Đồ Án Thiết kế bộ điều khiển trượt cho tay máy robot 2 bậc tự do và mô phỏng trên matlab-simulink

Mục lục
Lời nói đầu 5
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ROBOT CÔNG NGHIỆP 6
I.1.Robot công nghiệp: 6
I.1.1. Sự ra đời của Robot công nghiệp : 6
I.1.2.Phân loại tay máy Robot công nghiệp: 7
I.2. Ứng dụng của Robot công nghiệp : 9
I.2.1.Mục tiêu ứng dụng Robot công nghiệp : 9
I.2.2.Các lĩnh vực ứng dụng Robot công nghiệp : 10
I.2.3. Các xu thế ứng dụng Robot trong tương lai : 10
I.2.4. Tình hình tiếp cận và ứng dụng Robot công nghiệp ở Việt Nam : 10
I.3.Cấu trúc của Robot công nghiệp: 11
I.3.1.Các bộ phận cấu thành Robot công nghiệp : 11
I.3.2.Bậc tự do và các toạ độ suy rộng : 12
I.3.2.1.Bậc tự do : 12
I.3.2.2. Toạ độ suy rộng : 13
I.3.3.Nhiệm vụ lập trình điều khiển Robot: 14
I.3.3.1. Định vị và định hướng tại “điểm tác động cuối” : 14
I.3.3.2. Lập trình điều khiển Robot công nghiệp : 14
I.4. Các phép biến đổi toán học cho Robot : 15
I.4.1.Biến đổi toạ độ dùng Ma trận: 15
I.4.1.1. Vector điểm và toạ độ thuần nhất : 15
I.4.1.3.Biến đổi Ma trận dùng toạ độ thuần nhất: 18
I.4.1.4. Ý nghĩa hình học của Ma trận thuần nhất: 19
I.4.2.Các phép biến đổi cơ bản: 22
I.4.2.1.Phép biến đổi tịnh tiến: 22
I.4.2.2. Phép quay quanh các trục toạ độ : 22
CHƯƠNG II: HỆ PHƯƠNG TRÌNH ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC CỦA ROBOT CÔNG NGHIỆP: 24
II.1. Hệ phương trình động học Robot : 24
II.1.1. Đặt vấn đề : 24
II.1.2. Xác định trạng thái của Robot tai điểm tác động cuối : 24
II.1.3. Mô hình động học : 25
II.1.3.1. Ma trận quan hệ : 25
II.1.3.2. Bộ thông số DH : 26
II.1.3.3. Thiết lập hệ toạ độ : 27
II.1.3.4. Mô hình biến đổi : 28
II.1.3.5. Phương trình động học : 29
II.2. Tổng hợp chuyển động Robot : 30
II.2.1. Nhiệm vụ : 30
II.2.2. Bài toán động học ngược : 30
II.2.3. Các phương pháp giải bài toán động học ngược : 31
II.3. Động lực học Robot: 31
II.3.1.Nhiệm vụ và phương pháp phân tích Động lực học Robot: 31
II.3.2.Vận tốc và gia tốc: 33
II.3.3. Động năng tay máy: 36
II.3.4 .Thế năng tay máy: 38
II.3.5.Mô hình động lực học tay máy: 38
II.3.6. Động lực học của cơ cấu tay máy 2 khâu: 40
CHƯƠNG III : THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN TRƯỢT CHO TAY MÁY ROBOT 2 BẬC TỰ DO 45
III.1.Hệ phi tuyến : 45
III.1.1.Hệ phi tuyến là gì ? 45
III.1.2.Mô hình trạng thái và quỹ đạo trạng thái của Hệ phi tuyến: 47
III.1.2.1.Mô hình trạng thái: 47
III.1.2.2.Quỹ đạo trạng thái : 49
III.1.3. Điểm cân bằng và điểm dừng của hệ thống: 50
III.1.3.1. Điểm cân bằng: 50
III.1.3.2.Điểm dừng của hệ : 50
III.1.3.3 Tính ổn định tại một điểm cân bằng: 51
III.1.4 Tiêu chuẩn ổn đinh Lyapunov : 52
III.1.4.1.Tiêu chuẩn Lyapunov: 53
III.1.4.2.Tiêu chuẩn Lyapunov phục vụ thiết kế bộ điều khiển: 56
III.2.Bậc tương đối của hệ phi tuyến: 56
III.3.Tính động hoc không: 59
III.4.Thiết kế bộ Điều khiển trượt cho tay máy: 62
III.4.1.Điều khiển trượt: 62
III.4.1.1.Trường hợp bậc tương đối của hệ bằng bậc của hệ p=n: 63
III.4.1.2. Trường hợp bậc tương đối của hệ p<n 64
III.4.2. Thiết kế bộ điều khiển trượt cho tay máy n bậc tự do: 65
III.4.3. Ứng dụng Điều khiển trượt cho tay máy Robot 2 bậc tự do: 69
III.4.3.1. Phương trình động lực học tay máy hai bậc tự do toàn khớp quay: 69
III.4.3.2. Mô hình động lực học tay máy hai bậc tự do: 70
III.4.3.3. Thiết kế bộ điều khiển trượt cho tay máy 2 bậc tự do: 71
III.4.3.4. Tính toán giá trị đặt i cho tay máy hai bậc tự do: 73
CHƯƠNG IV: MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH CHUYỂN ĐỘNG CỦA ROBOT DÙNG BỘ ĐIỀU KHIỂN TRƯỢT TRÊN NỀN MATLAB AND SIMULINK: 75
IV.1. Tổng quan về Matlab-Simulink: 75
IV.2. Các thao tác thực hiện mô phỏng: 76
Kết luận 85
Tài liệu tham khảo : 85