I. Tổng Quan Robot SCADA Giới Thiệu Cấu Tạo và Ứng Dụng
Nhu cầu nâng cao chất lượng sản phẩm thúc đẩy ứng dụng tự động hóa sản xuất. Thuật ngữ "Robot" ra đời từ năm 1922. Robot công nghiệp xuất hiện đầu tiên năm 1961 tại nhà máy ô tô General Motor. Robot công nghiệp là cơ cấu máy có thể lập trình, làm việc tự động, hợp tác giữa các tay máy. Ứng dụng Robot nâng cao năng suất, giảm giá thành, cải thiện điều kiện lao động, đặc biệt trong đúc, gia công áp lực, hàn, nhiệt luyện và lắp ráp. Cấu tạo Robot mô phỏng cánh tay người, gồm các khâu động kết nối bằng khớp động (động cơ điện, xylanh). Khâu tác động cuối (tay gắp, đầu công cụ) thao tác trên đối tượng. Tay máy là chuỗi động hở, năng lượng và chuyển động được điều khiển theo tín hiệu cảm biến.
1.1. Cấu trúc cơ bản Robot SCADA Khâu khớp và bộ phận tác động
Robot có cấu tạo mô phỏng theo những đặc điểm cấu tạo cơ bản của cánh tay người. Cũng có thể hiểu robot là tập hợp các bộ phận và cơ cấu cơ khí được thiết kế để hình thành các khối có chuyển động tương đối nhau, được gọi là các khâu động. Trong đó phần liên kết giữa các khâu động được gọi là các khớp động hay còn gọi là các phần tử thực sự thực hiện các chuyển động để vận hành tay máy như động cơ điện , xylanh dầu ép, xylanh khí nén, … Phần quan trọng khác trên các tay máy là bộ phận hay khâu tác động cuối để thao tác trên đối tượng làm việc – thường là các tay gắp hoặc các đầu công cụ chuyên dùng. Các Robot công nghiệp ngày nay thường được đặt trên đế và gắn chặt với sàn. Cơ thể được gắn với đế, tổ hợp cánh tay được nối với cơ thể. Cuối cánh tay là cổ tay. Cổ tay gồm nhiều phần tử cho phép Robot định vị đa dạng các vị trí.
1.2. Ứng dụng Robot SCADA trong các ngành công nghiệp hiện đại
Robot công nghiệp được định nghĩa là một cơ cấu máy có thể lập trình được, có khả năng làm việc một cách tự động không cần sự trợ giúp của con người. và giữa các tay máy có thể hợp tác được với nhau. Ứng dụng của Robot: nhằm nâng cao năng suất dây chuyền công nghệ, giảm giá thành, nâng cao chất lượng và khả năng cạnh tranh của sản phẩm đồng thời cải thiện điều kiện lao động. Thông thường, robot công nghiệp được dùng trong các lĩnh vực: đúc, gia công áp lực, hàn và nhiệt luyện, gia ông và lắp rắp…
II. Phương Pháp Xây Dựng Mô Hình Động Lực Học Robot SCARA Chi Tiết
Bài toán động học vị trí Robot SCARA cần xây dựng để xác định mối quan hệ giữa không gian khớp và không gian làm việc. Phương trình động học thuận cho biết vị trí và hướng của công cụ cuối dựa trên góc khớp. Phương trình động học ngược tìm góc khớp cần thiết để đạt được vị trí và hướng mong muốn. Động lực học Robot SCARA nghiên cứu lực và mô-men cần thiết để tạo ra chuyển động. Hàm Lagrange được sử dụng để thiết lập phương trình động lực học, liên quan đến quán tính, lực Coriolis và trọng lực. Các phương trình này quan trọng cho việc thiết kế bộ điều khiển.
2.1. Động học vị trí Robot SCARA Phân tích và giải pháp
Xây dựng động học vị trí Robot SCARA. Phương trình động học ngược robot SCARA.5 Động lực học robot SCARA. Hàm Lagrange và các vấn đề động lực học. Phương trình động lực học Robot .
2.2. Ứng dụng phương trình Lagrange trong mô hình hóa động lực học
Động lực học robot SCARA. Hàm Lagrange và các vấn đề động lực học. Phương trình động lực học Robot .
III. Điều Khiển Thích Nghi Robot Lý Thuyết Phương Pháp và Ứng Dụng
Điều khiển thích nghi là phương pháp điều khiển tự động điều chỉnh tham số bộ điều khiển để thích ứng với sự thay đổi của hệ thống hoặc môi trường. Trong điều khiển Robot SCADA, điều này quan trọng vì tải trọng, ma sát và các yếu tố bên ngoài có thể thay đổi. Lý thuyết điều khiển ổn định Lyapunov cung cấp cơ sở để thiết kế bộ điều khiển đảm bảo tính ổn định. Các phương pháp điều khiển hiện đại như điều khiển logic mờ và điều khiển trượt cũng được sử dụng. Điều khiển thích nghi dựa trên mô hình sử dụng mô hình động lực học của Robot để cải thiện hiệu suất.
3.1. Phương pháp Lyapunov cho điều khiển ổn định Robot SCADA
Lý thuyết điều khiển ổn định Lyapunov.2 Phương pháp điều khiển cổ điển.3 Phương pháp điều khiển hiện đại 42 3.1 Điều khiển logic mờ.2 Điều khiển trượt. Điều khiển thích nghi.4 Ứng dụng vào robot SCARA. Điều khiển theo luật PD bù trọng lực. Luật điều khiển Lee-Slotine. Luật điều khiển thích nghi dựa trên cơ sở mô hình.
3.2. Ứng dụng điều khiển logic mờ và điều khiển trượt cho Robot
Điều khiển logic mờ.2 Điều khiển trượt. Điều khiển thích nghi.4 Ứng dụng vào robot SCARA. Điều khiển theo luật PD bù trọng lực. Luật điều khiển Lee-Slotine. Luật điều khiển thích nghi dựa trên cơ sở mô hình.
3.3. Ưu điểm của Điều khiển thích nghi dựa trên mô hình Robot
Ứng dụng vào robot SCARA. Điều khiển theo luật PD bù trọng lực. Luật điều khiển Lee-Slotine. Luật điều khiển thích nghi dựa trên cơ sở mô hình.
IV. Mô Phỏng Điều Khiển Robot SCARA trên MATLAB Simulink Chi Tiết
Mô phỏng trên MATLAB/Simulink cho phép kiểm tra và đánh giá hiệu suất của các bộ điều khiển trước khi triển khai thực tế. Thông số của hệ thống Robot SCARA được nhập vào mô hình. Kết quả mô phỏng so sánh các luật điều khiển khác nhau: PD bù trọng trường, Lee-Slotine và điều khiển thích nghi dựa trên mô hình. Đánh giá chất lượng tĩnh và động của hệ thống. Mô phỏng giúp xác định bộ điều khiển phù hợp nhất cho ứng dụng cụ thể, ví dụ, luật điều khiển PD bù trọng trường, Luật điều khiển Lee-Slotine, Luật điều khiển thích nghi dựa trên cơ sở mô hình.
4.1. Thiết lập thông số hệ thống Robot SCARA trong Simulink
Thông số của hệ thống.2 Kết quả mô phỏng trên Matlab-Simulink.1 Luật điều khiển PD bù trọng trường.2 Luật điều khiển Lee-Slotine.3 Luật điều khiển thích nghi dựa trên cơ sở mô hình. 60 Kết luận 62 Các tài liệu tham khảo
4.2. So sánh hiệu suất các luật điều khiển trên mô hình Simulink
Kết quả mô phỏng trên Matlab-Simulink.1 Luật điều khiển PD bù trọng trường.2 Luật điều khiển Lee-Slotine.3 Luật điều khiển thích nghi dựa trên cơ sở mô hình. 60 Kết luận 62 Các tài liệu tham khảo
V. Các Xu Hướng và Hướng Nghiên Cứu Điều Khiển Robot SCADA Mới Nhất
Robot ngày càng thay thế nhiều lao động, trở nên chuyên dụng và phổ biến trong nhiều lĩnh vực. Trong công nghiệp cơ khí, Robot thực hiện các công việc nặng nhọc, lắp ráp chi tiết lớn, hàn, sơn, mạ. Robot làm việc trong môi trường độc hại (lò phản ứng hạt nhân, dưới nước), thám hiểm vũ trụ. Trong sinh hoạt, Robot trợ giúp người già, phục vụ nhà bếp. Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, công nghệ tự động hoá, Robot ngày càng hoàn thiện và có nhiều ứng dụng.
5.1. Robot SCADA trong các ứng dụng công nghiệp 4.0
Robot ngày càng thay thế nhiều lao động. Trở nên chuyên dụng, đảm nhận được nhiều loại công việc và phổ biến trong tất cả các lĩnh vực. - Trong ngành công nghiệp cơ khí, Robot thực hiện những công việc nặng nhọc như nâng hạ, lắp ráp các chi tiết lớn, cồng kềnh yêu cầu độ chính xác cao. Sử dụng Robot để hàn điểm, hàn hồ quang, sơn, mạ.
5.2. Ứng dụng Robot SCADA trong môi trường nguy hiểm và thám hiểm
Sử dụng Robot trong môi trường độc hại, nguy hiểm như trong các lò phản ứng hạt nhân, dưới nước. - Robot thám hiểm vũ trụ, các hành tinh thuộc hệ mặt trời mà con người chưa tới được. - Trong sinh hoạt, Robot trợ giúp người già, phục vụ trong nhà bếp. làm giảm sức lao động của con người.
VI. Kết Luận Nghiên Cứu Triển Vọng Điều Khiển Thích Nghi SCADA
Nghiên cứu về điều khiển thích nghi dựa trên mô hình và ứng dụng vào Robot SCARA đã được thực hiện. Tính đúng đắn được kiểm nghiệm và áp dụng vào robot. Công thức tính động học thuận nghịch, động lực học và tổng hợp hệ truyền động đã được đưa ra. Bộ điều khiển được thiết kế và áp dụng tiêu chuẩn Lyapunov. Chất lượng tĩnh và động được đánh giá bằng mô hình hóa, so sánh các phương pháp điều khiển để rút ra kết luận.
6.1. Tóm tắt các kết quả chính của nghiên cứu
Luận văn nghiên cứu về lý thuyết điều khiển thích nghi trên cơ sở mô hình và ứng dụng vào Robot SCARA, kiểm nghiệm tính đúng đắn và áp dụng vào robot, đưa ra công thức tính động học thuận nghịch, động lực học, tổng hợp hệ truyền động. Thiết kế bộ điều khiển và áp dụng tiêu chuẩn Lyapunov.
6.2. Hướng phát triển tiếp theo cho điều khiển Robot SCADA
Đánh giá chất lượng tĩnh và động bằng mô hình hóa, so sánh các phương pháp điều khiển để rút ra kết luận cho từng phương pháp. -1- Chương 1 TỔNG QUAN CÁC HỆ THỐNG ROBOT 1.1 Giới thiệu chung.
