Xây Dựng Bộ Điều Khiển PID Thích Nghi Trực Tiếp Cho Robot Động Vật Bốn Chân
Email tác giả liên hệ:
badx@hcmute.edu.vnDOI:
https://doi.org/10.54644/jte.71B.2022.1130Từ khóa:
Bộ Điều Khiển PID, Điều Khiển Thích Nghi, Kỹ thuật Robot, Robot Động Vật, Điều Khiển Trực TiếpTóm tắt
Hiện nay, tình hình nghiên cứu các robot bốn chân ở Việt Nam ít được quan tâm bởi vì sự phức tạp về cấu trúc cơ khí của robot cũng như môi trường làm việc bất định. Trong bài báo này, chúng tôi đề xuất một bộ điều khiển mới, bộ điều khiển PID thích nghi với phương pháp điều khiển trực tiếp điểm đầu cuối sử dụng cách tiếp cận dựa trên phương pháp Jacobian, để áp dụng cho mô hình robot động vật bốn chân có thiết kế phần cứng giá rẻ. Cốt lõi của bộ điều khiển PID thích nghi được xây dựng dựa trên bộ điều khiển PID truyền thống. Trong đó, các thông số bộ điều khiển sẽ cập nhật liên tục nhằm triệt tiêu các động lực học bên trong và nhiễu động từ bên ngoài trong các điều kiện làm việc khác nhau để giảm thiểu sai số điều khiển. Tính hiệu quả và khả thi của bộ điều khiển PID thích nghi được kiểm chứng thông qua mô phỏng thực tế. Các kết quả mô phỏng so sánh đạt được đã xác nhận rằng bộ điều khiển được đề xuất là bộ điều khiển đơn giản, bền vững, thích nghi và có hiệu suất điều khiển cao.
Tải xuống: 0
Tài liệu tham khảo
G. Bledt, M. J. Powell, B. Katz, J. D. Carlo, P. M. Wensing, and S. Kim, “MIT Cheetah 3: Design and Control of a Robust, Dynamic Quadruped Robot”, 2018 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS), Madrid, Spain, October 1-5, 2018.
H. Yeom, D. X. Ba, and J. B. Bae, “Design Principles and Validation of a Human-sized Quadruped Robot Leg for High Energy Efficiency,” J. K. Robotics Society, vol.13, no.2, pp.86-91, 2018. DOI: https://doi.org/10.7746/jkros.2018.13.2.086
D. X. Ba, H. Yeom, and J. B. Bae, “A Direct Robust Nonsingular Terminal Sliding Mode Controller based on an Adaptive Time-delay Estimator for Servomotor Rigid Robots,” Mechatronics, May 2019.
M. Hutter, C. Gehring, D. Jud, A. Lauber, C. D. Bellicoso, V. Tsounis, J.Hwangbo, K. Bodie, P. Fankhauser, M. Bloesch, R. Diethelm, S, Bachmann, A. Melzer, and M. Hoepflinger, “ANYmal - A Highly Mobile and Dynamic Quadrupedal Robot”, 2016 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS), October 9-14, 2016, Daejeon, Korea. DOI: https://doi.org/10.1109/IROS.2016.7758092
M. Bjelonic, P. K. Sankar, C. D. Bellicoso, H. Vallery and M. Hutter, “Rolling in the Deep – Hybrid Locomotion for Wheeled-Legged Robots using Online Trajectory Optimization”, IEEE ROBOTICS AND AUTOMATION LETTERS, JANUARY, 2020. DOI: https://doi.org/10.1109/LRA.2020.2979661
S. Ruthishauser, Cheetah – compliant quadruped robot, Biologically Inspired Robotics Group, EPFL, 2008
M. Hutter, C. Gehring, M. Bloesch, and all, StarlETH: A compliant quadrupedal robot for fast, efficient, and versatile locomotion, 15th International Conference on Climbing and Walking Robots and the Support Technologies for Mobile Machines, 2012 DOI: https://doi.org/10.1142/9789814415958_0062
Rémy Siegfried ,Effect of Leg Design on Locomotion Stability for Quadruped Robot, WS 2014-2015, STI-SMT, Semester Project, 05.06.2015
Static Balancing of Wheeled-legged Hexapod Robots,CICATA Instituto Politecnico Nacional – Unidad Queretaro 76090, Mexico, IRCCS Neuromed, 86077 Pozzilli, Italy DIMEG, University of Calabria, 87036 Cosenza, Italy 7, April,2020
K. Hashimoto, at el., “Realization by biped leg-wheeled robot of biped walking and wheel-driven locomotion,” in Proceedings of the 2005 IEEE International Conference on Robotics and Automation, Barcelona, Spain, 2005.
G. Bledt, M. J. Powell, B. Katz, F. D. Carlo, P. W. Wensing, and S. Kim, “MIT Cheetah 3: Design and Control of a Robust, Dynamic Quadruped Robot,” 2018 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS), Madrid, Spain, 2018. DOI: https://doi.org/10.1109/IROS.2018.8593885
P. M. Wensing, A. Wang, S. Seok, A. Otten, J. Lang, and S. Kim, “Proprioceptive Actuator Design in the MIT Cheetah: Impact Mitigation and High-Bandwidth Physical Interaction for Dynamic Legged Robots,” IEEE Transactions on Robotics, vol. 33, no. 3, pp. 509-522, 2017. DOI: https://doi.org/10.1109/TRO.2016.2640183
H. W. Park, S. Park, and S. Kim, “Variable-speed quadrupedal bounding using impulse planning: Untethered high-speed 3D Running of MIT Cheetah 2,” in 2015 IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA), Seattle, USA, 2015. DOI: https://doi.org/10.1109/ICRA.2015.7139918
K. Astrom and K. Hagglund, PID Controllers: theory, design and tuning. USA: ISA Press, 1995.
D. X. Ba and J. B. Bae, “A Nonlinear Sliding Mode Controller of Serial Robot Manipulators With Two-Level Gain-Learning Ability,” IEEE Access, vol. 8, pp. 189224 - 189235, 2020. DOI: https://doi.org/10.1109/ACCESS.2020.3032449
G. Z. Tan, Q. D. Zeng, and W. B. Li, “Intelligent PID controller based on ant system algorithm and fuzzy inference and its application to bionic artificial leg, ” Journal of Central South University of Technology, vol. 11, pp. 316-322, 2004. DOI: https://doi.org/10.1007/s11771-004-0065-7
C. F. Juang and Y. C. Chang, “Evolutionary-Group-Based Particle-Swarm-Optimized Fuzzy Controller With Application to Mobile-Robot Navigation in Unknown Environments, ” IEEE Trans. Fuzzy Systems, vol. 19, no. 02, pp. 379-392, 2011. DOI: https://doi.org/10.1109/TFUZZ.2011.2104364
M. Cucientes, D. L. Moreno, A. Bugarin, and S. Barro, “Design of a fuzzy controller in mobile roboics using genetic algorithm,” Applied Soft Computing, vol. 7, no. 2, pp. 540-546, 2007. DOI: https://doi.org/10.1016/j.asoc.2005.05.007
D. H. Kim and J. H. Cho, “A Biological Inspired Intelligent PID Controller Tuning for AVR Systems,” International Journal of Control, Automation, and Systems, vol. 4, no. 5, pp. 624 – 636, 2006.
M. J. Neath, A. K. Swain, U. K. Madawala, and D. J. Thrimawithana, “An Optimal PID Controller for a Bidirectional Inductive Power Transfer System Using Multiobjective Genetic Algorithm, ” IEEE Trans. Power Electronics, vol. 19, no. 3, pp. 1523-1531, 2014. DOI: https://doi.org/10.1109/TPEL.2013.2262953
T. D. C. Thanh and K. K. Ahn, “Nonlinear PID control to improve the control performance of 2 axes pneumatic artificial muscle manipulator using neural network,” Mechatronics, 2006. DOI: https://doi.org/10.1016/j.mechatronics.2006.03.011
J. Ye, “Adaptive control of nonlinear PID-based analog neural networks for a nonholonomic mobile robot,” Neurocomputing, 2008. DOI: https://doi.org/10.1016/j.neucom.2007.04.014
P. Rocco, “Stability of PID control for industrial robot arms,” IEEE Trans. Robot. Automation, vol. 12, no. 4, pp. 606-614, 1996. DOI: https://doi.org/10.1109/70.508444
D. X. Ba and J. B. Bae, “A precise neural-disturbance learning control of constrained robotic manipulators,” IEEE Access, vol. 9, pp. 50381-50390, 2021. DOI: https://doi.org/10.1109/ACCESS.2021.3069229
D. X. Ba, M.S. Tran, V. P. vu, V. D. Tran, M. D. Tran, N. T. Tai, and C. D. Truong, “A neural-network-based nonlinear controller for robot manipulators with gain-learning ability and output constraints,” In 2021 International Symp. Electrical and Electronics Engineering (ISEE), pp. 149-153, 2021.
Tải xuống
Đã Xuất bản
Cách trích dẫn
Số
Chuyên mục
Categories
Giấy phép
Bản quyền (c) 2022 Tạp chí Khoa học Giáo dục Kỹ Thuật - ĐH SPKT TP.HCM
Tác phẩm này được cấp phép theo Giấy phép quốc tế Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 .
Bản quyền thuộc về JTE.
