Trong công nghiệp, động cơ điện là một thiết bị rất phổ biến được sử dụng trong các dây chuyền sản xuất, các loại xe, các loại máy móc,… và trong nhiều trường hợp các dây chuyền sản xuất và các loại xe, máy móc cần được vận hành với những tốc độ khác nhau để đáp ứng nhu cầu công việc, và điều kiện khác làm việc khác nhau. Trong các loại động cơ thì động cơ điện một chiều là loại động cơ không những có khả năng điều chỉnh tốc độ dễ hàng mà cấu trúc mạch động lực, mạch điều khiển cũng đơn giản hơn những động cơ khác, chất lượng điều chỉnh cao trong dải điều chỉnh rộng. Do đó, nhóm chúng em chọn đề tài “Thiết kế hệ thống điều khiển tốc độ động cơ dc bằng cảm biến nhiệt độ sử dụng điều khiển mờ (fuzzy)” để tiếp cận nghiên cứu về vấn đề ở trên.
UBND THÀNH PHỐ CẦN THƠ TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ CẦN THƠ - - BÁO CÁO MÔN: ĐIỀU KHIỂN MỜ ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ DC BẰNG CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ SỬ DỤNG ĐIỀU KHIỂN MỜ (FUZZY) Giảng viên: Nguyễn Lê Thế Duy Sinh viên thực hiện: Đỗ Minh Đang 1800219 Lê Tuấn Anh 1800315 Lê Lưu Khánh Duy 1800091 CẦN THƠ THÁNG NĂM 2021 UBND THÀNH PHỐ CẦN THƠ TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ CẦN THƠ - - BÁO CÁO MÔN: ĐIỀU KHIỂN MỜ ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ DC BẰNG CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ SỬ DỤNG ĐIỀU KHIỂN MỜ (FUZZY) Giảng viên: Nguyễn Lê Thế Duy CẦN THƠ THÁNG NĂM 2021 I GIỚI THIỆU Đặt vấn đề: Trong công nghiệp, động điện thiết bị phổ biến sử dụng dây chuyền sản xuất, loại xe, loại máy móc,… nhiều trường hợp dây chuyền sản xuất loại xe, máy móc cần vận hành với tốc độ khác để đáp ứng nhu cầu công việc, điều kiện khác làm việc khác Trong loại động động điện chiều loại động khơng có khả điều chỉnh tốc độ dễ hàng mà cấu trúc mạch động lực, mạch điều khiển đơn giản động khác, chất lượng điều chỉnh cao dải điều chỉnh rộng Do đó, nhóm chúng em chọn đề tài “Thiết kế hệ thống điều khiển tốc độ động dc cảm biến nhiệt độ sử dụng điều khiển mờ (fuzzy)” để tiếp cận nghiên cứu vấn đề Mục tiêu đề tài: Mục tiêu đề tài hiểu vận dụng nguyên lý hoạt động cách điều chỉnh tốc độ động chiều liệu analog (LM35) thông qua thuật toán điều khiển fuzzy Nội dung đề tài: Nội dung đề tài thiết kế mơ hình điều khiển tốc độ động điện chiều, từ phần cứng đến phần mềm Ứng dụng thuật toán điều khiển fuzzy vào hệ thống điều khiển tự động Giới hạn đề tài: Trong thực tế, động sử dụng đa dạng đa chủng loại, có nhiều cách để điều chỉnh thích hợp loại động Trong phạm vi môn học, đề tài thực quy mô công suất nhỏ với động điện chiều Đó điểm giới hạn đề tài Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài: Điều chỉnh tốc độ động điện chiều mô hình đơn giản dễ thực bạn sinh viên học tập nghiên cứu trường học Về thực tế, việc điều chỉnh tốc độ động quan trọng đặc biệt loại động có cơng suất lớn sản xuất II LINH KIỆN ĐIỆN TỬ Động DC - Động DC 6-24V M36N– 4E - Điện áp hoạt động: – 24V - Dịng khơng tải: 150 – 200mA - Trục động cơ: 3mm Ứng dụng: - Sử dụng rộng rải công nghiệp như: Dùng quạt máy, máy bơm thủy lực, sử dụng ô tô điện, chế tạo robot, - Cụ thể mơ hình sử dụng trong: Nhà thông minh, nông trại thông minh, nông nghiệp,… LM 35 Thông số kỹ thuật: - Điện áp hoạt động: 4~20VDC - Công suất tiêu thụ: khoảng 60uA - Khoảng đo: -55°C đến 150°C - Điện áp tuyến tính theo nhiệt độ: 10mV/°C - Sai số: 0.25°C - Kiểu chân: TO92 - Kích thước: 4.3 × 4.3mm Arduino Uno R3 Thơng số kỹ thuật: - Chip điều khiển chính: ATmega328P - Chip nạp giao tiếp UART: ATmega16U2 - Nguồn nuôi mạch: 5VDC từ cổng USB nguồn cắm từ giắc trịn DC - Số chân Digital I/O: 14 (trong chân có khả xuất xung PWM) - Số chân PWM Digital I/O: - Số chân Analog Input: - Dòng điện DC Current chân I/O: 20 mA - Dòng điện DC Current chân 3.3V: 50 mA - Flash Memory: 32 KB (ATmega328P), 0.5 KB dùng cho bootloader - SRAM: KB (ATmega328P) - EEPROM: KB (ATmega328P) - Clock Speed: 16 MHz - LED_BUILTIN: 13 - Kích thước: 68.6 x 53.4 mm Sơ đồ chân - GND (Ground): Cực âm nguồn điện cấp cho Arduino UNO Khi bạn dùng thiết bị sử dụng nguồn điện riêng biệt chân phải nối với - 5V: Cấp điện áp 5V đầu Dòng tối đa cho phép chân 500mA - 3.3V: Cấp điện áp 3.3V đầu Dòng tối đa cho phép chân 50mA - Vin (Voltage Input): Để cấp nguồn cho Arduino UNO, bạn nối cực dương nguồn với chân cực âm nguồn với chân GND - IOREF: Điện áp hoạt động vi điều khiển Arduino UNO đo chân Và dĩ nhiên ln 5V Mặc dù bạn không lấy nguồn 5V từ chân để sử dụng chức khơng phải cấp nguồn - RESET: Việc nhấn nút Reset board để reset vi điều khiển tương đương với việc chân RESET nối với GND qua điện trở 10KΩ Mạch cầu H(L298N) - Driver: L298N tích hợp hai mạch cầu H - Điện áp điều khiển: +5 V ~ +12 V - Dòng tối đa cho cầu H là: 2A (=>2A cho motor) - Điện áp tín hiệu điều khiển: +5 V ~ +7 V - Dịng tín hiệu điều khiển: ~ 36mA - Cơng suất hao phí: 20W (khi nhiệt độ T = 75 ℃) - Nhiệt độ bảo quản: -25 ℃ ~ +130 ℃ Một số phần mềm lập trình bản: III PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN: Thiết kế điều khiển Fuzzy: Màn hình Fuzzy Logic Điều chỉnh Input (Nhietdo) lấy giá trị analog LM35 Điều chỉnh Output (Tocdo) xung băm PWM Bộ luật mờ Fuzzy Bảng quy luật mờ: Nhiệt Rất thấp Độ (NB) Tốc Độ Rất thấp Rất thấp Thấp Trung bình Cao Rất cao Thấp (NS) Trung Bình (ZE) Cao (PS) Rất cao (PB) Thấp Trung bình Cao Rất cao Rule Viewer ( Xem quy tắc) Surface Viewer ( Xem bề mặt ) Thiết kế hệ thống simulink (matlab) Hệ thống điều khiển tốc độ động sử dụng LM35 Fuzzy - Tín hiệu Analog LM35: thiết lập vào chân A5 arduino để lấy tín hiệu đầu vào cho điều khiển Do tín hiệu đầu vào dạng điện áp nên cần phải tính tốn Lấy giá trị đọc Lm35 nhân cho chia cho 1024(10 bit) tiếp tục nhân cho 100 để giá trị nhiệt độ môi trường - Bộ điều khiển mờ Fuzzy DK DC - Xung PWM: thiết lập vào chân pin ~5 (PWM) - Chân pin ~9, ~10 dùng để đảo chiều động để đáp ứng nhu cầu sử dụng khác 3 Thiết kế phần cứng: IV KẾT LUẬN Qua q trình thực hiện, nhóm hồn thành mục tiêu đề ra: - Hiểu vận hành tốt mô điều khiển tốc độ động điện chiều thông qua cách điều khiển luật mờ Fuzzy - Khảo sát nhiệt độ LM35 thơng qua phần mềm Matlab nhúng Arduino Q trình hoạt động mạch: Điều khiển tốc độ động theo nhiệt độ, thiết bị cho phép điều khiển tốc độ động nhiệt độ thấp động quay chậm dừng, nhiệt độ cao tốc độ động quay nhanh, cho phép cân tốc độ động để đạt giá trị nhiệt độ cần thiết ... TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ CẦN THƠ - - BÁO CÁO MÔN: ĐIỀU KHIỂN MỜ ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ DC BẰNG CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ SỬ DỤNG ĐIỀU KHIỂN MỜ (FUZZY) Giảng viên:... theo nhiệt độ, thiết bị cho phép điều khiển tốc độ động nhiệt độ thấp động quay chậm dừng, nhiệt độ cao tốc độ động quay nhanh, cho phép cân tốc độ động để đạt giá trị nhiệt độ cần thiết ... tốt mô điều khiển tốc độ động điện chiều thông qua cách điều khiển luật mờ Fuzzy - Khảo sát nhiệt độ LM35 thông qua phần mềm Matlab nhúng Arduino Quá trình hoạt động mạch: Điều khiển tốc độ động