THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN TRƯỢT CHO HỆ TRUYỀN ĐỘNG DÂY MỀM DỰA TRÊN MÔ HÌNH MÔ-MEN XOẮN PHI TUYẾN

Tóm tắt

Hệ truyền động dây mềm có ưu điểm nhẹ, linh hoạt và an toàn, nên được ứng dụng rộng rãi trong robot và thiết bị tự động hóa. Tuy nhiên, đặc tính phi tuyến mạnh và trễ lớn của dây mềm khiến việc mô hình hóa và điều khiển trở nên phức tạp. Bài báo này trình bày một phương pháp điều khiển trượt dựa trên mô hình mô-men xoắn phi tuyến được xấp xỉ bằng chuỗi Fourier, nhằm điều khiển góc quay tải bám theo quỹ đạo mong muốn thông qua dây mềm. Mô hình được xây dựng từ dữ liệu thực nghiệm, có xét đến ảnh hưởng của bán kính uốn dây. Kết quả mô phỏng trên MATLAB cho thấy bộ điều khiển trượt duy trì độ bám theo chính xác và ổn định ngay cả khi hệ chịu nhiễu và phi tuyến, đồng thời vượt trội hơn bộ điều khiển PID truyền thống trong các kịch bản thử nghiệm.

Title

SLIDING MODE CONTROL DESIGN FOR FLEXIBLE SHAFT TRANSMISSION BASED ON NONLINEAR TORQUE MODELING

Abstract

Flexible shaft transmissions offer advantages in terms of lightweight design, flexibility, and
safety, making them widely used in robotics and automation. However, their strong nonlinearities
and significant time delays make modeling and control challenging. This paper presents a sliding
mode control approach based on a nonlinear torque model approximated by a Fourier series to
control the load angle to track a desired trajectory through a flexible shaft. The model is identified
from experimental data, with additional compensation for the shaft’s bending radius. MATLAB
simulations demonstrate that the proposed sliding mode controller achieves accurate and stable
tracking performance even under disturbances and nonlinearities, outperforming a conventional
PID controller in various test scenarios.