Báo cáo thực tập servo trường Đại học sư phạm kỹ thuật TP.HCM (SPKT) thầy Võ Lâm Chương ..................................................................................................................................................................................................................
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ BÁO CÁO THỰC TẬP HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG SERVO MÃ MÔN HỌC & MÃ LỚP: PESD314129_22_2_09CLC Lớp: thứ tiết 1-6 GVHD: Võ Lâm Chương Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2023 Danh sách thành viên: Nhóm Tên MSSV MỤC LỤC THÍ NGHIỆM SỐ 1: HỆ THỐNG SERVO MỘT TRỤC SỬ DỤNG ĐỘNG CƠ DC SERVO 1.1 Nội dung thí nghiệm 1.2 Giới thiệu hệ thống: 1.3 Tiến hành thí nghiệm: 1.4 Kết thí nghiệm 14 THÍ NGHIỆM SỐ 2: HỆ THỐNG SERVO ĐA TRỤC SỬ DỤNG MODUL ĐIỀU KHIỂN VÀ MÀN HÌNH AC SERVO 17 2.1 Nội dung thí nghiệm 17 2.2 Giới thiệu hệ thống 17 2.2.1 Phần cứng 17 2.3 Tiến hành thí nghiệm: 22 THÍ NGHIỆM SỐ 3: HỆ THỐNG SERVO THỦY LỰC 29 3.1 Mục đích thí nghiệm: 29 3.2 Giới thiệu chung phận hệ thống: 29 3.3 Tiến hành thí nghiệm: 35 THÍ NGHIỆM SỐ 4: HỆ THỐNG SERVO MỘT TRỤC SỬ DỤNG ĐỘNG CƠ DC SERVO 38 4.1 Nội dung thí nghiệm 38 4.2 Giới thiệu hệ thống: 38 4.3 Tiến hành thí nghiệm 44 4.4 Kết thí nghiệm 49 THÍ NGHIỆM SỐ 1: HỆ THỐNG SERVO MỘT TRỤC SỬ DỤNG ĐỘNG CƠ DC SERVO 1.1 Nội dung thí nghiệm Mơ hình hóa hệ thống servo trục Sử dụng Simulink / Matlab để minh họa hiệu suất hệ thống Lập trình STM32F103 Kiểm soát vận tốc động servo DC Kiểm sốt vị trí hệ thống servo trục 1.2 Giới thiệu hệ thống: Hình 1: Tổng quan mơ hình Hình 2: Hình ảnh thực tế động servo DC encoder Hình 3: Hình ảnh thực tế STM32F103 Schematic: Sơ đồ phần cứng hệ thống servo trục sử dụng động servo DC The characteristics of the DC servo motor No Parameters Continuous Torque (Max) Peak Torque (Stall) Rated Speed Rotor Inertia 10 Rated Voltage 11 Rated Current 12 Torque Constant 13 Resistance 15 Peak Current (Stall) 16 Encoder Resolution The rotary load with the parameters: Weight: m = 0.81774 kg Material: Steel CT3 Radius: R = 0.025 m Symbol TC TPK SR JM E I KT RT IP - Units N.m N.m rpm Kg.m2 V A N.m/A Ω A Step/rev DCM50205 0.25 1.59 3400 3.11 x 10-5 24 2.95 52x10-3 0.8 21.6 1000 Therefore, the intertia moment of load is calculated: 𝐽𝐿 = 1 𝑚𝑟 = 0.81774𝑥0.0252 = 2.56𝑥104 [𝑘𝑔 𝑚2 ] 2 Rated speed of motor Inertia moment of motor JM Inertia moment of load JL Viscous damping of load DL Soft coupling constant (stiffness) KL Gear ratio NG RPM Kgm2 Kgm2 Kgm2/s Nm 3400 3.11x10-5 2.56x10-4 3x10-4 1.3 Tiến hành thí nghiệm: Chỉnh sửa code cho: ngắt để đọc encoder (x4) : EXTI3_IRQHandler, EXTI9_5_IRQHandler Ước lượng vận tốc TIM4_IRQHandler sử dụng Eq HAL_UART_RxCpltCallback: Dựa code mẫu để giao tiếp với giao diện Visual C# Viết thuật toán PID Điều chỉnh thông số PID (Kp, KI, KD) cho động ba mức vận tốc: chạy chậm, chạy bình thường, chạy nhanh Mở Visual studio kết nối với RS232 Điều khiển vị trí: 10 36 37 THÍ NGHIỆM SỐ 4: HỆ THỐNG SERVO MỘT TRỤC SỬ DỤNG ĐỘNG CƠ DC SERVO 4.1 Nội dung thí nghiệm Mơ hình hóa hệ thống servo trục Sử dụng Simulink / Matlab để minh họa hiệu suất hệ thống Lập trình STM32F103 Kiểm sốt vận tốc động servo DC Kiểm sốt vị trí hệ thống servo trục 4.2 Giới thiệu hệ thống: Các phận chính: Động servo DC encoder Hình 1: Hình ảnh thực tế động servo DC encoder Hình 2: Hình ảnh thực tế STM32F103 38 39 Sơ đồ phần cứng hệ thống servo trục sử dụng động servo DC The characteristics of the DC servo motor No Parameters Continuous Torque (Max) Peak Torque (Stall) Rated Speed Rotor Inertia 10 Rated Voltage 11 Rated Current 12 Torque Constant 13 Resistance 15 Peak Current (Stall) 16 Encoder Resolution The rotary load with the parameters: Symbol TC TPK SR JM E I KT RT IP - Units N.m N.m rpm Kg.m2 V A N.m/A Ω A Step/rev DCM50205 0.25 1.59 3400 3.11 x 10-5 24 2.95 52x10-3 0.8 21.6 1000 Weight: m = 0.81774 kg Material: Steel CT3 Radius: R = 0.025 m Therefore, the intertia moment of load is calculated: 40 𝐽𝐿 = 1 𝑚𝑟 = 0.81774𝑥0.0252 = 2.56𝑥104 [𝑘𝑔 𝑚2 ] 2 Rated speed of motor Inertia moment of motor JM Inertia moment of load JL Viscous damping of load DL Soft coupling constant (stiffness) KL Gear ratio NG RPM Kgm2 Kgm2 Kgm2/s Nm 3400 3.11x10-5 2.56x10-4 3x10-4 41 42 43 4.3 Tiến hành thí nghiệm Chỉnh sửa code cho: ngắt để đọc encoder (x4) : EXTI3_IRQHandler,EXTI9_5_IRQHand ler Như hình 4.12: Ước lượng vận tốc TIM4_IRQHandler sử dụng Eq HAL_UART_RxCpltCallback: Dựa code mẫu để giao tiếp với giao diện Visual C# Viết thuật tốn PID dựa theo hình 4.15 Tuy nhiên phải them lọc cho D- term anti windup cho i-term Điều chỉnh thông số PID (Kp, KI, KD) cho động ba mức vận tốc: chạy chậm, chạy bình thường, chạy nhanh Mở Visual studio kết nối với RS232 Điều khiển vị trí: Chỉnh sửa code cho: ngắt ngồi để đọc encoder (x4) : XTI3_IRQHandler,EXTI9_5_IRQHandler Như hình 4.12: Ước lượng vận tốc TIM4_IRQHandler sử dụng Eq HAL_UART_RxCpltCallback: Dựa code mẫu để giao tiếp với giao diện Visual C# 44 Viết thuật toán điều khiển dựa trường hợp khảo sát Bao gồm: Tốc độ chậm Tốc độ trung bình 45 Tốc độ cao Mở Visual studio kết nối với RS232 Cần set ba mức vận tốc: Tốc độ thấp (0 < speed < 340) (RPM) Tốc độ trung bình (340