ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ, CHẾ TẠO BỘ KIT THÍ NGHỆM PHỤC VỤ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ, CHẾ TẠO BỘ KIT THÍ NGHỆM PHỤC VỤ MÔN HỌC ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG SVTH : MSSV: NGUYỄN TRÙNG LÂM 12145093 SVTH : NGUYỄN TƯỜNG DUY MSSV: 12145034 GVHD: ThS NGUYỄN TRUNG HIẾU Tp Hồ Chí Minh, tháng 7/2016 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật ô tô Tên đề tài THIẾT KẾ, CHẾ TẠO BỘ KIT THÍ NGHỆM PHỤC VỤ MÔN HỌC ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG SVTH : MSSV: NGUYỄN TRÙNG LÂM 12145093 SVTH : NGUYỄN TƯỜNG DUY MSSV: 12145034 GVHD: ThS NGUYỄN TRUNG HIẾU Tp Hồ Chí Minh, tháng 7/2016 TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TP HỒ CHÍ MINH Độc lập – Tự – Hạnh phúc KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC TP Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2016 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: MSSV: MSSV: Chuyên ngành: Mã ngành đào tạo: Hệ đào tạo: Mã hệ đào tạo: Khóa: Lớp: Tên đề tài Nhiệm vụ đề tài Sản phẩm đề tài Ngày giao nhiệm vụ đề tài: Ngày hoàn thành nhiệm vụ: TRƯỞNG BỘ MÔN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN SINH VIÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN Tên đề tài: Họ tên Sinh viên: MSSV: MSSV: Ngành: Công nghệ Kỹ thuật ô tô I NHẬN XÉT Về hình thức trình bày & tính hợp lý cấu trúc đề tài: Về nội dung (đánh giá chất lượng đề tài, ưu/khuyết điểm giá trị thực tiễn) II NHỮNG NỘI DUNG CẦN ĐIỀU CHỈNH, BỔ SUNG III ĐỀ NGHỊ VÀ ĐÁNH GIÁ Đề nghị (cho phép bảo vệ hay không): Điểm đánh giá (theo thang điểm 10): Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 20… Giảng viên hướng dẫn (Ký & ghi rõ họ tên) TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN Tên đề tài: Họ tên Sinh viên: MSSV: MSSV: Ngành: Công nghệ Kỹ thuật ô tô I NHẬN XÉT Về hình thức trình bày & tính hợp lý cấu trúc đề tài: Về nội dung (đánh giá chất lượng đề tài, ưu/khuyết điểm giá trị thực tiễn) II NHỮNG NỘI DUNG CẦN ĐIỀU CHỈNH, BỔ SUNG III ĐỀ NGHỊ VÀ ĐÁNH GIÁ Đề nghị (Cho phép bảo vệ hay không): Điểm đánh giá (theo thang điểm 10): Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 20… Giảng viên phản biện (Ký & ghi rõ họ tên) TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC XÁC NHẬN HOÀN THÀNH ĐỒ ÁN Tên đề tài: Họ tên Sinh viên: MSSV: MSSV: Ngành: Công nghệ Kỹ thuật ô tô Sau tiếp thu điều chỉnh theo góp ý Giảng viên hướng dẫn, Giảng viên phản biện thành viên Hội đồng bảo vệ Đồ án tốt nghiệp hoàn chỉnh theo yêu cầu nội dung hình thức Chủ tịch Hội đồng: Giảng viên hướng dẫn: Giảng viên phản biện: Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 20… LỜI CAM ĐOAN Chúng em xin cam đoan những nội dung kết trình bày luận văn trung thực, không chép từ bất kỳ nghiên cứu trước Nếu không đúng, chúng em xin hoàn toàn chịu trách nhiệm Tp Hồ Chí Minh, ngày 25, tháng 7, năm 2016 Nhóm sinh viên thực Nguyễn Trùng Lâm Nguyễn Tường Duy LỜI CẢM ƠN Chúng em xin cảm ơn Nhà trường xây dựng môi trường học tập tốt, quý thầy cô giảng dạy, truyền đạt kiến thức cũng những kinh nghiệm thực tế để chúng em có tảng kiến thức bốn năm học vừa qua Đặc biệt, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Th.S Nguyễn Trung Hiếu Thầy người trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ tận tình, đưa những nhận xét để chúng em sửa chữa kịp thời thời gian thực đề tài tốt nghiệp Và chúng em cũng xin chân thành cảm ơn gia đình, anh nhóm Circle Group, quý bạn bè giúp đỡ thời gian qua Tuy có nhiều nỗ lực, thời gian thực đề tài không nhiều kiến thức, kinh nhiệm còn hạn chế nên đồ án tốt nghiệp còn nhiều thiếu sót Do đó, chúng em kính mong quý thầy cô, cũng bạn bè thông cảm mong nhận ý kiến để hoàn thiện đề tài tốt Chúng em xin chân thành cảm ơn! Tp Hồ Chí Minh, ngày 25, tháng 7, năm 2016 Nhóm sinh viên thực Nguyễn Trùng Lâm Nguyễn Tường Duy TÓM TẮT Trong thời đại tiến khoa học công nghệ nay, điều khiển tự động những lĩnh vực quan tâm hàng đầu Nhiều nhà nghiên cứu áp dụng lý thuyết điều khiển tự động để xây dựng nhiều ứng dụng khác Điều khiển vị trí hay tốc độ DC motor đề tài ứng dụng thuyết điều khiển Từ đề tài trên, áp dụng phát triển thêm để cân bằng lắc ngược, những đề tài nghiên cứu ứng dụng quan trọng lý thuyết điều khiển tự động Bộ KIT thí nghiệm điều khiển tốc độ vị trí DC motor cùng với mô hình thực nghiệm lắc ngược để kiểm chứng lại thuật toán điều khiển: Fuzzy, PID, LQR, Neural Network… đồng thời dùng làm thiết bị học tập môn điều khiển tự động Trong đề tài này, chúng em nghiên cứu ứng dụng thuật toán vi tích phân tỉ lệ PID, fuzzy mờ để điều khiển vị trí tốc độ DC motor, đồng thời điều khiển cân bằng lắc ngược MỤC LỤC 10 Kết hệ thống dùng fuzzy điều khiển vị trí: Hình 5.10 Kết quả điều khiển vị trí bằng fuzzy Nhận xét: - Hệ thống đáp ứng nhanh (khoảng 0,15s) Vọt lố thấp ([...]... chúng em thấy cần thiết phải nghiên cứu về con lắc ngược nhằm phục vụ cho nhu cầu học tập, nghiên cứu và sản xuất 1.3 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI Mục tiêu của đề tài là mô phỏng DC motor và hệ thống con lắc ngược quay bằng phần mềm Matlab/Simulink Dựa vào đó, chúng em tiến hành thiết kế, chế tạo bộ KIT thí nghiệm DC motor và mô hình con lắc ngược quay Tiếp theo, chúng em thiết kế thuật toán điều khiển... ta là phải thiết kế các cơ cấu điều khiển để đưa các hệ thống không ổn định về hệ thống ổn định với các chỉ số hoạt động tốt nhất có thể 24 2.5 THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN (CONTROLLER DESIGN) Thiết kế là toàn bộ quá trình bổ sung các thiết bị phần cứng cũng như thuật toán phần mềm vào hệ cho trước để được hệ mới thoả mãn yêu cầu về tính ổn định, độ chính xác, đáp ứng quá độ… [4] Có 2 cách thiết kế:... vẫn thiếu những ví dụ minh họa, những thiết bị thực nghiệm để giảng dạy Mô hình con lắc ngược quay được ứng dụng rộng rãi trong điều khiển tự động Con lắc ngược được ứng dụng để phân tích hệ thống, modelling, thiết kế bộ điều khiển, bộ ước lượng… 14 Trong thực tế, nhiều công trình ở dạng con lắc ngược như: cân bằng trong chế tạo robot người, xe hai bánh tự cân bằng, tháp vô tuyến, giàn khoan,... Trong thực tế, thiết kế bộ điều khiển PID bằng nhiều phương pháp như QĐNS, dùng biểu đồ Bode, hay phương pháp giải tích nhưng rất ít dùng do khó khăn trong việc xây dựng hàm truyền Một trong những phương pháp phổ biến để thiết kế bộ điều khiển PID là phương pháp Zeigler – Nichols Và phương pháp điều chỉnh thủ công cũng là một trong những phương pháp thực nghiệm phổ biến để thiết kế bộ điều khiển... phản hồi trở về ngõ vào Hình 2.12 Sơ đồ khôi điều khiển hồi tiếp trạng thái + Khi đó, bộ điều khiển sẽ là: r(t) – Kx(t), với K = [k1 k2 … kn] là vector hồi tiếp trạng thái + Phương pháp thiết kế: phân bố cực, LQR… 2.5.1 Bộ điều khiển PID Bộ điều khiển PID là bộ điều khiển hồi tiếp vòng kín, kết hợp ba bộ điều khiển vi phân, tích phân, tỉ lệ Nó có chức năng điều khiển hệ thống đáp ứng nhanh,... Nghiên cứu các tài liệu về lý thuyết điều khiển tự động và các tài liệu có liên quan, dựa vào đó chúng em tính toán thiết kế mô phỏng và tiến hành chế tạo mô hình để kiểm nghiệm Phạm vi nghiên cứu gồm điều khiển vị trí, tốc độ DC motor và cân bằng con lắc ngược chuyển động quay Từ đó, chúng em đánh giá kết quả lý thuyết và kết quả thực nghiệm dựa trên mô phỏng và mô hình thực tế Cuối cùng, chúng em đưa... 1,75 m Tập hợp này có thể biểu diễn hình tượng như hình dưới [3] 28 Hình 2.18 Định nghĩa tập truyền thông Đồ thị trên mô tả hàm thành viên (membership function) của tập người cao Bạn chỉ có thể thuộc hoặc không thuộc tập người cao Dạng đồ thị trên thích hợp trong toán học và phép toán nhị phân nhưng nó không mô tả hoàn hảo trong thế giới thực Hàm thành viên trên không tách biệt được người... đáp ứng quá độ… [4] Có 2 cách thiết kế: • Hiệu chỉnh nôi tiếp: thêm các bộ điều khiển nối tiếp với hệ hở cho trước Hình 2.11 Sơ đồ khôi hiệu chỉnh nôi tiếp + Các bộ điều khiển thường được sử dụng: sớm pha, trễ pha, sớm trễ pha, P, PI, PD, PID… + Phương pháp thiết kế ở dạng này là phương pháp QĐNS, phương pháp biểu đồ Bode… • Điều khiển hồi tiếp trạng thái: Tất cả các trạng thái của... DC motor Tuy nhiên con lắc ngược cũng đặt ra nhiều vấn đề khó khăn đối với lý thuyết điều khiển cũng như thiết bị điều khiển chúng vì nó là hệ phi tuyến Ngoài nước: công trình nghiên cứu chủ yếu là thiết kế hoàn chỉnh một module điều khiển duy nhất từ phần xử lý tín hiệu, xử lý và tính toán trung tâm, công suất… 1.1.2 Danh mục các công trình liên quan Nghiên cứu của Đặng Trung Dũng (Đại học... phù hợp [4] 25 Hình 2.13 Sơ đồ khôi bộ điều khiển PID Mục tiêu điều khiển của bộ PID là giảm độ vọt lố (POT), giảm thời gian xác lập (ts), triệt tiêu sai số xác lập và giảm dao động Hình 2.14 Mục tiêu điều khiển của bộ PID • Bộ điều khiển P: Hình 2.15 Sơ đồ khôi bộ điều khiển chỉ có P + Hàm truyền của bộ điều khiển P là Kp + Kp càng lớn thì tốc độ đáp ứng càng nhanh + Kp càng lớn thì