I. Thiết kế Pendubot
Phần này tập trung vào thiết kế Pendubot, bao gồm cả thiết kế cơ khí Pendubot và thiết kế điện tử Pendubot. Thiết kế cơ khí Pendubot mô tả chi tiết cấu trúc vật lý của hệ thống, bao gồm vật liệu, kích thước, và các thông số kỹ thuật của các liên kết (link). Bản vẽ kỹ thuật, mô hình 3D và các phép tính về trọng tâm, quán tính của các liên kết được trình bày cụ thể. Thiết kế điện tử Pendubot bao gồm lựa chọn các linh kiện điện tử như động cơ DC, encoder, vi điều khiển (DSP TMS320F28335 trong trường hợp này), và các thành phần khác. Sơ đồ mạch điện, nguyên lý hoạt động của từng khối chức năng, và các thông số kỹ thuật của các linh kiện được giải thích rõ ràng. Quá trình lắp ráp và kiểm tra hệ thống cũng được đề cập đến. Việc lựa chọn mô hình Pendubot phù hợp với mục đích nghiên cứu và khả năng chế tạo cũng là một yếu tố quan trọng.
1.1 Mô hình toán học Pendubot
Phần này trình bày mô hình toán học Pendubot, bao gồm việc thiết lập phương trình động học Pendubot. Phương trình động lực học của hệ thống hai liên kết được suy ra dựa trên nguyên lý động lực học. Các tham số hệ thống như khối lượng, chiều dài, quán tính của các liên kết được xác định. Việc tuyến tính hóa mô hình Pendubot quanh điểm cân bằng cũng được xem xét để đơn giản hóa quá trình thiết kế bộ điều khiển. Mô hình hóa hệ thống là bước nền tảng cho việc thiết kế và phân tích hệ thống. Phân tích ổn định của mô hình toán học Pendubot được thực hiện để đảm bảo tính khả thi của thiết kế.
1.2 Mạch điều khiển Pendubot
Phần này tập trung vào mạch điều khiển Pendubot, bao gồm việc lựa chọn vi điều khiển, các mạch giao tiếp, và các thuật toán điều khiển. Việc sử dụng DSP TMS320F28335 được giải thích chi tiết, bao gồm các ưu điểm của việc lựa chọn con chip này. Thiết kế phần mềm nhúng trên vi điều khiển, bao gồm việc lập trình và lập trình Pendubot, xử lý tín hiệu từ encoder, và tạo ra tín hiệu điều khiển cho động cơ cũng được đề cập. Điện tử Pendubot đóng vai trò trung tâm trong việc điều khiển chuyển động của hệ thống. Việc kiểm tra và hiệu chỉnh mạch điều khiển là rất quan trọng để đảm bảo hoạt động ổn định của hệ thống.
II. Điều khiển Ổn định Pendubot
Phần này tập trung vào điều khiển Pendubot, cụ thể là điều khiển ổn định Pendubot. Thuật toán điều khiển được sử dụng là điều khiển LQR (Linear Quadratic Regulator), một phương pháp điều khiển tối ưu cho hệ thống tuyến tính. Quá trình thiết kế bộ điều khiển, bao gồm việc lựa chọn ma trận trọng số Q và R, và giải phương trình Riccati, được trình bày chi tiết. Giải thuật điều khiển được mô phỏng trên phần mềm Matlab/Simulink trước khi được triển khai trên hệ thống thực tế. Kiểm soát dao động là một yếu tố quan trọng trong việc đảm bảo sự ổn định của hệ thống.
2.1 Mô phỏng và Thực nghiệm Pendubot
Phần này trình bày kết quả mô phỏng Pendubot trên Matlab/Simulink và kết quả thực nghiệm Pendubot. Các kết quả mô phỏng được so sánh với kết quả thực nghiệm để đánh giá hiệu quả của bộ điều khiển. Phân tích dữ liệu Pendubot từ cả mô phỏng và thực nghiệm được thực hiện để đánh giá hiệu suất của hệ thống. Kết quả thí nghiệm Pendubot được trình bày dưới dạng đồ thị và bảng biểu, thể hiện đáp ứng của hệ thống đối với tín hiệu điều khiển. Việc kiểm soát độ rung và kiểm soát ổn định của hệ thống cũng được đánh giá.
2.2 Phát triển và Ứng dụng Pendubot
Phần này thảo luận về các ứng dụng Pendubot và các hướng phát triển trong tương lai. Nghiên cứu Pendubot có thể mở rộng sang các lĩnh vực khác như robot hai chân, hệ thống điều khiển không tuyến tính. Bài báo Pendubot và các công trình nghiên cứu liên quan được tham khảo để cung cấp thêm thông tin. Việc ứng dụng điều khiển robot hai liên kết vào các hệ thống thực tế khác cũng được xem xét. Nghiên cứu khoa học Pendubot tại Đại học Công nghệ TP.HCM (HCMUTE) đóng góp vào việc đào tạo và nghiên cứu trong lĩnh vực robot và điều khiển tự động.
