THIẾT KẾ XE HAI BÁNH CÂN BẰNG GVHD : Th.S ĐỒNG SĨ THIÊN CHÂU LỜI CẢM ƠN Thực khóa luận tốt nghiệp việc khó mà em phải hoàn thành từ trước đến Trong trình thức đề tài em gặp nhiều khó khăn, bỡ ngỡ Nếu khơng có giúp đỡ động viên chân thành nhiều người,có lẽ em khó hồn thành tốt khóa luận Đầu tiên em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến cô Đồng Sĩ Thiên Châu, người trực tiếp hướng dẫn em khóa luận Em xin gửi lời cảm ơn đến thầy cô khoa tự động trường Đại Học Tôn Đức Thắng tạo điều kiện cho em hồn thành khóa luận SV Nguyễn Quang Huy SVTH: NGUYỄN QUANG HUY – MSSV : 060572D THIẾT KẾ XE HAI BÁNH CÂN BẰNG GVHD : Th.S ĐỒNG SĨ THIÊN CHÂU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ►………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… TPHCM, Ngày … Tháng … Năm … SVTH: NGUYỄN QUANG HUY – MSSV : 060572D THIẾT KẾ XE HAI BÁNH CÂN BẰNG GVHD : Th.S ĐỒNG SĨ THIÊN CHÂU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN ►………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… TPHCM, Ngày … Tháng … Năm … SVTH: NGUYỄN QUANG HUY – MSSV : 060572D THIẾT KẾ XE HAI BÁNH CÂN BẰNG GVHD : Th.S ĐỒNG SĨ THIÊN CHÂU MỤC LỤC CHƯƠNG : TỖNG QUAN 1.1.Lời nói đầu 1.2.Thế xe hai bánh cân 10 1.3.Ưu nhược điểm xe hai bánh cân 10 1.3.1.Ưu điểm 10 1.3.2.Nhược điểm 11 CHƯƠNG 2:TÌM HIỂU CẢM BIẾN GIA TỐC MMA7260 12 2.1.Tìm hiểu chung cảm biến gia tốc 12 2.2.Giới thiệu cảm biến gia tốc MMA7260Q Freescale 13 2.3 Xác định góc nghiêng với cảm biến gia tốc 20 CHƯƠNG 3: TÌM HIỂU CẢM BIẾN VẬN TỐC IXZ-65024 24 3.1.Tính 24 3.2.Các khối hàm kết nối linh kiện 25 3.3.Cơng thức tính tốn 28 CHƯƠNG 4: BỘ LỌC KALMAN 29 4.1.Đôi nét lọc Kalman 29 4.2.Quá trình ước lượng 30 4.3.Bản chất xác suất lọc 32 4.4.Thuật toán lọc Kalman rời rạc 32 4.5.Giải thuật lọc Kalman 35 CHƯƠNG : GIỚI THIỆU VỀ VI ĐIỀU KHIỂN 16F877A 39 5.1.Đặc tính bật vi xử lý 39 5.2 Sự tổ chức nhớ Pic 16F877A 40 SVTH: NGUYỄN QUANG HUY – MSSV : 060572D THIẾT KẾ XE HAI BÁNH CÂN BẰNG GVHD : Th.S ĐỒNG SĨ THIÊN CHÂU 5.2.1 Sự tổ chức nhớ chương trình FLASH Stack nhớ 40 5.2.2 Sự tổ chức nhớ liệu RAM 42 5.2.3 Bộ nhớ liệu EEPROM 44 5.3.Các cổng xuất nhập 45 5.4.Giới thiệu Port sử dụng thiết kế 46 5.5 Sơ đồ chân Pic 16F877A cấp nguồn, xung, mạch reset cho VĐK 57 CHƯƠNG : ĐỘNG LỰC HỌC 60 CHƯƠNG 7: MƠ HÌNH, PHẦN CỨNG VÀ LẬP TRÌNH CHO VI ĐIỀU KHIỂN 65 7.1.Sơ đồ nguyên lý kết nối cảm biến 65 7.2.Module công suất nguồn 5v 66 7.2.1.IRF9540 69 7.2.2.IRF 69 7.2.3 70 7.3.Mơ hình xe 70 7.4 Giải thuật - Lưu đồ chương trình .73 7.4.1 Giải thuật 73 7.4.2.Kết đạt 74 7.4.3.Những kết chưa đạt 74 7.4.4.Hướng phát triển 74 TÀI LIỆU THAM KHẢO 74 SVTH: NGUYỄN QUANG HUY – MSSV : 060572D THIẾT KẾ XE HAI BÁNH CÂN BẰNG GVHD : Th.S ĐỒNG SĨ THIÊN CHÂU DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 - Bảng giá trị hoạt động cảm biến gia tốc MMA7260Q 16 Bảng 2.2 - Bảng giá trị độ nhạy cảm biến gia tốc 17 Bảng 2.3 - Bảng chức chân cảm biến 18 Hình 2.4 - Bảng giá trị ngõ cảm biến 22 Bảng 3.1 - Chức chân IXZ-650 27 Bảng 3.2 - Bảng độ nhạy IXZ -650 27 Bảng 4.1 - Tổng quan bước xác định lọc Kalman 35 SVTH: NGUYỄN QUANG HUY – MSSV : 060572D THIẾT KẾ XE HAI BÁNH CÂN BẰNG GVHD : Th.S ĐỒNG SĨ THIÊN CHÂU DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 2.1 - Module cấu tạo bên MMA7260 13 Hình 2.2 - Hình dạng cảm biến nhìn từ mặt mặt 15 Hình 2.3 - Sơ đồ khối cảm biến MMA7260 16 Hình 2.4 - Mạch kết nối vi điều khiển 18 Hình 2.5 - Các trục cảm biến 19 Hình 2.6 - Bảng giá trị lực hấp dẫn tác dụng cảm biến gia tốc 20 Hình 2.7 - Mơ hình ứng dụng cảm biến gia tốc 21 Hình 2.8 – Phương pháp chọn góc 22 Hình 3.1 - Hình dạng cảm biến vận tốc IXZ -650 25 Hình 3.2 - Các khối hàm IXZ -650 25 Hình 3.3 - Kết nối linh kiện với cảm biến IXZ – 650 26 Hình 3.4 - Mạch nguồn cho cảm biến IXZ -650 26 Hình 4.1 - Thuật tốn dự đoán hiệu chỉnh 33 Hình 5.1 - Bộ nhớ chương trình ngăn xếp 41 Hình 5.2 - Hình ảnh bank PIC16f877 43 Hình 5.3 - Cấu trúc IO PIC 46 Hình 5.4 - Sơ đồ khối RA3 : RA0 47 Hình 5.5 - Sơ đồ khối RA4 RA5 48 Hình 5.6 - Sơ đồ khối RB3:RB0 RB7:RB4 49 Hình 5.7 - Sơ đồ khối RC7:RC5 RC2:RC0 RC4:RC3 50 Hình 5.8 - Sơ đồ khối RD7:RD0 51 Hình 5.9 - Sơ đồ khối RE2:RE0 52 Hình 5.10 - Sơ đồ khối Timer0 53 SVTH: NGUYỄN QUANG HUY – MSSV : 060572D THIẾT KẾ XE HAI BÁNH CÂN BẰNG GVHD : Th.S ĐỒNG SĨ THIÊN CHÂU Hình 5.11 - Sơ đồ khối Timer1 54 Hình 5.12 - Sơ đồ khối Timer2 54 Hình 5.13 - Sơ đồ khối ADC 56 Hình 5.14 - Sơ đồ chân PIC 16F877 57 Hình 5.15 - Sơ đồ kết nối PIC 16F877A 59 Hình 6.1 - Hình dạng mơ tả xe 60 Hình 7.1 - Sơ đồ kết nối IXZ-650 65 Hình 7.2 - Sơ đồ kết nối MMA7260 66 Hình 7.3 - Sơ đồ mạch nguồn 67 Hình 7.4 - Sơ đồ mạch cơng suất 68 Hình 7.5 - Hình dạng IRF 9540 69 Hình 7.6 - Hình dạng IRF 540 69 Hình 7.7 - Cấu tạo bên opto 4N35 69 Hình 7.8 – Hình dáng cấu tạo bên mơ hình 71 SVTH: NGUYỄN QUANG HUY – MSSV : 060572D THIẾT KẾ XE HAI BÁNH CÂN BẰNG GVHD : Th.S ĐỒNG SĨ THIÊN CHÂU CHƯƠNG : TỔNG QUAN 1.1.Lời nói đầu : Bài luận văn xuất phát từ ý tưởng xe Segway, thương mại hóa thị trường giới, mẻ Việt Nam Ý tưởng từ việc người giữ thăng di chuyển hai chân nhanh nhẹn di chuyển bánh Xe hai bánh tự cân đề tài lạ,trên giới nhiều nhà khoa học sinh viên trường kĩ thuật nghiên cứu,và ngày có nhiều loại xe tự cân đời.Điển xe SCOOTER (cịn gọi SEGWAY) đời năm 2001,đã ứng dụng rộng rãi đời sống,trong công sở,trong quân Ở Việt Nam,những năm gần đây,sinh viên trường kĩ thuật bắt đầu quan tâm đến đề tài này,và có số thành tựu đáng kể xe tự cân có người lái thầy Mai Tuấn Đạt (trường ĐHBK Tp.HCM) hay xe tự cân không người lái thầy Nguyễn Gia Minh Thảo (trường ĐHBK Tp.HCM).Vì thế,xe tự cân ngày đa dạng hình dáng cấu tạo(phần cứng) Mơ hình xe có hai bánh có trục nằm đường thẳng (khác với xe đạp trục hai bánh xe song song) Trên mơ hình sử dụng cảm biến để đo góc nghiêng thân xe, vận tốc quay (lật) sàn xe quanh trục bánh vận tốc di chuyển xe so với mặt đất Nhờ cảm biến này, xe tự giữ thăng di chuyển Với cấu trúc này, trọng tâm mô hình phải ln nằm vùng đỡ bánh xe, để thăng di chuyển bề mặt từ đơn giản đến phức tạp Cảm biến(sensor) ngày sử dụng rộng rãi trở thành phận thiếu dây chuyền,máy móc hay thiết bị điện dân dụng,và ngày có nhiều loại sensor đời.Vì đồ án tốt nghiệp này,ta sử dụng hai loại cảm biến sử dụng nhiều cảm biến gia tốc accelerometer cảm biến vận tốc gyro.Hai loại cảm biến sử dụng thiết bị,máy móc mà cần xác định xác yếu tố chuyển động hệ thống gia tốc(cảm biến gia tốc),vận tốc(cảm biến vận tốc),hay góc nghiêng( cảm biến gia tốc cảm biến vận tốc).Theo lý thuyết ta sử dụng loại cảm biến cảm biến gia tốc cảm biến vận tốc để biết góc nghiêng chuyển động.Nhưng thực tế người ta thường kết hợp hai loại cảm biến để xác định góc nghiêng cách xác hơn.Vì hoạt động mơi trường động,rung lắc mạnh ,cảm biến gia tốc có sai số lớn(do xuất thêm gia tốc rung),trong cảm biến vận tốc lại ổn định,vì sử dụng cảm biến vận tốc để bù lại sai số cho cảm biến gia tốc.Vậy không sử dụng cảm biến vận tốc?Tuy cảm biến vận tốc ổn định môi trường rung lắc lại bị trơi giá trị góc sau khoảng thời gian(do việc lấy tích phân vận tốc góc tạo giá trị bias) Do đó,kết hợp hai cảm biến lại khắc phục nhược SVTH: NGUYỄN QUANG HUY – MSSV : 060572D THIẾT KẾ XE HAI BÁNH CÂN BẰNG GVHD : Th.S ĐỒNG SĨ THIÊN CHÂU điểm đó.Và cụ thể ta kết hợp cảm biến MMA7260 (accelerometer) IXZ650 (gyro) lọc Kalman để đo góc nghiêng chuyển động từ đưa giá trị điều khiển phù hợp cho bánh xe để giữ cho mơ hình ln đứng vững sử dụng vào việc điều khiển 1.2.Thế xe tự cân bằng: Không giống xe có hai bánh khác, trọng lực xe đặt mặt phẳng tạo bánh.Đối với xe hai bánh có cấu trúc xe đạp, việc thăng không di chuyển hồn tồn khơng thể, việc thăng xe dựa tính chất quay hồi chuyển hai bánh xe quay Còn xe hai bánh tự cân bằng, loại xe có hai bánh với trục hai bánh xe trùng nhau, xe cân bằng, trọng tâm xe cần giữ nằm bánh xe Điều giống ta giữ gậy dựng thẳng đứng cân lòng bàn tay Giống lật đật, xe cần giữ trọng tâm nằm trục xe, thăng xe cần di chuyển để lấy lại vi trí cân Khi xe bi nghiêng qua bên phải xe cần di chuyển phía bên phải với lực thích hợp để lấy lai vi trí cân ban đầu Trọng tâm tồn xe khơng có cách thể xác định được, nhiên việc tìm việc khó, khơng có khả di chuyển bánh xe đủ nhanh để giữ ln tồn trọng tâm Do vậy, thay tìm cách xác định trọng tâm nằm bánh xe, vị trí đặt cảm biến cần đặt thẳng, vng góc với mặt phẳng bánh xe (góc cân zero) Khi điều khiển xe di chuyển, vị trí cân (điểm zero xe) xác định chưa cân nên phải di chuyển để lấy lại thăng bằng, việc di chuyển cần nhanh điều khiển xác để xe lấy lại góc cân khoảng thời gian cho phép 1.3.Ưu nhược điểm xe tư cân bằng: 1.3.1.Ưu điểm: Trên thực tế nay, khái niệm xe tự cân xa lạ, mẫu xe có thiết kế từ ba bánh trở lên, trọng tâm xe ln mặt phẳng bánh xe, xe khơng bị hay đổ nghiêng Nếu trọng lượng SVTH: NGUYỄN QUANG HUY – MSSV : 060572D 10 THIẾT KẾ XE HAI BÁNH CÂN BẰNG GVHD : Th.S ĐỒNG SĨ THIÊN CHÂU Xe dao động quanh điểm cân là[0,0] nên ta tuyến tính hóa phương trình quanh điểm làm việc, bỏ qua số hạng bậc cao: y y k 1( x x 1) k ( x x 1) k ( x x ) f g g cos x1 k1 x1 L L b m k2 m L2 k2 Thành lập phương trình biến trạng thái với thông số ngõ vào cần thiết sau: - Góc nghiệng(θ) Đạo hàm góc nghiêng, vận tốc góc(θ’) Vị trí bánh xe(x) Đạo hàm vị trí bánh xe(x’) Phương trình biến trạng thái đặc trưng: SVTH: NGUYỄN QUANG HUY – MSSV : 060572D 61 THIẾT KẾ XE HAI BÁNH CÂN BẰNG GVHD : Th.S ĐỒNG SĨ THIÊN CHÂU Trong X Y hai số đặc trưng lắc tính theo công thức: A= 0 0 0 0 0 22,09 0 0 0 1 119,651 0,58 B= 135 , 23 Để biết xe có điều khiển hay khơng ta cần tuyền tính hóa hệ thống hệ thống phi tuyến thành lập ma trận điều khiển hệ thống Hệ thống gọi điều khiển nếu tồn luật điều khiển u(t) cho hệ có khả chuyển từ trạng thái ban đầu x(t0) sang trạng thái cuối x(tf) khoảng thời gian hưu hạn t0 ≤ t ≤ tf Để kiểm tra tính điều khiển thành lập ma trận © : B AB A2 B An B Điều kiện cần đủ để ma trận điều khiển là: Rank(©) = n Theo phương pháp thứ Lyapunov( hay gọi phương pháp trược tiếp): phương pháp tổng quát để xác định tính ổn định hệ: Hệ thống phi tuyến và/hoặc tuyến tính theo thời gian Hệ tuyến tính bất biến theo thời gian SVTH: NGUYỄN QUANG HUY – MSSV : 060572D 62 THIẾT KẾ XE HAI BÁNH CÂN BẰNG GVHD : Th.S ĐỒNG SĨ THIÊN CHÂU Phương pháp hữu ích giải toán tối ưu Tuy nhiên nhược điểm phải có kinh nghiệm khéo léo nhìn chung phương pháp áp dụng tất phương pháp khác không sử dụng Khái niệm ổn định Lyapunov áp dụng cho trường hợp điểm cân gốc tọa độ, nhiên đồ án làm việc quanh vị trí cân [0,0] nên sai số gây không đáng kể Việc kiểm tra tính điều khiển ma trận © xem liệu có n ko, hình thành định thức thứ nguyên n ma trận P cách loại bỏ vài cột (nếu m > 1), kiểm tra giá trị định thức có khác khơng Phần mềm MatLAB cung cấp lệnh rank (©) giúp cho việc nhận biết hạng ma trận P trở nên dễ dàng Hơn nữa, công cụ Control System Toolbox MatLAB (CST) cho phép hình thành trực tiếp ma trận kiểm tra khả điều khiển ©, cách dùng lệnh ctrb sau: >> [A,B]=tf2ss(A,B) >> © = ctrb(A,B) Hay >> © = ctrb(sys) Trong đó, A B ma trận hệ số trạng thái hệ thống mà hàm truyền (LTI) sys Nguyên nhân khiến hệ thống khơng điều khiển tính xác, chẳng hạn cách dùng giá trị trạng thái thừa (nghĩa giá trị trạng thái nhiều bậc hệ thống) Giá trị trạng thái thừa không ảnh hưởng trực tiếp ngõ vào hệ thống, không tạo không gian trạng thái để điều khiển, cho dù hệ thống điều khiển mặt vật lý Nguyên nhân làm khả điều khiển có q nhiều cực đối xứng mơ hình tốn học hệ thống Sau nhập thông số ngõ vào hệ thống trên(A & B) Ta thơng số ma trận điều khiển © sau: 0 A= 1 233,152 SVTH: NGUYỄN QUANG HUY – MSSV : 060572D 63 THIẾT KẾ XE HAI BÁNH CÂN BẰNG GVHD : Th.S ĐỒNG SĨ THIÊN CHÂU 1 B= 0 >> det(©) = Vì det© khác suy ma trận điều khiển SVTH: NGUYỄN QUANG HUY – MSSV : 060572D 64 THIẾT KẾ XE HAI BÁNH CÂN BẰNG GVHD : Th.S ĐỒNG SĨ THIÊN CHÂU CHƯƠNG 7: MÔ HÌNH, PHẦN CỨNG VÀ LẬP TRÌNH CHO VI ĐIỀU KHIỂN 7.1.Sơ đồ kết nối cảm biến : Sơ đồ đấu nối IXZ 650 : Hình 7.1 – Sơ đồ kết nối IXZ-650 SVTH: NGUYỄN QUANG HUY – MSSV : 060572D 65 THIẾT KẾ XE HAI BÁNH CÂN BẰNG GVHD : Th.S ĐỒNG SĨ THIÊN CHÂU Sơ đồ kết nối MMA7260 : Hình 7.2 - Sơ đồ kết nối MMA7260 Trong : Sử dụng chân RA0 RA1 PIC16F877A nối với chân Xout Yout cảm biến gia tốc MMA7260 chân RA3 nối với chân Z_4.5 out cảm biến vận tốc góc IXZ650 để sử dụng chức đọc A/D để xác định góc nghiêng Kết hợp với timer (timer1) để xác định chu kỳ làm việc lấy giá trị góc nghiêng cách xác 7.2.Module cơng suất nguồn 5V: Module gồm phần: Phần nguồn 5V có chức cung cấp nguồn 5V ổn định cho module PIC+sensor : SVTH: NGUYỄN QUANG HUY – MSSV : 060572D 66 THIẾT KẾ XE HAI BÁNH CÂN BẰNG GVHD : Th.S ĐỒNG SĨ THIÊN CHÂU Hình 7.3 – Sơ đồ mạch nguồn IC LM2575(hoặc LM2576) nhận điện áp vào thay đổi từ 7V-40V,tạo điện áp cố đinh 5V,có khả chịu tải lên đến 3A.Điện áp lọc cuộn cảm L tụ C 1000µF Phần cơng suất:có chức điều khiển động gắn với bánh xe Sơ đồ mạch: SVTH: NGUYỄN QUANG HUY – MSSV : 060572D 67 THIẾT KẾ XE HAI BÁNH CÂN BẰNG GVHD : Th.S ĐỒNG SĨ THIÊN CHÂU Hình 7.4 – Sơ đồ mạch cơng suất Mỗi động có ngõ vào điều khiển ngõ PWM dùng để thay đổi tốc độ quay ngõ DIR dùng để thay đổi chiều quay.Mạch điều khiển mạch cầu H gồm FET 9540 FET 540 SVTH: NGUYỄN QUANG HUY – MSSV : 060572D 68 THIẾT KẾ XE HAI BÁNH CÂN BẰNG GVHD : Th.S ĐỒNG SĨ THIÊN CHÂU 7.2.1.IRF9540 : Q1 IRF9540N/TO Hình 6.5 – Hình dạng IRF 9540 Nếu mở VGS=-10V dịng điện cực đại qua lien tục 25A,dòng điện xung 75A.Thế đánh thủng VGS=-20V 7.2.2.IRF540 : Q4 IRF540N/TO Hình 6.6 – Hình dạng IRF 540 Nếu mở VGS=10V dịng điện cực đại 17A,dịng điện xung 92A.Thế đánh thủng VGS=20V SVTH: NGUYỄN QUANG HUY – MSSV : 060572D 69 THIẾT KẾ XE HAI BÁNH CÂN BẰNG GVHD : Th.S ĐỒNG SĨ THIÊN CHÂU 7.2.3.Opto : Hiện có nhiều loại opto thị trường sử dụng rộng rải giá khac nhau.Các dòng sử dụng nhiều p512 pc817,4N35 vvv Opto la IC tích hợp led quang transistor phân cực Opto dùng nhiều công nghiệp với chức cách ly nghĩa Hình 6.7 – Cấu tạo bên opto 4N35 Ở ta dùng opto 4N35 cách ly mạch công suất với vi điều khiển : Chân ngõ vào tín hiệu .Chân ngõ nối đất Chân ngõ nối dất .Chân ngõ đồng thời cấp áp Nếu sử dụng cực B khơng cần sử dụng chân 1,2 cịn sử dụng chân 1,2 khơng cần chân 7.3.Mơ hình xe: Mơ hình xe hai bánh cân có phần khung ghép sắt nhôm.Gồm bánh xe gắn song song điều khiển động 24v có hộp giảm tốc.Phần truyền động bánh xe động kết nối với thông qua bánh ổ bi gắn đồng trục SVTH: NGUYỄN QUANG HUY – MSSV : 060572D 70 THIẾT KẾ XE HAI BÁNH CÂN BẰNG GVHD : Th.S ĐỒNG SĨ THIÊN CHÂU Bánh xe: bánh xe làm từ cao su đặc có kht lỗ trịn giữa, ưu điểm quan trọng ta đặt bạc đạn có kích thước hợp lý cho ta trục động tốt, đồng trục, làm cho bánh xe không bị lắc quay Động cơ: Động DC có giảm tốc 24v gắn đế xe, gắn với bánh xe thông qua truyền động cưa Pin điện: lắp vào bên thân xe, cung cấp toàn lượng cho xe hoạt động, đồng thời để điều khiển trọng tâm xe Hình 7.8 – Hình dáng cấu tạo bên mơ hình SVTH: NGUYỄN QUANG HUY – MSSV : 060572D 71 THIẾT KẾ XE HAI BÁNH CÂN BẰNG GVHD : Th.S ĐỒNG SĨ THIÊN CHÂU SVTH: NGUYỄN QUANG HUY – MSSV : 060572D 72 THIẾT KẾ XE HAI BÁNH CÂN BẰNG GVHD : Th.S ĐỒNG SĨ THIÊN CHÂU 7.4.Giải thuật lập trình kết luận : 7.4.1 Giải thuật : START Thiết lập giá trị ban đầu cho PIC Cập nhật giá trị góc từ cảm biến gia tốc MMA7260 Cập nhật giá trị vận tốc từ cảm biến vận tốc IXZ- 650 Khai báo biến toàn cục giá trị thu cho qua lọc Kalman xử lý vi điều khiển Thiết lập I/O cho Port Thiết A/D,timer lập Dùng ngắt timer để cập nhật giá trị góc liên tục N Thiết lập ngắt timer, ngắt Y Ước lượng tính tốn cho giá trị góc gần xác Thiết lập timer Thiết lập timer Thiết lập PWM Từ giá trị góc tính cho tín hiệu điều khiển động SVTH: NGUYỄN QUANG HUY – MSSV : 060572D 73 THIẾT KẾ XE HAI BÁNH CÂN BẰNG GVHD : Th.S ĐỒNG SĨ THIÊN CHÂU Chương trình có nhiệm vụ khởi tạo port,thiết lập giá trị biến,khởi tạo giá trị cho lọc Kalman,khởi động ADC cho phép timer chạy để tạo chu kỳ lấy mẫu khơng đổi 20ms Sau 20ms thực hàm để nhận tín hiệu góc nghiêng vận tốc góc từ mạch thu thập liệu, sau dó ước lượng lọc Kalman.Từ giá trị góc nghiêng tính tốn giá trị PWM DIR cung cấp cho mạch cống suất qua hàm PID(), từ có giá trị thích hợp để điều khiển hai động 7.4.2.Kết đạt : Thiết kế thi cơng phần khí Thiết kế thi công module mạch : module PIC sensor,module mạch công suất thực tốt nhiệm vụ điều khiển hai động cấp nguồn 5v ổn định cho chác module khác Thực lọc Kalman kết hợp hai tín hiệu từ hai sensor MMA7260 IXZ650 để đo góc nghiêng xác điều kiện rung lắc mạnh 7.4.3.Những kết chưa đạt được: Phần khí xe cịn thơ Điều khiển PID chưa tốt,xe chưa thể tự cân tốt,chỉ dao động quanh vị trí cân thơi gian ngắn Xe chưa tự vừa cân vừa di chuyển 7.4.4.Hướng phát triển: Thiết kế điều khiển tốt phương pháp điều khiển xe tự cân tốt chạy đươc Kết hợp xử lý ảnh để xe tránh chương ngại vật Tài liệu tham khảo : Tiếng Việt : [1] Đồ án tốt nghiệp : Mai Tuấn Đạt (2000-2005) - Xe hai bánh tự cân bàng di chuyển địa hình phẳng– Đai Học Bách Khoa TPHCM [2] Tài liệu hướng dẫn sử dụng CCS lập trình ngơn ngữ C cho vi điều khiển Microchip : Trần Xuân Trường (SV K2001) – Đại Học Bách Khoa TPHCM SVTH: NGUYỄN QUANG HUY – MSSV : 060572D 74 THIẾT KẾ XE HAI BÁNH CÂN BẰNG GVHD : Th.S ĐỒNG SĨ THIÊN CHÂU Tiếng Anh : [1].Datasheet linh kiện [2].Freescale SemiconductorApplication Note [3].IXZ-650 Dual-Axis Gyroscope Product Specification SVTH: NGUYỄN QUANG HUY – MSSV : 060572D 75 ... NGUYỄN QUANG HUY – MSSV : 060572D 14 THIẾT KẾ XE HAI BÁNH CÂN BẰNG GVHD : Th.S ĐỒNG SĨ THIÊN CHÂU Hình 2.2 – Hình dạng cảm biến nhìn từ mặt mặt Hình 2.3 – Sơ đồ khối cảm biến MMA7260 SVTH: NGUYỄN QUANG. .. chân cảm biến SVTH: NGUYỄN QUANG HUY – MSSV : 060572D 17 THIẾT KẾ XE HAI BÁNH CÂN BẰNG GVHD : Th.S ĐỒNG SĨ THIÊN CHÂU Hình 2.4 - Mạch kết nối vi điều khiểu SVTH: NGUYỄN QUANG HUY – MSSV : 060572D... nghiêng: SVTH: NGUYỄN QUANG HUY – MSSV : 060572D 22 THIẾT KẾ XE HAI BÁNH CÂN BẰNG GVHD : Th.S ĐỒNG SĨ THIÊN CHÂU Ví dụ, từ kết ta đo được: Thì góc nghiêng là: SVTH: NGUYỄN QUANG HUY – MSSV : 060572D