Điều khiển phi tuyến thích nghi và bền vững hệ truyền động khớp nối mềm với đầu ra là góc quay trục tải

Bùi Chí Minh Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 57(9): 63 – 68

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

ĐIỀU KHIỂN PHI TUYẾN THÍCH NGHI VÀ BỀN VỮNG HỆ TRUYỀN ĐỘNG

KHỚP NỐI MỀM VỚI ĐẦU RA LÀ GÓC QUAY CỦA TRỤC TẢI

Bùi Chính Minh*

Trường Đại học Kỹ thuật công nghiệp – Đại học Thái Nguyên

TÓM TẮT

Hệ truyền động khi xét tới tính mềm của khớp nối là một bài toán phi tuyến mạnh.

Bài báo này trình bày một phương pháp thiết kế bộ điều khiển thích nghi và bền

vững cho hệ khớp mềm với đầu ra là góc quay của trục tải. Tính phi tuyến của khớp

mềm được xét trực tiếp không qua tuyến tính hóa. Bộ điều khiển này bền vững đối

với tải, và thích nghi với các tham số của hệ khớp mềm.

Từ khóa: điều khiển phi tuyến thích nghi và bền vững, hệ truyền động khớp nối mềm,

góc quay của trục tải. •

MJ

1. ĐẶT VẤN ĐỀ

Do hệ truyền động khớp nối mềm có tính

phi tuyến mạnh, việc sử dụng các bộ điều

khiển phi tuyến vào điều khiển hệ là hợp

lý. Trong [1] mới chỉ thiết kế bộ điều

khiển phi tuyến bền vững với giả thiết tất

cả các tham số của khớp mềm đều biết

trước. Bây giờ giả thiết tất cả các tham số

của hệ khớp mềm đều không biết trước và

đi thiết kế bộ điều khiển thích nghi bền

vững. Nhưng để đơn giản hóa bài toán, ta

giả thiết mô men quán tính của động cơ

là biết trước. Giả thiết này có thể được

loại bỏ nhưng độ phức tạp của quá trình

thiết kế bộ điều khiển thích nghi bền vững

tăng lên đáng kể. Hơn nữa, trong thực tế

mô men quán tính của động cơ thường là

không thay đổi và dễ dàng đo được. Một

phương pháp thiết kế bộ điều khiển thích

nghi và bền vững cho hệ khớp mềm với

đầu ra là góc quay của trục tải được trình

bày trong bài báo này.

2. MÔ TẢ TOÁN HỌC

Phần này trình bày lại mô hình toán học

của khớp mềm đã trình bày trong [1]

* Bùi Chính Minh, Tel:0913595581,

Trường Đại học KTCN – ĐH Thái Nguyên

01 1 2

1

2 31 3 2

, ( ) ()

, ()

L

M MM

x x x F x dt

x x x x F x JT−

= = +

= − =− +

 

 

(2.1)

trong đó:

0 1

1

1 2 12 3 , , , () () L M L L

x

x x x dt J T t

θ

ωθ ω −

=

= = = =

( )

( )

1 35

2 12 32 52

1 35

2 12 32 52

( ) ,

( ) .

L Ls s s

M Ms s s

F x J Kx Kx Kx

F x J Kx Kx Kx

−

−

= ++

= ++

(2.2) θ1 là góc quay của trục tải, ωL ,ω M là

tốc độ của trục tải và của trục động cơ;

, T T L M là mô men của trục tải và mô men

của trục động cơ; , L M J J là mô men quán

tính của tải và của động cơ;θ12 là góc xoắn

của khớp nối; , 1, 3, 5 K i si = là hệ số độ

cứng của khớp nối khi xét tới tính phi

tuyến của nó.

Ta nhận thấy rằng hệ khớp mềm (2.1) là

một dạng strict feedback nhưng điểm

khác nổi bật giữa hệ khớp mềm trên và

các hệ strict feedback trình bày trong các

tài liệu tham khảo [1], [4], [5], [6] là hàm

phi tuyến 2 ( ) F x L . Dù sao thì nếu quan sát

hệ (2.1) kỹ hơn, có thể nhận thấy hệ (2.1)

là một dạng đặc biệt của các hệ tam giác

được nghiên cứu trong [7], [8]. Ứng dụng