Đồ án tốt nghiệp - So sánh các phương pháp điều khiển bám quỹ đạo cho Pendubot

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KĨ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:
SO SÁNH CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN BÁM
QUỸ ĐẠO CHO PENDUBOT
Sinh viên: TRẦN TRỌNG BẰNG
Mssv:
20151093
Khóa:
2020
Ngành:
Kĩ thuật điều khiển và tự động hóa
Giảng viên hướng dẫn: ThS. Lê Thị Hồng Lam

TP Hồ Chí Minh, Tháng 7 2024

i

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KĨ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:
SO SÁNH CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN BÁM
QUỸ ĐẠO CHO PENDUBOT
Sinh viên: TRẦN TRỌNG BẰNG
Mssv:
20151093
Khóa:
2020
Ngành:
Kĩ thuật điều khiển và tự động hóa
Giảng viên hướng dẫn: ThS. Lê Thị Hồng Lam

TP Hồ Chí Minh, Tháng 7 2024

i

TRƯỜNG ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC
o0o-Tp. HCM, ngày tháng năm 2024

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên 1: Trần Trọng Bằng

MSSV: 20151093

Ngành: Công nghệ Kỹ thuật Điều khiển - Tự động hóa

Lớp: 20151CL5B

Giáo viên hướng dẫn: ThS. Lê Thị Hồng Lam

ĐT: 0379 358 620

Ngày nhận đề tài: ........................................
Ngày nộp đề tài: .........................................

1. Tên đề tài: KHẢO SÁT ĐIỀU KHIỂN BÁM QUỸ ĐẠO CHO PENDUBOT
2. Các số liệu, tài liệu ban đầu:
Mô hình được lựa chọn từ các vật tư có sẵn ở phòng thí nghiệm tự động. Tài liệu
nguyên lý hệ thống đầu tiên là từ tác giả Phan Việt Hùng ở tài liệu [1]. Điều khiển mờ
được nghiên cứu trên cơ sở là sách điều khiển thông minh của tác giả Huỳnh Thái
Hoàng [2]. Lập trình C kiến trúc ARM được tìm hiểu từ nguồn youtube.com.
3. Nội dung thực hiện đề tài:
▪
▪
▪
▪
▪

Xây dựng phương trình mô phỏng động lực học chính xác theo mô hình của hệ
Pendubot
Thiết kế mô hình hệ Pendubot và thu thập thông số phần cứng của pendubot và
cơ cấu chấp hành
Thiết kế các bộ điều khiển Fuzzy, LQR và PID dựa trên LQR
Mô phỏng điều khiển hệ Pendubot bằng công cụ MATLAB Simulink
Lập trình trên STM32F103 điều khiển hệ Pendubot

4. Sản phẩm:
▪
▪
▪
▪

1 chương trình mô phỏng
3 chương trình điều khiển
1 mô hình thực tế Pendubot
1 quyển báo cáo tổng kết

i

TRƯỞNG NGÀNH

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

(Ký &amp ghi rõ họ tên)

(Ký &amp ghi rõ họ tên)

ii

TRƯỜNG ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT
NAM

KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ

ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC

BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN

o0o-Tp. HCM, ngày

tháng năm 2024

LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN
...

...
6966
k3=-6.938645
k4=-0.784076
k5=-2.951078
k6=-1.823465
while (1)
{
USER CODE END WHILE
USER CODE BEGIN 3
step1 = __HAL_TIM_GET_COUNTER(&amphtim2)
step2 = __HAL_TIM_GET_COUNTER(&amphtim3)
rad_1 = (step1*pi)/1200 + pi
rad_2 = (step2*pi)/1200
degree_1 = rad_1*(180/pi)
degree_2 = rad_2*(180/pi)
//song sine
if ( t(10+2*T) &amp&amp t=10 )
sample=cst*sin((2*pi/T)*(t-10))
//vi tri 0
if ( (t=(10+2*T) &amp&amp t(10+2*T+10)))
sample=0
//xung vuong
if
( t = (20+2*T)
&amp&amp
t (20+2.5*T))
sample= 1*cst*( 1-exp(-Tf*( t-(20+2*T )))-Tf*((t-(20+2*T )))*exp(-Tf*(t-(20+2*T
))))
else if ( t = (20+2.5*T)
&amp&amp
t (20+3*T ))
sample=-2*cst*( 1-exp(-Tf*( t-(20+2.5*T)))-Tf*((t-(20+2.5*T)))*exp(-Tf*(t(20+2.5*T)))) + cst
else if ( t = (20+3*T)
&amp&amp
t (20+3.5*T))
sample= 2*cst*( 1-exp(-Tf*( t-(20+3*T )))-Tf*((t-(20+3*T )))*exp(-Tf*(t-(20+3*T
)))) - cst
else if ( t = (20+3.5*T)
&amp&amp
t (20+4*T ))
sample=-2*cst*( 1-exp(-Tf*( t-(20+3.5*T)))-Tf*((t-(20+3.5*T)))*exp(-Tf*(t(20+3.5*T)))) + cst
if ( t=(20+4*T) )
{
sample= cst*( 1-exp(-Tf*( t-(20+4*T)))-Tf*((t-(20+4*T)))*exp(-Tf*(t-(20+4*T))))-cst
}
//HAL_GPIO_TogglePin (GPIOB,GPIO_PIN_1)
torque = -(rad_1_pre-sample_pre)*k1 - (rate_rad_1)*k2 (rad_2_pre+sample_pre)*k3 - (rate_rad_2)*k4- inte_rad_1*k5 - inte_rad_2*k6
//xet vung lam viec va chuyen doi torque thanh dien ap
if ( degree_1 90 &amp degree_1 -90 &amp (degree_1+degree_2) 45 &amp
(degree_1+degree_2) -45 )
duty = (torque*(Rm/Kt) - rate_rad_1*Kb)*10000/24
else
duty=0
//dieu huong theo torque
if (duty 0)
{
duty=duty*-1
HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_6, 0)
HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_7, 1)
}
else
{

BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN

72

PHỤ LỤC
duty=duty*1
HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_6, 1)
HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_7, 0)
}
//tranh loi tran bien dieu che pwm
if (duty = 9999)
duty = 9999
__HAL_TIM_SET_COMPARE(&amphtim4,TIM_CHANNEL_1,duty)
HAL_(1)
//chu ki gui data
if(point=19)
{
if (size600)
{
if (access == 0)
{
sprintf(data,\\r %d,size)
HAL_UART_Transmit(&amphuart2,data, sizeof(data), 1)
access++
}
if (access == 0)
{
if (rad_1=0 &amp sample=0)
sprintf(data,\\r %f,rad_1_pre)
else
sprintf(data,\\r %f,rad_1_pre)
HAL_UART_Transmit(&amphuart2,data, sizeof(data), 1)
access++
}
if (access == 1)
{
if (rad_1=0 &amp sample0)
sprintf(data,
%f,sample_pre)
else
sprintf(data, %f,sample_pre)
HAL_UART_Transmit(&amphuart2,data, sizeof(data), 1)
access=0
size++
}
}
point=0

//
//
//
//
//
//

}

BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN

73