Luận văn thạc sĩ về điều khiển hệ tay máy di động sử dụng bộ điều khiển trượt tại HCMUTE

• Tác giả: Nguyễn Công Danh
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Hùng
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện Tử
• Đề tài: Nghiên Cứu Điều Khiển Tay Máy Di Động Bằng Bộ Điều Khiển Trượt Tại HCMUTE
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2012
• Địa điểm: Thành Phố Hồ Chí Minh

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT
• ABSTRACT
• MỤC LỤC
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CHUNG VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU, CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC ĐÃ CÔNG BỐ
• 1.1. Tổng quan chung về robot
• 1.2. Các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước đã công bố
• 1.3. Mục đích của đề tài
• 1.4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
• 1.5. Kết quả dự kiến đạt được
• 2. CHƯƠNG 2: ĐỊNH LÝ ỔN ĐỊNH THỨ 2 CỦA LYAPUNOV: SỬ DỤNG TRONG THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN
• 2.1. Lý thuyết điều khiển trượt
• 2.1.1. Giới thiệu chung
• 2.1.2. Thiết kế bộ điều khiển trượt tích phân đối với hệ thống phi tuyến
• 2.2. Mô hình toán hệ tay máy di động
• 2.2.1. Mô hình hình học của hệ tay máy di động
• 2.2.2. Mô hình robot di động
• 2.2.2.1. Mô hình động học robot di động
• 2.2.2.2. Mô hình động lực học robot di động
• 2.2.3. Mô hình tay máy ba bậc tự do
• 2.2.3.1. Mô hình động học tay máy
• 2.2.3.2. Mô hình động lực học tay máy
• 2.3. Thiết kế bộ điều khiển
• 2.3.1. Thiết kế bộ điều khiển bám cho hệ tay máy di động
• 2.3.1.1. Thiết kế bộ điều khiển động học (KC) kết hợp với bộ điều khiển trượt tích phân (ISMC) cho tay máy
• 2.3.1.2. Thiết kế bộ điều khiển động lực học cho robot di động
• 2.4. Kết quả mô phỏng
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI
• 3.1. Những kết quả đạt được
• 3.2. Hạn chế của đề tài
• 3.3. Hướng phát triển của đề tài
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về tay máy di động

Trong bối cảnh phát triển nhanh chóng của công nghệ, tay máy di động đã trở thành một phần quan trọng trong nhiều lĩnh vực, từ sản xuất đến dịch vụ. HCMUTE đã có những nghiên cứu đáng chú ý về robot di động, đặc biệt là trong việc phát triển các bộ điều khiển trượt cho hệ thống này. Việc sử dụng công nghệ điều khiển tiên tiến giúp tăng cường khả năng hoạt động của robot di động, cho phép chúng thực hiện các nhiệm vụ phức tạp trong môi trường không gian hạn chế. Theo nghiên cứu, hệ thống điều khiển cần phải có khả năng phản ứng nhanh với các thay đổi trong môi trường, đồng thời đảm bảo tính ổn định và chính xác trong quá trình hoạt động.

1.1. Đặc điểm và ứng dụng của tay máy di động

Các tay máy di động thường được trang bị nhiều cảm biến để nhận biết môi trường xung quanh. Điều này cho phép chúng thực hiện các nhiệm vụ như vận chuyển hàng hóa, lắp ráp linh kiện, và thậm chí là thực hiện các công việc trong môi trường nguy hiểm. Ứng dụng tay máy trong sản xuất không chỉ giúp tiết kiệm thời gian mà còn nâng cao hiệu quả công việc. Các nghiên cứu tại HCMUTE đã chỉ ra rằng việc áp dụng kỹ thuật điều khiển hiện đại có thể cải thiện đáng kể hiệu suất của robot di động trong các tình huống thực tế.

II. Thiết kế bộ điều khiển trượt cho tay máy di động

Bộ điều khiển trượt được thiết kế nhằm tối ưu hóa khả năng điều khiển của robot di động. Phương pháp này dựa trên lý thuyết ổn định Lyapunov, cho phép hệ thống duy trì tính ổn định trong suốt quá trình hoạt động. Việc thiết kế bộ điều khiển này không chỉ giúp tay máy hoạt động hiệu quả mà còn giảm thiểu sai số trong quá trình thực hiện nhiệm vụ. Các kết quả mô phỏng cho thấy rằng bộ điều khiển trượt có khả năng điều chỉnh nhanh chóng khi có sự thay đổi trong môi trường, từ đó nâng cao tính linh hoạt của robot di động.

2.1. Nguyên lý hoạt động của bộ điều khiển trượt

Bộ điều khiển trượt hoạt động dựa trên nguyên lý điều chỉnh liên tục các tham số đầu vào để đạt được trạng thái mong muốn. Khi robot di động gặp phải các lực cản hoặc thay đổi trong môi trường, bộ điều khiển sẽ tự động điều chỉnh để duy trì tính ổn định. Điều này đặc biệt quan trọng trong các ứng dụng yêu cầu độ chính xác cao, như trong sản xuất hoặc y tế. Các nghiên cứu tại HCMUTE đã chứng minh rằng việc áp dụng bộ điều khiển trượt giúp cải thiện đáng kể hiệu suất và độ tin cậy của tay máy di động.

III. Kết quả và ứng dụng thực tiễn

Kết quả từ các mô phỏng và thực nghiệm cho thấy bộ điều khiển trượt đã hoạt động hiệu quả trong việc điều khiển tay máy di động. Các sai số bám theo quỹ đạo được giảm thiểu, cho phép robot di động thực hiện các nhiệm vụ một cách chính xác hơn. Việc áp dụng công nghệ này không chỉ mang lại lợi ích cho các nhà sản xuất mà còn mở ra nhiều cơ hội mới trong các lĩnh vực khác như y tế, dịch vụ và nghiên cứu khoa học. HCMUTE đã đóng góp quan trọng vào việc phát triển các giải pháp điều khiển tiên tiến, giúp nâng cao năng suất và hiệu quả trong nhiều lĩnh vực.

3.1. Tác động đến ngành công nghiệp

Sự phát triển của robot di động và các bộ điều khiển trượt đã tạo ra những thay đổi tích cực trong ngành công nghiệp. Các nhà máy có thể sử dụng tay máy di động để thực hiện các nhiệm vụ lặp đi lặp lại, từ đó giảm thiểu chi phí lao động và tăng cường hiệu quả sản xuất. Hơn nữa, việc áp dụng công nghệ này còn giúp cải thiện điều kiện làm việc cho công nhân, khi mà các nhiệm vụ nguy hiểm có thể được giao cho robot di động. Điều này không chỉ nâng cao năng suất mà còn góp phần vào sự phát triển bền vững của nền kinh tế.