Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: Trong đề tài, nhóm sinh viên khảo sát hệ phương trình động lực học của mô hình cần trục tháp.. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2023 Giáo v
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CNKT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN PID ỔN ĐỊNH VỊ TRÍ VÀ CHỐNG DAO ĐỘNG TẢI CHO HỆ CẦN TRỤC THÁP 3D GVHD: THS LÊ THỊ THANH HỒNG SVTH: NGƠ THÀNH ĐẠT NGUYỄN HỮU THÀNH THUẬT SKL011097 Tp Hồ Chí Minh, tháng 07/2023 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN PID ỔN ĐỊNH VỊ TRÍ VÀ CHỐNG DAO ĐỘNG TẢI CHO HỆ CẦN TRỤC THÁP 3D GVHD: Th.S LÊ THỊ THANH HOÀNG SVTH : NGÔ THÀNH ĐẠT MSSV : 19151111 SVTH : NGUYỄN HỮU THÀNH THUẬT MSSV : 19151181 Khoá : 2019-2023 Ngành : CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HOÁ Tp Hồ Chí Minh, tháng -07- năm 2023 CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc *** Tp Hồ Chí Minh, ngày - tháng - năm 2023 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Ngô Thành Đạt……… …………… ……….MSSV: 19151111 Họ tên sinh viên: Nguyễn Hữu Thành Thuật………………… MSSV: 19151181 Ngành: CNKT Điều khiển Tự động hóa…………….Lớp: 19151CL3A Ngành: CNKT Điều khiển Tự động hóa…………….Lớp: 19151CL1B Giảng viên hướng dẫn: Th.S Lê Thị Thanh Hoàng…………….ĐT: 0903945741 Ngày nhận đề tài: 21/02/2023 Ngày nộp đề tài: 30/06/2023 Tên đề tài: THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN PID ỔN ĐỊNH VỊ TRÍ VÀ TRÁNH DAO ĐỘNG TẢI CHO HỆ CẦN TRỤC THÁP 3D Các số liệu, tài liệu ban đầu: Minh-Tam Nguyen, Van-Dong-Hai Nguyen, Xuan-Hoan Pham, Nhat-Tan Huynh, Quoc-Hung Nguyen, Gia-Chan-Hung Ly, Thanh-Binh Nguyen, HuyHoang Nguyen, (2021) “PID CONTROL TO DECREASE FLUCTUATION OF LOAD FOR TOWER CRANE”, Robotica & Management Nội dung thực đề tài: Thiết kế, xây dựng mơ hình thực tế cần trục tháp 3D, thiết kế điều khiển PID ổn định vị trí chống dao động tải, kiểm chứng mô thực nghiệm Sản phẩm: Mơ hình thực tế, chương trình mơ phỏng, báo cáo TRƯỞNG NGÀNH GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh Phúc ******* PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Họ và tên Sinh viên 1: Ngô Thành Đạt MSSV: 19151111 Họ và tên Sinh viên 2: Nguyễn Hữu Thành Thuật MSSV: 19151181 Ngành: Công nghệ kỹ thuật Điều khiển Tự động hóa Tên đề tài: THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN PID ỔN ĐỊNH VỊ TRÍ VÀ CHỐNG DAO ĐỘNG TẢI CHO HỆ CẦN TRỤC THÁP 3D Họ và tên Giáo viên hướng dẫn: Th.S Lê Thị Thanh Hoàng NHẬN XÉT Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: Trong đề tài, nhóm sinh viên khảo sát hệ phương trình động lực học mơ hình cần trục tháp Đây là đối tượng phức tạp mang tính học thuật và ứng dụng cao Nhóm sinh viên xây dựng cấu trúc điều khiển PID để điều khiển vị trí cho mơ hình Bên cạnh đó, giải thuật PID mà nhóm sinh viên thiết kế chứng minh khả chống dao động tải cho hệ thống thơng qua mơ Nhóm sinh viên tự thiết kế và chế tạo mơ hình thực nghiệm cần trục tháp Thơng qua mơ hình tự chế tạo, nhóm sinh viên chứng minh sự thành công giải thuật PID Bên cạnh đó, khảo sát tinh chỉnh PID thực để xác nhận sự phù hợp so với lý thuyết tinh chỉnh PID Khối lượng thực phù hợp với đồ án tốt nghiệp sinh viên Ưu điểm: - Đề tài thực thành công, kiểm chứng khảo sát mô thực nghiệm Kết mô thực nghiệm là đáng tin cậy - Mơ hình phức tạp, (Sinh viên chế tạo mơ hình thu gọn so với luận văn thạc sĩ trước đây, áp dụng STM32 so với DSP) Mơ hình thực nghiệm chưa thực cấp độ đại học Việt Nam Sinh viên thể khả xử lý phần cứng tốt thực đề tài - Đề tài có kết khoa học báo khoa học tổng hợp để phản biện Tạp chí khoa học Cơng nghệ - Đại học Tiền Giang (sinh viên tác giả đầu) - Mơ hình dùng đề tài đơn giản là mới, quan tâm gần Khuyết điểm: - Nhóm sinh viên áp dụng PID mà chưa thử nghiệm điều khiển khác để so sánh giải thuật với - Thông số mô mơ hình khơng giống Do đó, mơ để xác nhận “giải thuật PID sử dụng được” chưa đến kết luận “việc điều khiển PID với thơng số áp dụng cho thực nghiệm” - Giải thuật điều khiển PID nên việc điều khiển bám quỹ đạo hạn chế Đề nghị cho bảo vệ hay không? Được bảo vệ………………………………………………………………………… Đánh giá loại: Xuất xắc……………………………………………………………………………… Điểm: 9.5 (Bằng chữ: Chín rưỡi) Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2023 Giáo viên hướng dẫn (Ký & ghi rõ họ tên) CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh Phúc ******* PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Họ và tên Sinh viên: MSSV: Họ và tên Sinh viên: MSSV: Ngành: Tên đề tài: Họ và tên Giáo viên phản biện: NHẬN XÉT Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: Ưu điểm: Khuyết điểm: Đề nghị cho bảo vệ hay không? Đánh giá loại: Điểm: (Bằng chữ:) Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng Giáo viên phản biện (Ký & ghi rõ họ tên) năm 2023 LỜI CẢM ƠN Đề tài “Thiết kế điều khiển PID ổn định vị trí chống dao động tải cho hệ cần trục tháp 3D” là nội dung mà nhóm chọn để nghiên cứu làm luận văn tốt nghiệp sau năm theo học Khoa đào tạo chất lượng cao Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM Trong q trình nghiên cứu hồn thành luận văn, em đã nhận nhiều sự quan tâm, giúp đỡ từ q thầy cơ, nhóm sinh viên khác bạn bè Lời đầu tiên, nhóm xin chân thành cảm ơn Khoa Đào tạo Chất lượng cao, Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật TP HCM tạo môi trường học tập rèn luyện tốt, cung cấp cho nhóm kiến thức kỹ bổ ích giúp nhóm thuận lợi hồn thành luận văn Nhóm xin gửi cảm ơn đặc biệt đến giảng viên hướng dẫn cho nhóm Th.S Lê Thị Thanh Hồng Trong q trình tìm hiểu thực đồ án tốt nghiệp, nhóm nhận nhiều sự quan tâm giúp đỡ, hướng dẫn tận tình tâm huyết Cơ gợi ý và giúp nhóm em tích lũy thêm nhiều kinh nghiệm kiến thức để có nhìn sâu sắc hồn thiện q trình học tập làm việc Từ kiến thức mà cô truyền tải, nhóm nhận nhiều giải pháp để giải vấn đề khúc mắc tưởng chừng hoàn thành q trình hồn thành luận văn Cuối nhóm xin cảm ơn Ban giám hiệu nhà trường tạo điều kiện thời gian cho nhóm suốt q trình nghiên cứu để hồn thành luận văn này Tuy cố gắng thực đề tài chắn luận văn nhiều thiếu sót, nhóm mong sự đóng góp ý kiến từ Q thầy Nhóm xin chân thành cảm ơn i TÓM TẮT Cần trục tháp 3D hệ MIMO tức nhiều tín hiệu vào nhiều tín hiệu ra, cần trục sử dụng phổ biến sử dụng rộng rãi cơng trình xây dựng, bến cảng hay nhà máy sản xuất Trong q trình vận chuyển hàng hóa khơng thể tránh khỏi việc hàng hóa bị dao động, làm giảm hiệu suất cơng việc chí gây tai nạn ý muốn Trong viết này, nhóm sinh viên đề xuất sử dụng giải thuật điều khiển PID để điều khiển ổn định vị trí cần trục tháp chống dao động cho tải Thực mơ nhiều tình nhằm kiểm chứng tính khả quan giải thuật, qua áp dụng giải thuật lên đối tượng thực tế Từ khóa: Cần trục tháp 3D, điều khiển PID, chống dao động tải ABSTRACT 3D tower crane is a MIMO system (multiple input signal and multiple output signal), TC are widely used in construction sites, ports of manufacturing plants In the process of transporting goods, good is fluctuated, so it will reduce work efficiency and may even cause an accident In this article, the students propose a structure of PID to control the stability of the tower crane position and decrease the fluctuation of load Simulating many cases to verify the feasibility of the algorithm and applying to real model Key words: Tower crane 3D, PID control, fluctuation of load ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i TÓM TẮT ii ABSTRACT ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT vi DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU vii DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ VÀ HÌNH ẢNH ix CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Lý chọn đề tài 1.3 Mục tiêu đề tài .3 1.4 Nội dung đề tài 1.5 Phạm vi đề tài CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT .4 2.1 Giới thiệu cần trục 2D cần trục tháp 3D 2.2 Mơ hình tốn hệ cần trục tháp 3D 2.2.1 2.3 Phương trình tốn hệ cần trục tháp 3D Lý thuyết điều khiển PID 2.3.1 Khái niệm 2.3.2 Khâu tỉ lệ (Proportional) .10 2.3.3 Khâu tích phân (Integral) 11 Khâu tích phân, điều chỉnh khâu tích phân với mục đích triệt tiêu sai số xác lập 11 2.3.4 Khâu vi phân (Derivative) 12 2.3.5 PID rời rạc 13 2.3.6 Các tiêu chí đánh giá chất lượng điều khiển PID 13 CHƯƠNG THIẾT KẾ PHẦN CỨNG VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ .16 iii 3.1 Thiết kế phần cứng cho mơ hình SOLIDWORKS .16 3.1.1 Thiết kế phần thân cho mơ hình cần trục tháp 3D .16 3.1.2 Thiết kế phần thân mơ hình cần trục tháp 3D 18 3.2 Lựa chọn thiết bị cho mơ hình .19 3.2.1 Board STM32F407 Discovery 19 3.2.2 Mạch cầu H HI216 21 3.2.3 Động Nisca DC servo NF5475F 200 PPR .22 3.2.4 Động hộp số JGB37-520 23 3.2.5 Mạch chuyển đổi USB to TTL CP2102 .24 3.2.6 Biến trở volume 25 3.2.7 Thanh trượt và trượt MGN 15 25 3.2.8 Bộ nguồn .25 3.3 Mơ hình thực tế hệ cần trục tháp 3D 28 CHƯƠNG KẾT QUẢ MÔ PHỎNG 29 4.1 Mô điều khiển PID matlab 29 4.2 Kết mô matlab 30 4.2.1 Bộ PID .30 4.2.2 Bộ PID .32 4.2.3 Bộ PID .33 4.2.4 Bộ PID .35 4.2.5 Bộ PID .37 4.2.6 Bộ PID .38 4.2.7 Bộ PID .40 4.2.8 Bộ PID .42 4.2.9 Bộ PID .44 4.2.10 CHƯƠNG 5.1 Khảo sát ảnh hưởng độ dài dây 45 KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 49 Xây dựng cấu trúc điều khiển PID cho mơ hình thực tế .49 iv CHƯƠNG KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM Hình 5.35: Đáp ứng góc quay góc lệch trường hợp Nhận xét: Dựa vào Hình 5.35 đáp ứng góc quay dao động với biên độ từ −21o đến o sau 7.24 giây ổn định xung quanh giá trị đặt có xuất dao động nhỏ với biên độ −3o , thời gian dao động dài so với trường hợp trước và đáp ứng góc lệch ban đầu tác động đến góc 19o dao động với biên độ lớn −19o , giảm dần sau 5.44 giây góc lệch ổn định giá trị xác lập 0.18o • Trường hợp Tiến hành thực nghiệm với thông số sau: Bảng 5.22: Thông số PID trường hợp K p3 Ki3 Kd K p4 Ki Kd 13 2 Giá trị góc lệch ban đầu: 18o Giá trị setpoint góc quay : = 0o Giá trị setpoint góc lệch : = 0o Hình 5.36: Đáp ứng góc quay góc lệch trường hợp 70 CHƯƠNG KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM Nhận xét: Dựa vào Hình 5.36 đáp ứng góc quay dao động với biên độ từ −18o đến o sau 5.94 giây ổn định xung quanh giá trị xác lập 0.45o có xuất dao động nhỏ với biên độ −1o đến 1o , đáp ứng góc lệch ban đầu tác động đến góc 18o dao động với biên độ lớn −20o ,giảm dần sau 5.32 giây góc lệch ổn định giá trị xác lập −0.4o • Trường hợp Tiến hành thực nghiệm với thông số sau: Bảng 5.23: Thông số PID trường hợp K p3 Ki3 Kd K p4 Ki Kd 20 2 Giá trị góc lệch ban đầu: 19o Giá trị setpoint góc quay : = 0o Giá trị setpoint góc lệch : = 0o Hình 5.37: Đáp ứng góc quay góc lệch trường hợp Nhận xét: Dựa vào Hình 5.37 đáp ứng góc quay dao động với biên độ từ −18o đến o sau 5.89 giây ổn định xung quanh giá trị xác lập 0.45o có xuất dao động nhỏ với biên độ −1o đến 1o , đáp ứng góc lệch ban đầu tác động đến góc 18o dao động với biên độ lớn −20o ,giảm dần sau 5.43 giây góc lệch ổn định giá trị xác lập −0.4o • Trường hợp Tiến hành thực nghiệm với thông số sau: 71 CHƯƠNG KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM Bảng 5.24: Thông số PID trường hợp K p3 Ki3 Kd K p4 Ki Kd 2 Giá trị góc lệch ban đầu: 20o Giá trị setpoint góc quay : = 0o Giá trị setpoint góc lệch : = 0o Hình 5.38: Đáp ứng góc quay góc lệch trường hợp Nhận xét: Dựa vào Hình 5.38 đáp ứng góc quay dao động với biên độ từ −20o đến o sau 5.74 giây ổn định xung quanh giá trị o có xuất dao động nhỏ với biên độ −2o đến 1o , đáp ứng góc lệch ban đầu tác động đến góc 18o dao động với biên độ lớn −22o ,giảm dần sau 5.49 giây góc lệch ổn định giá trị xác lập −0.33o • Trường hợp Tiến hành thực nghiệm với thông số sau: Bảng 5.25: Thông số PID trường hợp K p3 Ki3 Kd K p4 Ki Kd 2 Giá trị góc lệch ban đầu: 19o Giá trị setpoint góc quay : = 0o Giá trị setpoint góc lệch : = 0o 72 CHƯƠNG KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM Hình 5.39: Đáp ứng góc quay góc lệch trường hợp Nhận xét: Dựa vào Hình 5.39 đáp ứng góc quay dao động với biên độ từ −22o đến 16o dao động nhiều giảm dần sau 5.86 giây ổn định xung quanh giá trị 0.4o có xuất dao động với biên độ −2o đến 1o , đáp ứng góc lệch ban đầu tác động đến góc 19o dao động với biên độ lớn −22o ,giảm dần sau 5.41 giây góc lệch ổn định giá trị xác lập −0.4o • Trường hợp Tiến hành thực nghiệm với thông số sau: Bảng 5.26: Thông số PID trường hợp K p3 Ki3 Kd K p4 Ki Kd 2 Giá trị góc lệch ban đầu: 20o Giá trị setpoint góc quay : = 0o Giá trị setpoint góc lệch : = 0o Hình 5.40: Đáp ứng góc quay góc lệch trường hợp 73 CHƯƠNG KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM Nhận xét: Dựa vào Hình 5.40 đáp ứng góc quay dao động với biên độ từ −22o đến 17 o dao động nhiều giảm dần sau 7.27 giây ổn định xung quanh giá trị o có xuất dao động với biên độ −2o đến o , đáp ứng góc lệch ban đầu tác động đến góc 20o dao động với biên độ lớn −22o ,giảm dần sau 7.75 giây góc lệch ổn định xung quanh giá trị −0.14o • Trường hợp 10 Tiến hành thực nghiệm với thông số sau: Bảng 5.27: Thông số PID trường hợp 10 K p3 Ki3 Kd K p4 Ki Kd 8 Giá trị góc lệch ban đầu: 20o Giá trị setpoint góc quay : = 0o Giá trị setpoint góc lệch : = 0o Hình 5.41: Đáp ứng góc quay góc lệch trường hợp 10 Nhận xét: Dựa vào Hình 5.41 đáp ứng góc quay dao động với biên độ từ −22o đến o dao động nhiều giảm dần sau 5.85 giây ổn định xung quanh giá trị o có xuất dao động với biên độ −2o đến 1o , đáp ứng góc lệch ban đầu tác động đến góc 20o dao động với biên độ lớn −20o ,giảm dần sau 5.01 giây góc lệch ổn định xung quanh giá trị 0.18o , có dao động nhỏ nhiễu khơng đáng kể • Trường hợp 11 Tiến hành thực nghiệm với thông số sau: 74 CHƯƠNG KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM Bảng 5.28: Thông số PID trường hợp 11 K p3 Ki3 Kd K p4 Ki Kd 8 Giá trị góc lệch ban đầu: 20o Giá trị setpoint góc quay : = 0o Giá trị setpoint góc lệch : = 0o Hình 5.42: Đáp ứng góc quay góc lệch trường hợp 11 Nhận xét: Dựa vào Hình 5.42 đáp ứng góc quay dao động với biên độ từ −22o đến o dao động nhiều giảm dần sau 6.56 giây tiến ổn định xung quanh giá trị o có xuất dao động với biên độ −2o đến 1o , đáp ứng góc lệch ban đầu tác động đến góc 20o dao động với biên độ lớn −22o ,giảm dần sau 6.65 giây góc lệch ổn định xung quanh giá trị 0.12o , có dao động nhỏ nhiễu khơng đáng kể • Trường hợp 12 Tiến hành thực nghiệm với thông số sau: Bảng 5.29: Thông số PID trường hợp 12 K p3 Ki3 Kd K p4 Ki Kd 8 Giá trị góc lệch ban đầu: 20o Giá trị setpoint góc quay : = 0o Giá trị setpoint góc lệch : = 0o 75 CHƯƠNG KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM Hình 5.43: Đáp ứng góc quay góc lệch trường hợp 12 Nhận xét: Dựa vào Hình 5.43 đáp ứng góc quay dao động với biên độ từ −22o đến o dao động nhiều giảm dần sau 6.66 giây tiến ổn định xung quanh giá trị o có xuất dao động với biên độ −2o đến 1o , đáp ứng góc lệch ban đầu tác động đến góc 20o dao động với biên độ lớn −22o ,giảm dần sau 5.39 giây góc lệch ổn định xung quanh giá trị 0.31o , có dao động nhỏ nhiễu khơng đáng kể • Trường hợp 13 Tiến hành thực nghiệm với thông số sau: Bảng 5.30: Thông số PID trường hợp 13 K p3 Ki3 Kd K p4 Ki Kd 8 0.5 Giá trị góc lệch ban đầu: 20o Giá trị setpoint góc quay : = 0o Giá trị setpoint góc lệch : = 0o Hình 5.44: Đáp ứng góc quay góc lệch trường hợp 13 76 CHƯƠNG KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM Nhận xét: Dựa vào Hình 5.44 đáp ứng góc quay dao động với biên độ từ −22o đến o dao động nhiều giảm dần sau 5.85 giây tiến ổn định xung quanh giá trị o có xuất dao động với biên độ −2o đến 1o , đáp ứng góc lệch ban đầu tác động đến góc 20o dao động với biên độ lớn −22o ,giảm dần sau 4.95 giây góc lệch ổn định xung quanh giá trị 0.12o , có dao động nhỏ nhiễu khơng đáng kể • Trường hợp 14 Tiến hành thực nghiệm với thông số sau: Bảng 5.31: Thông số PID trường hợp 14 K p3 Ki3 Kd K p4 Ki Kd 8 Giá trị góc lệch ban đầu: 20o Giá trị setpoint góc quay : = 0o Giá trị setpoint góc lệch : = 0o Hình 5.45: Đáp ứng góc quay góc lệch trường hợp 14 Nhận xét: Dựa vào Hình 5.45 đáp ứng góc quay dao động với biên độ từ −16o đến o dao động nhiều giảm dần sau 4.38 giây tiến ổn định xung quanh giá trị o có xuất dao động với biên độ −2o đến 1o , đáp ứng góc lệch ban đầu tác động đến góc 20o dao động với biên độ lớn −21o ,giảm dần sau 4.96 giây góc lệch ổn định xung quanh giá trị 0.58o , có dao động nhỏ nhiễu khơng đáng kể 77 CHƯƠNG KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM • Trường hợp 15 Tiến hành thực nghiệm với thông số sau: Bảng 5.32: Thông số PID trường hợp 15 K p3 Ki3 Kd K p4 Ki Kd 8 Giá trị góc lệch ban đầu: 20o Giá trị setpoint góc quay : = 0o Giá trị setpoint góc lệch : = 0o Hình 5.46: Đáp ứng góc quay góc lệch trường hợp 15 Nhận xét: Dựa vào Hình 5.46 đáp ứng góc quay dao động với biên độ từ −22o đến o dao động nhiều giảm dần sau 6.52 giây tiến ổn định xung quanh giá trị o có xuất dao động với biên độ −3o đến 1o , đáp ứng góc lệch ban đầu tác động đến góc 20o dao động với biên độ lớn −19o ,giảm dần sau 4.93 giây góc lệch ổn định xung quanh giá trị 0.71o , có dao động nhỏ nhiễu khơng đáng kể • Trường hợp 16 Tiến hành thực nghiệm với thông số sau: Bảng 5.33: Thông số PID trường hợp 16 K p3 Ki3 Kd K p4 Ki Kd 8 10 78 CHƯƠNG KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM Giá trị góc lệch ban đầu: 22o Giá trị setpoint góc quay : = 0o Giá trị setpoint góc lệch : = 0o Hình 5.47: Đáp ứng góc quay góc lệch trường hợp 16 Nhận xét: Dựa vào Hình 5.47 đáp ứng góc quay dao động với biên độ từ −23o đến o dao động nhiều giảm dần sau 4.66 giây tiến ổn định xung quanh giá trị o có xuất dao động với biên độ −2o đến 1o , đáp ứng góc lệch ban đầu tác động đến góc 22o dao động với biên độ lớn −23o ,giảm dần sau 5.28 giây góc lệch ổn định xung quanh giá trị 0.05o , có dao động nhỏ nhiễu khơng đáng kể • Trường hợp 17 Tiến hành thực nghiệm với thông số sau: Bảng 5.34: Thông số PID trường hợp 17 K p3 Ki3 Kd 8 Giá trị góc lệch ban đầu: 20 K p4 Ki Kd o Giá trị setpoint góc quay : = 0o Giá trị setpoint góc lệch : = 0o 79 CHƯƠNG KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM Hình 5.48: Đáp ứng góc quay góc lệch trường hợp 17 Nhận xét: Dựa vào Hình 5.48 đáp ứng góc quay dao động với biên độ từ −18o đến o dao động nhiều giảm dần sau 4.78 giây tiến ổn định xung quanh giá trị o có xuất dao động với biên độ −2o đến 1o , đáp ứng góc lệch ban đầu tác động đến góc 20o dao động với biên độ lớn −22o ,giảm dần sau 5.41 giây góc lệch ổn định xung quanh giá trị −0.07 o , có dao động nhỏ nhiễu khơng đáng kể • Trường hợp 18 Tiến hành thực nghiệm với thông số sau: Bảng 5.35: Thông số PID trường hợp 18 K p3 Ki3 Kd K p4 Ki Kd 8 0.5 Giá trị góc lệch ban đầu: 20o Giá trị setpoint góc quay : = 0o Giá trị setpoint góc lệch : = 0o Hình 5.49: Đáp ứng góc quay góc lệch trường hợp 18 80 CHƯƠNG KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM Nhận xét: Dựa vào Hình 5.49đáp ứng góc quay dao động với biên độ lớn −16o dao động nhiều giảm dần sau 5.85 giây tiến ổn định xung quanh giá trị o có xuất dao động với biên độ −2o đến 1o , đáp ứng góc lệch ban đầu tác động đến góc 20o dao động với biên độ lớn −22o ,giảm dần sau 5.58 giây góc lệch ổn định xung quanh giá trị 0.32o • Trường hợp 19 Bảng 5.36: Thông số PID trường hợp 19 K p3 Ki3 Kd K p4 Ki Kd 8 0.2 Giá trị góc lệch ban đầu: 22o Giá trị setpoint góc quay : = 0o Giá trị setpoint góc lệch : = 0o Hình 5.50: Đáp ứng góc quay góc lệch trường hợp 19 Nhận xét: Dựa vào Hình 5.50 đáp ứng góc quay dao động với biên độ lớn −17 o dao động nhiều giảm dần sau 7.13 giây tiến ổn định xung quanh giá trị o có xuất dao động với biên độ −2o đến 0.5o , đáp ứng góc lệch ban đầu tác động đến góc 20o dao động với biên độ lớn −24o ,giảm dần sau 7.96 giây góc lệch ổn định xung quanh giá trị −0.33o • Kết luận: Từ kết thực nghiệm trên, nhóm rút kết luận sự ảnh hưởng thông số Kp Kd tới chất lượng hệ thống Khi thông số Kp tăng làm độ vọt lố hệ thống tăng và tăng sai số xác lập làm giảm thời gian xác lập đi, ngược lại ta giảm Kp Khi thơng số Kd tăng khơng làm ảnh hưởng đến thời gian xác lập làm giảm độ vọt lố, ngược lại ta giảm Kd, kết là với kết mà nhóm mơ lý thuyết 81 CHƯƠNG KẾT LUẬN CHƯƠNG KẾT LUẬN Trong luận văn tốt nghiệp này nhóm sinh viên đề xuất phân tích thành cơng mơ hình tốn đối tượng cần trục tháp 3D Phương trình tốn sinh viên thành lập thơng qua phương pháp Lagrange Cùng với đó, sinh viên đề xuất giải thuật PID để triển khai lên mô hình mơ thực nghiệm Kết nghiên cứu cho thấy rằng nhóm sinh viên điều khiển cần trục tháp 3D thành công với giải thuật PID Cụ thể luận văn nhóm sinh viên thực khảo sát sự ảnh hưởng thông số K p , K i , K d đáp ứng hệ thống trường hợp riêng biệt mô thực nghiệm Sự thành công việc nghiên cứu là tảng để sinh viên hóa sau tiếp tục thực phát triển mơ hình phần cứng triển khai giải thuật điều khiển khác cho đối tượng cần trục tháp 3D Hướng phát triển mà sinh viên muốn thực cần trục tháp 3D bổ xung thêm động cho phận kéo lên tải và tăng chiều dài phần quay tháp mục đích là giúp cho mơ hình hoạt động cách linh hoạt và tăng cường phạm vi hoạt động cho mơ hình Về phần giải thuật nhóm sinh viên có ý tưởng triển khai giải thuật điều khiển khác đối tượng cần trục tháp 3D giải thuật mờ fuzzy, giải thuật di truyền, kết hợp loại giải thuật với nhau, … từ có đánh giá ưu và nhược điểm giải thuật điều khiển Nếu hướng cứu thực tảng cho việc lựa chọn điều khiển cho đáp ứng tốt cho hệ thống cần trục tháp 3D 84 CHƯƠNG KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO [ 1] [ 2] [ 3] [ 4] [ 5] [ 6] Minh-Tam Nguyen, Van-Dong-Hai Nguyen, Xuan-Hoan Pham, Nhat-Tan Huynh, Quoc-Hung Nguyen, Gia-Chan-Hung Ly, Thanh-Binh Nguyen, Huy-Hoang Nguyen, (2021) “PID CONTROL TO DECREASE FLUCTUATION OF LOAD FOR TOWER CRANE”, Robotica & Management Nguyen Van Dong Hai, Tran Vi Do, Nguyen Minh Tam, Vu Van Phong, Ngo Van Thuyen, Nguyen Thien Van, (2022) “Experimental Fuzzy Control for Tower Crane”, Journal of Technical Education Science Liyana Ramli, Izzudin M Lazim, H I Jaafar and Z Mohamed, (2019) “Modelling and Fuzzy Logic Control of an Underactuated Tower Crane System”, Arqii Publication Wen Wen Bai, Hai Peng Ren (2018) Horizontal Positioning and Antiswinging Control Tower Crane Using Adaptive Sliding Mode Control, The 30th Chinese Control and Decision Conference Reza Ezuan Samin, Zaharuddin Mohamed (2017) Comparative assessment of anti-sway control strategy for tower crane system, AIP Conference Proceedings 1883 Nguyễn Thị Phương Hà, Huỳnh Thái Hoàng, (2005) Lý thuyết điều khiển tự động, Tái lần thứ nhất, Nhà xuất Đại Học Quốc Gia Thành Phố Hồ Chí Minh 85 S K L 0