Luận án Giải bài toán ngược động học, động lực học và điều khiển trượt Rôbốt dư dẫn động dựa trên thuật toán hiệu chỉnh gia lượng véc tơ tọa độ suy rộng

MỤC LỤC

Trang

Lời cam đoan

Mục lục I

Danh mục các ký hiệu, chữviết tắt thường sửdụng III

Danh mục các bảng VI

Danh mục các hình vẽvà đồthị VII

Mở đầu 1

Chương 1. Tính toán động học ngược rôbốt dưdẫn động bằng thuật

toán hiệu chỉnh gia lượng véc tơtọa độsuy rộng 8 1.1 Giải bài toán động học thuận rôbốt dưdẫn động bằng phương pháp

ma trận Denavit-Hartenberg 8

1.1.1 Các tham số động học và ma trận Denavit-Hartenberg 10

1.1.2 Phương trình xác định vịtrí và hướng của khâu thao tác 12

1.1.3 Bài toán áp dụng 14

1.2 Ma trận tựa nghịch đảo 16

1.2.1 Định nghĩa 16

1.2.2 Ma trận tựa nghịch đảo Moore-Penrose 16

1.2.3 Phương pháp nhân tửLagrange 18

1.2.4 Nghiệm tổng quát của phương trình đại sốtuyến tính 19

1.3 Giải bài toán động học ngược rôbốt dưdẫn động bằng phương pháp

hiệu chỉnh gia lượng véc tơtọa độsuy rộng 20

1.3.1 Phương pháp khai triển Taylor 20

1.3.2 Các công thức xác định véc tơvận tốc và véc tơgia tốc suy rộng 21

1.3.3 Các công thức xác định véc tơtọa độsuy rộng 22

1.3.4 Đánh giá sai số26

1.4 Các bài toán áp dụng 26

1.5 Kết luận chương 1 43

Chương 2 Tính toán động lực học ngược rôbốt dưdẫn động

trong không gian thao tác dựa trên thuật toán

hiệu chỉnh gia lượng véc tơtọa độsuy rộng 44

2.1 Dạng thức Lagrange loại 2 của hệnhiều vật 44

2.2 Giải bài toán ngược động lực học rôbốt dưdẫn động trong không

gianthao tác 47

II

2.3 Các bài toán áp dụng 52

2.4 Kết luận chương 2 69

Chương 3 Điều khiển trượt rôbốt dưdẫn động dựa trên thuật toán số

hiệu chỉnh gia lượng véc tơtọa độsuy rộng 70

3.1 Cơsởlý thuyết ổn định Lyapunov 70

3.1.1 Hệphi tuyến và các điểm cân bằng 70

3.1.2 Khái niệm ổn định 72

3.1.3 Phương pháp trực tiếp Lyapunov 74

3.2 Bài toán điều khiển chuyển động của rôbốt 78

3.3 Điều khiển trượt rôbốt dưdẫn động 80

3.4 Các bài toán áp dụng 85

3.5 Kết luận chương 3 102

Chương 4. Bài toán ngược động học, động lực học

và điều khiển trượt rôbốt BKHN-MCX-04 103

4.1 Tổng quan vềphương pháp đo chính xác bềmặt các chi tiết máy 103

4.2 Kết cấu của rô bốt đo BKHN-MCX-04 104

4.3 Tính toán động học ngược 106

4.4 Tính toán động lực học ngược 111

4.5 Điều khiển trượt rôbốt BKHN-MCX-04 122

4.6 Thí nghiệm 126

4.6.1 Cấu tạo của hệthống thí nghiệm 126

4.6.2 Nguyên lý hoạt động của hệthống thí nghiệm 127

4.6.3 Hệthống điều khiển 127

4.6.4 Kết quảthí nghiệm 131

4.7 Kết luận chương 4 133

Kết luận chung 134

Danh mục công trình của tác giả 136

Tài liệu tham khảo 137

pdf155 trang | Chuyên mục: MATLAB | Chia sẻ: dkS00TYs | Lượt xem: 3266 | Lượt tải: 1download
Tóm tắt nội dung Luận án Giải bài toán ngược động học, động lực học và điều khiển trượt Rôbốt dư dẫn động dựa trên thuật toán hiệu chỉnh gia lượng véc tơ tọa độ suy rộng, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút "TẢI VỀ" ở trên
m Journal of 
Mechanics, vol. 32 (2010), No.1, pp. 15-26. 
137
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
Tài liệu tiếng Việt 
1. Đỗ Tuấn Anh: Bài toán ngược động lực học rôbốt dư dẫn động. Đồ án tốt 
nghiệp đại học - Đại học Bách Khoa Hà Nội 2006. 
2. R. H. Bishop: Cơ điện tử, Tập 1 ( Phạm Anh Tuấn và các đồng nghiệp 
biên dịch). NXB Đại học Quốc gia, Hà Nội 2006. 
3. Phạm Thượng Cát: “Điều khiển rôbốt n bậc tự do có nhiều tham số bất 
định trong không gian Đề Các”. Tuyển tập Hội nghị Cơ học toàn quốc 
năm 2009, Tập 1, Tr. 195-204. 
4. Phan Nguyên Di, Nguyễn Văn Khang, Đỗ Sanh: Ổn định chuyển động 
trong kỹ thuật. Nhà xuất bàn Khoa học và Kỹ thuật, Hà nội 1986. 
5. Nguyễn Văn Đạo : Ổn định của các hệ động lực. Nhà xuất bản Đại học 
Quốc gia Hà nội, Hà nội 1998. 
6. Lê Đức Đạt: Về điều khiển phi tuyến chuyển động của Robot dư dẫn động 
trong không gian thao tác. Đồ án tốt nghiệp đại học, Đại học Bách Khoa 
Hà Nội 2008. 
7. B. Heimann, W. Gerth, K. Popp : Cơ điện tử. Nhà xuất bản Khoa học và 
kỹ thuật, Hà nội 2008 (Người dịch: Nguyễn Văn Khang, Nguyễn Phong 
Điền, Nguyễn Quang Hoàng, Hoàng Minh Sơn). 
8. Nguyễn Công Hiền, Nguyễn Hoàng Mai: “Điều khiển trượt thích nghi 
 cho chuyển động tay máy”. Tuyển tập Hội nghị khoa học toàn quốc lần 
thứ 6 về Tự động hoá, Hà Nội 2005. 
9. Đào Văn Hiệp: Kỹ thuật Rôbốt (in lần thứ 3). NXB Khoa học và Kỹ 
thuật, Hà Nội 2006. 
10. Nguyễn Trần Hiệp, Phạm Thượng Cát: “Điều khiển rôbốt theo nguyên lý 
trượt sử dụng mạng nơron”. Tạp chí Tin học và Điều khiẻn học, Tập 24, 
Số 3, Tr.236-246. 
11. Nguyễn Thế Hoàn, Phạm Phu: Cơ sở phương trình vi phân và lý thuyết 
ổn định, Nhà xuất bản Giáo dục, 2003. 
12. Nguyễn Quang Hoàng, Nguyễn Văn Khang: “Về một thuật toán điều 
khiển trượt rôbốt công nghiệp”. Tuyển tập Hội nghị Cơ học toàn quốc lần 
thứ 8, Tập 1, Tr. 191- 199, Hà Nội 2007. 
138
13. Nguyễn Quang Hoàng, Nguyễn Văn Khang, Trần Hoàng Nam: “Bài toán 
động học ngược rôbốt dư dẫn động có chú ý đến sự cố kẹt khớp”. Tuyển 
tập Hội nghị Cơ học toàn quốc, Tập 2, Tr. 282-290, Hà Nội 2009. 
14. F. Holzweissig, H. Dresig : Giáo trình động lực học máy. Nhà xuất bản 
Khoa học kỹ thuật, Hà nội 2001, (Người dịch: Nguyễn Văn Khang, Vũ 
Liêm Chính, Phan Nguyên Di). 
15. Lê Minh Huy: Bài toán ngược và điều khiển rôbốt dư dẫn động. Đồ án 
tốt nghiệp đại học, Đại học Bách Khoa Hà nội 2009. 
16. Nguyễn Văn Khang: Cơ học kỹ thuật, Nhà xuất bản Giáo dục, Hà Nội. 
2009. 
17. Nguyễn Văn Khang: Động lực học hệ nhiều vật. Nhà xuất bản Khoa học 
và Kỹ thuật, Hà Nội 2007. 
18. Nguyễn Văn Khang, Lê Đức Đạt, Trần Hoàng Nam: “Về một phương 
pháp số giải bài toán động học ngược robot dạng chuỗi”. Tuyển tập Hội 
nghị Cơ học toàn quốc lần thứ 8, Tập 1, Tr. 250-259. NXB Bách khoa, 
Hà Nội 2007. 
19. Nguyễn Văn Khang, Nguyễn Quang Hoàng, Lê Đức Đạt, Trần Hoàng 
Nam : “Về một thuật toán điều khiển trượt robot dư dẫn động”. Tạp chí 
Tin học và Điều khiển học, Tập 24 (2008), No.3, Tr.269-280. 
20. Nguyễn Văn Khang, Nguyễn Quang Hoàng, Trần Hoàng Nam: “Về bài 
toán động lực học ngược rôbốt dư dẫn động”. Tuyển tập Hội nghị khoa 
học công nghệ cơ khí chế tạo toàn quốc lần thứ hai, Hà Nội 2009. 
21. Lại Khắc Lãi, Nguyễn Việt Anh: Lập trình Matlab và ứng dụng. Nhà 
xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà nội 2006. 
22. Tạ Duy Liêm: Rôbốt và hệ thống công nghệ rôbốt hóa. NXB Khoa học 
và Kỹ thuật, Hà Nội 2004. 
23. Vũ Đình Nam: Ứng dụng của điều khiển trượt trong Robot công nghiệp. 
Đồ án tốt nghiệp đại học - Đại học Bách Khoa Hà Nội 2008. 
24. Đinh Văn Phong: Phương pháp số trong Cơ học (in lần thứ 2). NXB 
Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội 2006 
25. Nguyễn Thiện Phúc: Rôbốt công nghiệp. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ 
thuật, 2004. 
26. Nguyễn Doãn Phước: Lý thuyết điều khiển nâng cao. Nhà xuất bản Khoa 
học và Kỹ thuật, 2005. 
139
27. Nguyễn Doãn Phước: Lý thuyết điều khiển phi tuyến. Nhà xuất bản Khoa 
học và Kỹ thuật, Hà Nội 2006. 
28. Phạm Đăng Phước: Rôbốt công nghiệp. Nhà xuất bản Xây dựng, Hà Nội 
2007. 
29. Nguyễn Phương, Nguyễn Thị Hương Giang: Cơ sở tự động hóa trong 
ngành cơ khí, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà nội 2005. 
30. Nguyễn Ngọc Thuần, Hồ Quỳnh : Ứng dụng ma trận trong kỹ thuật. Nhà 
xuất bản Khoa học và kỹ thuật, Hà nội 1978. 
31. Nguyễn Phùng Quang: Matlab/Simulink dành cho kỹ sư điều khiển tự 
 động. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, 2004. 
32. Lê Hoài Quốc, Chung Tấn Lâm: Nhập môn rôbốt công nghiệp. Nhà xuất 
bản Khoa học và Kỹ thuật, 2002. 
33. Trần Thế San (biên dịch): Cơ sở nghiên cứu và sáng tạo robot. Nhà xuất 
bản Thống kê, Hà Nội 2003. 
34. Đỗ Sanh : Cơ học giải tích. Nhà xuất bản Bách khoa Hà Nội, Hà nội 
2008. 
35. Đỗ Sanh: Cơ học kỹ thuật (2 tập). NXB Giáo dục, Hà Nội 2008. 
36. Đỗ Sanh, Đinh Văn Phong, Nguyễn Thanh Thủy, Nguyễn Nhật Quang, 
Phan Mạnh Dẫn, Đỗ ĐăngKhoa: “Công nghệ tin học và một số bài toán 
Cơ kỹ thuật”. Kỷ yếu hội nghị cơ điện tử toàn quốc lần thứ 2, Tr. 182-
189. Hà Nội 2004. 
37. Nguyễn Hoài Sơn, Đỗ Thanh Việt, Bùi Xuân Lâm : Ứng dụng Matlab 
trong tính toán kỹ thuật. Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Tp. Hồ Chí 
Minh 2002. 
38. Nguyễn Mạnh Tiến: Điều khiển rôbốt công nghiệp. Nhà xuất bản Khoa 
học và Kỹ thuật, Hà Nội 2007. 
39. Trịnh Quang Vinh, Nguyễn Đăng Bình, Phạm Thành Long: Rôbốt công 
nghiệp, Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội 2008. 
40. J. Wittenburg: Động lực học hệ vật rắn, (Người dịch Nguyễn Đông Anh). 
Nhà xuất bản Xây dựng, Hà Nội 2000. 
Tài liệu tiếng Anh 
41. T.L. Boulion, P.L. Odell : Generalized Inverse matrices . Wiley –
Interscience, New York 1971. 
140
42. H. Bruyninckx , O. Khatib : “Gauss’ Principle and the Dynamics of 
Redundant and Constrained Manipulators”. Proceedings of the 2000 
IEEE International Conference on Robotics & Automation, San 
Francisco, CA , April 2000, pp. 2563-2568. 
43. G.S. Chirikjian and J.W. Burdick: “The Kinematics of Hyper-Redundant 
Robot Locomotion”. IEEE Transactions on Robotics and Automation, 
Vol. 11, No. 6, Dec. 1995, pp. 781-793. 
44. J. J. Craig: Introduction to Robotics: Mechanics and Control. Pearson 
Prentice Hall, New Jersey 2005. 
45. G.H. Golub and C.F Van Loan : Matrix computations (Third Edition). 
The Johns Hopkins University Press, 1996. 
46. Nguyen Quang Hoang, Nguyen Van Khang : “On kinematic inverse and 
control of redundant manipulators under consideration of jammed joint”. 
Proceeding of the ISRM 2009 
47. P. Hsu, John Hauser, and Shankar Sastry: “Dynamic Control of 
Redundant Manipulators”. Journal of Robotic Systems, 1989. pp 157-
168 
48. R. Kelly, V. Statibanez : Control of Robot Manipulator in Joint Space. 
Springer, London 2005. 
49. Nguyen Van Khang, Do Thanh Trung : “A contribution to the dynamic 
simulation of robot manipulator with the software ROBODYN” Vietnam 
Journal of mechanics, vol. 26 (2004), No. 4, pp. 215-225. 
50. Nguyen Van Khang, Do Tuan Anh, Nguyen Phong Dien, Tran Hoang 
Nam : “In fluence of trajectories on the joint torques of kinematically 
redundant manipulators”. Vietnam Journal of Mechanics, vol. 29 (2007), 
N2, pp. 65-72. 
51. Nguyen Van Khang, Nguyen Phong Dien, Nguyen Van Vinh, Tran 
Hoang Nam : “Inverse kinematic and dynamic analysis of redundant 
measuring manipulator BKHN-MCX-04”. Submitted to Vietnam Journal 
of Mechanics. 
52. T.R. Kurfess (Editor): Robotics and Automation Handbook. CRC Press, 
2005. 
53. D.C. Lay: Linear Algebra and Its Applications. Pearson Addison 
Wesley, 2008. 
141
54. F.L. Lewis, D.M. Dawson, C.T. Abdallah: Robot Manipulator Control: 
Theory and Practice Second Edition. Marcel Dekker, Inc. Second 
Edition, 2004. 
55. R.H. Murray, Zexiang Li, S.S. Sastry, A. Makenratical: Introduction to 
Robotic Manipulation. CRS Press, Boca Rator 1994. 
56. R.K. Mittal, I.J. Nagrath: Robotics and Control. Tata Mcgraw-Hill 
Publishing Company Limited, New Delhi, 2003. 
57. Y. Nakamura : Advanced Robotics/ Redudancy and Optimination. 
Addison – Wesley Publishing Company, Reading 1991. 
58. S.B. Niku : Introduction to Robotics. Analysis, Systems, Appliacation. 
Prentice Hall, Inc. 2000. 
59. R.V. Patel, F. Shadpey : Control of redundant robot manipulator, 
Springer, Berlin 2005. 
60. R. P. Paul: Robot Manipulators/Mathamatics, Programming, and 
Control. MIT Press, Cambridge Mass. 1981. 
61. W. Perruquetti and J.P.B Barbot: Sliding Mode Control in Engineering. 
Marcel D Dekker Inc., New York 2002. 
62. C. R. Rao, S. K. Mitra : Generalized Inverse and Applications. John 
Wiley & Sons Inc, 1971. 
63. J.–J.E. Slotine and W. Li: Applied Nonlinear Control. Prentice Hall, 
Englewood Cliffs, New Jersey 1991. 
64. R.J. Schilling : Fundamentals of robotics, Analysis and Control. Prentice 
hall, Englewood Cliffs, New Jersey, 1990. 
65. B. Sicilano: Kinematic Control of Redundant Robot Manipulators: A 
Tutorial. Journal of Intelligent and Robotics Systems, 1990. 
66. L. Sciavicco and B. Siciliano: “A Solution Algorithm to the Inverse 
Kinematic Problem for Redundant Manipulators”. IEEE Journal of 
Robotics and Automation, 1988, pp. 1046-1058 
67. L. Sciavicco, B. Siciliano: Modelling and Control of Robot Manipulators 
(2nd Edition), Springer-Verlag, London 2000. 
68. G. Schreiber, C. Ott, G. Hirzinger: “Interactive Redundant Robotics: 
Control of the Inverted Pendulum With Null space Motion”. Proceedings 
of the 2001 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and 
Systems, Maui, Hawaii, USA, Oct. 29 – Nov. 03, 2001, pp. 158-164. 
142
69. M.W. Spong, S. Hutchinson, M. Vidyasagar: Robot Modeling 
and Control. John Wiley and Sons Inc., New York 2006. 
70. A. Visioli: Practical PID Control. Springer-Verlag, London 2006. 
71. Q-G. Wang, Zhen Ye, Wen-Jian Cai, Chang-Chieh Hang: PID Control 
for Multivariable Processes. Springer-Verlag, Berlin Heidelberg 2008. 
72. N. Yagiz: “Robust control of a spatial robot using sliding modes”. 
Mathematical & Computational Applications, Vol. 7, 2002, No. 3, pp. 
219-228. 

File đính kèm:

  • pdfLuận án Giải bài toán ngược động học, động lực học và điều khiển trượt Rôbốt dư dẫn động dựa trên thuật toán hiệu chỉnh gia lượng véc tơ tọa độ suy rộng.pdf
Tài liệu liên quan