ỨNG DỤNG PHẦN MỀM MATLAB ĐIỀU KHIỂN SANG SỐ HỘP SỐ TỰ ĐỘNG

ỨNG DỤNG PHẦN MỀM MATLAB ĐIỀU KHIỂN SANG SỐ HỘP SỐ TỰ ĐỘNG. ỨNG DỤNG THƯ VIỆN ArduinoIO PHẦN MỀM MATLAB TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG APPLICATION ArduinoIO TOOLBOX (MATLABSIMULINK) IN AUTOMATIC CONTROL SYSTEMS TS. Đỗ Trung Hải, Trần Đức Quân Khoa Điện Đại học Kỹ thuật Công nghiệp TÓM TẮT MATLAB là một môi trường tính toán số và lập trình, được thiết kế bởi công ty MathWorks. Trong quá trình thiết kế các hệ thống điều khiển tự động, Matlab là một công cụ thiết yếu giúp người thiết kế mô hình hóa mô phỏng hệ thống, ngoài ra Matlab còn có thể là một phần trong hệ thống đó – thực hiện thuật toán điều khiển. Bản báo cáo này trình bày các bước ứng dụng thư viện ArduinoIO trong công cụ Simulink của Matlab để thực hiện thu thập dữ liệu, điều khiển hệ thống điều khiển tự động và thực hiện một ví dụ về cụ thể. ABSTRACT MATLAB is a numerical computing and programming environment, designed by the MathWorks. During the design of the automatic control systems, Matlab is an essential tool to help designer simulation modeling systems, besides Matlab also can be part of them – the part implements control algorithms. This report presents the steps to use ArduinoIO library in Matlab Simulink toolbox to collect data, control automated control systems and perform a specific example. Key word: Matlab, Simulink, Arduino, ArduinoIO. 1. Mở đầu MATLAB là một môi trường tính toán số và lập trình, được thiết kế bởi công ty MathWorks. MATLAB cho phép tính toán số với ma trận, vẽ đồ thị hàm số hay biểu đồ thông tin, thực hiện thuật toán, tạo các giao diện người dung, liên kết với những chương trình máy tính viết trên nhiều ngôn ngữ lập trình khác và truyền thông kết nối thiết bị thực qua các cổng kết nối nối tiếp, song song của máy tính. Với thư viện Toolbox, MATLAB cho phép mô phỏng tính toán, thực nghiệm nhiều mô hình trong thực tế và kỹ thuật. Đặc biệt khi kết hợp với các bo mạch thu thập dữ liệu, Matlab có thể đóng vai trò là trung tâm điều khiển trong hệ thống điều khiển số. Arduino là một hệ thống sản xuất các bo mạch mã nguồn mở được hình thành và phát triển từ năm 2005. Do các bo mạch là mã nguồn mở nên đến nay hệ thống này đã phát triển rất mạnh mẽ và có thư viện hỗ trợ cho người sử dụng rất đa dạng, phong phú. Là một thiết bị phần cứng, Arduino có thể hoạt động độc lập với chức năng thực hiện các luật điều khiển, kết nối với máy tính, hoặc một thiết bị Arduino khác, các thiết bị điện tử khác... Thư viện ArduinoIO là một thư viện trong bộ công cụ Simulink hỗ trợ các bo mạch Arduino làm việc với MatlabSimulink. Kết hợp các bo mạch Arduino và thư viện ArduinoIO, Matlab có thể tiến hành thu thập dữ liệu, thực hiện thuật toán điều khiển dễ dàng để điều khiên đối tượng thực. 2. Bo mạch Arduino và thư viện ArduinoIO 2.1. Bo mạch Arduino Các bo mạch Arduino thật ra là bo mạch vi xử lý được dùng để lập trình tương tác với các thiết bị phần cứng như cảm biến, động cơ, đèn hoặc các thiết bị khác. Đặc điểm nổi bật của Arduino là môi trường phát triển ứng dụng cực kỳ dễ sử dụng, với một ngôn ngữ lập trình có thể học một cách nhanh chóng ngay cả với người ít am hiểu về điện tử và lập trình. Và điều làm nên hiện tượng Arduino chính là mức giá rất thấp và tính chất nguồn mở từ phần cứng tới phần mềm. 2 Bo mạch ArduinoUNO là bo mạch thông dụng nhất. ArduinoUno sử dụng chip Atmega328. có 14 chân vàora sô, 6 chân vào tương tự, thạch anh dao động 16Mhz. Một số thông số kỹ thuật như sau: Vi điều khiển Atmega328 Điện áp hoạt động 5V Nguồn cấp 712V Số đầu vàora số 14 (6PWM) Đầu vào tương tự 6 Dòng điện vàora số 40 mA Bộ nhơ chương trình 32 KB Xung nhịp 16 MHz Sơ đồ chân ArduinoUNO: Hình 1: ArduinoUNO USB (1): Arduino sử dụng cáp USB để giao tiếp với máy tính. Thông qua cáp USB chúng ta có thể Upload chương trình cho Arduino hoạt động, ngoài ra USB còn là nguồn cho Arduino. Nguồn cấp một chiều cho Arduino UNO (2,3), 7÷12V Đầu vào tương tự (4), A0÷A5. Đầu vàora số (5,6), D0÷D13. Môi trường lập trình: Môi trường lập trình cho Arduino được tải về từ trang web http:arduino.ccenMainSoftware. Sau khi cài đặt xong thì giao diện chương trình như sau: Hình 2: Môi trường lập trình Arduino Để tìm hiểu lập trình cho Arduino có thể tìm hiểu qua các ví dụ và phần trợ giúp chi tiết trong Arduino. Ví dụ điều khiển tốc độ động cơ một chiều bằng xung PWM: Hình 3: Sơ đồ mạch Mã nguồn: int potPin = 0; int transistorPin = 9; int potValue = 0; void setup() { pinMode(transistorPin, OUTPUT);} void loop() { potValue = analogRead(potPin) 4; analogWrite(transistorPin, potValue); } 3 2.2. Thư viện ArduinoIO Thư viện ArduinoIO gồm hai gói phần mềm mã nguồn mở: gói mã lập trình ngôn ngữ cho bo mạch Arduino và gói mã lập trình .m cho các khối trong môi trường Simulink. Để sử dụng được thư viện này, Matworks khuyến cáo sử dụng phiên bản Matlab 2012a trở lên. Các bước cài đặt thư viện ArduinoIO: Tải và giải nén thư viện ArduinoIO từ trang web http:mathworks.com. Tải gói phần mềm xuống bo mạch ArduinoUNO. Gói phần mềm trong thư mục ArduinoIOpde. Thêm thư viện ArduinoIO cho MatlabSimulink: Đưa thư mục làm việc của Matlab đến thư mục ArduinoIO. Chạy tệp install_arduino.m để thêm thư viện ArduinoIO cho Simulink. Các khối trong thư viện ArduinoIO: Hình 1: Thư viện ArduinoIO Khối chức năng Arduino IO setup: thiết lập cài đặt giao tiếp với Arduino. Khi kết nối Arduino vào máy tính sẽ tạo ra một cổng giao tiếp nối tiếp (ví dụ Com3, Com4, …). Người sử dụng phải khai báo cho Matlab biết Arduino được kết nối vào cổng giao tiếp nào. Khối chức năng RealTime Pacer: Cài đặt cho Simulink chạy với thời gian thực. Khối chức năng Arduino Analog Read: đọc giá trị ADC trên các đầu vào analog của Arduino. Do bo mạch ArduinoUNO có thể biến đổi điện áp tương tự 0÷5V từ đầu vào tương tự A0÷A5 thành giá trị số 10bit nên khối này sẽ nhận được kết quả từ 0÷1024 tương ứng với giá trị điện áp ở các đầu vào tương tự được khai báo. Khối chức năng Arduino Digital Read: đọc giá trị các đầu vào số của Arduino. Kết quả khối này có thể là 0 hoặc 1 theo đầu vào số được khai báo. Khối chức năng Arduino Digital Write: ghi giá trị 0 hoặc 1 ra các đầu ra số được khai báo. Khối chức năng Arduino Analog Write: xuất giá trị tương tự trên các đầu ra tương tự của Arduino. Arduino coi các chân có chức năng điều khiển PWM như là các chân xuất ra được tín hiệu tương tự. Do Arduino sử dụng thanh ghi 8bit để điều khiển PWM nên giá trị của khối Arduino Analog Write nhận được từ 0÷255 tương tứng với xung PWM có độ rộng xung từ 0÷100%. Tần số PWM của ArduinoUNO là 980Hz. Khối chức năng Encoder Read: thiết lập và đọc giá trị bộ đếm xung của Arduino. Thư viện ArduinoIO hỗ trợ cảm biến tốc tộ mã hóa dưới dạng xung (Encoder) loại tương đối 2 kênh lệch pha nhau 90o điện. Trên bo mạch ArduinoUNO có chân 2 và 3 hỗ trợ nhận tín hiệu xung từ Encoder. ArduinoUNO sẽ tăng hoặc giá trị đếm khi có sự thay đổi trạng thái của tín hiệu xung Encoder tùy theo chiều quay của đĩa Encoder. Do đếm theo sườn xung như vậy nên ArduinoUNO đã thực hiện tăng độ phân giải của Encoder lên 4 lần. Kết quả của khối này là số xung ArduinoUNO đếm được trong 100ms. Khối chức năng Encoder Reset. Khối chức năng DC Motor: điều khiển động cơ một chiều. Khối này yêu cầu phải sử dụng bo mạch điều khiển động cơ một chiều của Arduino. Khối chức năng Stepper Motor: điều khiển động cơ bước. Khối này yêu cầu phải sử dụng bo mạch điều khiển động cơ bước của Arduino. Khối chức năng Servo Read, Servo Write: điều khiển động cơ servo. 4 3. Sử dụng bo mạch ArduinoUNO và thư viện ArduinoIO điều khiển tốc độ động cơ một chiều 3.1. Thông số động cơ Hãng sản xuất YASKAWA Mã hiệu UGFMED 03SRI21 Điện áp định mức 24V Công suất định mức 50W Tốc độ định mức 1500(vòngphút) Enconder 5V, 400 xungvòng 3.1. Sơ đồ cấu trúc điều khiển hệ thống Hình 4: Sơ đồ cấu trúc hệ 3.2. Sơ đồ nguyên lý hệ thống 1. Động cơ một chiều 2. Bộ biến đổi xung áp 3. Mạch tạo tín hiệu đặt 4. Bộ ghép nối Arduino 5. Tín hiệu phản hồi tốc độ 6. Máy tính (MatlabSimulink) Hình 5: Sơ đồ nguyên lý hệ 3.3. Xây dựng cấu trúc điều khiển hệ thống sử dụng MatlabSimulink Sử dụng các khối trong thư viện ArduinoIO để xây dựng cấu trúc điều khiển hệ thống với bộ điều khiển được thực hiện trên MatlabSimulink trên hình 6. Chi tiết khối Động cơ một chiều (DCM) gồm: Đọc tín hiệu tốc độ động cơ, sử dụng khối Encoder Read. Đi u khi n t đ ng đóng vai trò quan tr ng trong s phát tri n c a khoa h c và k thu t.ề ể ự ộ ọ ự ể ủ ọ ỹ ậLĩnh v c này h u hi u kh p n i t h th ng phi thuy n không gian, h th ng đi u khi n tên l a,ự ữ ệ ắ ơ ừ ệ ố ề ệ ố ề ể ửmáy bay không ng i lái, ng i máy, tay máy trong các quy trình s n xu t hi n đ i, và ngay cườ ườ ả ấ ệ ạ ảtrong đ i s ng hàng ngày: đi u khi n nhi t đ , đ m...ờ ố ề ể ệ ộ ộ ẩPhát minh đ u tiên kh i đ u cho vi c phát tri n c a lĩng v c đi u khi n t đ ng là b đi uầ ở ầ ệ ể ủ ự ề ể ự ộ ộ ềt c ly tâm đ đi u ch nh nhi t đ máy h i n c c a Jame Watt năm 1874. Các công trình đángố ể ề ỉ ệ ộ ơ ướ ủchú ý trong b c đ u phát tri n lý thuy t đi u khi n là c a các nhà khoa h c Minorsky, Hazen,ướ ầ ể ế ề ể ủ ọNyquist...năm 1922. Minorky th c hi n h th ng đi u khi n t đ ng các con tàu và ch ng minhự ệ ệ ố ề ể ự ộ ứtính n đ nh c a h th ng có th đ c xác đ nh t ph ng trình vi phân mô t h th ng. Nămổ ị ủ ệ ố ể ượ ị ừ ươ ả ệ ố1932, Nyquist đã đ a ra m t nguyên t c t ng đ i đ n gi n đ xác đ nh tính n đ nh c a hư ộ ắ ươ ố ơ ả ể ị ổ ị ủ ệth ng vòng kìn d a trên c s đáp ng vòng h đ i v i các tính hi u vào hình sin tr ng thái xácố ự ơ ở ứ ở ố ớ ệ ở ạl p. Năm 1934, Hazen đã gi i thi u thu t ng đi u ch nh c t đ ng (servo mechanism) choậ ớ ệ ậ ữ ề ỉ ơ ự ộnh ng h th ng đi u khi n đ nh v vâà th o lu n đ n vi c thi t k h th ng relay đi u ch nhữ ệ ố ề ể ị ị ả ậ ế ệ ế ế ệ ố ề ỉđ ng c v i ngõ vào tín hi u thay đ i.ộ ơ ớ ệ ổTrong su t th p niên 40 c a th k 20 ph ng pháp đáp ng t n s đã giúp cjo các k số ậ ủ ế ỷ ươ ứ ầ ố ỹ ưthi t k các h th ng vòng kín tuy n tính th a các yêu c u ch t l ng đi u khi n. T cu i th pế ế ệ ố ế ỏ ầ ấ ượ ề ể ừ ố ậniên 40 cho đ n đ u th p niên 50 ph ng pháp qu đ o nghi m c a Evan đ c phát tri n kháế ầ ậ ươ ỹ ạ ệ ủ ượ ểtoàn v n.ẹPh ng pháp qu đ o nghi m và đáp ng t n s đ c xem là c t lõi c a lý thuy t đi uươ ỹ ạ ệ ứ ầ ố ượ ố ủ ế ềkhi n c đi n cho phép ta thi t k đ c nh ng h th ng n đ nh và th a các ch tiêu ch t l ngể ổ ể ế ế ượ ữ ệ ố ổ ị ỏ ỉ ấ ượđi u khi n. Nh ng h th ng này đ c ch p nh n nh ng ch a ph i là t i u, hoàn thi n nh t.ề ể ữ ệ ố ượ ấ ậ ư ư ả ố ư ệ ấCho t i cu i th p niên 50 c a th k 20 vi c thi t k m t hay nhi u h th ng d n d n đ cớ ố ậ ủ ế ỷ ệ ế ế ộ ề ệ ố ầ ầ ượchuy n qua vi c thi t k m t h th ng t i u v i ý nghĩa đ y đ h n.ể ệ ế ế ộ ệ ố ố ư ớ ầ ủ ơKhi các máy móc hi n đ i ngày càng ph c t p h n v i nhio u tín hi u vào và ra thì vi c môệ ạ ứ ạ ơ ớ ề ệ ệt h th ng đi u khi n hi n đ i này đòi h i m t l ng r t l n các ph ng trình. Lý thuy t đi uả ệ ố ề ể ệ ạ ỏ ộ ượ ấ ớ ươ ế ềkhi n c đi n liên quan các h th ng m t ngõ vào và m t ngõ ra tr nên b t l c đ phân tích cácể ổ ể ệ ố ộ ộ ở ấ ự ểh th ng nhi u đ u vào, nhi u đ u ra. K t kho ng năm 1960 tr đi nh máy tính s cho phép taệ ố ề ầ ề ầ ể ừ ả ở ờ ốphân tích các h th ng ph c t p trong mi n th i gian, lý thuy t đi u khi n hi n đ i phát tri n đệ ố ứ ạ ề ờ ế ề ể ệ ạ ể ểđ i phó v i s ph c t p c a các h th ng hi n đ i. Lý thuy t đi u khi n hi n đ i d a trên phânố ớ ự ứ ạ ủ ệ ố ệ ạ ế ề ể ệ ạ ựtích trong mi n th i gian và t ng h p dùng các bi n tr ng thái, cho phép gi i các bài toán đi uề ớ ổ ợ ế ạ ả ềkhi n có các yêu c u ch t ch v đ chính xác, tr ng l ng và giá thành c a các h th ng trongể ầ ặ ẽ ề ộ ọ ượ ủ ệ ốlĩnh v c k ngh không gian và quân s .ự ỹ ệ ựS phát tri n g n đây c a lý thuy t đi u khi n hi n đ i là trong nhi u lĩnh v c đi u khi nự ể ầ ủ ế ề ể ệ ạ ề ự ể ểt i u c a các h th ng ng u nhiên và ti n đ nh. Hi n nay máy vi tính ngày càng r , g n nh ngố ư ủ ệ ố ẫ ề ị ệ ẽ ọ ưkh năng x lý l i r t m nh nên nó đ c dùng nh là m t ph n t trong các h th ng đi uả ử ạ ấ ạ ượ ư ộ ầ ử ệ ố ềkhi n. Nh ng áp d ng g n đây c a lý thuy t đi u khi n hi n đ i vào ngay c nh ng ngành kể ữ ụ ầ ủ ế ề ể ệ ạ ả ữ ỹthu t nh : sinh h c, y h c, kinh t , kinh t xã h i.ậ ư ọ ọ ế ế ộI. NH NG KHÁI NI M C B NỮỆƠẢ1. Đi u khi n h c (Cybernctics)ềểọ:Là khoa h c nghiên c u nh ng quá trình đi u khi n và truy n thông máy móc, sinh v t vàọ ứ ữ ề ể ề ậkinh t . Đi u khi n h c mang đ c tr ng t ng quát và đ c phân chia thành nhi u lĩnh v c khácế ề ể ọ ặ ư ổ ượ ề ựnhau nh : toán đi u khi n, đi u khi n h c k thu t, đi u khi n h c sinh v t (ph ng sinh v t:ư ề ể ề ễ ọ ỹ ậ ề ể ọ ậ ỏ ậbionics), đi u khi n h c kinh t .ề ể ọ ế2. Lý thuy t đi u khi n t đ ngếềểựộ:Thöïc hieän: PHAÏM QUOÁC TR ÖÔØNG 1 GVHD: PHAÏMQUANG HUY Khaûo saùt öùng duïng MATLAB trong ñieàu khieån töï ñoängLà c s lý thuy t c a đi u khi n h c k thu t. Đi u khi n t đ ng là thu t ng ch quáơ ở ế ủ ề ể ọ ỹ ậ ề ể ự ộ ậ ữ ỉtrình đi u khi n m t đ i t ng trong k thu t mà không có s tham gia c a con ng iề ể ộ ố ượ ỹ ậ ự ủ ườ(automatic) nó ng c l i v i quá trình đi u khi n b ng tay (manual).ượ ạ ớ ề ể ằ3. H th ng đi u khi n t đ ngệốềểựộ:M t h th ng đi u khi n t đ ng bao g m 3 ph n ch y u:ộ ệ ố ề ể ự ộ ồ ầ ủ ếThi t b đi u khi n (TBĐK).ế ị ề ểĐ i t ng đi u khi n (ĐTĐK).ố ượ ề ểThi t b đo l ng.ế ị ườHình 1.1 là s đ kh i c a h th ng đi u khi n t đ ng.ơ ồ ố ủ ệ ố ề ể ự ộHình 1.1Trong đó:C: tín hi u c n đi u khi n, th ng g i là tín hi u ra (output).ệ ầ ề ể ườ ọ ệU: tín hi u đi u khi n.ệ ề ểR: tín hi u ch đ o, chu n, tham chi u (reference) th ng g i là tín hi u vào (input).ệ ủ ạ ẩ ế ườ ọ ệN: tín hi u nhi u tác đ ng t bên ngoài vào h th ng.ệ ễ ộ ừ ệ ốF: tín hi u h i ti p, ph n h i (feedback).ệ ồ ế ả ồ4. H th ng đi u khi n kín (closed loop control system)ệốềể:Là h ht ng đi u khi n có ph n h i (feeback) nghĩa là tín hi u ra đ c đo l ng và đ a vệ ố ề ể ả ồ ệ ượ ườ ư ềthi t b đi u khi n. Tín hi u h i ti p ph i h p v i tín hi u vào đ t o ra tín hi u đi u khi n.ế ị ề ể ệ ồ ế ố ợ ớ ệ ể ạ ệ ề ểHình 1.1 chính là s đ c a h th ng kín. C s lý thuy t đ nghiên c u h th ng kín chính là lýơ ồ ủ ệ ố ơ ở ế ể ứ ệ ốthuy t đi u khi n t đ ng.ế ề ể ự ộ5. H th ng đi u khi n hệốềểở:Đ i v i h th ng h , khâu đo l ng không đ c dùng đ n. M i s thay đ i c a tín hi u raố ớ ệ ố ở ườ ượ ế ọ ự ổ ủ ệkhông đ c ph n h i v thi t b đi u khi n. S đ hình 1.2 là h th ng đi u khi n h .ượ ả ồ ề ế ị ề ể ơ ồ ệ ố ề ể ởHình 1.2: H th ng đi u khi n hệ ố ề ể ởC s lý thuy t đ nghiên c u h th ng h là lý thuy t v relay và lý thuy t ôtômát h uơ ở ế ể ứ ệ ố ở ế ề ế ữh n.ạII. PHÂN LO I H TH NG ĐI U KHI N T Đ NGẠỆỐỀỂỰỘH th ng đi u khi n có th phân lo i b ng nhi u cách khác nhau. Sau đây là m t s ph ngệ ố ề ể ể ạ ằ ề ộ ố ươpháp phân lo i:ạ1. H tuy n tính và phi tuy nệếế:Có th nói h u h t các h th ng v t lý đ u là h phi tuy n, có nghĩa là trong h th ng có ítể ầ ế ệ ố ậ ề ệ ế ệ ốnh t m t ph n t là ph n t phi tuy n (quan h vào ra là quan h phi tuy n). Tuy nhiên, n uấ ộ ầ ử ầ ử ế ệ ệ ế ếph m vi thay đ i c a các bi n h th ng không l n, h th ng có th đ c tuy n tính hóa trongạ ổ ủ ế ệ ố ớ ệ ố ể ượ ếThöïc hieän: PHAÏM QUOÁC TR ÖÔØNG 2 GVHD: PHAÏMQUANG HUYRTBĐKĐTĐKUCNCTBĐKĐTĐKTBĐLFR Khaûo saùt öùng duïng MATLAB trong ñieàu khieån töï ñoängph m vi bi n thiên c a các bi n t ng đ i nh . Đ i v i h tuy n tính, ph ng pháp x p ch ngạ ế ủ ế ươ ố ỏ ố ớ ệ ế ươ ế ồcó th đ c áp d ng.ể ượ ụ2. H b t bi n và bi n thiên theo th i gianệấếếờ:H b t bi n theo th i gian (h d ng) là h th ng có các tham s không đ i (theo th i gian).ệ ấ ế ờ ệ ừ ệ ố ố ổ ờĐáp ng c a các h này không ph thu c vào th i đi m mà tín hi u vào đ c đ t vào h th ngứ ủ ệ ụ ộ ờ ể ệ ượ ặ ệ ốđi u khi n phi thuy n không gian, v i kh i l ng gi m theo th i gian do tiêu th năng l ngề ể ề ớ ố ượ ả ờ ụ ượtrong khi bay.3. H liên t c và gián đo n theo th i gianệụạờ:Trong h liên t c theo thìi gian, t t c các bi n là hàm liên t c theo th i gian. Công c phânệ ụ ấ ả ế ụ ờ ụtích h th ng liên t c là phép bi n đ i Laplace hay Fourier. Tronh khi đó, h gián đo n là hệ ố ụ ế ổ ệ ạ ệth ng có ít nh t m t tín hi u là hàm gián đo n theo th i gian. Ng i ta phân bi t h th ng giánố ấ ộ ệ ạ ờ ườ ệ ệ ốđo n g m:ạ ồ H th ng xungệ ố: là h th ng mà trong đó có m t ph n t xung (khóa đóng ng t) hay là tínệ ố ộ ầ ử ắhi u đ c l y m u (sample) và gi (hold). (Hình 1.3)ệ ượ ấ ẫ ữHình 1.3: H th ng đi u khi n xung.ệ ố ề ể H th ng sệ ố ố: là h th ng gián đo n trong đó tín hi u đ c mã hóa thanh logic 1, 0. Đó làệ ố ạ ệ ượcác h th ng có các khâu bi n đ i t ng t s (AD), s t ng t (DA) và đ k t n i k t n iệ ố ế ổ ươ ự ố ố ươ ự ể ế ố ế ốtín hi u v i máy tính s . (Hình 1.4)ệ ớ ốHình 1.4: H th ng đi u khi n sệ ố ề ể ốCông c đ phân tích h th ng gián đo n là phép bi n đ i Laplace, Fourier gián đo n hayụ ể ệ ố ạ ế ổ ạphép bi n đ i Z.ế ổ4. H đ n bi n và đa bi nệơếế:H đ n bi n là h ch có m t ngõ vào và m t ngõ ra. Công c đ phân tích và t ng h p hệ ơ ế ệ ỉ ộ ộ ụ ể ổ ợ ệđ n bi n là lý thuy t đi u khi n c đi n. Ví d : h đi u khi n đ nh v (v trí).ơ ế ế ề ể ổ ể ụ ệ ề ể ị ị ịH đa bi n là h có nhi u ngõ vào và nhi u ngõ ra. Công c đ phân tích và t ng h p h đaệ ế ệ ề ề ụ ể ổ ợ ệbi n là lý thuy t đi u khi n hi n đ i d a trên c s bi u di n h trong không gian tr ng thái. Víế ề ề ể ệ ạ ự ơ ở ể ễ ệ ạd : h đi u khi n quá trình (Process Control System) có th g m có đi u khi n nhi t đ và ápụ ệ ề ể ể ồ ề ể ệ ộsu t.ấ5. H th ng thích nghi và h th ng không thích nghiệốệố:Thöïc hieän: PHAÏM QUOÁC TR ÖÔØNG 3 GVHD: PHAÏMQUANG HUYc(t)HG(p)F(p)e(t)r(t)()Đ i t ng đi u ố ượ ềkhi nểMTSG(p)c(t)G(p)DAĐ i t ng đi u ố ượ ềkhi nểNgã vào d ng sạ ố Khaûo saùt öùng duïng MATLAB trong ñieàu khieån töï ñoängH th ng thích nghi là h ht ng ho t đ ng theo nguyên t c t ch nh đ nh, trong đó h th ngệ ố ệ ố ạ ộ ắ ự ỉ ị ệ ốt phát hi n nh ng thay đ i c a các tham s do nh h ng c a môi tr ng bên ngoài và th cự ệ ữ ổ ủ ố ả ưở ủ ườ ựhi n vi c đi u ch nh tham s đ đ t đ c ch tiêu t i u đ c đ ra.ệ ệ ề ỉ ố ể ạ ượ ỉ ố ư ượ ề6. H xác đ nh (deterministic) và h ng u nhiên (stochastic)ệịệẫ:M t h th ng đi u khi n là xác đ nh khi đáp ng đ i v i m t ngõ vào nh t đ nh có th đ cộ ệ ố ề ể ị ứ ố ớ ộ ấ ị ể ượbi t tr c (predictable) và có th l p l i đ c (repeatable). N u không th a mãn 2 đi u ki n trên,ế ướ ể ặ ạ ượ ế ỏ ề ệh th ng đi u khi n là ng u nhiên.ệ ố ề ể ẫIII. NHI M V C A LÝ THUY T ĐI U KHI N T Đ NGỆỤỦẾỀỂỰỘĐ kh o sát và thi t k m t h th ng đi u khi n t đ ng ng i ta th c hi n các b c sau:ể ả ế ế ộ ệ ố ề ể ự ộ ườ ự ệ ướa) D a trên các yêu c u th c ti n, các mô hình v t lý ta xây d ng mô hình toán h c d a trênự ầ ự ễ ậ ự ọ ựcác quy lu t, hi n t ng, quan h c a các đ i t ng v t lý. Mô hình toán h c c a h th ng đ cậ ệ ượ ệ ủ ố ượ ậ ọ ủ ệ ố ượxây d ng t các mô hình toán h c c a các ph n t riêng l .ự ừ ọ ủ ầ ử ẻb) D a trên lý thuy t n đ nh, ta kh o sát tính n đ nh c a h th ng. N u h th ng không nự ế ổ ị ả ổ ị ủ ệ ố ế ệ ố ổđ nh ta thay đ i đ c tính c a h th ng b ng cách đ a vào m t khâu b chính (compensation) hayị ổ ặ ủ ệ ố ằ ư ộ ổthay đ i thay đ i tham s c a h đ h thành n đ nh.ổ ổ ố ủ ệ ể ệ ổ ịc) Kh o sát ch t l ng c a h theo các ch tiêu đ ra ban đ u. N u h không đ t ch tiêuả ấ ượ ủ ệ ỉ ề ầ ế ệ ạ ỉch t l ng ban đ u, ta th c hi n b chính h th ng.ấ ượ ầ ự ệ ổ ệ ốd) Mô ph ng h th ng trên máy tính đ ki m tra l i thi t k .ỏ ệ ố ể ể ạ ế ếe) Th c hi n mô hình m u (prototype) và ki m tra thi t k b ng th c nghi m.ự ệ ẫ ể ế ế ằ ự ệf) Tinh ch nh l i thi t k đ t i u hóa ch tiêu ch t l ng và h th p giá thành n u có yêuỉ ạ ế ế ể ố ư ỉ ấ ượ ạ ấ ềc u.ầg) Xây d ng h th ng th c t .ự ệ ố ự ế

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ỨNG DỤNG PHẦN MỀM MÁY TÍNH ĐIỀU KHIỂN SANG SỐ HỘP SỐ TỰ ĐỘNG SVTH : PHẠM NGỌC THIÊN BAN MSSV : 12145005 SVTH : NGUYỄN THÀNH NHỰT MSSV : 12145126 Khóa : 2012-2016 Ngành : CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ÔTÔ GVHD : TS LÊ THANH PHÚC Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2016 Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ỨNG DỤNG PHẦN MỀM MÁY TÍNH ĐIỀU KHIỂN SANG SỐ HỘP SỐ TỰ ĐỘNG SVTH : PHẠM NGỌC THIÊN BAN MSSV : 12145005 SVTH : NGUYỄN THÀNH NHỰT MSSV : 12145126 Khóa : 2012-2016 Ngành : CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ÔTÔ GVHD : TS LÊ THANH PHÚC Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2016 Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MỤC LỤC MỤC LỤC CÁC KÝ HIỆU SỬ DỤNG TRONG ĐỒ ÁN DANH MỤC CÁC BẢNG SỬ DỤNG TRONG ĐỒ ÁN DANH MỤC HÌNH VẼ SỬ DỤNG TRONG ĐỒ ÁN PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN .9 PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN 10 LỜI CẢM ƠN 11 LỜI NÓI ĐẦU 12 CHƯƠNG LÝ THUY ẾT VỀ HỘP SỐ TỰ ĐỘNG .13 I.Ưu nhược điểm hộp số tự động 13 1.Ưu điểm 13 2.Nhược điểm 13 II Giới thiệu chung hộp số tự động U340E 13 III Hệ thống điều khiển thủy lực 14 IV Các cảm biến tín hiệu đầu vào 19 Cảm biến vị trí bướm ga .19 Cảm biến tốc độ: 20 Sơ đồ chuyển số 20 CHƯƠNG 2: PHẦN MỀM MATLAB .22 I Mô hình điều khiển hộp số logic mờ 22 II Cơ simulink .26 Khái niệm simulink: 26 Khởi động simulink .26 Mô hình tập tin 27 Các thành phần 28 Xây dựng hệ thống điều khiển hộp số 29 CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN VỀ ARDUINO 50 Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP I Khái niệm .50 II Phân loại Arduino .50 III Arduino Mega 2560 50 CHƯƠNG 4: THỰC HÀNH ĐIỀU KHIỂN HỘP SỐ TỰ ĐỘNG 52 I Kết nối Matlab với Arduino 52 II Nạp thuật toán điều khiển hộp số tự động vào Arduino .54 III Điều khiển hộp số tự động Arduino 56 Mạch giảm áp từ 12V ắc quy thành nguồn 5V cung cấp cho Arduino .56 Mạch tăng áp 57 Kết nối tín hiệu đầu vào với Arduino 59 Kết nối tín hiệu đầu với chân điều khiển solenoid .61 Vận hành hệ thống 62 Khảo sát trạng thái chuyển số thực nghiệm mô hình 62 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 64 I Kết luận 64 II Đề nghị 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO .65 Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CÁC KÝ HIỆU SỬ DỤNG TRONG ĐỒ ÁN STT Ký hiệu English Tên tiếng việt S1 Solenoid Valve S1 Van điện từ S1 S2 Solenoid Valve S2 Van điện từ S2 P Parking Số đỗ xe R Reverse Số lùi N Neutral Số dừng xe L Low Xe chuyển động với số truyền D Drive Xe chuyển động cấp số ATF Automatic Dầu hộp số tự động Transmission Fluid DANH MỤC CÁC BẢNG SỬ DỤNG TRONG ĐỒ ÁN Bảng 1.1: Bảng thông số kỹ thuật hộp số U340E .13 Bảng 1.2 Trạng thái van chuyển số S1 15 Bảng 1.3: Trạng thái van chuyển số S2 16 Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP DANH MỤC HÌNH VẼ SỬ DỤNG TRONG ĐỒ ÁN Hình 1.1: Van điện từ chuyển số S1 14 Hình 1.2: Sơ đ mạch điện chân giắc van chuyển số S1 .15 Hình 1.3: Van điện từ chuyển số S2 15 Hình 1.4: Sơ đồ mạch điện van chuyển số S2 16 Hình 1.5: Chân giắc van chuyển số S2 .16 Hình 1.6: Van điện từ tuyến tính SLT .17 Hình 1.7: Sơ đ mạch điện van SLT .17 Hình 1.8: Chân giắc van chuyển số SLT 18 Hình 1.9: Van điều khiển áp suất P1 (SL) 18 Hình 1.10: Sơ đồ mạch điện van SL 18 Hình 1.11: Chân giắc van chuyển số SL 19 Hình 1.12: Mạch điện cảm biến vị trí bướm ga 19 Hình 1.13: Cảm biến tốc độ xe loại phần tử điện từ 20 Hình 1.14: Sơ đồ chuyển số vị trí “D” 20 Hình 1.15: Sơ đồ chuyển số vị trí “D” chế độ tải nặng 21 Hình 2.1: Giao diện fuzzy logic 22 Hình 2.2: Giao diện fuzzy logic với tín hiệu đầu vào 23 Hình 2.3: Giao diện fuzzy logic với tín hiệu đầu vào đầu đ ổi tên 23 Hình 2.4: Giao diện khối Alpha 24 Hình 2.5: Giao diện khối Speed 24 Hình 2.6: Giao diện khối Gear 25 Hình 2.7: Giao diện khối luật 25 Hình 2.8: Kết tập fuzzy đầu 26 Hình 2.9: Màn hình khởi động nhanh Simulink .27 Hình 2.10: Cửa sổ Simulink Library .27 Hình 2.11: Cửa sổ mô hình sau mở Simulink 28 Hình 2.12: Đường liên kết khối Simulink 29 Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 2.13: Mô hình hệ thống điều khiển hộp số tự động sang số 30 Hình 2.14: Mô hình 31 Hình 2.15: Cửa sổ lựa chọn khối Simulink Libray 31 Hình 2.16: Thư viện khối Common Simulink Support Package For Arduino Hardware 32 Hình 2.17: Chọn khối Analog Input thư viện khối Simulink Support Package For Arduino Hardware 32 Hình 2.18: Các khối thư viện User-Defined Functions 33 Hình 2.19: Chọn khối S-Function Builder thư viện khối User-Defined Functions 33 Hình 2.20: Cửa sổ Math Operations 34 Hình 2.21: Các khối thư viện Commonly Used Blocks 34 Hình 2.22: Chọn khối Mux thư viện Commonly Used Blocks .35 Hình 2.23: Chọn khối Fuzzy Logic Controller thư viện khối Fuzzy Logic Toolbox .35 Hình 2.24: Các khối thư viện User-Defined Functions 36 Hình 2.25: Chọn khối MATLAB Function thư viện User-Defined Functions36 Hình 2.26: Các khối thư viện Math Operations 37 Hình 2.27: Chọn khối Rounding Function thư viện Math Operations 37 Hình 2.28: Các khối thư viện Signal Attributes 38 Hình 2.29: Chọn khối Data Type Conversion thư viện Signal Attributes .38 Hình 2.30: Chọn khối S-Function Builder thư viện User-Defined Functions.39 Hình 2.31: Chọn khối Digital Output thư viện Simulink Support Package For Arduino Hardware 39 Hình 2.32: Thay đ ổi giá trị khối Analog Input 40 Hình 2.33: Thay đổi giá trị khối Gain .41 Hình 2.34: Thay đ ổi giá trị khối Data Type Conversion1 41 Hình 2.35: Thay đổi giá trị khối Fuzzy Logic Controller 42 Hình 2.36: Thay đ ổi giá trị khối Rounding Function 43 Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 2.37: Thay đ ổi giá trị khối Data Type Conversion2 43 Hình 2.38: Thay đổi giá trị khối S-Function Builder 44 Hình 2.39: Thay đ ổi giá trị khối Digital Output .45 Hình 2.40: Thay đổi giá trị khối Digital Output 46 Hình 2.41: Thay đổi giá trị khối 46 Hình 2.42: Thay đ ổi tên khối 47 Hình 2.43: Liên kết khối mo buom ga vào khối Gain 47 Hình 2.44: Mô tả liên kết chưa .48 Hình 2.45: Mô hình điều khiển hộp số tự động sang số hoàn chỉnh .49 Hình 3.1: Board Arduino Mega 2560 .50 Hình 4.1: Kết nối matlab với arduino .52 Hình 4.2: Tất driver Matlab hỗ trợ .53 Hình 4.3: Kết nối arduino với matlab thành công 54 Hình 4.4: Kết nối Arduino với máy tính 54 Hình 4.5: Khai báo arduino với matlab 55 Hình 4.6: Nạp thuật toán điều khiển hộp số vào arduino 55 Hình 4.7: Sơ đồ mạch điện mạch giảm áp 56 Hình 4.8: Cấu tạo mạch giảm áp .56 Hình 4.9: Sơ đồ mạch tăng áp 57 Hình 4.10: Cấu tạo mạch tăng áp 58 Hình 4.11: Kết nối tín hiệu tốc độ xe bướm ga vào mạch điều khiển 59 Hình 4.12: chân solenoid đư ợc nối vào mạch điều khiển 61 Hình 4.13: Vận hành mô hình điều khiển hộp số………………………………… 62 Hình 4.14: Đồ thị thay đổi số theo tốc độ xe 62 Hình 4.15: Đồ thị thay đổi số theo độ mở bướm ga ……………………………… 63 Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN Họ tên Sinh viên: PHẠM NGỌC THIÊN BAN NGUYỄN THÀNH NHỰT MSSV: 12145005 MSSV: 12145126 Ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Ô Tô Tên đề tài: “Ứng dụng phần mềm máy tính điều khiển sang số hộp số tự động” Họ tên Giáo viên hướng dẫn: T S LÊ THANH PHÚC 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 số: (Bằng chữ: ) Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2016 Giảng viên hướng dẫn (Ký&ghi rõ họ tên) Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN Họ tên Sinh viên: PHẠM NGỌC THIÊN BAN NGUYỄN THÀNH NHỰT MSSV: 12145005 MSSV: 12145126 Ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Ô Tô Tên đề tài: “Ứng dụng phần mềm máy tính điều khiển sang số hộp số tự động” Họ tên Giáo viên hướng dẫn: T S LÊ THANH PHÚC NHẬN XÉT Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: Ưu điểm: Khuyết điểm: 10 Đề nghị cho bảo vệ hay không? 11 Đánh giá loại: 12 Điểm số: (Bằng chữ: ) Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2016 Giảng viên hướng dẫn (Ký&ghi rõ họ tên) 10 Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - Jack nguồn: để chạy Arduino thỉ lấy nguồn từ cổng USB trên, lúc cắm với máy tính Lúc ta cần nguồn từ 9V đến 12V - Có 54 chân vào/ra, có chân nối đất (GND) chân điện áp tham chiếu (AREF) - Vi điều khiển AVR: xử lí trung tâm toàn bo mạch Với mẫu Arduino khác chip khác Ở Arduino Mega2560 sử dụng ATMega2560 - Các thông số chi tiết Ardiuno Mega 2560: Vi xử lý: Atmega2560 Điện áp hoạt động: 5V Điện áp đầu vào: 7-12V Chân vào/ra (I/O) số: 54( 15 chân đầu PWM) Chân vào tương tự: 16 Dòng điện chân I/O: 40mA Dòng điện Chân nguồn 3.3V: 50mA Bộ nhớ trong: 256 KB SRAM: KB EEPROM: KB Xung nhịp: 16MHz Mega 2560 có 16 đầu vào tương tự, ngõ vào tương tự có độ phân giải 10 bit (tức 1024 giá trị khác nhau).Theo mặc định đo từ đến volts, thay đổi phần phạm vi cách sử dụng chân Aref analogReference) chức Các Atmega 2560 có 256 KB nhớ flash để lưu trữ mã (trong có KB đư ợc sử dụng cho nạp khởi động), KB SRAM KB EEPROM 51 Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG 4: THỰC HÀNH ĐIỀU KHIỂN HỘP SỐ TỰ ĐỘNG I Kết nối Matlab với Arduino • Tại hình Matlab chọn Add-Ons tiếp tục chọn Get Hardware Support Packages Hình 4.1: Kết nối matlab với arduino • Cửa sổ Support Package xuất hiện, chọn Install from internet, bấm next • Tất driver Matlab hỗ trợ đây, chọn driver Arduino mega 2560 bấm next 52 Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 4.2: Tất driver Matlab hỗ trợ • Đồng ý với điều khoản sử dụng cách bấm chọn “ I accept” bấm next để trình cài driver hoàn tất • Quay lại hình Matlab, gõ dòng chữ arduino thấy xuất hình cài đặt driver thành công 53 Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 4.3: Kết nối arduino với matlab thành công II Nạp thuật toán điều khiển hộp số tự động vào Arduino • Cắm Arduino vào máy tính qua cổng USB Hình 4.4: Kết nối Arduino với máy tính 54 Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP • Mở thuật toán điều khiển hộp số tự động sang số hoàn tất chương II, bấm vào Tools → Run on target hardware → Prepare to run Sẽ xuất hộp thoại Tại mục target hardware chọn arduino mega2560, mục set host COM port chọn Manually, mục COM port number chọn Bấm OK để đóng hộp thoại Hình 4.5: Khai báo arduino với matlab • Bấm nút Deploy to Hardware để nạp thuật toán vào Arduino Hình 4.6: Nạp thuật toán điều khiển hộp số vào arduino 55 Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP III Điều khiển hộp số tự động Arduino Mạch giảm áp từ 12V ắc quy thành nguồn 5V cung cấp cho Arduino a Sơ đồ mạch điện Hình 4.7: Sơ đồ mạch điện mạch giảm áp Nguyên lý làm việc: Khi mắc cực ắc-qui vào có nguồn điện đến cấp nguồn 12V đến diot 1N4007, diot có nhiệm vụ tránh mắc sai cực nguồn Sau đó, dòng điện đến tụ c1 c4 để ổn định điện áp đến chân IN ic ổn áp 7805 ( ic 7805 có nhiệm vụ hạ áp từ 12V xuống 5V ) Dòng điện từ chân OUT ic ổn áp 7805 tiếp tục đến tụ c3 c4 đến cấp nguồn 5V ổn định cho Arduino b Cấu tạo Hình 4.8: Cấu tạo mạch giảm áp 56 Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Gồm: - domino hai chân - diot 1N4007 - tụ 1000 uF - tụ 104 ( 0,1 uF ) - tụ 10 uF - ic ổn áp 7805 Mạch tăng áp a Sơ đồ mạch điện Hình 4.9: Sơ đồ mạch tăng áp Nguyên lý làm việc: - Luôn có dòng 12V chạy từ cực dương ắc-qui qua chân E đến chân B TIP 127 qua điện trở 220 Ω đ ến chân C TIP 122 chờ sẵn - Khi tín hiệu điên áp từ Arduino đến chân B TIP 122, TIP 122 không cho dòng điện 12V từ chân C xuống chân E nối mass TIP 127 dòng t chân E xuống chân C nối mass 57 Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - Khi có tín hiệu điện áp từ Arduino, dòng 5V qua điện trở 2,2 Ω ( điện trở 2.2 Ω để cản trở dòng điện ) đến chân B đến chân E TIP 122 đến mass TIP 122 cho dòng điện 12V chờ sẵn từ chân C xuống chân E nối mass TIP 127 cho dòng 12V từ chân E xuống chân C nối mass Ta lấy tín hiệu đầu 12V trước dòng điện đến điện trở 220 Ω - Khi Arduino hoạt động, xuất tín hiệu điện áp 5V chân Digital 4, ta phải làm mạch tăng áp từ 5V lên 12V để điều khiển van Solenoid hộp số b Cấu tạo Hình 4.10: Cấu tạo mạch tăng áp Gồm: - TIP 122 - 1TIP 127 - điện trở 2.2 Ω - điện trở 220 Ω 58 Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Kết nối tín hiệu đầu vào với Arduino Hình 4.11: Kết nối tín hiệu tốc độ xe bướm ga vào mạch điều khiển 59 Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP  Cảm biến vị trí bướm ga Cảm biến vị trí bướm ga có chân: chân +, chân – chân tín hiệu Nối chân tín hiệu cảm biến vị trí bướm ga đến chân Analog A0 Arduino Hai chân lại giữ nguyên  Cảm biến tốc độ xe Cảm biến tốc độ xe có chân: chân +, chân – chân tín hiệu Tại chân tín hiệu cảm biến tốc độ xe ta nối thành dây, dây đến chân Digital Arduino dây đến cực dương ắc-qui Hai chân lại giữ nguyên chân + cho qua điện trở 2.2 kΩ ( ện trở treo) 60 Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Kết nối tín hiệu đầu với chân điều khiển solenoid Hình 4.12: chân solenoid nối vào mạch điều khiển Van solenoid cần nguồn 12v để hoạt động, tín hiệu điều khiển phát từ arduino 5v nên ta lắp mạch tăng áp vào chân điều khiển arduino Lắp thứ tự chân điều khiển van solenoid vào chân 12v mạch tăng áp để hộp số hoạt động nguyên lý 61 Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Vận hành hệ thống Hình 4.13: Vận hành mô hình điều khiển hộp số Sau kết nối hoàn chỉnh với mô hình tiến hành nổ máy để kiểm tra khả hoạt động mô hình Kiểm tra đánh giá khả tự chuyển số hệ thống Khảo sát trạng thái chuyển số thực nghiệm mô hình a Khảo sát đồ thị chuyển số theo tốc độ xe Hình 4.14: Đồ thị thay đổi số theo tốc độ xe Trên đồ thị đường màu xanh đặc trưng cho tốc độ xe, đường màu cam đặc trưng cho vị trí tay số Từ đồ thị ta thấy tốc độ xe 200 đến 400 (v/p) ECU ều khiển 62 Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP việc chuyển số từ số lên số xảy ra, tốc độ xe từ 400 (v/p) đến 600 (v/p) việc chuyển số lên số xảy 600 (v/p) đến 1000 (v/p) chuyển số từ số lên số (chọn chế độ O/D) xảy b Khảo sát đồ thị chuyển số theo độ mở bướm ga Hình 4.15: Đồ thị thay đổi số theo độ mở bướm ga Trên đồ thị đường màu xanh đặc trưng cho góc mở cánh bướm ga, đường màu cam đặc trưng cho vị trí chuyển số theo tốc độ xe (km/h) Như biết ECU –ECT vào hai cảm biến ga tốc độ xe để điều khiển thời điểm chuyển số khóa biến mô Trên đồ thị đường đặc tính góc mở cánh bướm ga tăng dần bướm ga mở lớn Tùy theo chế độ bình thư ờng hay tải nặng mà ECU – ECT điều khiển chuyển số thích hợp tương ứng với tốc độ xe Tuy nhiên việc thiết kế mô hình thiếu băng tải nên buông cánh bướm ga, đường đồ thị trả số tương ứng tốc độ giảm 63 Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ I Kết luận Sau trình miệt mài tìm hiểu nghiên cứu với cố gắng nhóm nhiệt tình thầy hướng dẫn Đề tài tốt nghiệp chúng em : "Ứng dụng phần mềm máy tính điều khiển sang số hộp số tự động" hoàn thành Các kết đạt đề tài: - Trình bày đặc điểm kết cấu nguyên lý hoạt động hộp số tự động U340E - Xây dựng thành công thuật toán điều khiển hộp số tự động phần mềm matlab II Đề nghị Đề tài "Ứng dụng phần mềm máy tính điều khiển sang số hộp số tự động" đề tài mang tính ứng dụng cao nên tiếp tục phát triển Do tài liệu tham khảo thời gian có hạn nên đề tài thực việc chuyển số hộp số tự động không tải Vì vậy, đề tài cần mở rộng phạm vi thiết kế hệ thống gây tải để mô hình hoàn thiện Mặc dù cố gắng để hoàn thành đồ án thời gian, kiến thức, kinh nghiệm thân hạn chế nên đề tài chúng em tránh khỏi thiếu sót Kính mong thầy cô đóng góp ý kiến xây dựng để đề tài tốt Cuối chúng em xin chân thành cám ơn nhiệt tình bảo giúp đỡ thầy cô khoa Cơ khí động lực, đặc biệt thầy hướng dẫn GV.TS Lê Thanh Phúc giúp đ ỡ chúng em hoàn thành đồ án Sinh viên thực PHẠM NGỌC THIÊN BAN NGUYỄN THÀNH NHỰT 64 Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Toyota Yaris 2007 Repair Manuals – TOYOTA motor Corproration, 2007 [2] 1NZ-FE ENGINE CONTROL SYSTEM - TOYOTA motor Corproration, 2003 [3] Nguyễn Phùng Quang, “Giáo trình matlab Simulink”, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội – 2004 [4] Nguyễn Cát Hồ - Nguyễn Công Hào “Giáo trình Logic mờ ứng dụng” Đại học Khoa học Huế – 2009 Tài liệu tham khảo từ website: http://arduino.vn/bai-viet/542-gioi-thieu-arduino-mega2560 http://phuclanshop.com/mach-giam-ap-dung-7805 http://data.nslide.com/uploads/resources/573/2279489/preview.swf http://www.mathworks.com/hardware-support/arduino-simulink.html http://arduino.vn/bai-viet/531-dieu-khien-lcd-bang-arduino-uno 65 ... chuyển số êm dịu Tuy nhiên với kết cấu phức tạp hộp số tự động sửa chữa khó khăn.Vì nhóm em thực đề tài Ứng dụng phần mềm máy tính điều khiển sang số hộp số tự động” để giải vấn đề Tp Hồ Chí Minh,... CHƯƠNG 4: THỰC HÀNH ĐIỀU KHIỂN HỘP SỐ TỰ ĐỘNG 52 I Kết nối Matlab với Arduino 52 II Nạp thuật toán điều khiển hộp số tự động vào Arduino .54 III Điều khiển hộp số tự động Arduino... MSSV: 12145005 MSSV: 12145126 Ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Ô Tô Tên đề tài: Ứng dụng phần mềm máy tính điều khiển sang số hộp số tự động” Họ tên Giáo viên hướng dẫn: T S LÊ THANH PHÚC NHẬN XÉT Về nội