Tác giả :
Nonlinear adaptive controller of mechanical transmission systems with backlash
Điều khiển thích nghi phi tuyến cho hệ truyền động cơ khí có rơ
Nguyen Duy Anh, Tran Ngoc Cong Thuong
Ho Chi Minh City University of Technology, Vietnam National University Ho Chi Minh City
Received 30/5/2016, Peer reviewed 23/6/2016, Accepted for publication 3/8/2016
ABSTRACT
Backlash appears in most of mechanical transmission systems and is one of nonlinearity characteristics leading to the error in position and velocity control. To control a mechanical system with backlash, the system parameters such as: damping, spring stiffness, mass, backlash gap have to be identified exactly. However, it is difficult to measure these parameters in real system because of low measurement accuracy or cost. This paper proposes a new method to compensate backlash by using Model Reference Adaptive Control (MRAC) and a nonlinear compensator without pre-determined backlash parameters. The adaptive controller assures the controllability of the different systems with uncertain parameters. While, the nonlinear compensator is used to overcome the effect of backlash. Based on the results of Gang Tao, the mathematical function of backlash and backlash inverse are presented. After that, the mass-spring-damping model is applied to approximate mathematical transmission systems. Nonlinear adaptive controller is designed and simulated. The simulation results show that errors because of backlash are reduced and the controller tracks the desired input properly.
Keywords: backlash; adaptive control; mechanical transmission systems; two-mass-spring system; nonlinear compensation.
TÓM TẮT
Độ rơ xuất hiện trong hầu hết các hệ truyền động cơ khí và là một trong những đặc tính phi tuyến dẫn tới sai số điều khiển vị trí và điều khiển vận tốc. Để điều khiển một hệ cơ khí có rơ, các thông số hệ thống như: giảm chấn, độ cứng, khối lượng, khoảng rơ phải xác định được. Tuy nhiên, các thông số này là khó khăn để xác định trong hệ thống thực vì độ chính xác đo đạc thấp hoặc giá thành cao. Bài báo này đề xuất một phương pháp mới để bù độ rơ bằng việc sử dụng bộ Điều khiển thích nghi theo hàm mẫu và một khâu bù phi tuyến với các độ rơ khác nhau. Bộ điều khiển thích nghi đảm bảo tính điều khiển được với các hệ thống khác nhau có các thông số không chắc chắn. Trong khi đó bộ bù phi tuyến được sử dụng để khắc phục ảnh hưởng của rơ. Đầu tiên, mô hình toán của độ rơ và rơ ngược được trình bày dựa trên các kết quả nghiên cứu của Gang Tao. Sau đó, mô hình khối lượng-lò xo-giảm chấn được áp dụng để xấp xỉ hàm truyền của hệ truyền động. Tiếp theo, bộ điều khiển thích nghi phi tuyến được thiết kế, áp dụng và mô phỏng. Kết quả mô phỏng thể hiện các sai số do độ rơ được giảm xuống trong khi bộ điều khiển vẫn bám được tính hiệu đầu vào mong muốn.
Từ khóa: độ rơ; điều khiển thích nghi; hệ truyền động cơ khí; mô hình khối lượng lò xo giảm chấn; bù phi tuyến.
Toàn văn bài báo ( Thầy/cô vui lòng đăng nhập bằng email ...@hcmute.edu.vn để xem)
Góp ý
Họ và tên: *  
Email: *  
Tiêu đề: *  
Mã xác nhận:
 
 
   
  
 
 
   
 *
Copyright © Tạp Chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật - Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật - TP.HCM  
Địa chỉ: Phòng 601B, 1 Võ Văn Ngân, Quận Thủ Đức, Thành Phố Hồ Chí Minh. 
Điện thoại: 08-3722.1223 (8168)
Email:
tapchikhgdkt@hcmute.edu.vn

                                      
                                

Truy cập tháng: 20,315

Tổng truy cập:229,648