Tên luận án:
PHÂN TÍCH KỲ DỊ VÀ ĐIỀU KHIỂN TRƯỢT MỜ ROBOT SONG SONG PHẲNG CÓ KỂ ĐẾN HỆ DẪN ĐỘNG
Ngành:
Cơ học
Tóm tắt nội dung tài liệu:
Luận án này tập trung nghiên cứu động lực học và điều khiển robot song song, một lĩnh vực quan trọng quyết định chất lượng hoạt động của robot. Robot song song có cấu trúc vòng kín, mang lại ưu điểm về khả năng chịu tải, độ cứng vững và độ chính xác cao. Tuy nhiên, chúng phải đối mặt với các vấn đề lớn như kỳ dị động học và động lực học trong không gian làm việc, nơi robot có thể gia tăng hoặc mất bậc tự do, gây ảnh hưởng xấu đến cấu trúc và chuyển động. Luận án đề xuất các giải pháp vượt kỳ dị hiệu quả và phương pháp thiết kế điều khiển hợp lý.
Nghiên cứu đã đưa ra cơ sở lý thuyết để xây dựng mô hình động lực học cho robot song song, có tính đến ảnh hưởng của động cơ dẫn động, giúp mô hình sát thực hơn và quá trình thiết kế bộ điều khiển chính xác hơn. Luận án xác định kỳ dị và phát triển giải pháp vượt kỳ dị động học, động lực học, đảm bảo robot có thể di chuyển trơn tru trong không gian làm việc. Đồng thời, luận án giải quyết vấn đề điều khiển robot song song trực tiếp từ không gian thao tác, mang lại sự thuận tiện cho người sử dụng. Một giải pháp ước lượng tham số động học cũng được trình bày để thu thập thông tin biến khớp bị động, hữu ích trong các trường hợp khó lắp đặt cảm biến.
Điểm nổi bật của luận án là việc đề xuất và áp dụng thuật toán điều khiển trượt mờ cho robot song song. Sự kết hợp giữa điều khiển trượt và điều khiển mờ giúp khắc phục nhược điểm của từng phương pháp riêng lẻ, đồng thời duy trì ưu điểm của chúng trong việc điều khiển các hệ thống phi tuyến phức tạp. Các tham số của bộ điều khiển được tối ưu bằng thuật toán di truyền, và kết quả mô phỏng số đã chứng minh tính ưu việt của thuật toán đề xuất trong việc xử lý các yếu tố bất định và nhiễu, đảm bảo chất lượng hoạt động tối ưu cho robot.
Mục lục chi tiết:
- CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
- 1.1 Robot và robot song song
- 1.2 Các phương pháp điều khiển robot song song
- 1.3 Vấn đề kỳ dị trong robot song song
- 1.4 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước
- 1.4.1 Các nghiên cứu trong nước
- 1.4.2 Các nghiên cứu ngoài nước
- 1.5 Định hướng nghiên cứu của luận án
- 1.6 Kết luận chương 1
- CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH KỲ DỊ ĐỘNG HỌC ROBOT SONG SONG
- 2.1 Mở đầu
- 2.2 Hệ phương trình liên kết của robot song song
- 2.3 Phân tích động học thuận robot song song
- 2.4 Phân tích động học ngược robot song song
- 2.4.1 Giải bài toán động học ngược bằng phương pháp ma trận Jacobi
- 2.4.2 Giải bài toán động học ngược cho robot song song phẳng 3RRR bằng phương pháp giải tích
- 2.4.3 Ước lượng động học cho robot song song
- 2.5 Phân tích kì dị động học robot song song 3RRR
- 2.5.1 Phương pháp xác định cấu hình kỳ dị
- 2.5.2 Giải pháp vượt kỳ dị trong phân tích động học cho robot song song
- 2.5.3 Mô phỏng số vượt kỳ dị động học
- 2.6 Kết luận chương 2
- CHƯƠNG 3: ĐỘNG LỰC HỌC ROBOT SONG SONG CÓ KỂ ĐẾN HỆ DẪN ĐỘNG
- 3.1 Mở đầu
- 3.2 Mô hình động lực học của robot song song có kể đến hệ dẫn động
- 3.2.1 Mô hình động lực học của hệ dẫn động
- 3.2.2 Mô hình động lực robot s.song có kể đến hệ dẫn dộng
- 3.2.3 Hệ phương trình vi phân chuyển động với tọa độ suy rộng tối thiểu
- 3.3 Khảo sát động lực học robot song song
- 3.3.1 Bài toán động lực học thuận
- 3.3.2 Bài toán động lực học ngược
- 3.3.3 So sánh kiểm chứng mô hình và chương trình tính
- 3.3.3.1 Mô phỏng chuyển động theo quỹ đạo tham chiếu
- 3.3.3.2 Mô phỏng so sánh với các nghiên cứu khác
- 3.4 Vấn đề ổn định hóa liên kết
- 3.4.1 Phương pháp Baumgarte
- 3.4.2 Phương pháp chiếu hiệu chỉnh
- 3.4.2.1 Hiệu chỉnh vị trí (chiếu trên đa tạp xác định bởi phương trình liên kết)
- 3.4.2.2 Hiệu chỉnh vận tốc (chiếu trên đa tạp xác định bởi phương trình liên kết vận tốc)
- 3.5 Vượt kỳ dị trong phân tích động lực học robot s. song
- 3.5.1 Cơ sở của phương pháp
- 3.5.2 Nội dung mô phỏng số
- 3.5.3 Kết quả mô phỏng
- 3.6 Kết luận chương 3
- CHƯƠNG 4: ĐIỀU KHIỂN TRƯỢT ROBOT SONG SONG
- 4.1 Mở đầu
- 4.2 Một số bộ điều khiển truyền thống cho robot s.song
- 4.2.1 Điều khiển vị trí - điều khiển PD+bù trọng lực
- 4.2.2 Điều khiển PID dựa trên mô men tính toán
- 4.3 Điều khiển trượt robot song song trong không gian khớp
- 4.3.1 Xây dựng luật điều khiển
- 4.4 Điều khiển trượt robot song song trong KG thao tác
- 4.4.1 Biến đổi hệ phương trình động học về dạng tọa độ tối thiểu trong không gian thao tác
- 4.4.2 Xây dựng luật điều khiển trong không gian thao tác
- 4.4.3 Mô phỏng số
- 4.5 Kết luận chương 4
- CHƯƠNG 5: ĐIỀU KHIỂN TRƯỢT MỜ ROBOT SONG SONG CÓ KỂ ĐẾN HỆ DẪN ĐỘNG
- 5.1 Mở đầu
- 5.2 Cơ sở hoạt động của bộ điều khiển mờ
- 5.3 Sử dụng bộ điều khiển trượt mờ để bù các thành phần nhiễu và sự bất định của các thông số
- 5.3.1 Mô phỏng số
- 5.3.2 Sử dụng bộ ĐK trượt mờ điều khiển bám quỹ đạo
- 5.3.3 Cơ sở của phương pháp
- 5.3.4 Nội dung mô phỏng số
- 5.3.5 Kết quả mô phỏng số
- 5.4 Kết luận chương 5
- KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
- 1. Nội dung chính của luận án
- 2. Các đóng góp mới của luận án
- 3. Kiến nghị những nghiên cứu tiếp theo