tin tim cn 0 vi mi loi nhiu. Vi me z z = ( )( )deAe B x d pdt| = + +

Chn hm hp thc cht c dng: ( , ) ( ) ( )T TVe d ePe d p Hd p = + + +Plnghimixngxcnhdngca phng trnh Lyapunov TAP PA Q + = tha mn ( , )0dVe ddt