Điều Khiển Tốc Độ Động Cơ Một Chiều

-Đồ án II- TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN - - ĐỒ ÁN Đề tài: Thiết kế hệ thống DC điều khiển tốc độ động Giảng viên hướng dẫn: Thầy Đặng Văn Mỹ Sinh viên thực hiện: Hồ Văn Tự – 20122779 Phạm Văn Trí-20122601 Hà Nội, tháng 12 năm 2015 Page -Đồ án II- MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU ………………………………………………………………………………… CHƯƠNG I: KHÁI QUÁT VỀ ĐỀ TÀI 1.1.Ý tưởng thiết kế………………………………………………………………………… 1.2.Kết cần đạt được…………………………………………………………………… 1.3.Quá trình thực đề tài……………………………………………………………… CHƯƠNG II: ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 2.1 Giới thiệu chung………………………………………………………………………… 2.2 Cấu tạo…………………………………………………………………………………….6 2.3 Phân loại………………………………………………………………………………… 2.4 Nguyên lý hoạt động………………………………………….………………………… 2.5 Ưu nhược điểm động điện chiều…………………………………………… 2.6 Phương trình đặc tính cơ………………………………………………………………… CHƯƠNG III: MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN 3.1 Phương pháp điều khiển động – xung PWM…………………………………………12 3.2 Nguyên lý hoạt động Encoder động cơ…………………………………………13 3.3 Bộ điều khiển ổn định tốc độ - PID 3.3.1 Lý thuyết điều khiển PID…………………………………………………… 14 3.3.2 Chỉnh định tham số điều khiển PID…………………………………………….16 3.3.3 Bộ điều khiển PID số……………………………………………………………… 17 CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 4.1 Sơ đồ nguyên lý chung mạch điều khiển……………………………………………… 19 4.2 Giải quyêt vấn đề điều khiển 4.2.1 Định hướng chương trình………………………………………………………….23 4.2.2 Phác thảo giải thuật Page -Đồ án II- 4.2.2.1 Đọc encoder………………………………………………………………… 23 4.2.2.2 Điều chế xung PWM………………………………………………………… 24 CHƯƠNG V: MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ 5.1 Mô mạch 5.1.1 Kiểm tra động cơ…………………………………………………………………… 25 5.1.2 Mô mạch điều khiển phần mềm Proteus……………………………… 26 5.2 Đánh giá………………………………………………………………………………… 26 LỜI CẢM ƠN……………………………………………………………………………………27 TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………………………………………… 28 Page -Đồ án II- LỜI MỞ ĐẦU Trong lĩnh vực tự động hóa ngày có nhiều giải pháp công nghệ, để chọn giải pháp tối ưu mặt công nghệ mang tính đại tính hiệu cao kinh tế vấn đề đòi hỏi nhiều thời gian chuyên gia nghiên cứu Và giải pháp việc sử dụng thành công vi xử lí vào để điều khiển công nghiệp Động điện chiều loại động sử dụng rộng rãi ứng dụng từ đơn giản đến phức tạp Và để động làm việc cách hiệu đòi hỏi phải có cách điều khiển tối ưu Xuất phát từ thực tế nhóm chúng em hướng dẫn thầy Đặng Văn Mỹ tiến hành nghiên cứu đề tài: “ THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU” Do kiến thức chuyên môn kinh nghiệm chưa nhiều nên trình tìm hiểu không tránh sai sót mong thầy (cô) thông cảm Và chúng em mong đóng góp, giúp đỡ thầy cô khoa môn để đề tài chúng em hoàn thiện Chúng em xin chân thành cảm ơn ! Hà Nội, tháng 12 năm 2015 Nhóm sinh viên thực Page -Đồ án II- CHƯƠNG I: KHÁI QUÁT VỀ ĐỀ TÀI 1.1.Ý tưởng thiết kế - Thiết kế điều khiển động điện chiều có chức thực đảo chiều, tăng giảm tốc độ, đo hiệu chỉnh giá trị tốc độ động theo giá trị đặt 1.2.Kết cần đạt - Điều khiển động DC Điều chỉnh tốc độ động DC phương pháp PWM Mạch có hệ thống có cách ly điện mạch điều khiển mạch động lực để đảm bảo chống nhiễu cho điều khiển Mạch điều khiển có phần giá trị tốc độ mong muốn ( giá trị đặt ) Đo giá trị tốc độ đầu để đánh giá chất lượng điều khiển hiệu chỉnh xác với giá trị đặt Điều khiển xác, tin cậy ổn định Thiết kế đơn giản 1.3.Quá trình thực đề tài - Tìm hiểu động điện chiều công suất [...]... chương trình Muốn điều khiển động cơ vòng kín, có phản hồi: Page 22 -Đồ án II(i) (ii) (iii) (iv) Đề tài sử dụng encoder quang để phản hồi vận tốc Nhiệm vụ là phải đọc được giá trị vận tốc này Điện áp đặt vào hai đầu động cơ thay đổi làm vận tốc động cơ thay đổi Do đó tín hiệu điều khiển đưa vào mạch công suất có tác động đến tốc độ động cơ Nhiệm vụ là xây dựng chương trình điều chế xung điều khiển đưa vào... Phương pháp điều khiển động cơ – xung PWM Động cơ DC dùng nam châm vĩnh cửu ta coi như có từ thông không đổi Quan hệ giữa tốc độ động cơ và điện áp đặt hai đầu phần ứng tỉ lệ với nhau Do đó ta sử dụng phương pháp điều khiển điện áp phần ứng để thay đổi tốc độ động cơ DC Cụ thể là sử dụng phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM – Pulse Width Modulation) Page 12 -Đồ án II- Hình 3.1 Nguyên lý điều chế độ rộng... trình đặc tính cơ điện của động cơ: ω = - Iư Mặt khác Mđt của động cơ được xác định: Mđt=k Ф Iư Hình 2.4: Đường đặc tính cơ của động cơ điện một chiều Và bỏ qua các tổn thất cơ vâ tổn thất thép thì momen trên trục bằng momen điện từ Cuối cùng ta có phương trình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập : ω = - M CHƯƠNG III: MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN Page 11 -Đồ án II- Kh Khối điều Khối nguồn... tra động cơ Hình 5.1: test motor Nhận thấy khi cho điện áp một chiều có độ lớn 1V chạy qua động cơ DC thì tốc độ động cơ có dạng: Page 25 n(vòng/phút) -Đồ án II- 15 mạch điều khiển trên phần mềm Proteus 5.1.2 Mô phỏng Nhận thấy khi cho giá trị đặt n = 50 vòng/phút thì ttốc độ động cơ có dạng: n 52 50 3.5 t(s) 48 0 t(s) 5 Hình 5.2: Đồ thị sự ổn định của đông cơ theo thời gian 5.2 Đánh giá Do vi điều khiển. .. để điều khiển tốc độ động cơ quay thuận, nghịch, tăng, giảm P1.6, P1.7 kết nối với đầu vào IC L298 để xuất mức tín hiệu điện áp điều khiển động cơ P0.0 đến P0.7, P2.0 và P2.1 kết nối với LCD để hiện thị thông số tốc độ đo và tốc độ đặt Chân INT1 ( PORT3.3) nối với 1 kênh của động cơ để đo tốc độ           Khối hiển thị LCD Page 21 -Đồ án II- Nhờ có module hiển thị mà giúp cho người điều khiển. .. cơ: V=n/N (vòng/s) 3.3 Bộ điều khiển ổn định tốc độ - PID 3.3.1 Lý thuyết về bộ điều khiển PID Có thể nói trong lĩnh vực điều khiển, bộ điều khiển PID được xem như một giải pháp đa năng cho các ứng dụng điều khiển tương tự hay điều khiển số Hơn 90% các bộ điều khiển trong công nghiệp được sử dụng là bộ điều khiển PID Nếu được thiết kế tốt, bộ điều khiển PID có khả năng điều khiển hệ thống đáp ứng tốt... với động cơ Hai chân ENA và ENB dung để điều khiển các mạch cầu H trong L298 Nếu ở mức logic “1” (nối với nguồn 5V) thì cho phép mạch cầu H hoạt động, nếu ở mức logic “0” thì mạch cầu H không hoạt động Khi ENA = 0: Động cơ không quay với mọi đầu vào Khi ENA = 1 thì • INT1 = 1; INT2 = 0: động cơ quay thuân • INT1 = 0; INT2 = 1: động cơ quay nghịch • INT1 = INT2: động cơ dừng ngay tức thì  Khối điều khiển. .. được tốc độ và chiều quay của động cơ tại 1 thời điểm Nguyên lí đo tốc độ động cơ Page 14 -Đồ án II- Khi tia hồng ngoại từ Led phát đi qua 1 rãnh trên đĩa Encoder đến Led thu thì trên kênh A (B) sẽ tạo ra 1 xung vuông, như vậy khi đĩa quay quay được 1 vòng thì trên kênh A (B)sẽ có N xung Gọi tốc độ động cơ là V(vòng/s), số xung Encoder đếm được trong 1s là n, ta có công thức tính tốc độ động cơ: V=n/N... Điện áp xoay chiều 220V được hạ áp xuống còn 12v xoay chiều điện áp 12v xoay chiều được chỉnh lưu thanh điện áp một chiều rồi đưa vào IC ổn áp 7805 để lấy ra điện điện áp 5V để đưa vào mạch điều khiển Điện áp sau chỉnh lưu để nuối động cơ Chọn IC 7805 cho ra 5v nuôi cho vi điều khiển Điện áp qua cầu chỉnh lưu 24v cấp cho khối động lực Các điện áp lấy ra chuẩn để đảm bảo các linh kiện và động cơ chạy tốt... Để đo tốc độ của động cơ ta cần đếm số xung của encoder phát ra trong một khoảng thời gian xác định Ts(ms) Gọi số xung encoder xuất ra trong thời gian Ts là N Số xung của đĩa encoder là 334 xung  Tốc độ động cơ: n = 60*(N*1000)/(334*Ts) Để cho việc tính toán được dễ dàng, chúng em sẽ chọn Ts = 300(ms)  N = 3*N/5 Trong bài tập này, chúng em sẽ sử dụng Timer1 và ngắt ngoài 1 để đo tốc độ động cơ INT1: