Luận văn Điều khiển robot hai bánh tự cân bằng sử dụng điều khiển trượt

77 3K 10
Luận văn Điều khiển robot hai bánh tự cân bằng sử dụng điều khiển trượt

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

Luận văn Điều khiển robot hai bánh tự cân bằng sử dụng điều khiển trượt Bài báo này giới thiệu một bộ điều khiển trượt mới, sử dụng hàm chuyển mạch là hàm tích phân-bão...

HUTECH B GIÁO DC VÀ ÀO TO TRNG I HC K THUT CÔNG NGH TP.HCM HOÀNG NGUYÊN PHC IU KHIN ROBOT HAI BÁNH T CÂN BNG S DNG K THUT IU KHIN TRT LUN VN THC S CHUYÊN NGÀNH: THIT B, MNG VÀ NHÀ MÁY IN MÃ S : 60.52.50 Tp. H Chí Minh, tháng 06 nm 2012 HUTECH B GIÁO DC VÀ ÀO TO TRNG I HC K THUT CÔNG NGH TP.HCM HOÀNG NGUYÊN PHC IU KHIN ROBOT HAI BÁNH T CÂN BNG S DNG K THUT IU KHIN TRT LUN VN THC S CHUYÊN NGÀNH: THIT B, MNG VÀ NHÀ MÁY IN MÃ S : 60.52.50 HNG DN KHOA HC: PGS. TSKH. H C LC TS. NGUYN THANH PHNG Tp. H Chí Minh, tháng 06 nm 2012 HUTECH CÔNG TRÌNH C HOÀN THÀNH TI TRNG I HC K THUT CÔNG NGH TP. HCM Hng dn khoa hc : PGS. TSKH. H C LC TS. NGUYN THANH PHNG Cán b chm nhn xét 1: PGS. TS. BÙI XUÂN LÂM Cán b chm nhn xét 2: TS. NG VN HNG Lun vn Thc s đc bo v ti Trng i hc K thut Công ngh thành ph H Chí Minh ngày 14 tháng 07 nm 2012. Thành phn Hi đng đánh giá lun vn Thc s gm: 1. TS. NGUYN HÙNG Ch tch Hi đng 2. PGS.TS. BÙI XUÂN LÂM Phn bin 1 3. TS. NG VN HNG Phn bin 2 4. TS. TRNG VIT ANH y viên 5. TS. H VN HIN Th ký Xác nhn ca Ch tch Hi đng đánh giá lun vn và Khoa qun lý chuyên ngành sau khi lun vn đã đc sa cha (nu có). Ch tch Hi đng đánh giá Lun vn Qun lý chuyên ngành TS. NGUYN HÙNG TS. NGUYN THANH PHNG HUTECH TRNG H K THUT CÔNG NGH TP. HCM PHÒNG QLKH – TSH CNG HÒA XÃ HI CH NGHA VIT NAM c lp - T do - Hnh phúc Tp. H Chí Minh, ngày 15 tháng 09 nm 2011 NHIM V LUN VN THC S H tên hc viên: HOÀNG NGUYÊN PHC Gii tính: Nam. Ngày, tháng, nm sinh: 12/04/1970 Ni sinh: Gia đnh. Chuyên ngành: Thit b, mng và nhà máy đin MSHV:1081031020. I. TÊN  TÀI. iu khin robot hai bánh t cân bng s dng k thut điu khin trt. II. NHIM V VÀ NI DUNG. 1. Nhim v ca đ tài: - Nghiên cu phng pháp điu khin trt. - Xác đnh mô hình toán hc ca h thng robot hai bánh t cân bng. - Thit k b điu khin s dng phng pháp trt. - Mô phng b điu khin s dng Matlab đi vi h thng robot hai bánh t cân bng. - Nhn xét kt qu đt đc và so sánh vi các kt qu đã đc nghiên cu trong và ngoài nc. 2. Ni dung ca đ tài: Ni dung lun vn gm 3 phn: Phn 1: Nghiên cu phng pháp điu khin trt, h thng robot hai bánh t cân bng, t đó nhn dng các vn đ cn gii quyt đ phc v cho vic thit k b điu khin. HUTECH Phn 2: Xác đnh mô hình toán hc ca h thng robot hai bánh t cân bng, xây dng mô hình con lc ngc trên xe hai bánh bng phn mm mô phng Matlab. Phn 3: Thit k b điu khin trt điu khin n đnh ti đim cân bng cho h thng robot hai bánh t cân bng và mô phng h thng trên Matlab. Phân tích và nhn xét kt qu mô phng. III. NGÀY GIAO NHIM V: ngày 15 tháng 09 nm 2011. IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIM V: ngày 15 tháng 06 nm 2012. V. HNG DN KHOA HC: PGS. TSKH. H c Lc. TS. Nguyn Thanh Phng. Hng dn khoa hc Qun lý chuyên ngành PGS. TSKH. H C LC TS. NGUYN THANH PHNG HUTECH LI CAM OAN Tôi xin cam đoan rng lun vn vi ni dung: “iu khin robot hai bánh t cân bng s dng k thut điu khin trt” là công trình nghiên cu ca riêng tôi, di s hng dn ca PGS.TSKH. H c Lc và TS. Nguyn Thanh Phng. Các s liu, kt qu mô phng nêu trong lun vn là trung thc, có ngun trích dn và cha đc công b trong các công trình nghiên cu khác. Tp. H Chí Minh, ngày 15 tháng 06 nm 2012 Thc hin HOÀNG NGUYÊN PHC HUTECH LI CM N May mn thay, khi tôi đc bc chân đn i hc K Thut Công Ngh thành ph H Chí Minh, ni tôi đã đc dìu dt đn bn b tri thc bi nhng ngi Thy, Cô, Anh, Ch vi tm lòng hy sinh, tn ty và bao dung. Xin cm n trng i hc K thut Công ngh thành ph H Chí Minh, cùng quý Thy, Cô đã tn tình truyn đt kin thc và to mi điu kin tt nht cho lp chúng tôi và cá nhân tôi trong sut hc trình Cao hc. Vi lòng tri ân sâu sc, tôi mun nói li cm n đn PGS.TSKH. H c Lc và TS. Nguyn Thanh Phng_ nhng ngi Thy đã nhit tình hng dn và ch bo cho tôi trong sut thi gian thc hin nghiên cu này. Cám n tt c các bn trong khóa hc, nhng ngi cùng chung chí hng trong con đng tri thc đ tt c chúng ta có đc kt qu ngày hôm nay. Cm n gia đình và nhng ngi thân đã đng viên, h tr tôi trong sut thi gian thc hin nghiên cu này. Xin trân trng và chân thành gi li tt c ni đây lòng tri ân sâu sc nht. Tp. H Chí Minh, ngày 15 tháng 06 nm 2012 Thc hin HOÀNG NGUYÊN PHC HUTECH TÓM TT Vn đ điu khin con lc ngc di đng đã đc nghiên cu mnh t nhng yêu cu đt ra là thc hin nhanh và chính xác. Cu trúc c khí  đây đc chia làm ba phn chính, mt là con lc vi mt bc t do đc đt trên đ quay quanh trc thng đng hoc chuyn đng trt tuyn tính.  đt đc tính chính xác cao, h thng điu khin con lc ngc di đng đc thit k thông qua k thut điu khin trt. K thut này là phng pháp điu khin bn vng, nó to ra ngõ vào đ mang li qu đo mong mun cho h thng. Trình t thit k ca nó là đu tiên chn ra mt trt tha đáp ng vòng kín trong không gian trng thái và sau đó thit k b điu khin sao cho qu đo h thng trng thái theo mt trt và  trên nó. Lun vn trình bày ba vn đ. Th nht, mô hình toán hc tuyn tính, làm tin đ phát trin h thng điu khin. Th hai, k thut điu khin trt đc phát trin đ n đnh và bám theo h thng. Sau cùng, mô phng và da vào kt qu đ kim chng gii thut đã điu khin. HUTECH ABSTRACT Inverted pendulum control problems have been intensively studied due to the challenging demand of fast and precise performance, where the mechanical structure can be divided into three main types: One is a pendulum with one degree of freedom (DOF) mounted on a base rotating around the vertical axis or actuated by a linear slide. For achieving high-precision performance the control system for the mobile inverted pendulum is designed via sliding mode control (SMC) in this thesis. SMC is a robust control method which generates an input to yield a desired trajectory for a given system. Its design procedure is to first select a sliding surface that satisfies the desired closed-loop performance in the state space, and then to design a controller such that the system state trajectories are forced toward the sliding surface and stay on it. This thesis considers the control system design for a mobile inverted pendulum via sliding mode technique. Firstly, a linear mathematical model was used in order to facilitate the development of an efficient control system. Secondly, sliding mode controllers were developed for stabilizing and tracking this system. Lastly, the simulations were given to validate of the proposed controllers. HUTECH i MC LC DANH MC CÁC T VIT TT iii DANH MC CÁC BNG iv DANH MC CÁC HÌNH NH v M U 1 Chng 1: TNG QUAN 2 1.1 Th nào là xe hai bánh t cân bng 2 1.2 Ti sao phi thit k robot hai bánh t cân bng 4 1.3 u, khuyt đim 6 1.3.1 u đim 6 1.3.2 Khuyt đim 6 1.4 Kh nng ng dng 6 1.5 Tình hình nghiên cu trong và ngoài nc 6 1.5.1 Mt s dng xe hai bánh t cân bng dùng trên robot 6 1.5.2 Tình hình nghiên cu trong và ngoài nc 10 1.6 Nhu cu thc t 11 1.7 Mc đích ca đ tài 11 1.8 Nhim v và gii hn ca đ tài 12 1.8.1 Nhim v ca đ tài 12 1.8.2 Gii hn ca đ tài 12 1.9 Phng pháp nghiên cu 12 [...]... hi hai bánh t hai bánh t thi ho robot 12 1.9 Nhi 1.9.1 Nhi - Nghiên c - Mô ph Matlab bánh t - Nh 1.9.2 Gi i ch 1.10 , ki H U TE ph C H c - Nghiên c - Ti cân b tài li - Tìm hi nh - bánh t - Tìm hi hai bánh b - Thi h nh ên Matlab Phân tích và 13 2.2 T V th ph phi tuy thi tính tr Trong vi ín c C H thái vòng l c t ch v k y H U TE th nhau và có thành công v nhà nghiên c k l C gi ho tính phi tuy tuy robot. .. Phân b (a) Robot di chuy (b) Robot khi lên d (c) Robot khi xu Vi tr k lái thì xe /robot s (c) 5 bánh chính s Nhi th (m Khi di chuy kh gã, và ch Khi di chuy và có th làm robot b o b trong giao thông không g gàng, không linh ho không h H U TE chuy hay 20o Vi C H húng di chuy (a) Hình 1.6: Phân b (a) Robot khi lên d (b) hai bánh xe khi di chuy (b) Robot khi xu Khi nó lên d bánh d gi ra s Chính vì v r 6... Hi ay có hai ki M (hình 1.1) Vi ng ch H U TE chuy C H di chuy Hình 1.1: Murata Robot Hai là, lo c và tr trong lòng bàn tay (hình 1.2) 3 Hình 1.2: nBot Trên th C H V tìm cách xác robot so v H U TE không (a) Hình 1.3: Mô t (a) tr N nó m kéo tr thì t khác nhau, nên xe scooter hai bánh t (b) gi 4 Hình 1.4: Mô t 1.3 T Nh và m xe ph C H bánh xe, v lo H U TE hai bánh lái (a) (b) Hình 1.5: Phân b (a) Robot di... ho òng… Có th 1.6 Tình hình nghiên c T ýt c 1.6.1 M g dùng trên robot nBot nBot do David P.Ander nghiên c 7 mà ph C H tr Hình 1.7: nBot H U TE Balance bot I Balance-bot I (do Sanghyuk, Hàn Qu b ho b h ki Hình 1.8: Balance Bot I là m 8 Balancing robot (bBot) ã th Robot này có th C H b tài robot hai bánh t Hình 1.9: Balancing robot H U TE Robot JOE 1.10: JOE B (SHARC floating point), FPGA XILINC, 12 b... Equibot ch Lo 1.12: Rolling Robot c a Toyota 10 M l làm tr công nghi 1.6.2 Tình hình nghiên c Khái ni nghiên c v lãnh v còn h ,t ã th Mô hình d M s H U TE v Ki l ki h hi C H di chuy xu khi theo ki Nh khi ph Ackermann[18] B Toàn b h s bám theo tr 11 1.7 Nhu c Hi ngày càng ô nhi dàng xoay chuy , không s thi n sát… trong cu t h V C H m các robot hai chân (biped – robot, humanoid – robot) ngh ch gi H U TE... cho mô ph ng 49 v DANH M CÁC HÌNH 1.1: Murata Robot 2 1.2: nBot 3 1.3: Mô t 3 1.4: Mô t 4 4 5 1.5: Phân b hai bánh xe khi di chuy C H 1.6: Phân b 1.7: nBot 7 1.8: Balance Bot I 7 H U TE 1.9: Balancing robot .8 1.10: JOE ... 7 1.8: Balance Bot I 7 H U TE 1.9: Balancing robot .8 1.10: JOE .8 1.11: Equibot 9 1.12: Rolling Robot c a Toyota 9 2.1: Tính toán gi 2.2: Tính toán biên c ~ 18 x ~ (i ) 19 x 20 20 21 . t mt hoc hai bánh ph đ đ. Hin nay có hai kiu gi cân bng đi vi robot ch có hai bánh xe. Mt là, loi có hai bánh xe có trc bánh xe song. sao phi thit k robot hai bánh t cân bng Nhng robot di đng xây dng hu ht là nhng robot di chuyn bng ba bánh xe, vi hai bánh lái đc lp

Ngày đăng: 27/01/2014, 19:56

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan