ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
---------------------------------------

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG BỘ ĐIỀU KHIỂN HIỆN
ĐẠI CHO HỆ ĐIỀU KHIỂN CÁC CHUYỂN ĐỘNG
CỦA ROBOT THEO QUỸ ĐẠO PHẲNG

Ngành
: TỰ ĐỘNG HÓA
Mã số
:
Học viên
: ĐÀO QUỐC CHÍNH
Cán bộ HDKH : PGS.TS. NGUYỄN NHƯ HIỂN

THÁI NGUYÊN - 2010
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐHKT CÔNG NGHIỆP
*****

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
--------------------------------------




1

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan luận văn này là công trình do tôi tự làm và nghiên cứu,
trong luận văn có sử dụng một số tài liệu tham khảo như đã nêu trong phần tài liệu
tham khảo.

Tác giả luận văn

Đào Quốc Chính

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




2

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN .................................................................................................. 1
MỤC LỤC.............................................................................................................. 2
DANH MỤC CÁC BẢNG ..................................................................................... 5
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ................................................................ 6
MỞ ĐẦU ................................................................................................................ 9
CHƢƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ ROBOT VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP ............. 11
ĐIỀU KHIỂN HIỆN ĐẠI.................................................................................... 11

1.2.6.1 Ưu điểm .................................................................................................. 29
1.2.6.2 Khuyết điểm ............................................................................................ 30
1.3. Hệ điều khiển mờ lai (F - PID)............................................................................ ....31
1.3.1 Khái niệm........................................................................................................... .31
1.3.2 Các dạng hệ mờ lai phổ biến............................................................................. ..32
1.3.2.1. Hệ lai không thích nghi có bộ điều khiển kinh điển.................................. ..32
1.3.2.2 Hệ mờ lai Cascade........................................................................................33
1.3.2.3 Điều khiển công tắc thích nghi bằng khóa mờ.............................................33

CHƢƠNG 2 ......................................................................................................... 34
THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN MỜ LAI CASCADE ĐỂ ĐIỀU KHIỂN CHUYỂN
ĐỘNG ROBOT 2DOF THEO QUỸ ĐẠO PHẲNG................................................. 34
2.1 Khái quát ............................................................................................................... 34
2.2 Tổng hợp bộ điều chỉnh vị trí PID cho động cơ điện một chiều .............................. 35
2.2.1 Các thông số ban đầu ...................................................................................... 35
2.2.1.1 Động cơ điện một chiều. ........................................................................... 35
2.2.1.2 Bộ chỉnh lưu. ............................................................................................ 38
2.2.1.3 Biến dòng: ................................................................................................ 39
2.2.1.4 Máy phát tốc: ........................................................................................... 39
2.2.1.5 Cảm biến vị trí: ........................................................................................ 39
2.2.2 Tổng hợp mạch vòng điều chỉnh dòng (RI):.................................................... 40
2.2.3 Tổng hợp mạch vòng điều chỉnh tốc độ ( R ): ................................................ 43
2.2.4 Tổng hợp mạch vòng điều chỉnh vị trí ( R ). .................................................. 46
2.2.5 Tính phi tuyến của bộ điều khiển vị trí. ........................................................... 49
2.3 Xây dựng bộ điều khiển mờ lai cascade để điều chỉnh vị trí cho cánh tay Robot
2DOF. ......................................................................................................................... 51
2.3.1 Đặt vấn đề ....................................................................................................... 51
2.3.2 Bộ điều khiển mờ lai cascade .......................................................................... 52
2.3.2.1 Biến ngôn ngữ và miền giá trị của nó ....................................................... 53
2.3.2.2 Xác định hàm liên thuộc (membership function)....................................... 54

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................................. 84
1.Kết luận. ................................................................................................................... 84
2. Kiến nghị. ................................................................................................................ 84

TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 85

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




5

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1: Dịch chuyển theo quĩ đạo và theo điểm đến điểm của cánh tay Robot ... 15
Bảng 1.2: Thông số vật lý của cánh tay Robot 2DOF ............................................ 16
Bảng 2.1: Các thông số của động cơ điện một chiều .............................................. 36
Bảng 2.2: Luật điều khiển deltaUdk ........................................................................ 56
Bảng 2.3: Luật điều khiển xây dựng bằng MATLAB ............................................ 57

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




6

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1.1: Sơ đồ minh hoạ cánh tay Robot n khâu ............................................................ 14
Hình 1.2: Sơ đồ cánh tay Robot 2DOF ............................................................................ 15





7

Hình 3.10 Đồ thị sai lệch quỹ đạo dùng PID .................................................................... 61
Hình 3.11 So sánh quỹ đạo góc đặt và quỹ đạo góc ra của khớp 1 .................................... 62
Hình 3.12 Sai lệch góc của khớp 1 ................................................................................... 62
Hình 3.13 Tốc độ sai lệch góc của khớp 1........................................................................ 62
Hình 3.14 Dòng điện Động cơ 1 ...................................................................................... 63
Hình 3.15 Tốc độ của Động cơ 1 ..................................................................................... 63
Hình 3.16 So sánh quỹ đạo góc đặt và quỹ đạo góc ra của khớp 2 .................................... 63
Hình 3.17 Sai lệch quỹ đạo góc khớp 2 ............................................................................ 64
Hình 3.18 Tốc độ sai lệch quỹ đạo góc khớp 2................................................................. 64
Hình 3.19 Dòng điện Động cơ 2 ...................................................................................... 65
Hình 3.20 Tốc độ Động cơ 2 ........................................................................................... 65
Hình 3.21 Mô hình hệ thống sử dụng bộ mờ lai ............................................................... 66
Hình 3.22 Kết quả mô phỏng bằng RuleWiewer FLC1 .................................................... 66
Hình 3.23 Kết quả mô phỏng bằng RuleWiewer FLC2 .................................................... 67
Hình 3.25 Đồ thị sai lệch quỹ đạo dùng Fuzzy ................................................................. 68
Hình 3.26 Đồ thị so sánh quỹ đạo góc đặt và quỹ đạo góc ra của khớp 1.......................... 68
Hình 3.27 Sai lệch góc của khớp 1 ................................................................................... 69
Hình 3.28 Tốc độ sai lệch góc của khớp 1........................................................................ 69
Hình 3.29 Dòng điện Động cơ 1 ...................................................................................... 70
Hình 3.30 Tốc độ Động cơ 1 ........................................................................................... 70
Hình 3.31 Đồ thị so sánh quỹ đạo góc đặt và quỹ đạo góc ra của khớp 2 .......................... 71
Hình 3.32 Sai lệch quỹ đạo góc khớp 2 ............................................................................ 71
Hình 3.33 Tốc độ sai lệch quỹ đạo góc khớp 2................................................................. 72
Hình 3.34 Dòng điện Động cơ 2 ...................................................................................... 72





data error !!! can't not
read....


data error !!! can't not
read....


data error !!! can't not
read....


data error !!! can't not
read....


data error !!! can't not
read....



data error !!! can't not
read....


data error !!! can't not

read....

data error !!! can't not
read....