Báo cáo về servo

Mục lục Lời mở đầu Lời cảm ơn Chương 1:Thiết kế bộ điều khiển PID số……………………………………5 1.1/Thiết kế mô hình phần cứng mạch điều khiển………………………….5 1.1.1/Yêu cầu thiết kế……………………………………………………….…5 1.1.2/Các khối chức năng trên mạch điều khiển………………………………,5 a)Khối vi điều khiển trung tâm……………………………………………… 5 b)Khối giao tiếp với máy tính thông qua RS232…………………………… 6 c)Khối động lực điều khiển………………………………………………… 7 1.2/Thiết kế phần mềm……………………………………………………….8 1.2.1/Yêu cầu phần mềm…………………………………………………… 8 1.2.2/Giải thuật chương trình……………………………………………… 8 a)Loop điều khiển………………………………………………………….…8 b)Thuật toán điều khiển…………………………………………………… 10 1.2.3/ Thiết kế phần mềm điều khiển và giám sát trên máy tính………….…10 1.3/Kit điều khiển………………………………………………………… 11 Chương 2: Điều khiển động cơ điện 1 chiều……………………………….12 2.1/Đối tượng điều khiển 2.1.1/Thông số kỹ thuật…………………………………………………… 12 2.2/Xác định các thông số động cơ: 2.2.1/Nhận dạng mô hình động học của động cơ điện một chiều……………15 2.2.2/Thu thập dữ liệu vào/ra của động cơ điện một chiều từ thực nghiệm….21 2.2.3/Nhận diện động cơ một chiều bằng Toolbox Identification của Matlab 23 2.2.4/Đánh giá chất lượng mô hình….….…………………………………… 28 2.3/Điều khiển vận tốc………………… …………………………………….28 2.3.1/Loop điều khiển………………….….………………………………… 28 2.3.2/Giải thuật chương trình…………….….…………………………………29 2.3.3/Ảnh hưởng của ѡ  đến hệ thống…………………………………… …30 2.4/Điều khiển vị trí……………………………………………………… ….43 2.4.1/Loop điều khiển……………………………………………………… 43 2.4.2/Giải thuật chương trình……………………………………………… …43 2.4.3/Ảnh hưởng của ѡ  đến hệ thống……………………………………… 44 Lời mở đầu Khoa học công nghệ hiện đại đã có những bước tiến nhanh và xa đi theo đó là những thành tựu ứng dụng trong mọi lĩnh vực dời sống, công nghiệp. Kĩ thuật điều khiển trong tiến trình hoàn thiện lý thuyết cũng tạo cho mình nhiều phát triển có ý nghĩa. Bây giờ khi nhắc tới điều khiển con người dưòng như hình dung đến sự chính xác, tốc độ xử lý và thuật toán thông minh đồng nghĩa là lượng chất xám cao hơn. Có thể nói trong lĩnh vực điều khiển và trong công nghiệp thì bộ điều khiển PID có ứng dụng kha rộng rãi, một giả pháp đa năng cho các ứng dụng cả Analog cũng như Digital. Thống kê cho thấy có tới hơn 90% các bộ điều khiển sử dụng trong thực tế là PID. Rõ ràng nếu có thiết kế và chọn lựa các thông số hợp lý cho bộ điều khiển PID thì việc đạt được các chỉ tiêu chất lượng mong muốn là khả thi Bộ điều khiển PID cũng giúp người sử dụng dễ dàng tích hợp cũng như chọn các luật điều khiển như : tỉ lệ(P), tích phân(I), tỉ lệ tích phân(PI), tỉ lệ vi phân(PD)… sao cho phù hợp đối với các đối tượng điều khiển. Nhiều quá trình trong công nghiệp việc sử dụng bộ điều khiển PID là không thể thay thế như khống chế nhiệt độ, mức, tốc độ…? Ngay cả những lý thuyết điều khiển hiện đại cũng không cho ta những hiệu quả cao như bộ điều khiển PID mang lại.Ngoài ra bộ điều khiển PID còn ứng dụng nhiều trong điều khiển thích nghi,bền vững vẫn mang lại hiệu quả cao trong các cơ cấu chỉnh định. Bài toán thiết kế và điều khiển động cơ một chiều là bài toán cơ bản và quen thuộc trong ngành cơ điện tử. Có thể thiết kế điều khiển cho đối tượng độngcơ điện một chiều theo nhiều phương pháp như :dùng PLC & biến tần, điện tử công suất, vi điều khiển… Mỗi phương pháp có ưu và nhược điểm khác nhau nhưng đều có mục đích ổn định và điều khiển được tốc độ động cơ. Ngày nay vi điều khiển phát triển sâu rộng và ngày càng ứng dụng nhiều trong cài đặt thiết kế bộ điều khiển cho các đối tượng công nghiệp. Trên cơ sở muốn tìm hiểu về lĩnh vực điều khiển tự động chúng em chọn đề tài: Thiết kế bộ điều khiển PID số trên nền vi điều khiển PIC. Vì khả năng và thời gian có hạn nên không thể tránh khỏi những thiếu sót trong project. Do vậy chúng em rất mong được thầy cô và bạn bè đóng góp xây dựng để đồ án của chúng em được hoàn thiện hơn. Lời cảm ơn Đầu tiên chúng em xin chân thành gửi lời cảm ơn tới nhà truờng, khoa Cơ Khí Máy, bộ môn Cơ Điện tử, các thầy cô đã dạy dỗ và dìu dắt chúng em trong suốt 3 năm học vừa qua để có được những kiến thức chuyên môn cơ sở sau này chúng em có thể vào đời làm việc, sử dụng có ích cho xã hội. Để thực hiện thành công project là sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của TS Trương Nguyễn Vũ, Người đã hướng dẫn tận tình , giúp chúng em định hướng, góp ý và cung cấp ý tưởng cũng như chỉ dẫn tài liệu và các tiến trình thực hiện project .Sự hướng dẫn của thầy là một yếu tố quan trọng để chúng em có thể hoàn thành project này . Cuối cùng chúng em xin chân thành gửi những lời cảm ơn sâu sắc đến cha mẹ và gia đình, những người luôn sát cánh cùng chúng em, nuôi dưỡng chăm sóc chúng em tạo điều kiện tốt nhất cho chúng em học tập để có kết quả như ngày hôm nay. Chúng em xin chân thành cảm ơn! Chương1:Thiết kế bộ PID số Chương 1:Thiết kế bộ PID số 1.1/Thiết kế mô hình phần cứng mạch điều khiển 1.1.1/Yêu cầu thiết kế: -Tốc độ tính toán nhanh. -Có khả năng giao tiếp với: +Máy tính. +Các thiết bị chấp hành:Cảm biến,động cơ. 1.1.2/Các khối chức năng trên kit điều khiển: a/Khối vi điều khiển trung tâm Chương1:Thiết kế bộ PID số b/Khối giao tiếp với máy tính Chương1:Thiết kế bộ PID số c/Khối động lực điều khiển-Sử dụng L298D-Thay thế mạch cầu H L298D Datasheet: Chương1:Thiết kế bộ PID số 1.2/Thiết kế phần mềm: 1.2.1/Yêu cầu thiết kế: -Nhận dữ liệu từ máy tính và bàn phím. -Truyền dữ liệu máy tính lên thông qua cổng truyển thông RS232. -Tính toán đầu ra cho bộ điều khiển thiết kế,trong đề tài là bộ PID số. 1.2.2/Giải thuật chương trình. a)Loop điều khiển Chương1:Thiết kế bộ PID số 1.2.3/ Thiết kế phần mề m điều khiển và giám sát trên máy tính. -Thu nhận dữ liệu do người dùng nhập vào. -Phân tích xử lý dữ liệu,truyền xuống cho vi điều khiển. -Nhận dữ liệu từ vi điều khiển và vẽ đồ thị. Chương1:Thiết kế bộ PID số 1.3/Kit điều khiển [...]... cơ điện 1 chiều Chương 2 : Điều khiển động cơ điện 1 chiều Các biểu thức trên cho thấy đặc tính thời gian của khâu dao động bậc hai có dạng dao động tắc dần Hàm quá độ suy giảm về giá trị xác lập K và hàm trọng lượng suy giảm về 0 Giá trị ؏ càng lớn, dao động suy giảm càng nhanh, do đó ؏ gọi là hệ số suy giảm hay hệ số tắt dần Chương 2 : Điều khiển động cơ điện 1 chiều b Khảo sát trong miền tần số:... được chia thành 2 loại: encoder tuyệt đối (absolute optical encoder) và encoder tương đối (incremental optical encoder) Trong đa số các DC Motor, incremental optical encoder được dùng và mô hình động cơ servo trong bài này cũng không ngoại lệ Từ bây giờ khi tôi nói encoder tức là incremental encoder Hình 2 là mô hình của encoder loại này Hình 2 Optical Encoder (trích từ [1]) Encoder thường có 3 kênh (3...Chương 2 : Điều khiển động cơ điện 1 chiều Chương 2:Điều khiển động cơ điện 1 chiều 2.1/Đối tượng điều khiển: 2.1.1/Thông số kỹ thuật: Động cơ được sử dụng trong project Chúng ta sử dụng Servo Motor với các thông số cơ bản sau: -Điện áp nguồn tối đa:12V -Tốc độ tối đa 850(vòng/phút) -Có gắn liền với encoder quang tương đối 200 xung -Công suất 30-50W Encoder: Chương 2 : Điều khiển động... ѡ ѡ -ѡ ѡ t ѡ Chương 2 : Điều khiển động cơ điện 1 chiều Hệ có nghiệm kép:- ѡ =>Cặp cực này luôn nằm phần âm của trục thực =>Đáp ứng của hệ thông không có dao động ѡ cảng tăng->hàm G(t) càng nhanh tiến về 1 ->Nhanh đạt được tốc độ tương ứng Mô hình nhiễu trong điều khiển động cơ: Nhiễu là các biến mà nó không chứa trong mô hình hệ thống nhưng ảnhhưởng đến đáp ứng của hệ thống Chúng có thể được xác định,