Báo Cáo Phương pháp điều khiển chuyển đổi mặt phẳng pha dùng cho các hệ thống có độ giảm chấn thấp

PHASE PLANE SWITCHING CONTROL METHOD FOR LOW DAPING SYSTEM

BẢN TÓM TẮT
​

Một lọai cơ cấu tác động phỏng sinh học dùng khí nén được ứng dụng rộng rãi vì những ưu điểm như: tính rắn chắc, tỉ số công suất/ khối lượng lớn, dễ bảo trì và tính an tòan cố hữu,v.v và được quan tâm trong những thập niên gần đây như một lọai cơ cấu thay thế lý thú cho thủy lực và động cơ điện. Tuy nhiên, vẫn tồn tại một số khuyết điểm như khí bị nén và độ giảm chấn thấp đã tạo ra những chuyển động bị dao động. Vì vậy, nó không dễ giám sát đáp ứng của hệ thống trong điều kiện thay đổi quán tính tải với tốc độ cao.

Để giám sát và có đáp ứng của hệ thống tốt, một lọai thiết bị có hệ số giảm chấn thay đổi dùng chất lỏng từ tính được gắn trực tiếp vào các khớp của tay máy. Sự hòa lẫn của bộ điều khiển PID truyền thống và phương pháp điều khiển chuyển đổi mặt phẳng pha sẽ mang lại một bộ điều khiển mới lạ. Kết quả thực nghiệm sẽ minh chứng cho những ảnh hưởng của giải thuật được đề xuất trong điều kiện quán tính tải bên ngòai thay đổi.

ABSTRACT
​

A novel pneumatic artificial muscle actuator (PAM actuator), which has achieved increased popularity to provide the advantages such as high strength and high power/weight ratio, low cost, compactness, ease of maintenance, cleanliness, readily available and cheap power source, inherent safety and mobility assistance to humans performing tasks, has been regarded during the recent decades as an interesting alternative to hydraulic and electric actuators. However, some limitations still exist, such as the air compressibility and the lack of damping ability of the actuator bring the dynamic delay of the pressure response and cause the oscillatory motion. Then it is not easy to realize the performance of transient response of pneumatic artificial muscle manipulator (PAM manipulator) due to the changes in the external inertia load with high speed.

In order to realize satisfactory control performance, a variable damper – Magneto-Rheological Brake (MRB), is equipped to the joint of the manipulator. Superb mixture of conventional PID controller and a phase plane switching control (PPSC) method brings us a novel controller. This proposed controller is appropriate for a kind of plants with nonlinearity, uncertainties and disturbances. The experiments were carried out in practical PAM manipulator and the effectiveness of the proposed control algorithm was demonstrated through experiments, which had proved that the stability of the manipulator can be improved greatly in a high gain control by using MRB with PPSC method and without regard for the changes of external inertia loads.