Luận án Động lực học ngược và điều khiển chuyển động của robot song song Delta không gian

Tên luận án:

ĐỘNG LỰC HỌC NGƯỢC VÀ ĐIỀU KHIỂN CHUYỂN ĐỘNG CỦA ROBOT SONG SONG DELTA KHÔNG GIAN

Ngành:

Cơ kỹ thuật; Kỹ thuật Cơ khí và Cơ kỹ thuật

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án tập trung nghiên cứu động lực học và điều khiển chuyển động của robot song song Delta không gian, bao gồm hai loại robot 3RUS và 3PUS. Robot song song, dù có cấu trúc động học phức tạp, khó thiết kế và điều khiển, nhưng lại sở hữu nhiều ưu điểm nổi trội như khả năng chịu tải lớn, độ cứng vững cao và độ chính xác hoạt động cao, làm cho việc nghiên cứu sâu về chúng trở nên có ý nghĩa khoa học và thực tiễn.

Mục tiêu chính của luận án là áp dụng Phương trình Lagrange dạng nhân tử để xây dựng mô hình cơ học và toán học, cùng các thuật toán điều khiển cho robot song song Delta không gian, nhằm cung cấp cơ sở khoa học cho việc nghiên cứu thiết kế và chế tạo. Phương pháp nghiên cứu chủ yếu sử dụng Phương trình Lagrange dạng nhân tử để thiết lập phương trình chuyển động và áp dụng phương pháp số để giải các bài toán động lực học và điều khiển, với mô hình toán là các phương trình vi phân – đại số.

Luận án đã đạt được các đóng góp quan trọng như: thiết lập các phương trình vi phân – đại số mô tả chuyển động của robot 3RUS và 3PUS bằng dạng ma trận mới của phương trình Lagrange dạng nhân tử; biến đổi hệ phương trình này để tính toán mô men/lực dẫn động; chứng minh sự ổn định của các luật điều khiển PD, PID, điều khiển trượt và điều khiển trượt sử dụng mạng nơ ron. Đặc biệt, luận án đã xây dựng chương trình DELTA-IMECH để tính toán động học ngược, động lực học ngược và điều khiển chuyển động cho hai loại robot này, với các kết quả mô phỏng số được kiểm chứng là phù hợp với các tài liệu đã biết. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng, khi mô hình cơ học của robot được xây dựng chính xác và không có nhiễu, các luật điều khiển PD và PID có thể được sử dụng hiệu quả nếu thiết lập từ mô hình cơ học phức tạp. Ngược lại, khi có nhiễu hoặc mô hình không chính xác, các luật điều khiển hiện đại như điều khiển trượt và điều khiển sử dụng mạng nơ ron, có thể áp dụng với mô hình đơn giản hơn mà vẫn đảm bảo tính bám quỹ đạo mong muốn của khâu thao tác.

Mục lục chi tiết:

• MỞ ĐẦU

  • Lý do chọn đề tài
  • Mục tiêu nghiên cứu
  • Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
  • Phương pháp nghiên cứu
  • Bố cục của luận án

• Chương 1: TỔNG QUAN VỀ BÀI TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC VÀ ĐIỀU KHIỂN ROBOT SONG SONG

  • 1.1 Robot có cấu trúc song song
  • 1.2 So sánh robot nối tiếp và robot song song
  • 1.3 Một số nghiên cứu về động lực học và điều khiển robot song song ở ngoài nước
  • 1.3.1 Động lực học robot song song
  • 1.3.2 Điều khiển bám quỹ đạo robot song song
  • 1.4 Các nghiên cứu tại Việt Nam
  • 1.5 Xác định vấn đề cần nghiên cứu của luận án
  • Kết luận chương 1

• Chương 2: XÂY DỰNG MÔ HÌNH CƠ HỌC VÀ MÔ HÌNH TOÁN HỌC CHO ROBOT SONG SONG DELTA KHÔNG GIAN

  • 2.1 Mô hình động lực robot song song Delta không gian
  • 2.1.1 Mô hình động lực robot song song Delta không gian 3RUS
  • 2.1.2 Mô hình động lực robot song song Delta không gian 3PUS
  • 2.2 Thiết lập phương trình chuyển động của robot song song Delta không gian
  • 2.3 So sánh phương trình chuyển động các mô hình của robot
  • Kết luận chương 2

• Chương 3: MÔ PHỎNG SỐ ĐỘNG HỌC NGƯỢC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC NGƯỢC ROBOT SONG SONG DELTA KHÔNG GIAN

  • 3.1 Tính toán động học ngược robot song song bằng phương pháp Newton – Raphson cải tiến
  • 3.2 Phương pháp số giải bài toán động lực học ngược robot song song
  • 3.2.1 Bài toán động lực học ngược
  • 3.2.2 Giải bài toán động lực học ngược bằng phương pháp khử các nhân tử Lagrange [4]
  • 3.3 Mô phỏng số bài toán động học ngược và động lực học ngược robot song song Delta không gian
  • 3.3.1 Mô phỏng số bài toán động học ngược robot 3RUS
  • 3.3.2 Mô phỏng số bài toán động lực học ngược robot 3PUS
  • Kết luận chương 3

• Chương 4: ĐIỀU KHIỂN BÁM QUỸ ĐẠO CHUYỂN ĐỘNG ROBOT SONG SONG DELTA KHÔNG GIAN DỰA TRÊN CÁC MÔ HÌNH CƠ HỌC

  • 4.1 Tổng quan về điều khiển bám quỹ đạo của khâu thao tác
  • 4.2 Điều khiển bám quỹ đạo robot song song trong không gian khớp dựa trên phương trình Lagrange dạng nhân tử.
  • 4.2.1 Cơ sở động lực học hệ nhiều vật có cấu trúc mạch vòng
  • 4.2.2 Xây dựng các thuật toán điều khiển
  • 4.2.2.1 Điều khiển PD
  • 4.2.2.2 Điều khiển PID
  • 4.2.2.3 Điều khiển trượt robot song song
  • 4.2.2.4 Điều khiển robot song song theo nguyên lý trượt sử dụng mạng nơ ron
  • 4.3 Mô phỏng số các luật điều khiển cho robot song song Delta không gian dựa trên các mô hình động lực
  • 4.3.1 Mô phỏng số các phương pháp điều khiển robot song song Delta không gian 3RUS và 3PUS
  • 4.3.2 Nhận xét các kết quả mô phỏng số
  • Kết luận chương 4

• KẾT LUẬN

  • 1. Các đóng góp mới của luận án
  • 2. Các hướng nghiên cứu có thể tiếp tục

• DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ