Luận Văn: Thiết Kế Bộ Điều Khiển Phi Tuyến Cho Robot Hàn Di Động

• Tác giả: Thân Văn Thế
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Hùng
• Trường học: Trường Đại học Công nghệ TP. HCM
• Chuyên ngành: Cơ điện tử
• Đề tài: Thiết kế Bộ Điều Khiển Phi Tuyến Cho Robot Hàn Di Động
• Loại tài liệu: Luận văn Thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: TP. HCM

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU LUẬN VĂN
• 1.1. Tổng quan về robot
• 1.2. Kỹ thuật điều hướng cho robot di động bằng bánh xe
• 1.3. Tóm tắt một số công trình đã nghiên cứu
• 1.4. Nhận xét chung và hướng tiếp cận
• 1.5. Mục tiêu của luận văn
• 1.6. Nhiệm vụ của luận văn
• 1.7. Giới hạn của luận văn
• 1.8. Điểm mới của luận văn
• 1.9. Nội dung của luận văn
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. Tiêu chuẩn ổn định Lyapunov
• 2.2. Điều khiển trượt
• 2.3. Xuất phát điểm của phương pháp điều khiển trượt
• 2.4. Nguyên lý điều khiển trượt
• 2.5. Các bước xây dựng bộ điều khiển trượt
• 3. CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG MÔ HÌNH TOÁN CHO ROBOT HÀN DI ĐỘNG HAI BÁNH XE
• 3.1. Mô hình hình học của robot hàn di động hai bánh xe
• 3.2. Mô hình động học của robot hàn di động hai bánh xe
• 3.3. Mô hình động lực học của robot hàn di động hai bánh xe
• 4. CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN TRƯỢT TÍCH PHÂN
• 4.1. Thiết kế bộ điều khiển trượt tích phân
• 4.2. Kết quả mô phỏng
• 4.3. Lưu đồ giải thuật điều khiển
• 4.4. Các kết quả mô phỏng
• 5. CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ CHẾ TẠO ROBOT HÀN
• 5.1. Thiết kế, chế tạo kết cấu cơ khí của robot hàn
• 5.2. Kích thước robot
• 5.3. Cấu tạo robot
• 5.4. Sơ đồ hệ thống điều khiển robot hàn
• 5.5. Giới thiệu card DSP TMS320F28335
• 5.6. Bảng các chân kết nối của DSP
• 5.7. Các Module mạch cầu H
• 5.8. Module Arduino Pro Mini
• 6. CHƯƠNG 6: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM
• 6.1. Kết quả thực nghiệm
• 6.2. Robot chạy bám theo đường hàn
• 6.3. Robot chạy có tải
• 7. CHƯƠNG 7: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• 7.1. Những kết quả đạt được
• 7.2. Hạn chế của đề tài
• 7.3. Hướng phát triển của đề tài
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

I. Giới thiệu về robot hàn di động

Robot hàn di động là một loại robot có khả năng thực hiện các công việc hàn tự động trong môi trường công nghiệp. Với sự phát triển của công nghệ, robot hàn đã trở thành một phần không thể thiếu trong quy trình sản xuất. Các robot này thường được trang bị các cảm biến và hệ thống điều khiển để thực hiện các nhiệm vụ hàn một cách chính xác và hiệu quả. Việc thiết kế bộ điều khiển phi tuyến cho robot hàn di động là một thách thức lớn, đòi hỏi sự kết hợp giữa lý thuyết điều khiển và thực tiễn ứng dụng. Theo tài liệu tham khảo, nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc sử dụng các bộ điều khiển phi tuyến có thể cải thiện đáng kể hiệu suất của robot trong các tình huống phức tạp.

1.1. Tổng quan về công nghệ hàn

Công nghệ hàn đã trải qua nhiều giai đoạn phát triển, từ những phương pháp hàn thủ công đến các hệ thống hàn tự động hiện đại. Công nghệ robot đã giúp nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm. Các loại máy hàn như hàn hồ quang, hàn MIG, và hàn TIG đều có những ứng dụng riêng trong ngành công nghiệp. Việc áp dụng robot hàn không chỉ giúp tiết kiệm thời gian mà còn giảm thiểu sai sót do con người gây ra. Hơn nữa, robot có thể hoạt động trong môi trường khắc nghiệt mà con người không thể làm việc được.

II. Thiết kế bộ điều khiển phi tuyến

Thiết kế bộ điều khiển phi tuyến cho robot hàn di động là một phần quan trọng trong nghiên cứu này. Bộ điều khiển này được xây dựng dựa trên các mô hình động học và động lực học của robot. Việc áp dụng lý thuyết ổn định Lyapunov giúp đảm bảo tính ổn định của hệ thống trong quá trình hoạt động. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng việc kết hợp giữa điều khiển trượt và điều khiển phi tuyến có thể mang lại hiệu quả cao hơn trong việc theo dõi đường hàn. Kết quả mô phỏng cho thấy bộ điều khiển này có khả năng điều chỉnh linh hoạt theo các điều kiện môi trường khác nhau.

2.1. Mô hình toán cho robot hàn

Mô hình toán cho robot hàn bao gồm các thành phần như mô hình hình học, mô hình động học và mô hình động lực học. Mô hình hình học giúp xác định vị trí và hướng di chuyển của robot, trong khi mô hình động học và động lực học cung cấp thông tin về vận tốc và lực tác động lên robot. Việc xây dựng mô hình toán chính xác là rất quan trọng để thiết kế bộ điều khiển phi tuyến hiệu quả. Các thông số như vận tốc, gia tốc và lực cản cần được tính toán kỹ lưỡng để đảm bảo robot hoạt động ổn định và chính xác.

III. Kết quả thực nghiệm

Kết quả thực nghiệm cho thấy robot hàn di động hoạt động hiệu quả với bộ điều khiển phi tuyến được thiết kế. Các thử nghiệm được thực hiện trong nhiều điều kiện khác nhau để đánh giá khả năng theo dõi đường hàn của robot. Kết quả cho thấy robot có thể duy trì độ chính xác cao trong việc hàn theo đường dẫn đã định. Việc sử dụng cảm biến để thu thập dữ liệu trong quá trình hàn cũng giúp cải thiện hiệu suất của robot. Các số liệu thu thập được đã được phân tích và so sánh với các mô hình lý thuyết để xác nhận tính chính xác của mô hình.

3.1. Phân tích kết quả

Phân tích kết quả cho thấy rằng bộ điều khiển phi tuyến không chỉ giúp robot duy trì độ chính xác mà còn cải thiện tốc độ hàn. Các thử nghiệm cho thấy robot có thể điều chỉnh vận tốc hàn một cách linh hoạt tùy thuộc vào điều kiện vật liệu và yêu cầu kỹ thuật. Điều này chứng tỏ rằng việc áp dụng công nghệ điều khiển phi tuyến trong robot hàn là một bước tiến quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả sản xuất trong ngành công nghiệp hàn.