Nghiên cứu phát triển một số thuật toán về Điều khiển rô bốt

Tên chủ nhiệm: PGS.TSKH Phạm Thượng Cát, Thời gian thực hiện: 2011-2012

Mục tiêu đề tài:

Nghiên cứu phát triển một số thuật tóan điều khiển rô bốt có nhiều tham số bất định.

- Duy trì và phát triển hợp tác khoa học và công nghệ với các giáo sư, chuyên gia hàng đầu Hungary trong lĩnh vực Robotics.

- Đào tạo được các cán bộ trẻ của Việt Nam tiếp cận được các công nghệ mới trong lĩnh vực khoa học và công nghệ rô bốt.

Kết quả đạt được:

Về khoa học:

Vấn đề nghiên cứu tập trung vào lĩnh vực mô hình hóa và điều khiển rô bốt công nghiệp có nhiều tham số bất định. Rô bốt công nghiệp là một đối tượng phức tạp có nhiều khớp chuyển động đồng thời. Ta có thể xây dựng hệ phương trình động học, động lực học của rô bốt n-bậc tự do bằng nhiều phương pháp truyền thống như phương pháp cơ học Lagrrange, hệ phương trình Hamilton hay phương pháp Newton-Euler. Về lý thuyết các phương pháp nêu trên đều cho kết quả mô tả chính xác các mối quan hệ chuyển động của rô bốt. Tuy nhiên trong thực tế các tham số động lực học của rô bốt, hệ số ma sát và tải luôn là những đại lượng không biết được chính xác nên các vấn đề mô hình hóa hệ rô bốt ứng dụng thực tiễn cần các mô hình mô tả được các yếu tố bất định này. Trong nhiệm vụ hợp tác này chúng tôi đã đi sâu vào việc xây dựng mô hình hệ động lực rô bốt gồm hai phần: phần biết và phần không biết. Với việc tách biết hai phần này ta có thể phối hợp các phương pháp điều khiển truyền thống để xử lý phần biết và các phương pháp điều khiển hiện đại cho xử lý phần không biết.

Chúng tôi đã kết hợp các phương pháp điều khiển rô bốt cổ điển như phương pháp tính mô men, phương pháp trượt với mạng nơ ron với luật học on-line để điều khiển rô bốt công nghiệp n-bậc tự do với nhiều tham số bất định bám theo quỹ đạo mong muốn. Hai vấn đề cơ bản của điều khiển thường được đặt ra là vấn đề ổn định và chất lượng bao gồm quá trình quá độ và độ chính xác của hệ thống điều khiển. Các hệ thống điều khiển sử dụng mạng nơ ron trước kia thường không chứng minh được tính ổn định toàn cục của hệ thống và thường dùng kinh nghiệm thực tiễn qua mô phỏng để chọn các trọng số của mạng. Nhiệm vụ đã đề xuât phương pháp điều khiển sử dụng mạng nơ ron mới và chứng minh được tính ổn định toàn cục của hệ thống. Về chất lượng điều khiển để bảo đảm thời gian xác lập, độ quá điều khiển, số lần giao động của quá trình quá độ và độ chính xác tốt nhất, nhiệm vụ đề xuất phương án sử dụng thuật gen để tìm ra hệ số học tối ưu của mạng nơ ron. Để minh họa cho phần lý thuyết một số mô phỏng đã được thực hiện trên matlab cho kết quả tốt.

Các kết quả nghiên cứu này đã được công bố tại các Hội nghị chuyên ngành quốc gia và quốc tế và được trình bày cho trên 30 GS, TS của Hungary tại Viện MTA SzTAKI trong đợt công tác tai Hungary vừa qua. Buổi trình bày đã thu hút được sự quan tâm của các chuyên gia hang đầu về rô bốt của Hugary và có nhiều trao đổi về các hướng tiếp tục hợp tác.

Về ứng dụng:

Các kết quả đạt được bước đầu phục vụ cho nghiên cứu và đào tạo. Phía Hungary đã dề xuât hướng hợp tác tiếp theo là thực hiện các thuật toán đề xuât trên rô bốt lắp ráp SCARA của Đại học BUTE Hungary .

Những đóng góp mới:

Phát triển thuật toán mới về điều khiển rô bốt có nhiều tham số bất định sử dụng mạng nơ ron và thuật gien

Sản phẩm đề tài:

Các bài báo đã công bố (liệt kê)

a) Nguyen Tran Hiep and Pham Thuong Cat, “Optimal Control of Robot Manipulator”, Proceedings of the 11th International Conference on Control, Automation and Systems, ICCAS2011 Oct. 26-29, 2011 in KINTEX Geonggi-do Korea, pp. 242-247

b) Nguyễn Trần Hiệp và Phạm Thượng Cát , “Tối ưu hệ số học của hàm bán kính cơ sở trong bộ điều khiển rô bốt theo phương pháp tính mô men”, Tuyển tập Hội nghị toàn quốc về Điều khiển và Tự động hóa VCCA-2011, Hà nội 25-26/11/2011, pp. 189-195.

c) Báo cáo kết quả hợp tác với các đối tác Hungary

d) Báo cáo tổng kết nhiệm vụ năm 2011