BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - VÕ THU HÀ TÊN ĐỀ TÀI LUẬN ÁN MỘT SỐ GIẢI PHÁP ĐIỀU KHIỂN NHẰM NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG CHUYỂN ĐỘNG CỦA TAY MÁY CÔNG NGHIỆP LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT hHHH Hà Nội – Năm 2012 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - VÕ THU HÀ TÊN ĐỀ TÀI LUẬN ÁN MỘT SỐ GIẢI PHÁP ĐIỀU KHIỂN NHẰM NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG CHUYỂN ĐỘNG CỦA TAY MÁY CÔNG NGHIỆP Chuyên ngành : TỰ ĐỘNG HÓA Mã số : 62.52.60.01 LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS BÙI QUỐC KHÁNH TS NGUYỄN PHẠM THỤC ANH Hà Nội - 2012 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu luận án hồn tồn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tác giả luận án Võ Thu Hà LỜI CẢM ƠN Trong trình làm luận án, tơi nhận nhiều ý kiến đóng góp từ thầy, giáo, anh chị bạn đồng nghiệp Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến thầy PGS.TS Bùi Quốc Khánh, thầy PGS.TS Nguyễn Dỗn Phước, TS Nguyễn Phạm Thục Anh đến ban Giám đốc trung tâm triển khai công nghệ cao Hitech hội đồng khoa học trung tâm triển khai công nghệ cao Hitech - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Tôi xin chân thành cảm ơn thầy, cô giáo trung tâm triển khai công nghệ cao Hitech - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội có ý kiến đóng góp q báu bổ sung cho luận án Tôi xin chân thành cảm ơn Viện đào tạo sau đại học - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu trường Đại học Bách khoa Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi mặt để tơi hồn thành khóa học Nghiên cứu sinh Tác giả luận án Võ Thu Hà MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa Lời cảm ơn Mục lục Danh mục ký hiệu chữ viết tắt Danh mục bảng Danh mục hình vẽ đồ thị Mở đầu CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ ĐIỀU KHIỂN CHUYỂN ĐỘNG 11 TAY MÁY CÔNG NGHIỆP 1.1 Tổng quan tay máy công nghiệp 14 14 1.1.1 Một số khái niệm tay máy công nghiệp 14 1.1.2 Các lĩnh vực ứng dụng tay máy công nghiệp 16 1.1.3 Chỉ tiêu đánh giá chung độ xác tay máy cơng nghiệp 17 1.2 Mơ hình tốn học tay máy cơng nghiệp 1.2.1 Động học vị trí tay máy cơng nghiệp 1.2.2 Động lực học tay máy công nghiệp 1.2.3 Thuộc tính phương trình động lực học 1.3 Khái qt chung vấn đề điều khiển tay máy công nghiệp 18 18 21 24 27 1.3.1 Điều khiển tác động nhanh cho hệ điều khiển chuyển động TMCN 28 1.3.2 Điều khiển bám xác quỹ đạo cho hệ chuyển động TMCN 28 1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến sai lệch điều khiển bám quỹ đạo hệ chuyển 29 động TMCN 1.4.1 Các nguyên nhân ảnh hưởng đến độ xác bám quỹ đạo hệ chuyển động TMCN 29 1.4.2 Các phương pháp nghiên cứu áp dụng điều khiển bám quỹ đạo 31 cho hệ chuyển động TMCN 1.5 Định hướng nghiên cứu nâng cao chất lượng điều khiển bám xác 33 quỹ đạo 1.6 Kết luận chương 1.6.1 Cơ sở lựa chọn mục tiêu đề tài 1.6.2 Phương pháp nghiên cứu 1.6.3 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 34 34 34 35 CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG ĐIỀU KHIỂN THÍCH NGHI ĐỂ NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG CHO ĐIỀU KHIỂN BÁM QUỸ ĐẠO CỦA TAY MÁY CÔNG NGHIỆP 2.1 Đặt vấn đề 36 2.2 Khái quát chung luật điều khiển thích nghi cho tay máy 37 2.3 Thuật tốn điều khiển thích nghi Li-Slotine 40 2.3.1 Nội dung thuật tốn điều khiển thích nghi Li-Slotine 40 2.3.2 Áp dụng mô khớp Robot Almega16 2.3.3 Thực mô khớp Robot Almega16 44 48 2.4 Kết luận chương CHƯƠNG 3: ĐIỀU KHIỂN THÍCH NGHI DÙNG BỘ QUAN SÁT TRƯỢT CHO CÁC KHỚP TAY MÁY CÓ ĐỘ CỨNG VỮNG THẤP 3.1 Các khái niệm mơ tả tốn học hệ truyền động khớp nối có độ cứng 56 58 58 vững thấp 3.1.1 Khớp nối có độ cứng vững thấp 3.1.2 Hệ truyền động TMCNcó khớp nối với độ cứng vững thấp 58 59 3.1.3 Hệ truyền động TMCN có khớp nối truyền dây đai hình thang 60 3.1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến hệ truyền động khớp nối có KCV thấp 61 3.1.5 Các giải pháp nghiên cứu độ xác cho tay máy có K CV thấp 62 3.2 Mơ hình tốn học khớp nối truyền dây đai hình thang 63 3.3 Ứng dụng điều khiển PD cho hệ truyền động khớp nối có KCV 66 3.4 Đề xuất pương pháp điều khiển cho hệ truyền động khớp nối có KCV thấp 67 3.5 Hệ điều khiển truyền động tay máy có độ cứng vững thấp dùng quan sát trượt SMO 68 3.5.1 Lý thuyết quan sát trượt 68 3.5.2 Tổng hợp quan sát trượt cho khớp nối có độ cứng vững thấp 70 3.5.3 Tổng hợp điều khiển phản hồi PD dùng SMO ước lượng góc tải 77 khớp nối có KCV thấp 3.5.4 Tổng hợp điều khiển phản hồi trạng thái LQR dùng SMO ước 82 lượng góc tải khớp nối có KCV thấp 3.5.5 Xét tính ổn định hệ kín phản hồi đầu theo nguyên lý 86 tách 3.6 Kết luận chương CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG MƠ HÌNH THỰC NGHIỆM ĐIỀU KHIỂN 91 93 CHO HỆ CHUYỂN ĐỘNG TAY MÁY CÔNG NGHIỆP 4.1 Đặt vấn đề 93 4.2 Điều khiển thích nghi Li – Slotine cho hệ chuyển động TMCN 94 4.2.1 Mơ hình Robot Almega 16 95 4.2.2 Cấu hình thực nghiệm 96 4.2.2.1 Card Flexmotion -6C 4.2.2.2 Hệ biến tần - Động đồng NCVC 96 98 4.2.3 Lắp ráp hệ Servo – Omnuc 100 4.2.4 Trình tự thực nghiệm kết thực nghiệm 103 4.3 Điều khiển phản hồi trạng thái LQR dùng quan sát trượt cho khớp nối 107 tay máy có độ cứng vững thấp 4.3.1 Mơ hình khớp nối có độ cứng vững thấp Robot Almega 16 107 4.3.2 Cấu hình thực nghiệm 4.3.3 Xây dựng chương trình phần mềm 107 110 4.3.4 Kết thực nghiệm với điều khiển PD 111 4.3.5 Kết thực nghiệm với điều khiển LQR dùng SMO để ước 113 lượng góc khớp 4.3.6 Nhận xét kết thực nghiệm 115 4.4 Kết luận chương 115 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 117 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ 118 TÀI LIỆU THAM KHẢO 119 PHỤ LỤC 124 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ĐKTMCN Điều khiển tay máy công nghiệp TMCN Tay máy công nghiệp MIMO SISO MultiInput MultiOutput - hệ nhiều đầu vào, nhiều SingleInput SingleOutput – hệ đầu vào, đầu PID Proportional-Integral-Derivative Controller (Bộ điều chỉnh Tỉ lệ -Tích phân - Vi phân PD Proportional -Derivative Controller (Bộ điều chỉnh Tỉ lệ - Vi phân) SMO Sliding Mode Observer - quan sát trượt LQG Linear Quadratic Gaussian (Tuyến tính- Bình phương – Gauss) PLC Programmable Logic Controler ĐCĐB Động đồng NCVC Nam châm vĩnh cữu IC ADC Intergrated Circuits - mạch tích hợp Analog Digital Converter - biến đổi tương tự - số DAC Digital Analog Converter - biến đổi số - tương tự 3D q Dimension Vectơ nx1 biến khớp τ Vectơ nx1 mômen sinh cấu chấp hành đặt lên khớp q(t) Vectơ nx1 tốc độ thay đổi biến khớp q(t) Vectơ nx1 gia tốc biến khớp M(q) Ma trận quán tính H(q,q) Vectơ tương hỗ ly tâm (nx1) G(q) Vectơ trọng trường (nx1) Fd Vectơ lực ma sát tĩnh, Fs Vectơ nx1 số ma sát nhớt, τd JM Vectơ nx1 mô tả nhiễu ngoại chưa biết, JL Mơmen qn tính khớp (tải) (kgm 2, θM Vị trí động (rad), θL Vị trí tải) (rad), BM Hệ số ma sát nhớt động cơ, Mômen quán tính ro to động (kgm2), BL Hệ số ma sát nhớt tải, n x(t) ∈ R Biến trạng thái hệ thống, y(t) ∈ Rp m u(t) ∈ R nxn A∈ R B ∈ Rnxm pxn- Biến đầu ra, Tín hiệu điều khiển đầu vào hệ thống phi tuyến, Ma trận trạng thái, Ma trận điều khiển, C∈R Ma trận đầu ra, f(x,t) KCV K Hàm phi tuyến khơng biết xác Hệ số cấu nối khớp (Nm/rad), Ma trận hệ số khuếch đại phản hồi L Ma trận quan sát Luenberger, Ks Ma trận phản hồi trạng thái quan sát trượt s Vectơ mặt trượt DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1 Tham số điều khiển thích nghi Li-Slotine Trang 50 Bảng 3.1 Mối tương quan phương trình trạng thái đủ bậc (Full order state) phương trình trạng giảm bậc (Minimum order state) 73 Bảng 4.1 Các thông số biến tần 97 Bảng 4.2 Các thông số động khớp đầu Robot Almega16 98 126 PL1.3: PHƢƠNG TRÌNH ĐỘNG LỰC HỌC Phƣơng trình động lực học dƣới dạng ma trận trạng thái M(q,q,q)q H(q,q) G(q) M11 M12 M13 q1 M 21 M22 M 23 q M 31 M 32 M33 q 3 H11 H21 H31 G1 G2 G3 Trong đó: 2 M11 I m2lc c2 m3 c23lc3 c2a 2 2 M 22 m 2lc2 m3 l c3 a 2c3l c3 a M32 m3 lc3 c3lc3 a2 I3 M 23 m3 l 2c3 c3l c3 a I3 M33 m3lc23 I3 M12 M21 I2 I3 M13 M31 H11 2m 2l 2c2 c 2s m c 23l c3 c 2a s 23l c3 s 2a 2m3 c23lc c2a s23lc H21 2m3s3lc3 a 2 3 m2lc22 c2s m c 23l c3 c 2a s 23l c3 s 2a H31 m3s 23lc3 c23lc3 c2a 2 m3s3lc a2 m3l c3s 3a 2 2 G11 G21 2m2lc2 c2g m3 c23lc3 c2a g G31 m3c23lc3 g Phương trình động lực học robot viết nhiều dạng khác để áp dụng thuật toán điều khiển cách dễ dàng Ở chương nghiên cứu thuật toán điều khiển thơng minh nên ta đưa phương trình động lực học robot Almega 16 dạng sau: M(q,q,q)q C(q,q)q G(q) 127 M11 M12 M13 q1 M21 M22 M23 q2 M31 M32 M33 q3 C11 C12 C13 q1 C21 C22 C23 q2 C31 C32 C33 q3 G1 G2 G3 Trong đó: M(q)q,G(q) giống với phương trình động lực học C(q,q) thiết lập phần sau Xác định ma trận C: C11 C12 C13 C21 C22 C23 C31 C32 C33 C Trong hệ số Ckj (k, j = 1÷3) xác định sau: C kj= Hkj i=1 Hki + i Hij - j ) k i Để đơn giản ta đặt hệ số Cijk (i, j, k = 1÷3) sau: Hkj Cijk = H ki + i Hij - j ) Ckj = k Cijk i i=1 Tính Cijk C111 = C121 = = - m 2l c2 cos [lc sin( 2 H11 H12 + 3) - H11 + sin H11 = H11 = = H11 2 H11 - H12 m 3[l c3 cos( 3) a cos 3) 2] a2 sin ] = m H13 H11 H13 H11 + = 2 3 = - m3[lc3 cos( ) a cos ].lc3 sin( C131 = C 211 = C 221 = H11 H12 + 2 H12 - + H12 H 21 - H 22 = = n H11 = C121 = m 2 = 128 H13 H11 H12 H13 C112 = H21 C122 = H22 C132 = H23 H21 H22 C 231 = C311 = C321 = C331 = C 212 = C 222 = + H12 - + H13 H13 - H13 - H21 - H21 - H21 - H22 - H22 = H11 H11 = - C121 = - m 2 = - H12 = H13 = - + H33 + = 2 + H32 H11 = C131 = n 1 + = + H31 + = 1 + H23 H21 = - H22 = H22 = 1 H22 = 2 H23 H 22 H23 H22 + = 2 3 = - m3 lc3 a2 sin = h C 232 = C312 = C322 = C332 = H21 H22 H23 + - + 3 H23 H23 H23 = - + H31 H32 = - - H33 = h H22 = -h 129 H31 H32 H33 H31 C 223 = H32 C 233 = H33 C313 = H31 H32 H33 C113 = C123 = C133 = C 213 = C323 = C333 = + - H11 + H31 + H31 - H12 H32 - H13 H32 - H21 H32 - H22 H33 - H23 H33 - H31 H33 = - H32 + = + = - C 232 = - h 3 + = + = + =0 3 + = - C131 = - n 3 H31 = - H33 = Tính Ckj C11 = C111 1+ C211 2+ C311 = m +n C12 = C121 1+ C221 + C321 = m C13 = C131 1+ C231 2+ C331 = n C 21 = C112 1+ C 212 2+ C 312 = -m C 22 = C122 1+ C 222 2+ C322 = -h C 23 = C132 1+ C232 2+ C332 = h( 3) 130 C31 = C113 1+ C213 + C313 = -n C32 = C123 + C223 + C323 = -h C33 = C133 1+ C233 + C333 = Phương trình động lực học viết lại sau: I m 2l 2c2 c 22 m 3(c 23l c3 c 2a 2) 2 m3 (lc3 a 2lc3 a 2c3 ) I I3 m3 (lc3 lc3 a 2c3 ) I3 m m3 g(c23 lc3 n m n m3 c23lc3 g 2m2 lc2 gc2 m2lc2 m3 (l2c3 1 lc3 a 2c3 ) I3 m h h n h( 1 3) c2 a2 ) m3lc3 gc23 Trong đó: m - m c2 l c o2s s i2 n mc [ l c2o s ( 2) a2 sin ] n - m3 [lc cos( h - m3lc3 a2 sin 3) a2 cos ].lc sin( 3) a 23c o cs ] [2l 131 PHỤ LỤC SƠ ĐỒ CẤU TRÚC MÔ PHỎNG PHƢƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN PHI TUYẾN TRÊN CƠ SỞ MƠ HÌNH Mơ hình luật điều khiển Matlab-Simulink MATLAB Function g qd1 Scope MATLAB Function MATLAB Function co n_in Dyna s qd2 s qdot mu Scope1 q qd3 Scope2 MATLAB Function h Hình PL2.1 Cấu trúc điều khiển phi tuyến sở mơ hình Matlab - Simulink Trong đó: g: hàm tính ma trận G phương trình động lực học robot h: hàm tính ma trận H con_in: điều khiển phi tuyến sở mơ hình Dyna: hàm tính tốn từ phương trình động lực học kín tính q Bảng PL2.1 Tham số điều khiển giá trị đặt góc khớp Kí hiệu Tên tham số Giá trị tham số trục khớp qd Giá trị đặt Khớp 1: 2(rad), Khớp 2: 1.8 (rad), Khớp 3:1.2 (rad) KP KD Hệ số hiệu chỉnh Hệ số hiệu chỉnh KP1 4,KP2 4,KP3 KD1 4,KD2 4,KD3 132 PHỤ LỤC CÁC CHƢƠNG TRÌNH TÍNH TỐN ĐỂ MƠ PHỎNG PHƢƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN THÍCH NGHI LI – SLOTINE CHO ROBOT ALMEGA 16 Chƣơng trình tính khối điều khiển p_hat: function out=con_in(u); con_p; e=[u(1);u(2);u(3)]; q=[u(4);u(5);u(6)]; dq=[u(7);u(8);u(9)]; v=Lam*e; dv=-Lam*dq; q1=q(1); q2=q(2); q3=q(3); dq1=dq(1); dq2=dq(2); dq3=dq(3); v1=v(1); v2=v(2); v3=v(3); dv1=dv(1); dv2=dv(2); dv3=dv(3); r=dq-v; p1=u(10); p2=u(11); p3=u(12); p4=u(13); p5=u(14); p6=u(15); p7=u(16); p8=u(17); p9=u(18); p10=u(19); m_hat(1,1)=p1*cos(q2)^2+p2*cos(q2+q3)^2+p3*cos(q2)^2+2*p4*cos(q2+q3)*cos(q2)+p 5; m_hat(1,2)=0; m_hat(1,3)=0; m_hat(2,1)=0; m_hat(2,2)=p1+p2+p3+2*p4*cos(q3)+p6+p7; 133 m_hat(2,3)=p2+p3*cos(q3)+p7; m_hat(3,1)=0; m_hat(3,2)=p2+p3+p7; m_hat(3,3)=p2+p7; c_hat(1,1)=-p1*cos(q2)*sin(q2)*dq2-p2*cos(q2+q3)*sin(q2+q3)*dq2-p2*cos(q2+q3)*sin( q2+q3)*dq3-p3*cos(q2)*sin(q2)*dq2-p4*sin(q2+q3)*(cos(q2)+sin(q2))*dq3; c_hat(1,2)=-p1*cos(q2)*sin(q2)*dq1-p2*cos(q2+q3)*sin(q2+q3)*dq1-p3*cos(q2)*sin(q2) *dq1-p4*(cos(q2+q3)*sin(q2)+sin(q2+q3)*cos(q2))*dq1; c_hat(1,3)=-p2*cos(q2+q3)*sin(q2+q3)*dq1-p4*sin(q2+q3)*(cos(q2)+sin(q2))*dq1; c_hat(2,1)=p1*cos(q2)*sin(q2)*dq1+p2*cos(q2)*sin(q2)*dq1+p3*cos(q2)*sin(q2)*dq1+p 4*(cos(q2+q3)*sin(q2)+sin(q2+q3)*cos(q2))*dq1+(1/2)*p4*sin(q2)*dq3; c_hat(2,2)=(1/2)*p4*sin(q2)*dq3; c_hat(2,3)=(1/2)*p4*sin(q2)*(dq1+dq2+dq3)+(1/2)*p4*sin(q2)*dq3; c_hat(3,1)=p2*cos(q2+q3)*sin(q2+q3)*dq1+p4*sin(q2+q3)*sin(q2)*dq1; c_hat(3,2)=p4*sin(q3)*dq2; c_hat(3,3)=0; g_hat(1)=0; g_hat(2)=2*p8*cos(q2)-p9*cos(q2+q3)-p10*cos(q2); g_hat(3)=p9*cos(q2+q3); out=m_hat*dv+c_hat*v+g_hat'-Kd*r; Chƣơng trình tính khối điều khiển dp_hat(u) function out=dp_hat(u); con_p; e=[u(1);u(2);u(3)]; q=[u(4);u(5);u(6)]; dq=[u(7);u(8);u(9)]; v=Lam*e; dv=-Lam*dq; q1=q(1); q2=q(2); q3=q(3); dq1=dq(1); dq2=dq(2); 134 dq3=dq(3); Y(1,1)=cos(q2)^2*dv(1)-cos(q2)*sin(q2)*dq2*v(1)-cos(q2)*sin(q2)*dq1*v(2); Y(1,2)=cos(q2+q3)^2*dv(1)-cos(q2+q3)*sin(q2+q3)*dq2*v(1)-cos(q2+q3)*sin(q2+q3)*d q1*v(2)-cos(q2+q3)*sin(q2+q3)*dq3*v(1)-cos(q2+q3)*sin(q2+q3)*dq1*v(3); Y(1,3)=cos(q2)^2*dv(1)-cos(q2)*sin(q2)*dq2*v(1)-cos(q2)*sin(q2)*dq1*v(2); Y(1,4)=2*cos(q2+q3)*cos(q2)*dv(1)-(cos(q2+q3)*sin(q2)+sin(q2+q3)*cos(q2))*dq2*v(1) -(cos(q2+q3)*sin(q2)+sin(q2+q3)*cos(q2))*dq1*v(2)-sin(q2+q3)*(cos(q2)+sin(q2)); Y(1,5)=dv(1); Y(1,6)=0; Y(1,7)=0; Y(1,8)=0; Y(1,9)=0; Y(1,10)=0; Y(2,1)=dv(2)+cos(q2)*sin(q2)*dq1*v(1); Y(2,2)=dv(2)+dv(3)+cos(q2)*sin(q2)*dq1*v(1); Y(2,3)=dv(2)+cos(q2)*sin(q2)*dq1*v(1); Y(2,4)=2*cos(q3)*dv(2)+cos(q3)*dv(3)+(cos(q2+q3)*sin(q2)+sin(q2+q3)*cos(q2))*dq1* v(1)+(1/2)*sin(q2)*(dq1+dq2+dq3)*v(3)+(1/2)*sin(q2)*dv(3)*(v(1)+v(2)+v(3)); Y(2,5)=0; Y(2,6)=dv(2); Y(2,7)=dv(2)+dv(3); Y(2,8)=2*cos(q2); Y(2,9)=-cos(q2+q3); Y(2,10)=-cos(q2); Y(3,1)=0; Y(3,2)=dv(2)+dv(3)+cos(q2+q3)*sin(q2+q3)*dq1*v(1); Y(3,3)=0; Y(3,4)=dv(2)+sin(q2+q3)*sin(q2)*dq1*v(1)+sin(q3)*dq2*v(2); Y(3,5)=0; Y(3,6)=0; Y(3,7)=dv(2)+dv(3); Y(3,8)=0; Y(3,9)=cos(q2+q3); Y(3,10)=0; r=dq-v; out=-Y'*r/Gam; 135 PHỤ LỤC TÍNH HỆ SỐ L CỦA BỘ QUAN SÁT TRƢỢT VÀ K CỦA BỘ PHẢN HỒI TRẠNG THÁI Chƣơng trình tìm hệ số L K Jm =0.0004; CV quan sát trƣợt SMO Bm=0.6; Jl=0.004; Bl=0.005; Ks=4; m=0.05; l=1; % tham so he thong Abb=[-Bm/Jm Ks/Jm 0;0 1;0 -Ks/Jl -Bl/Jl];%ma tran A Aab=[1 0]; % ma tran C Bb=[1/Jm; 0;0]; % ma tran B %lay tin hieu toc dong co D=0; %diem cuc cua doi tuong %sys=ss(Abb,Bb,Aab,D); %P_old=pole(sys); %P_new=100*real(P_old)+imag(P_old)/100*i; P_new=[-50000 -60000 -70000]; L=place(Abb',Aab',P_new) L1=L(1) L2=L(2) L3=L(3) K1_q=1000 K2_q=1000 K3_q=1000 Chƣơng trình tìm hệ số phản hồi K cho điều chỉnh LQR Jm =0.0004; Bm=0.6;%0.0015 Jl=0.004;% Bl=0.0050;%0 Ks=4; % tham so he thong A=[0 0;-Ks/Jl -Bl/Jl Ks/Jl 0;0 0 1;Ks/Jm -Ks/Jm -Bm/Jm]; 136 B=[0;0;0;1/Jm]; C=[1 0 0]; %lay tin hieu toc dong co D=0; % Dinh nghia lai tham so he thong moi Ahat=[A zeros(4,1);-C 0]; Bhat=[B;0]; %Tham so lqr anpha=0.005; %anpha=0.05 beta=0.003; %beta=0.003 delta=10000; %delta=10000 gama=1; %gama=1-qui dao hang so; R=gama; Q=[anpha -anpha 0 0;-anpha anpha+beta 0 0;0 0 0;0 0 0; 0 0 delta]; %tham so dung duoc Q=[1 0 0;0 0.01 0 0;0 0.1 0;0 0 0.01 0; 0 %0 10000];R=1; K=lqr(Ahat,Bhat,Q,R); K1=K(1) K2=K(2) K3=K(3) K4=K(4) Ki=-K(5) 137 PHỤ LỤC GIỚI THIỆU VỀ CARD ĐIỀU KHIỂN 1104 CỦA HÃNG DSPACE Giao diện card ds1104 với ngoại vi Các thông số kỹ thuật chính: Parameter Processor Characteristics MPC8240 processor with PPC603e core and on-chip peripherals 64-bit floating-point processor 250 MHz CPU x 16 KB cache; on-chip On-chip PCI bridge (33 MHz) Memory Global memory: 32 MB SDRAM Flash memory: MB Timer sample rate timer (decrementer): 32-bit down counter, reload by software, 40 ns resolution general purpose timer: 32-bit down counter, reload by hardware, 80 ns resolution time base counter: 64-bit up counter, 40 ns resolution, range 23400 years Interrupt controller timer interrupts 138 incremental encoder index line interrupts UART interrupt slave DSP interrupt slave DSP PWM interrupt ADC end of conversion interrupts host interrupt user interrupts from the I/O connector ADC x 16-bit ADC with mux muxed channels equipped with one 16-bit sample & hold ADC Note: ADC channels (1 x 16-bit + x 12-bit) can be sampled simultaneous 16-bit resolution ±10 V input voltage range ms conversion time ±5 mV offset error ±0.25 % gain error ppm/K offset drift 25 ppm/K gain drift >80 dB signal-to-noise ratio (SNR) ADC channels each equipped with one 12-bit x 12-bit ADC sample & hold ADC Note: ADC channels (1 x 16-bit + x 12-bit) can be sampled simultaneous 12-bit resolution ±10 V input voltage range 800 ns conversion time ±5 mV offset error ±0.5 % gain error ppm/K offset drift 25 ppm/K gain drift >65 dB signal-to-noise ratio (SNR) DACs x 16-bit DAC 16-bit resolution ±10 V output voltage range ±5 mA maximum output current Max 10 ms settling time (full scale, accuracy 1/2 LSB) ±1 mV offset error 139 ±0.1 % gain error 13 ppm/K offset drift 25 ppm/K gain drift >80 dB signal-to-noise ratio (SNR) Digital I/O 20-bit parallel I/O Single bit selectable for input or output ±5 mA maximum output current TTL output/input levels Digital Incremental Encoder Interface (2 x 24 bit) channels Selectable single-ended (TTL) or differential (RS422) input Fourfold line subdivision Max 1.65 MHz input frequency, i.e fourfold pulse counts up to 6.6 MHz 24-bit loadable position counter Reset on index V/0.5 A sensor supply voltage Serial interface serial UART (universal asynchronous receiver and transmitter) Selectable transceiver mode: RS232/RS422/RS485 Max baudrate RS232: 115.2 kBaud Max baudrate RS422/RS485: MBaud Slave DSP subsystem Texas Instruments TMS320F240 DSP 16-bit fixed-point processor 20 MHz clock frequency 64 K x 16 external program memory 28 K x 16 external data memory K x 16 dual-port memory for communication 16 K x 16 flash memory x 3-phase PWM output x 1-phase PWM output capture inputs SPI (serial peripheral interface) Max 14-bit digital I/O TTL output/input levels for all digital I/O pins ±13 mA maximum output current 140 Host interface 32-bit PCI host interface V PCI slot 33 MHz ±5 % Physical size PCI 185 x 106.68 mm (7.28 x 4.2 in) Ambient temperature 55 ºC (32 131 ºF) Cooling Active cooling by fan Power supply +5 V ±5 %, 2.5 A +12 V ±5 %, 0.3 A –12 V ±5 %, 0.2 A Power consumption 18.5 W ... tốn điều khiển có khả nâng cao chất lượng chuyển động tay máy Trong hệ thống điều khiển chuyển động tay máy cơng nghiệp gồm có điều khiển tác động 28 nhanh điều khiển bám xác quỹ đạo điều khiển. .. tới vấn đề điều khiển chuyển động TMCN đề xuất, ứng dụng số giải pháp điều khiển nâng cao chất lượng chuyển động tay máy công nghiệp Mục tiêu nghiên cứu Ứng dụng phương pháp điều khiển thích... hưởng đến chất lượng điều khiển bám xác quỹ đạo ứng dụng giải pháp điều khiển điều khiển thích nghi, góp phần nâng cao chất lượng điều khiển bám xác quỹ đạo cho hệ chuyển động tay máy nhiều bậc