Báo cáo Đề tài Nghiên cứu thiết kế bộ điều khiển đồng bộ thích nghi cho tay máy robot song song phẳng - Lê Tiến Dũng
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BÁO CÁO TỔNG KẾT
Ề TÀI KHOA H C VÀ CÔNG NGHỆ CẤP BỘ
NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ BỘ ỀU KHIỂN
ỒNG BỘ THÍCH NGHI CHO TAY MÁY ROBOT
SONG SONG PHẲNG
Mã số: KYTH - 17
Chủ nhiệm đề tài: PGS. TS. LÊ TIẾ DŨ
01/2019
DANH SÁCH CÁC THÀNH VIÊN THAM GIA ĐỀ TÀI
TT
Họ và tên
Đơn vị công tác
Trường Đại học Bách khoa – Đại học
Đà Nẵng
1
Lê Tiến Dũng
Trường Đại học Bách khoa – Đại học
Đà Nẵng
2
3
Huỳnh Tấn Tiến
Đoàn Quang Vinh
Trương Thị Bích Thanh
Đại học Đà Nẵng
Trường Đại học Bách khoa – Đại học
Đà Nẵng
Trường Đại học Bách khoa – Đại học
Đà Nẵng
Trường Đại học Bách khoa – Đại học
Đà Nẵng
Trường Đại học Bách khoa – Đại học
Đà Nẵng
Trường Đại học Bách khoa – Đại học
Đà Nẵng
Trường Đại học Bách khoa – Đại học
Đà Nẵng
4
5
Nguyễn Lê Hòa
Giáp Quang Huy
Ngô Đình Thanh
Trần Thái Anh Âu
Nguyễn Kim Ánh
6
7
8
9
Học viên cao học tại Khoa Điện,
trường Đại học Bách khoa – Đại học
Đà Nẵng
10
Dương Tấn Quốc
i
MỤC LỤC
Danh mꢀc cꢁc hình vꢂ
Danh mꢀc cꢁc bꢃng biꢄu
Danh mꢀc cꢁc chꢅ viết tꢆt
v
ix
x
Thông tin về kết quꢃ nghiên cứu bằng tiếng Việt
Thông tin kết quꢃ nghiên cứu bằng tiếng Anh
PHꢀN Mꢁ ĐꢀU
xi
xvi
1
TꢇNH CꢈP THIꢉT CꢊA Đꢋ TꢌI
1
MꢍC TIÊU NGHIÊN CꢎU
4
ĐꢏI TƯꢐNG Vꢌ PHꢑM VI NGHIÊN CꢎU
CꢒCH TIꢉP CꢓN, PHƯƠNG PHꢒP NGHIÊN CꢎU
4
5
CHƯƠNG 1 – TꢂNG QUAN VỀ ĐIỀU KHIꢃN TAY MÁY ROBOT SONG
SONG PHꢄNG
7
7
1.1. Giới thiệu chung
1.2. Tꢅng quan vꢆ cꢇc phương phꢇp điꢆu khiꢈn tay mꢇy robot song song
phꢉng trên thꢊ giới
9
1.2.1. Thuật toán điều khiển PD kết hợp bù trọng lực
1.2.2. Điều khiển PD, PID phi tuyến
10
11
12
14
14
1.2.3. Điều khiển mờ trượt
CHƯƠNG 2 – XÂY DꢋNG MÔ HꢌNH ĐꢍNG LꢋC HꢎC
2.1. Giới thiệu
2.2. Xây dꢏng mô hꢐnh đꢑng lꢏc học cho mꢑt tay mꢇy robot song song
phꢉng dꢒng tꢅng quꢇt
16
2.3. Xây dꢏng mô hꢐnh đꢑng lꢏc học cho tay mꢇy robot song song phꢉng
3 bꢓc tꢏ do
20
2.3.1. Mô hꢀnh đꢁng học cꢂa tay máy robot song song phꢃng 3 bậc tự do
20
2.3.2. Mô hꢀnh đꢁng học lực học cꢂa tay máy robot song song phꢃng 3
bậc tự do
33
ii
CHƯƠNG 3 – NGHIÊN CꢔU THIꢕT Kꢕ Bꢍ ĐIỀU KHIꢃN THꢖCH NGHI
CHO TAY MÁY ROBOT SONG SONG PHꢄNG
3.1. Giới thiệu vꢆ thuꢓt toꢇn điꢆu khiꢈn đồng bꢑ
3.2. Mꢒng nơ-ron xuyên tâm
39
39
43
3.3. Đꢆ xuất bꢑ điꢆu khiꢈn đồng bꢑ thích nghi cho tay máy robot song song
phꢉng dꢒng tꢅng quát 44
3.4. Thiꢊt kꢊ thuꢓt toán chỉnh định online và phân tích ꢅn định của hệ
thống
47
50
50
CHƯƠNG 4 – MÔ PHꢗNG KIꢃM NGHIꢘM
4.1. Xây dꢏng mô hꢐnh của hệ thống trên matlab-simulink
4.2. Xây dꢏng mô hꢐnh tay mꢇy robot song song phꢉng 3 bꢓc tꢏ do trên
solidworks
4.3. Kꢊt quả mô phỏng thuꢓt toꢇn điꢆu khiꢈn đồng bꢑ thích nghi
53
55
CHƯƠNG 5 – THỬ NGHIꢘM CHꢕ TẠO MÔ HÌNH PHꢀN CꢔNG CỦA
ROBOT
5.1. Mô tả mô hꢐnh phần cứng
64
64
64
65
65
67
68
72
79
80
81
90
91
5.1.1. Sơ đồ tổng quát cꢂa mô hình
5.1.2. Máy tính giám sát
5.1.3. MCU xử lý và tính toán dữ liệu
5.1.4. MCU xuất dữ liệu
5.1.5. Bꢁ DAC
5.1.6. Đꢁng cơ và driver
5.1.7. Sơ đồ kết nối cꢂa cả hệ thống
5.1.8. Chế tạo phần cơ khí
5.2. Các kꢊt quả thꢏc nghiệm
KꢕT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIꢃN
TÀI LIꢘU THAM KHẢO
PHỤ LỤC
96
iii
Phụ lục 1 – Bản sao thuyꢊt minh và hợp đồng của đꢆ tài
Phụ lục 2 - Cꢇc sản phẩm khoa học của đꢆ tài
Phụ lục 2 – Cꢇc sản phẩm đào tꢒo
Phụ lục 3 – Cꢇc sản phẩm ứng dụng
iv
DANH MỤC CÁC HꢌNH VẼ
Tên hꢐnh vẽ
Trang
Hình I. Một số tay máy robot song song
2
7
Hình 1.1. Cấu trúc hình học của robot nối tiếp và song song
Hình 1.2. Hệ thống điều khiển theo thuật toát trượt đồng bộ
cho cơ cấu song song
13
Hꢀnh 2.1. Một tay máy robot song song dạng tổng quát
16
17
Hꢀnh 2.2. Hai cách khác nhau (a vꢀ b) để thꢁc hiện cꢂt ꢃo tạo
nên hệ thống hꢄ tương đương tꢅ hệ thống kꢆn ban đꢇu
Hình 2.3. Tay máy robot song song phẳng ba bậc tꢁ do 3-RRR
21
27
Hình 2.4. Cấu hình kỳ dị loại 1 khi ꢆt nhất 1 thanh bị duꢈi thẳng
ra
Hình 2.5. Cấu hình kỳ dị loại 1 khi ꢆt nhất 1 thanh bị gập lại
28
28
Hình 2.6. Cấu hình kỳ dị loại 2 khi các tất cꢃ các chuꢈi nối
tiếp cꢂt nhau tại một điểm
Hình 2.7. Cấu hình kỳ dị loại 2 khi các thanh song song nhau
29
29
Hình 2.8. Cấu hình kỳ dị loại 3 khi các thanh vꢅa bị căng vꢅa
cꢂt nhau tại một điểm
Hình 2.9. Cấu hình kỳ dị loại 3 khi các thanh vꢅa bị duꢈi thẳng
vꢅa song song nhau
30
Hình 2.10. Không gian làm việc khi 휙푃 = 00
Hình 2.11. Không gian làm việc khi 휙푃 = 300
Hình 2.12. Không gian làm việc khi 휙푃 = 600
Hình 2.13. Không gian làm việc khi 휙푃 = 900
Hình 2.14. Mô hình hệ thổng hꢄ tương đương 3-RRR
31
31
32
32
34
v
Hình 3.1. Nguyên lý cơ bꢃn điều khiển đồng bộ nhiều trục của
robot song song
40
42
46
Hình 3.2. Cấu trúc của một mạng nơ-ron xuyên tâm 3 lớp, có
L nơ-ron ꢄ lớp ẩn
Hình 3.3. Sơ đồ khối cấu trúc của bộ điều khiển đồng bộ thích
nghi mꢀ đề tꢀi đề xuất
Hình 4.1. Sơ đồ khối cấu trúc mô phỏng hệ thống
Hình 4.2. Kết quꢃ xây dꢁng thuật toán trên Matlab
Hình 4.3. Mô hình robot đã được lꢂp ghép
Hình 4.4. Tiện ꢆch Simcape Mutibody Link
51
52
54
55
55
Hình 4.5. Mô hình cơ khꢆ của Tobot 3RRR tꢅ Solidworks đã
tích hợp vào trên Simulink
Hình 4.6. So sánh kết quꢃ điều khiển bám quỹ đạo giữa 3
trường hợp: Điều khiển tính mô-men (đường màu xanh lá
cây), Điều khiển đồng bộ tính mô-men (đường màu xanh da
trời) và bộ điều khiển đồng bộ thích nghi của đề tꢀi đề xuất
(đường mꢀu đỏ)
57
Hình 4.7. So sánh sai số bám quỹ đạo của các khớp chủ
động:
59
60
a) Sai số của khớp chủ động 1; b) Sai số của khớp chủ động 2
và c) Sai số của khớp chủ động 3
Hình 4.8. So sánh sai số bám quỹ đạo của khâu chấp hành
cuối
a) Error in the X-direction; b) Error in the Y-direction; and c)
Error of rotary angle
Hình 4.9. a) Kết quꢃ chỉnh định online các tham số của mạng
nơ-ron hꢀm cơ sꢄ xuyên tâm
61
64
b) Kết quꢃ chỉnh định online các tham số của các bộ bù sai số
Hình 5.1. Sơ đồ tổng quát của mô hình phꢇn cứng robot
vi
Hình 5.2. Sơ đồ cấu trúc của KIT STM32F4
Hình 5.3. Kit STM32F4 discovery
65
66
68
Hình 5.4. Bộ công cụ lập trình Waijung Blockset trong thư
viện Simulink
Hình 5.5. Sơ đồ nguyên lý của mạch chuyển đổi DAC
Hình 5.6. Sơ đồ cấu trúc MCP4921
68
69
70
72
72
74
75
79
80
81
83
Hình 5.7. Cấu trúc dữ liệu cꢇn truyền của MCP4912
Hình 5.8. Sơ đồ nguyên lý mạch trꢅ vi sai
Hình 5.9. Động cơ servo Omron vꢀ driver SDGA
Hình 5.10. Sơ đồ nối dây của driver SDGA
Hình 5.11. Sơ đồ đấu nối giữa động cơ vꢀ driver
Hình 5.12. Sơ đồ kết nối của cꢃ hệ thống
Hình 5.13. Mô hình thꢁc tế của robot
Hình 5.14. Hộp số GPL052
Hình 5.15. Đồ thị kết quꢃ thꢁc nghiệm khâu chấp hành cuối
bám theo quỹ đạo
Hình 5.16. Đồ thị sai số của mô hình theo phương X
Hình 5.17. Đồ thị sai số của mô hình theo phương Y
Hình 5.18. Đồ thị sai số góc quay của khâu chấp hꢀnh cuối
Hình 5.19. Đồ thị kết quꢃ điều khiển khớp chủ động 1
Hình 5.20. Phóng to kết quꢃ tại vị trꢆ đỉnh của góc chủ động 1
Hình 5.21. Đồ thị sai số góc điều khiển của khớp chủ động 1
Hình 5.22. Đồ thị kết quꢃ điều khiển khớp chủ động 2
83
84
84
85
85
86
86
vii
Hình 5.23. Phóng to kết quꢃ tại vị trꢆ đỉnh của góc chủ động 2
Hình 5.24. Đồ thị sai số góc điều khiển của khớp chủ động 1
Hình 5.25. Đồ thị kết quꢃ điều khiển khớp chủ động 3
87
87
88
88
89
89
Hình 5.26. Phóng to kết quꢃ tại vị trꢆ đỉnh của góc chủ động 3
Hình 5.27. Đồ thị sai số góc điều khiển của khớp chủ động 3
Hình 5.28. Sai số tương đối của điều khiển bám quỹ đạo (%)
viii
DANH MỤC CÁC BẢNG BIꢃU
Tên bảng
Trang
51
Bảng 4.1. Mô phỏng các thꢀnh phꢇn cơ khꢆ của robot
Bảng 4.2. Giá trị các tham số của tay máy robot song song
phẳng 3 bậc tꢁ do
54
Bảng 4.3. Kết quꢃ so sánh giá trị trung bình bình phương các
sai số tuyệt đối
60
61
Bảng 4.4. Kết quꢃ so sánh giá trị trung bình các sai số tương
đối
Bảng 5.1. Thông số của kit STM32F4 discovery
Bảng 5.2. Thông số kỹ thuật của MCP4921
Bảng 5.3. Chức năng các chân MCP4921
Bảng 5.4. Chức năng các bit dữ liệu của MCP4921
Bảng 5.5. Chức năng của các chân LM358
Bảng 5.6. Thông số của động cơ
64
67
68
68
69
71
71
72
Bảng 5.7. Thông số của driver SDGA
Bảng 5.8. Tên vꢀ chức năng các chân đấu nối giữa động cơ vꢀ
driver
Bảng 5.9. Chức năng chân của kênh CN2
Bảng 5.10. Tên vꢀ chức năng các chân sử dụng ꢄ kênh CN1
Bảng 5.11. Thông số cánh tay robot
74
75
78
78
Bảng 5.12. Thông số kỹ thuât của hộp số
ix
DANH MỤC CÁC CHỮ VIꢕT TẮT
RRR
DOF
P
Revolute – Revolute – Revolut
Degree of freedom
Proportional
I
Integral
D
Derivative
RPDR
NPD
S-PI
Rice Planar Delta Robot
Nonlinear PD
Saturated proportional-integral
Variable Structure Control
Sliding Mode Control
VSC
SMC
FSMC
FLSD
MLP
RBF
PNN
ANFIS
GMDH
MRA
CTC
NCT
DNTSMC
NN
Fuzzy Sliding Mode Control
Funy Logic Switching Devic
Multilayer perceptron
Radial Basis Function neural network
Polynomial neural networks
Adaptive-network-based fuzzy inference system
Group method of data handling
Multiresolution analysis
Computed torque control
Nonlinear Computed torque
Decoupled nonsingular terminal sliding mode controller
Neural Network
BLM
AFC
DAF
IDC
Boundary layer method
Acceleration feedback control
Dynamic acceleration feedback
Inverse dynamics controller
x
BỘ GIÁO DꢍC Vꢌ ĐꢌO TꢑO
Đơn vị: ĐẠI HꢎC ĐÀ NẴNG
THÔNG TIN KꢕT QUẢ NGHIÊN CꢔU
1. Thông tin chung:
- Tên đề tài: Nghiên cứu thiꢊt kꢊ bꢑ điꢆu khiꢈn đồng bꢑ thích nghi cho tay máy robot
song song phꢉng
- Mã số: KYTH - 17
- Chủ nhiệm: PGS. TS. Lê Tiến Dũng
- Cơ quan chủ trì: Đại học Đà Nẵng
- Thời gian thực hiện: Từ thꢁng 01 năm 2017 đến thꢁng 12 năm 2018
2. Mục tiêu:
a) Mục tiêu tổng quát:
- Thiết kế được bộ điều khiꢄn đồng bộ thích nghi cho tay máy robot song song
phẳng.
b) Mục tiêu cụ thể:
- Xây dựng được cꢁc phương trình toꢁn học mô tꢃ động học, động lực học của
tay máy robot song song phẳng có xét đến ma sát và các thành phần bất định đꢄ
làm cơ sở thiết kế thuật toꢁn điều khiꢄn đồng bộ thích nghi.
- Xây dựng được cꢁc phương trình phân tích cấu hình kỳ dị của tay máy robot
song song phẳng. Đꢄ từ đó thiết kế được một vùng không gian làm việc của khâu
chấp hành cuối của tay máy robot song song phẳng trong đó không có xꢃy ra cấu
hình kỳ dị.
- Xây dựng được thuật toꢁn điều khiꢄn đồng bộ thích nghi mới cho robot song
song phẳng khꢆc phꢀc được nhꢅng nhược điꢄm của cꢁc phương phꢁp hiện có về
hiện tượng rung của tín hiệu điều khiꢄn, giꢃm nhỏ sai số quỹ đạo dưới 3% và bền
vꢅng với cꢁc tꢁc động của nhiễu loạn.
xi
3. Tính mới và sáng tꢒo:
Qua tổng hợp nhꢅng công bố nghiên cứu tại Việt Nam hiện nay, có thꢄ thấy
chưa có cꢁ nhân và đơn vị nào nghiên cứu về vấn đề điều khiꢄn đồng bộ thích
nghi cho tay máy robot song song phẳng. Với yêu cầu rút ngꢆn khoꢃng cách trình
độ nghiên cứu về tay mꢁy robot trong nước và thế giới, thì cần phꢃi có nhꢅng
nghiên cứu theo hướng mới, bꢆt kịp với sự phát triꢄn của lĩnh vực điều khiꢄn tay
máy robot song song trên thế giới.
Đối với tình hình nghiên cứu trên thế giới, mặc dù đã có nhiều nghiên cứu về
điều khiꢄn tay máy robot song song phẳng nhưng cꢁc bộ điều khiꢄn đã đề xuất
vẫn còn tồn tại nhꢅng nhược điꢄm cần khꢆc phꢀc. Bên cạnh đó, thuật toꢁn điều
khiꢄn đồng bộ cho tay máy robot song song vẫn đang là một lĩnh vực mới, có
nhiều vấn đề đang bỏ ngỏ cần nghiên cứu. Vì vậy việc nghiên cứu đề xuất thuật
toꢁn đồng bộ thích nghi là cần thiết đꢄ khꢆc phꢀc nhꢅng hạn chế của các thuật
toꢁn điều khiꢄn hiện tại, nâng cao hơn nꢅa chất lượng điều khiꢄn cho tay máy
robot song song phẳng.
Trong đề tài này, nhóm thực hiện đã nghiên cứu đề xuất một thuật toán điều
khiꢄn đồng bộ thích nghi mới nâng cao chất lượng bám quỹ đạo cho robot song
song phẳng. Thuật toꢁn điều khiꢄn mới được xây dựng dựa trên mô hình động
lực học của tay máy robot, kết hợp giꢅa điều khiꢄn đồng bộ với điều khiꢄn thích
nghi và có xét đến đầy đủ các sai số mô hình, các thành phần bất định cũng như
các nhiễu loạn từ bên ngoài tꢁc động lên robot. Như vậy, bộ điều khiꢄn mà đề tài
nghiên cứu đề xuất có tính mới và tính sáng tạo, khꢆc phꢀc được cꢁc nhược điꢄm
của các thuật toꢁn điều khiꢄn tay máy robot song song phẳng trước đó.
4. Kꢊt quả nghiên cứu:
Đề tài đã nghiên cứu, đề xuất được một bộ điều khiꢄn đồng bộ thích nghi mới
cho tay máy robot song song phẳng ở dạng tổng quát. Bộ điều khiꢄn được xây
dựng trên cơ sở kết hợp sử dꢀng phương phꢁp điều khiꢄn đồng bộ, trong đó thực
hiện các tính toán về sai số đồng bộ, sai số đồng bộ chéo của các khớp chủ động,
xii
kết hợp với thuật toꢁn điều khiꢄn tính mô-men, và điều khiꢄn thích nghi sử dꢀng
mạng nơ-ron nhân tạo kết hợp với các bộ bù sai số. Kết quꢃ của sự kết hợp này
là bộ điều khiꢄn mới có cꢁc ưu điꢄm như mang lại độ chính xác cao cho tay máy
robot, giꢃi quyết được vấn đề phức tạp của việc bù các thành phần bất định và
nhiễu loạn từ bên ngoài. Trong bộ điều khiꢄn đề xuất, tham số của mạng nơ-ron
nhân tạo và đầu ra của các bộ bù sai số được chỉnh định online trong quá trình
robot hoạt động đꢄ bù chính xác và thích nghi với các thành phần bất định cũng
như nhiễu loạn từ bên ngoài. Sự ổn định của hệ thống kín được đꢃm bꢃo bằng
chứng minh toán học dựa theo lý thuyết ổn định Lyapunov. Các kết quꢃ mô phỏng
đã chứng minh sự hiệu quꢃ của phương phꢁp. Bên cạnh đó, đề tài cũng thực hiện
chế tạo thử nghiệm một mô hình và đạt được kết quꢃ bước đầu khꢃ quan.
5. Sản phẩm:
- 01 bài báo quốc tế thuộc danh mꢀc SCIE:
[1] Quang Vinh Doan, Tien Dung Le, Quang Dan Le and Hee-Jun Kang, "A
neural network–based synchronized computed torque controller for three degree-
of-freedom
planar
parallel
manipulators
with
uncertainties
compensation." International Journal of Advanced Robotic Systems 15.2 (2018):
1729881418767307.
- 02 bài báo trên tạp chí trong nước:
[1] Lê Tiến Dũng, Lê Quang Dân, “Điều khiꢄn đồng bộ tính mô-men cho tay
máy robot song song phẳng 3 bậc tự do”, Tạp chí Khoa học Công nghệ Đại học
Đꢀ Nẵng, Số 7(116).2017
[2] Dương Tấn Quốc, Lê Tiến Dũng, “Phân tích động học và các cấu hình kỳ
dị của tay máy robot song song phẳng 3 bậc tự do”, Tạp chí Khoa học Công nghệ
Đại học Đꢀ Nẵng, Số 5(114).2017-Quyꢄn 1.
- 01 bài bꢁo được đăng trong kỷ yếu Hội nghị quốc tế:
[1] Le, Tien Dung, and Quang Vinh Doan. "Fuzzy Adaptive Synchronized
Sliding Mode Control Of Parallel Manipulators." Proceedings of the 2018 4th
International Conference on Mechatronics and Robotics Engineering. ACM,
2018.
xiii
- 01 bài bꢁo được đăng trong kỷ yếu Hội nghị trong nước:
[1] Lê Tiến Dũng, Đoàn Quang Vinh, Dương Tấn Quốc, “Thiết kế thuật toán
Điều khiꢄn trượt đồng bộ cho tay máy robot song song phẳng 3 bậc tự do trong
hệ tọa độ khớp chủ động”, Kỷ yếu Hội nghị-Triển lãm quốc tế lꢇn thứ 4 về Tꢁ
động hóa, VCCA 2017, TP HCM.
- Đào tạo 01 Thạc sỹ bꢃo vệ thành công luận văn tốt nghiệp:
Dương Tấn Quốc, lớp K31.TĐH, chuyên ngành Kỹ thuật điều khiꢄn và Tự
động hóa. Tên đề tài luận văn: “Thiết kế thuật toán điều khiꢄn đồng bộ cho tay
máy robot song song phẳng ba bậc tự do” dưới sự hướng dẫn của TS. Lê Tiến
Dũng (Quyết định giao đề tài số 162/QĐ-ĐHBK-ĐT, quyết định bꢃo vệ số
1227/QĐ-ĐHBK-ĐT).
- Đào tạo 01 chuyên đề Tiến sĩ cho nghiên cứu sinh:
Nghiên cứu sinh Lê Ngọc Trúc, khóa 2016, ngành Kỹ thuật Điều khiꢄn và Tự
động hóa trường Đại học Bách khoa Hà Nội. Tên chuyên đề: “Tham số hóa và
mô phỏng tay máy công nghiệp sử dụng Blockset SimMechanics”.
- Hướng dẫn 4 sinh viên bꢃo vệ xong đồ án tốt nghiệp đại học năm 2018:
1, Nguyễn Khánh Hiệu, Nguyễn Quyền Anh, lớp 13TDH1, tên đề tài: “Nhận
dạng tham số động lực học và hệ số ma sát cho tay máy robot song song phẳng
ba bậc tự do RRR”, bꢃo vệ tháng 6/2018.
2, Trương Thanh Nguyên, Lê Thị Trang, lớp 13TDH1, tên đề tài: “Nghiên cứu
bộ điều khiꢄn đồng bộ và thực nghiệm trên mô hình tay máy robot song song
phẳng ba bậc tự do 3-RRR”, bꢃo vệ tháng 6/2018.
6. Hiệu quả, phương thức chuyꢈn giao kꢊt quả nghiên cứu và khả năng ꢇp
dụng:
Thông qua việc thực hiện đề tài nghiên cứu đã góp phần nâng cao năng lực
nghiên cứu khoa học tại Việt Nam trong lĩnh vực điều khiꢄn tay máy robot song
song. Kết quꢃ nghiên cứu của đề tài là cơ sở đꢄ có thꢄ tiếp tꢀc mở rộng nghiên
cứu và áp dꢀng thử nghiệm vào thực tế.
Báo cáo tổng kết các kết quꢃ nghiên cứu là tài liệu tham khꢃo tốt cho các sinh
viên, học viên cao học và nghiên cứu sinh chuyên ngành Kỹ thuật điều khiꢄn và
Tự động hóa, Cơ điện tử, Kỹ thuật điện. Kết quꢃ nghiên cứu góp phần nâng cao
chất lượng đào tạo, mở ra một hướng nghiên cứu chuyên sâu về lĩnh vực điều
xiv
INFORMATION ON RESEARCH RESULTS
1. General information:
Project title: Research on designing of adaptive synchronized controller
for planar parallel robotic manipulators
Code number: KYTH - 17
Coordinator: Le Tien Dung
Implementing institution: The University of Danang
Duration: from 01st January 2017 to 30th December 2018
2. Objective(s):
a) General objective:
- Design of adaptive synchronized controller for planar parallel robotic
manipulators.
b) Detail objectives:
- Built of mathematical equations of kinematics, dynamic model of planar
parallel manipulator considering friction forces and uncertainties. Based on these
equations, the adaptive synchronized controller for planar parallel robotic
manipulators will be designed.
- Built of mathematical equations for singularity analysis of parallel robotic
manipulators. Based on this, a workspace of end-effector without singularity will
be designed.
- Developed new adaptive synchronized control algorithm for planar parallel
robotic manipulators which overcome the disadvantages of previous methods
about the chattering, reduce the error under 3% and robust with external
disturbances.
xvi
3. Creativeness and innovativeness:
Based on the current study published in Vietnam, there are no individuals or
organizations that study adaptive synchronous controller for planar parallel
robotic manipulators. With the need to shorten the research gap between Vietnam
and developed countries, new research is needed in the the field of parallel
manipulator control.
On the world, although there have been many studies in the field of control
palanar parallel manipulators, proposed controllers still have shortcomings to
overcome. In addition, synchronized control algorithm for parallel robotic
manipulators is still a new field, there are many issues that need to be researched.
Thus, the proposed study of adaptive synchronized control algorithms is
necessary to overcome the limitations of the current control algorithms, to further
improve the control quality for planar parallel robotic manipulators.
In this study, the research team proposed a new adaptive synchronized control
algorithm that enhances the trajectory tracking control quality for planar parallel
robotic manipulators. The new control algorithm is based on the dynamic model,
combining synchronized control with adaptive control and taking full account of
model errors, uncertainties of the robot. Thus, the proposed controller in this
project has novelty and creativity, overcome the disadvantages of previous
control algorithms for planar parallel robotic manipulators.
4. Research results:
An adaptive synchronized computed torque control algorithm based on neural
networks and error compensators has been proposed in this project. By
integrating the definitions of synchronization error, cross-coupling error of active
joints with an adaptive computed torque control algorithm, the results inherit the
advantages of both methods, such as the high accuracy and low online
computational burden. The proposed control algorithm handles the uncertainties
and external disturbances by using a bank of neural networks and error
xvii
compensators. The weights of neural networks and error compensators are
adaptively tuned online during the tracking trajectory of the parallel manipulator.
The stability of the closed-loop control system is theoretically proven by the
Lyapunov method. The results of computer simulations verified the effectiveness
of the proposed control algorithm.
5. Products:
- 01 SCIE paper:
[1] Quang Vinh Doan, Tien Dung Le, Quang Dan Le and Hee-Jun Kang, "A
neural network–based synchronized computed torque controller for three degree-
of-freedom
planar
parallel
manipulators
with
uncertainties
compensation." International Journal of Advanced Robotic Systems 15.2 (2018):
1729881418767307.
- 02 paper in national journal:
[1] Lê Tiến Dũng, Lê Quang Dân, “Synchornized Computed Torque Control
for 3 DOF planar parallel robotic manipulators”, Journal of Science and
Technology – The University of Danang, Volume 7(116).2017
[2] Dương Tấn Quốc, Lê Tiến Dũng, “Analysis of kinematics and singularities
of 3 DOF planar parallel robotic manipulator”, Journal of Science and
Technology – The University of Danang, Volume 5(114).2017- Issue 1.
- 01 paper in proceeding of international conference:
[1] Le, Tien Dung, and Quang Vinh Doan. "Fuzzy Adaptive Synchronized
Sliding Mode Control Of Parallel Manipulators." Proceedings of the 2018 4th
International Conference on Mechatronics and Robotics Engineering. ACM,
2018.
- 01 paper in proceeding of national conference:
[1] Lê Tiến Dũng, Đoàn Quang Vinh, Dương Tấn Quốc, “Design of
Synchronized sliding mode control for 3 DOF planar parallel robotic manipulator
in active joint space”, Proceeding of The 4th Vietnam International Conference
And Exhibition On Control And Automation, VCCA 2017, Tp HCM.
xviii
Tải về để xem bản đầy đủ
116 trang
21680
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Báo cáo Đề tài Nghiên cứu thiết kế bộ điều khiển đồng bộ thích nghi cho tay máy robot song song phẳng - Lê Tiến Dũng", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bao_cao_de_tai_nghien_cuu_thiet_ke_bo_dieu_khien_dong_bo_thi.pdf
