Điều khiển thông minh chuyển động tay máy - bộ điều khiển Neuro-Fuzzy thích nghi

365

ĐIỀU KHIỂN THÔNG MINH CHUYỂN ĐỘNG TAY MÁY- BỘ ĐIỀU

KHIỂN NEURO-FUZZY THÍCH NGHI

Nguyễn Sỹ Dũng*

Tóm tắt:

Bài báo trình bày bộ điều khiển hồi tiếp PD bù mô men được xây dựng dựa trên thuật

toán điều khiển tay máy trong không gian khớp theo mô men tính, mang tên NF-MC. Thuật

toán NF-MC được chúng tôi xây dựng dựa trên ứng dụng phương pháp xây dựng tập mờ siêu

hộp Min-Max và hệ thống suy diễn Neuro-Fuzzy thích nghi. Thí nghiệm số trên tay máy

SCARA được thực hiện nhằm đánh giá hiệu quả của phương pháp.

INTELLIGENT CONTROL OF ROBOT MANIPULATORS

PART 2: ADAPTIVE NEURO-FUZZY CONTROL SYSTEM

Abstract:

This paper presents a feedback PD controller based on a computed-torque control

algorithm named NF-MC. In the algorithm NF-MC, we use method of hyperbox-shaped

cluster Min-Max and adaptive neuro-fuzzy inference system. Experiments based on a

manipulator SCARA are performed to assess the efficiency of the proposed approach.

Keywords: Feedback PD control, intelligent control, adaptive neuro-fuzzy control

1. ĐẶT VẤN ĐỀ

Tay máy được ứng dụng nhiều trong công nghiệp, đặc biệt là trên các hệ thống sản

xuất linh hoạt. Ở các ứng dụng này, điều khiển tay máy bám chính xác quỹ đạo theo thời gian

thực luôn là yêu cầu không thể thiếu đối với hệ thống điều khiển, và được thực hiện trong

không gian khớp hoặc/và trong không gian công tác. Trong điều khiển theo không gian khớp,

chuyển động từng khớp được điều khiển riêng biệt thông qua các mạch điều khiển servo với

hệ số độ lợi của các khâu hiệu chỉnh PID thường là những giá trị đã được tính toán tối ưu cho

một chế độ làm việc được xem là điển hình, hoặc là những bộ giá trị thay đổi thích nghi theo

từng miền khảo sát. Theo cách này, các hàm phi tuyến thể hiện quan hệ động lực học cơ hệ

được tuyến tính hóa trong từng vùng rời rạc, sai số hệ thống cũng như ảnh hưởng của nhiễu

thường được bỏ qua. Chính vì vậy mà chất lượng điều khiển thường không cao. Trường hợp

yêu cầu cao về độ chính xác quỹ đạo theo thời gian thực, chẳng hạn ở hệ thống Multy-Robots

gồm nhiều tay máy phối hợp thao tác một cách chặt chẽ theo biến không gian và thời gian,

giải pháp này tỏ ra không phù hợp. Lý do chính, trước hết phải kể tới sự sai khác giữa mô

hình động lực học tay máy – được dùng trong tính toán các thông số điều khiển – và đặc thù

tương ứng của chính đối tượng điều khiển, là tay máy thực tế: không thể tạo ra một mô hình

động lực học chính xác tuyệt đối; lý do thứ hai là ảnh hưởng của nhiễu. Hiện nay, có nhiều

hướng khắc phục những hạn chế nêu trên với những mức độ khác nhau, chẳng hạn sử dụng bộ

điều khiển thích nghi phi tuyến hoặc sử dụng bộ điều khiển trượt dựa vào logic mờ (Fuzzy

* TS. Bộ môn Cơ Điện tử, Khoa Cơ khí, Trường ĐHCN Tp. HCM ([email protected])