Xây dựng hệ thống điều chỉnh truyền động điện dùng bộ điều chỉnh vạn năng

Xây dựng hệ thống điều chỉnh truyền động điện dùng bộ điều chỉnh vạn năng

Lời mở đầu Lý thuyt iu khin t ng ó trải qua kỷ hình thành phát triển, ngày với phát triển khoa học công nghệ cho phép ứng dụng đƣợc kết Lý Thuyết Điều Khiển Tự Động đại nhƣ điều khiển tối ƣu, điều khiển mờ, trí tuệ nhân tạo… để tạo nên điều khiển chất lƣợng cao sử dụng công nghiệp Hiện giới có bán sẵn điều khiển số ứng dụng lý thuyết điều khiển kinh điển, điều khiển PID, với điều khiển đáp ứng đƣợc phần lớn yêu cầu điều khiển thực tế Tuy nhiên sử dụng điều khiển muốn đạt đƣợc chất lƣợng điều khiển cao yêu cầu ngƣời sử dụng phải có kiến thức tốt kỹ thuật điều khiển với đối tƣợng điều khiển tham số tối ƣu điều khiển PID khác ngƣời sử dụng phải có hiểu biết tốt tìm đƣợc giá trị tham số Vậy hạn chế điều khiển PID kinh điển, nên vấn đề phải xây dựng điều khiển đại đa năng, thân thiện với ngƣời sử dụng tức đấu nối cài đặt thiết bị điều khiển dễ dàng cần thiết Xuất phát từ thực tế em thực đề tài:” Xây dựng hệ thống điều chỉnh truyền động điện dùng điều chỉnh vạn năng” Với điều khiển ngƣời sử dụng không cần hiểu biết nhiều lý thuyết điều khiển tự động mà tổng hợp lên hệ thống điều khiển vịng kín với chất lƣợng cao cách dễ dàng Đồ án tập trung vào sâu nghiên cứu lý thuyết điều khiển tự động thông thƣờng đại đặc biệt lý thuyết điều khiển mờ điều khiển PID kinh điển, đồng thời tìm hiểu kĩ cơng nghệ vi xử lý, vi điều khiển đại đặc biệt họ vi điều khiển AVR hãng Atmel để chọn đƣợc chíp làm thiết bị điều khiển trung tâm cho điều khiển Do đồ án em thực :” Xây dựng hệ truyền động điện sử dụng điều khiển vạn điều khiển tốc độ động cơ” Cụ thể đồ án gồm có chương đó: Chƣơng 1: Lý thuyết mờ luật điều khiển điều khiển Chƣơng 2: Thiết kế điều chỉnh sử dụng chíp AVR Chƣơng 3: Xây dựng hệ truyền động điện sử dụng điều khiển vạn CHƢƠNG LÝ THUYẾT MỜ VÀ CÁC LUẬT ĐIỀU KHIỂN CỦA BỘ ĐIỀU KHIỂN MỜ Đề tài với mục đích xây dựng nên điều khiển PID với tham số tự chỉnh định theo luật điều khiển mờ, trƣớc vào xây dựng điều khiển ta phải sâu vào nghiên cứu lý thuyết điều khiển mờ thuật toán PID số 1.1 Lý thuyÕt ®iỊu khiĨn mê Hệ logic mờ đƣợc sử dụng ta hiểu biết đối tƣợng khơng nhiều (thậm chí khơng có) Xây dựng hệ logic mờ sở kinh nghiệm điều khiển hệ thống Ƣu điểm điều khiển mờ thiết kế đơn giản, cài đặt đơn giản 1.1.1 Khái quát chung logic mờ - Fuzzy logic Điều khiển mờ ngành kỹ thuật nhà toán học ngƣời Mỹ Zahde định hƣớng phát triển vào thập niên 60 kỷ trƣớc Khi Zahde đƣa lý thuyết mờ nhằm thay thế, đơn giản hố khái niệm đầy tính lý thuyết xác suất, trình ngẫu nhiên Ngày nay, lý thuyết điều khiển đã, phát triển mạnh mẽ ứng dụng nhiều lĩnh vực sống Các phƣơng pháp điều khiển truyền thống thƣờng đòi hỏi ngƣời ta phải hiểu biết rõ chất đối tƣợng cần điều khiển thong qua mơ hình tốn học, nhiều ứng dụng chúng phƣơng trình tốn phức tạp với bậc phi tuyến cao Ngồi đối tƣợng điều khiển thƣờng nằm môi trƣờng có tác động gây nhiễu ngƣời ta khó xác định đƣợc đặc tính đối tƣợng điều khiển Những đối tƣợng phức tạp nhƣ thƣờng nằm khả giải phƣơng pháp điều khiển truyền thống q trình tự động hố ngƣời ta phải nhờ vào khả xừ lý tình ngƣời Việc ngƣời có khả điều khiển trình nhƣ chứng tỏ q trình đƣợc phản ánh mơ đắn mơ hình đầu óc kỹ sƣ thiết kế hệ thống Nhƣ vậy, mối quan hệ trình điều khiển khơng phải đƣợc biểu thị mơ hình tốn học mà mơ hình ngơn ngữ với thong tin khơng xác, khơng chắn hay nói cách khác thơng tin “mờ” có tính ƣớc lệ hay định tính cao Đó sở cho đời lý thuyết mờ đại Trong nhiều toán điều khiển, mà đối tƣợng khơng thể mơ tả mơ hình tốn học mơ tả song mơ hình lại phức tạp, cồng kềnh, không ứng dụng đƣợc, điều khiển mờ chiếm ƣu rõ rệt Ngay tốn thành cơng theo ngun tắc kinh điển việc áp dụng điều khiển mờ mang lại cho hệ thống cải tiến tính đơn giản, gọn nhẹ Một số ƣu điểm phƣơng pháp điều khiển mờ: - Chỉ dựa thong tin vảo quan sát đƣợc đối tƣợng điều khiên, khơng địi hỏi phải hiểu chất để mơ hình hố tốn học đối tƣợng nhƣ lý thuyết điều khiển truyền thống - Miền ứng dụng rộng lớn, đa dạng - Khối lƣợng công việc thiết kế giảm nhiều ta không cần sử dụng mô hình đối tƣợng, nhờ mà hầu hết tốn ta giảm khối lƣợng tính tốn, thời gian thiết kế hạ giá thành sản phẩm - Ứng dụng tƣơng đối rộng rãi nhiều lĩnh vực sống, dễ dàng thay đổi phần lập trình - Trong hầu hết trƣờng hợp, điều khiển mờ làm việc ổn định, bền vững có chất lƣợng điều khiển tốt 1.1.2 Một số khái niệm tập mờ - Bộ điều khiển mờ 1.1.2.1 Định nghĩa Tập mờ phần mở rộng tập hợp kinh điển.Tập mờ mô tả khái niệm mơ hồ, chƣa xác định đƣợc giá trị xác Mỗi phần tử x tập mờ đƣợc gán thêm giá trị thực (x) thuộc đoạn [0,1] để độ phụ thuộc phần tử vào tập cho Khi độ phụ thuộc phần tử hồn tồn khơng thuôc tập mờ chọn ngƣợc lại với độ phụ thuộc 1, phần tử thuộc tập hợp với xác suất 100% Nhƣ vậy, tập mờ tập cặp (x, (x)) Tập kinh điển X phần tử x đƣợc gọi tập tập mờ Cho x chạy khắp tập hợp X ta có hàm (x) có giá trị số đoạn [0,1], tức là: F ánh xạ F :X [0,1] đƣợc gọi hàm liên thuộc hay hàm phụ thuộc tập mờ F Hàm liên thuộc đƣờng cong xác định giá trị F biến thiên đoạn [0,1] Vì hàm thuộc đặc trƣng cho tập mờ nên dùng hàm thuộc (x) đặc trƣng cho tập mờ Khi xây dựng điều khiển mờ dạng (x) ngƣời điều khiển tự định đoạt theo kinh nghiệm điều khiển Về nguyên tắc sử dụng hàm thuộc đoạn [0,1] để làm hàm thuộc Chẳng hạn hàm trapmf, gbellmf, gaussmf, gauss2mf, pimf, dsigmf, psigmf… Tuy nhiên, thực sử dụng ba dạng hàm phổ biến sau: Hàm Singleton (Hàm Kroneecker H), Hàm trimf (Hàm hình tam giác), Hàm trampf (Hàm hình thangH) - Hàm Singleton (Hàm Kroneecker H) - Hàm trimf (Hàm hình tam giác) - Hàm trampf (Hàm hình thangH) Ta sử dụng dạng hàm (x) sẵn có tạo dạng hàm liên thuộc cho trình điều khiển tối ƣu Tuy nhiên điều khiển mục đích sử dụng hàm liên thuộc cho khả tích hợp chúng đơn giản Việc (x) có giá trị số đoạn [0,1] điều khác biệt tập kinh điển so với tập mờ Đối với tập kinh điển A, hàm thuộc (x) có hai giá trị x A A(x) = (1-1) x A a) Một số thuộc tính tập mờ Độ cao tập mờ: Trong thực tế tập mờ có phần tử có hàm liên thuộc 1, ta có khái niệm độ cao nhƣ sau: Độ cao tập mờ F (định nghĩa tập X) giá trị: h Sup F (x) (1 – 2) x X Ký hiệu Sup F (x) giá trị nhỏ tất giá trị chặn x X hàm (x) Một tập mờ với phần tử có độ phụ thuộc đƣợc gọi tập mờ tắc tức h = 1, ngƣợc lại tập mờ F với h < đƣợc gọi tập mờ khơng tắc Miền xác định tập mờ: Miền xác định tập mờ F (định nghĩa X), đƣợc ký hiệu S S = supp F(x) Ký hiệu Supp = {x X F(x) (x) > 0} (1 - 3) viết tắt từ tiếng Anh Support, nhƣ công thức (1 - 3) rõ, tập X chứa phần tử x mà hàm F(x) có giá trị dƣơng Hình 1.1: Miền tin cậy miền xác định tập mờ Miền tin cậyM: Miền tin tập mờ F (định nghĩa X®), đƣợc ký hiệu T tập X thỏa mãn: T = {x X (x) = 1} (1 – ) b) Biến ngôn ngữ Trong thực tế xã hội đặc biệt hoạt động tƣ ngƣời, nhiều vấn đề tƣợng không đƣợc đánh giá số cụ thể mà lại đánh giá khái niệm ƣớc lƣợng, lại phù hợp với thực tế Về mặt toán học khái niệm ƣớc lƣợng đƣợc gọi biến ngôn ngữ Với biến ngôn ngữ ta có khoảng xác định biến vật lý (giá trị cụ thể) Mỗi giá trị ngôn ngữ biến vật lý đƣợc xác định tập mờ với hàm liên thuộc tƣơng ứng Nhƣ vây, với biến ta thấy có hai miền giá trị khác miền giá trị rõ (giá trị vật lý) miền giá trị ngôn ngữ Với giá trị ngôn ngữ lại đƣợc mô tả tập mờ có tập xuất xứ giá trị vật lý 1.1.2.2 Các phép toán tập mờ Những phép toán tập mờ phép phợp, phép giao, phép bù Giống nhƣ định nghĩa tập mờ, phép toán tập mờ đƣợc định nghĩa thông qua hàm thuộc, đƣợc xây dựng nhƣ hàm thuộc phép hợp, giao, bù hai tập hợp kinh điển Nói cách khác, khái niệm xây dựng phép toán tập mờ đƣợc hiểu việc xác định hàm thuộc cho phép hợp (tuyển) A B, giao A B, bù (phủ định) AC từ tập mờ A, B Một nguyên tắc việc xây dựng phép tốn tập mờ khơng đƣợc mâu thuẫn với phép tốn có lý thuyết tập hợp kinh điển Mặc dù không giống tập hợp kinh điển, hàm thuộc tập mờ A B, giao A B, bù AC đƣợc định nghĩa với tập mờ, song không mâu thuẫn với phép toán tƣơng tự tập hợp kinh điển nhƣ chúng thỏa mãn nhƣ tính chất tổng quát đƣợc phát biểu nhƣ “tiên đề” lý thuyết tập hợp kinh điển a) Phép hợp hai tập mờ Do định nghĩa tập mờ hàm thuộc giữ vai trò nhƣ thành phần cấu thành tập mờ nên tính chất phép hợp hai tập hợp kinh điển không điều hiển nhiên nữa.Thay vào chúng đƣợc sử dụng nhƣ tiên đề để xây dựng phép hợp tập mờ Định nghĩa Hợp hai tập mờ A B có tập X mờ H xác định tập X có hàm thuộc 123- A B(x) B(x) = với x A B(x) 4- (A phụ thuộc vào = B A(x), 5- Nếu A1 A2 A1 A2(x) A(x) A B(x) = thỏa mãn tính chất sau: B(x) (1 - 5a) A (x) (1 - 5b) tức có tính giao hốn (1 - 5c) (B C) (x) tức có tính kết hợp B) C (x) = A A1(x) A B(x) B B suy A2 A B(x) B ), hay A1 B(x) A2 B (x) (1- 5d) có tính khơng giảm (1 - 5e) Có thể thấy đƣợc có nhiều cơng thức khác đƣợc dùng để tính hàm thuộc A B(x) cho hợp hai tập mờ Chẳng hạn năm cơng thức sau đƣợc sử dụng để định nghĩa hàm thuộc A B(x) phép hợp hai tập mờ: 1- A B(x) = max{ A max{ 2- A B (x), A B(x)} (x), B(x)} min{ A (x), (1 - 6a) B(x)} =0 (x) (1 - 6b) min{ 3- A B(x) 4- A B 5- (Luật lấy maxL) ( x) A B(x) = min{1, A = ( x) A ( x) A A B (x) + A (x), B(x)} ( x) B ( x) B(x) (x), B(x)} (Phép hợp Lukasiewicz) (Tổng Einstein) - A (x) B(x) (1 - 6c) (1 - 6d) (Tổng trực tiếp) (1 - 6e) *) Hợp hai tập mờ theo luật Max Hợp hai tập mờ A với hàm thuộc M) B với hàm thuộc B(x) A (x) (định nghĩa tập (định nghĩa tập N) theo luật Max tập mờ xác định tập M x N với hàm thuộc A B ( x, y) max A ( x, y), B (1 - 7) ( x, y) Trong đó: A ( x, y) A ( x) với y N B ( x, y ) B ( y ) với x M *) Hợp hai tập mờ theo luật Sum (Lukasiewicz) Hợp hai tập mờ A với hàm thuộc M) B với hàm thuộc B(x) A (x) (định nghĩa tập (định nghĩa tập N) theo luật Sum tập mờ xác định tập M x N với hàm thuộc A B ( x, y) 1, A ( x, y) B (1 - 8) ( x, y) Trong đó: A ( x, y) A ( x) với y N B ( x, y ) B ( y ) với x M Một cách tổng quát, hàm thuộc không gian phụ thuộc vào thể xem A B A B ( x, y ) hàm hai biến ( x, y ) ( A , B ) : [0,1] A, [0,1] 10 A B ( x, y ) hai tập mờ A, B không A(x) B [0,1] B(x) [0,1] nên ta có đƣợc định nghĩa nhƣ sau: (1 - 9)  bit stop Một khung truyền bắt đầu với bit start, theo sau bit có trọng số thấp (LSB) liệu (có thể lên tới bit), kết thúc bit có trọng số lớn (MSB) bit stop Hình 2.21: Định dạng khung truyền St: bit start (mức thấp) (n): bit liệu (0 đến 8) P: bit chẵn lẻ Sp: bit stop (mức cao) IDLE: khơng có liệu truyền (mức cao suốt thời gian idle) 2.2.5.3 Khởi tạo USART Quá trình khởi tạo USART bao gồm việc thiết lập tốc độ baud, thiết lập định dạng khung kích hoạt truyền nhận Thiết lập hoạt động truyền bất động sử dụng polling (không dùng ngắt) định dạng khung truyền cố định Tốc độ baud tham số hàm 2.2.5.4 Truyền thông liệu-bộ truyền USART Bộ truyền USART đƣợc kích hoạt cách thiết lập bit TXEN ghi UCSRB Khi truyền đƣợc kích hoạt, chân TxD hoạt động nhƣ ngõ truyền nối tiếp Tốc độ baud, chế độ hoạt động định dạng khung truyền phải đƣợc thiết lập trƣớc thực truyền liệu 62 a) Truyền khung đến bit liệu Việc truyền liệu đƣợc thiết lập cách nạp liệu truyền vào đệm truyền Dữ liệu đệm đƣợc đƣa vào ghi dịch ghi dịch sẵn sàng gửi khung b) Truyền khung bit liệu Nếu sử dụng bit liệu, bit thứ phải đƣợc ghi vào bit TXB8 ghi UCSRB trƣớc byte lại đƣợc ghi vào UDR 2.2.6 Bé biÕn ®ỉi a/d Vi điều khiểnATmega16 có biến đổi ADC tích hợp chip với đặc điểm:  Độ phân giải 10 bit  Sai số tuyến tính: 0.5LSB  Độ xác +/-2LSB  Thời gian chuyển đổi:65-260μs  Kênh đầu vào đƣợc lựa chọn  Có hai chế độ chuyển đổi free running single conversion  Có nguồn báo ngắt hoàn thành chuyển đổi  Loại bỏ nhiễu chế độ ngủ  Tám đầu vào ADC tám chân PORTA chúng đƣợc chọn thông qua MUX  Để điều khiển hoạt động vào liệu ADC CPU có ghi: ADMUX ghi điều khiển lựa chọn kênh đầu vào cho ADC, ADCSRA ghi điều khiển ghi trạng thái ADC, ADCH ADCL ghi liệu 63 Hình 2.22 Sơ đồ biến đổi A/D 2.2.6.1 Thanh ghi liệu ACDH ADCL Thanh ghi chứa liệu chuyển đổi từ tƣơng tự sang số, đƣợc xếp nhƣ hình dƣới 2.2.6.2 Nguyên tắc hoạt động lập trình điều khiển 64 ADC có nhiệm vụ chuyển đổi tín hiệu điện áp tƣơng tự thành tín hiệu số có độ phân giải 10 bit.Với giá trị nhỏ điện áp đặt chân AGND giá trị cực đại điện áp tƣơng tự đƣợc mắc vào chân AREF Tám kênh tƣơng tự đầu vào đƣợc chọn lựa thông qua ADMUX ADMUX đƣợc điều khiển ghi ADMUX ADC hoạt động đƣợc hai chế độ Đó chuyển đổi đơn: chuyển đổi lần có lệnh chuyển đổi chế độ tự chuyển đổi (Free running mode) chế độ mà ADC tự động chuyển đổi đƣợc hoạt động công việc chuyển đổi có tính tuần hồn (chỉ cần khởi động lần) ADC đƣợc phép hoạt động nhờ thiết lập bit ADEN Quá trình chuyển đổi đƣợc bắt đầu việc ghi vào bit ADSC mức logic suốt q trình chuyển đổi bit ln đƣợc giữ mức cao Khi q trình chuyển đổi hồn thành bit đƣợc xóa phần cứng cờ AIDF đƣợc bật lên Dữ liệu sau chuyển đổi đƣợc đƣa ghi liệu ADCL ADCH, nhƣng ý đọc liệu từ hai ghi đọc ADCL trƣớc đọc ADCH Nếu đọc ADCH trƣớc liệu cập nhật ghi đè lên ADCL (Vi điều khiển nghĩ đọc xong liệu) Để điều khiển vào liệu với ADC, bƣớc thực nhƣ sau: Bƣớc 1: Định nghĩa cổng vào cho tín hiệu tƣơng tự Xóa bit tƣơng ứng với chân ghi DDRA Sau loại bỏ điện trở treo cách xóa bit tƣơng ứng ghi PORTA Bƣớc 2: Chọn kênh tƣơng tự vào (chọn chân vào cho ADC) thơng qua ghi ADMUX (có thể thay đổi trình hoạt động) Bƣớc 3: Thiết lập thông số cho ADC Tốc độ chuyển đổi thông qua xung nhip chuyển đổi Chế độ chuyển đổi : đơn tự động 65 Sử dụng ngắt không Bƣớc 4: Bắt đầu chuyển đổi đọc liệu 2.2.7 PhÇn mỊm CodeVision AVR Đây chƣơng trình chun dụng để viết chƣơng trình ngơn ngữ C biên dịch để nạp cho loại vi điều khiển AVR công ty Atmel Phần mềm công ty HP Info Tech phát triển Cửa sổ làm việc chƣơng trình hình 2.22 Chƣơng trình đƣợc thiết kế để chạy môi trƣờng hệ thống Windows 95, 98, Me, NT 4, 2000, XP Vista 32bit Ngôn ngữ C sử dụng chƣơng trình hầu hết theo chuẩn ANSI C với số cải tiến đặc biệt để phù hợp với cấu trúc vi điều khiển AVR hệ thống nhúng Phần mềm IDE xây dựng sẵn nhiều cơng cụ lập trình cho hệ thống nhúng Đáng ý cơng cụ cho phép lập trình trực tiếp hệ thống (In System Programming) code đƣợc viết xong Phần mềm cho phép kết nối với nhiều thiết bị lập trình cho AVR chip Đó Atmel STK500, AVRISP, AVRISP MkII, AVR Dragon, JTAGICE MkII, AVRProg, Kanda Systems STK200+, STK300, Dontronics DT006, Vogel Elektronik VTEC-ISP, Futurlec JRAVR and MicroTronics ATCPU, Mega2000… Để phân tích gỡ rối cho hệ thống dùng vi điều khiển có sử dụng truyền thơng nối tiếp, CodeVisionAVR đƣợc tích hợp hộp cơng cụ gỡ rối Terminal giúp ngƣời thiết kế dễ dàng nhiều Đồng thời với việc có thƣ viện chuẩn ngơn ngữ C, CodeVision có thƣ viện dành riêng cho: Màn hình hiển thị ký tự LCD Bus I2C Philips Cảm biến nhiệt độ Đồng hồ thời gian thực 66 Giao thức truyền thông dây Bộ nhớ EEPROM Giao tiếp ngoại vi nối tiếp Quản lý nguồn nuôi Trễ Chuyển đổi mã Gray Hình 2.22: Cửa sổ làm việc CodevisionAVR v1.25.7 67 CHƢƠNG XÂY DỰNG HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN S DNG B IU KHIN vạn thi cụng xây dựng điều khiển ta phải thiết kế thi công qua bƣớc là: thiết kế thi công phần cứng, thiết kế thi cơng phần mềm 3.1 thiÕt kÕ phÇn cøng cho bé ®iỊu khiĨn 3.1.1 Mục đích thiết kế điều khiển Hiện nay, dây chuyền tự động, có nhiều loại đối tƣợng đƣợc điều khiển phục vụ cho nhiều mục đích khác nhau, đối tƣợng tƣơng ứng với dải tín hiệu, loại tín hiệu vào/ra (tƣơng tự, số), đƣợc điều khiển luật khác Điều gây nhiều vấn đề tổng hợp hệ thống nhƣ bảo trì, sửa chữa dây chuyền sản xuất, phải thay thiết bị Xuất phát từ thực tế trên, em thực hệ chế tạo điều khiển vạn với mục đích sử dụng cho nhiều loại đối tƣợng công nghiệp Bộ điều khiển áp dụng cho đối tƣợng mà ta biết mơ hình đối tƣợng mà khơng có hiểu biết nhiều mơ hình đối tƣợng thông qua điều khiển mờ (fuzzy control) Với điều khiển vạn em xây dựng hệ truyền động điện sử dụng điều khiển vạn 3.1.2 Sơ đồ khối điều khiển Với mục đích thiết kế trên, điều khiển đƣợc thiết kế đƣợc cài đặt luật điều khiển PID có chỉnh định mờ, để tăng tốc độ xử lý, tính tốn giảm thời gian trích mẫu q trình điều khiển, ta sử dụng chip AVR, đó, chip thực chỉnh định tham số cho điều khiển, sau tham số đƣợc truyền đến chip Lúc chip có nhiệm vụ thực luật 68 điều khiển PID đƣợc cài đặt xuất tín hiệu điều khiển đối tƣợng, việc truyền thông hai chip đƣợc thực thông qua module truyền thơng USART đƣợc tích hợp sẵn chip Ngồi chíp cịn có nhiệm vụ thực giao tiếp với ngƣời sử dụng thơng qua bàn phím hình hiển thị, bên cạnh đó, ứng dụng cần giao tiếp với máy tính để giám sát trình điều khiển hay phục vụ cho việc truyền thơng mạng công nghiệp đƣợc thông qua chip Mặt khác, hai chip đƣợc thiết kế đầu vào/ra tƣơng tự/xung…phục vụ cho trình điều khiển, chíp đƣợc thiết kế đầu vào/ra giúp ngƣời dùng có nhiều lựa chọn tùy mục đích điều khiển LCD Máy tính Truyền thơng CHIP CHIP Atmega 162 uart Atmega 16 Input/ Out put Input/ Out put Bàn phím Hình 3.1: Sơ đồ khối điều khiển 3.2 s¬ ®å nguyªn lý cđa bé ®iỊu khiĨn Thuyết minh sơ đồ: Do yêu cầu đề tài, nhƣ yêu cầu toán đặt ra, em sử dụng chip AVR (Atmega 16, Atmega 162) đƣợc kết nối với thông qua giao 69 diện truyền thông UART, việc phân bổ nhiệm vụ chip đƣợc thực nhƣ sau: Chip (Atmega 162) đƣợc sử dụng để chỉnh định mờ tham số điều khiển, đông thời chip đƣợc thiết kế để giao tiếp với thiết bị khác thông qua số giao diện chuẩn nhƣ RS232 Ngoài chip (Atmega162) làm nhiệm vụ thực giao tiếp điều khiển với ngƣời sử dụng thơng qua bàn phím, hình thị Nhiệm vụ chip2 nhận tham số chỉnh định từ chip thực luật điều khiển PID tín hiệu điều khiển tới đối tƣợng Hai chân P14, P15 Atmega16 P10, P11 Atmega162 thực việc truyền nhận liệu trình điều khiển Trong sơ đồ nguyên lý trên, chip hình hiển thị LCD đƣợc kết nối với chip qua cổng PC (PC0 ÷PC7) Trong q trình điều khiển chân PB3 đƣợc dùng cho truyền thông RS232 thông qua giắc DB9_Com port Chƣơng trình điều khiển đƣợc nạp xuống chip thông qua giắc JP1 JP2, giắc đƣợc nối với chíp thơng qua chân PB4 ÷PB7 Chip đƣợc cấp nguồn thông qua chân 10 40 chip Trong sơ đồ điều khiển đƣợc tích hợp mạch biến đổi điện áp từ 12V DC sang 5V DC để cấp nguồn cho chip thiết bị khác 70 3.2.1 Mạch điều khiển trung tâm Hình 3.2: Khối xử lý trung tâm 71 3.2.2 Nguồn điều khiển 3.2.3 Khối truyền thông 3.2.4 Khối hin th 72 3.3 thiết kế phần mềm điều khiển 3.3.1 Thuật toán điều khiển Start Khởi tạo Module cần thiết Timer, LCD, EEPROM… Đọc tham số từ EEPROM Thiện quét bàn phím Phím Set ấn gọi hàm Menu Phím Cancel ấn chạy hoăc dừng Phím Down ấn giảm gia trị đặt Phím Down ấn giảm gia trị đặt Nếu chạy dừng, dừng chạy Menu chức Thoát Menu Chọn chế độ điều khiển Cài đặt thông số PID Lựa chọn kiểu đầu vào Đàu tƣơng tự [0- 80mV] Đàu tƣơng tự [0- 5V] Đàu vào tƣơng tự [0- 5V] 73 Đàu vào tƣơng tự Đàu vào xung Tham số KT Tham số Ki Tham số KD Tham số SP Luật Fuzzy PID Luật digital PID Hàm điều chỉnh tham số Lựa chọn kiểu đầu 3.3.2 Kết Hình3.3: Mơ hình mạch điều khiển Hình 3.4: Mơ hình điều khiển động DC 74 KÕt luËn Sau 12 tuần nghiên cứu tìm tịi làm đồ án tốt nghiệp, dƣới phân công thầy cô môn Điện tự động khoa điện – điện tử, đƣợc bảo nhiệt tình thầy GS.TSKH Thân Ngọc Hoàn với cố gắng, nỗ lực thân em, đồ án tôt nghiệp hoàn thành Đồ án đạt kết sau: Nghiên cứu ứng dụng lý thuyết điều khiển đại đặc biệt điều khiển mờ để tổng hợp lên điều khiển Đã thiết kế thành công hệ truyền động điện điều khiển vạn ứng dụng điều khiển động chiều có khâu hồi tiếp tốc độ Viết chƣơng trình cho vi điều khiển AVR sử dụng ngôn ngữ C, để làm khâu điều khiển trung tâm Ngồi cịn lập giao diện máy tính Visual basic 6.0, cho phép điều khiển tốc độ động tay máy tính Tuy nhiên hạn chế đồ án là: mơ hình chƣa đƣợc gon gàng, phân tích lý thuyết chƣa đƣợc đầy đủ sâu sắc Nhƣng thành công em suốt thời gian qua Em xin chân thành cảm ơn! Hải Phòng, ngày tháng năm 2010 Sinh viên Nguyễn Thanh Tùng 75 Tµi liƯu tham kh¶o PGS.TSKH Thân Ngọc Hồn (2000), Máy Điện, NXB Xây Dựng GS.TSKH Thân Ngọc Hoàn, TS Nguyễn Tiến Ban (2007), Điều khiển tự động hệ thống TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN, NXB Khoa học kỹ thuật Bùi Cơng Cƣờng – Nguyễn Dỗn Phƣớc (2001), Hệ mờ mạng nơtron ứng dụng, NXB Khoa học Kỹ thuật Phan Xuân Minh – Nguyễn Doãn Phƣớc (2001), Lý thuyết điều khiển mờ, NXB Khoa học Kỹ thuật Phạm Công Ngô (1996), Lý thuyết điều khiển tự động, NXB Khoa học Kỹ thuật Tống Văn On, Hoàng Đức Hải (1999), Họ vi điều khiển 8051, NXB Lao động – Xã hội Ngô Diên Tập (2001), Đo lƣờng điều khiển máy tính, NXB Khoa học Kỹ thuật Atmega16 family datasheet 76 ... Chƣơng 3: Xây dựng hệ truyền động điện sử dụng điều khiển vạn CHƢƠNG LÝ THUYẾT MỜ VÀ CÁC LUẬT ĐIỀU KHIỂN CỦA BỘ ĐIỀU KHIỂN MỜ Đề tài với mục đích xây dựng nên điều khiển PID với tham số tự chỉnh. .. :” Xây dựng hệ truyền động điện sử dụng điều khiển vạn điều khiển tốc độ động cơ” Cụ thể đồ án gồm có chương đó: Chƣơng 1: Lý thuyết mờ luật điều khiển điều khiển Chƣơng 2: Thiết kế điều chỉnh. .. x(t) Bộ điều khiển mờ y’(t) D Hình 1.3: Cấu trúc điều khiển mờ động 15 I y(t) Hệ thống điều khiển mờ đảm nhiệm chức nhƣ hệ thống điều khiển thông thƣờng Sự khác biệt chủ yếu chỗ: hệ thống điều