Thiết kế điều khiển trượt sử dụng hàm mũ áp dụng cho robot VNR T1 5-DOF

Tác giả: Le Ngọc Trúc, Nguyễn Tùng Lâm

Tóm tắt: Điều khiển trượt đã được nghiên cứu và áp dụng trong nhiều hệ thống công nghiệp do có khả năng bền vững và lớp đối tượng rộng. Điểm hạn chế ở điều khiển trượt truyền thống là tồn tại hiện tượng rung trong hệ, do tín hiệu điều khiển có thành phần không liên tục. Nên khi thiết kế phải chấp nhận thời gian quá độ dài để có độ rung ở mức phù hợp hoặc ngược lại. Thông thường, độ rung có thể được khắc phục bằng việc sử dụng hàm tỉ lệ bão hòa hoặc một số hàm khác thay thế cho hàm xác định dấu. Để tạo ra tín hiệu điều khiển lớn trong giai đoạn tiến tới mặt trượt và duy trì tín hiệu điều khiển nhỏ trong giai đoạn trượt về gốc hệ tọa độ, bài báo đưa ra cách sử dụng hàm mũ theo biến trượt trong luật chuyển mạch. Nhờ đó, hệ thống nhanh chóng bắt kịp mặt trượt và làm giảm tổng thời gian quá độ. Khi hệ nằm trên mặt trượt, thì thành phần chuyển mạch trong tín hiệu điều khiển trở về duy trì ở giá trị đủ nhỏ để gần như không gây ra độ rung trong giai đoạn trượt. Bộ điều khiển sử dụng hàm mũ được áp dụng cho robot VNR T1 5 bậc tự do. Các kết quả mô phỏng được thực hiện trên mô hình vật lý ảo MATLAB/Simscape Multibody của robot đã phản ánh tính hiệu quả của cách tiếp cận này.

Abstract: Sliding mode control (SMC) has been studied and applied in various industrial systems due to its robustness and wide applicability. The drawback of conventional SMC is that the chattering phenomenon exists in the system caused by the control signal having discontinuous component. Therefore we have to accept a long system’s transient time to receive a small chattering level. Commonly, the chattering problem can be overcome by using a saturation function or some other functions instead of the signum function. In order to create a large control signal during reaching phase and maintain a small control value during the sliding phase, the paper presents a SMC which uses an exponential func-tion in the switching law. Hence, the system can catch up the sliding surface quickly and to reduce the total settling time. While the system going on the sliding manifold, the reaching part of the control law preserves a small enough value such that it almost does not make the chatter-ing degree in the sliding phase. The proposed SMC is applied to the 5-DOF VNR T1 robot. Simulation results performed on the quasi-physical robot model using MATLAB/Simscape Multibody reflect the effectiveness of this approach.

Đọc đầy đủ tại đây