Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo bộ điều khiển số cho máy mài nghiền chi tiết quang CNC MB 250

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN VĂN VÕ NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO BỘ ĐIỀU KHIỂN SỐ CHO MÁY MÀI NGHIỀN CHI TIẾT QUANG CMC MB-250 Chuyên ngành : Điều khiển tự động hoá LUẬN VĂN THẠC SĨ ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HOÁ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : PGS.TS NGUYỄN TRỌNG HÙNG Hà Nội – Năm 2011 MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa Lời cam đoan .i MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ LỜI NÓI ĐẦU Chương TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG 1.1 Sơ lược máy mài nghiền chi tiết quang CNC-MB 250 1.1.1 Giới thiệu chung 1.1.2 Yêu cầu toán đặt 1.1.3 Xuất xứ luận văn 1.2 Khái niệm chung hệ thống điều khiển tự động 1.2.1 Các phần tử hệ thống điều khiển 1.2.2 Các nguyên tắc điều khiển 1.2.3 Nhiệm vụ phân tích thiết kế hệ thống điều khiển 1.3 Hệ thống điều khiển số 10 1.4 Phân loại hệ điều khiển máy gia công CNC 11 1.4.1 Hệ điều khiển hở 11 1.4.2 Hệ thống điều khiển kín 13 1.5 Chức cụm điều khiển 16 1.5.1 Số liệu vào (Data Input) 16 1.5.2 Xử lý số liệu (Data Processing) 16 1.5.3 Số liệu (Data Output) 17 1.5.4 Ghép nối vào/ra (Machine I/O Interface) 17 Chương NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN SỐ TỐC ĐỘ QUAY HAI TRỤC CHO MÁY CNC-MB 250 18 2.1 Xây dựng sơ đồ hệ thống điều khiển số tốc độ quay hai trục 18 2.1.1 Xây dựng toán 18 2.1.2 Sơ đồ khối điều khiển trục động 19 2.2 Nguyên lý chung điều khiển động servo chiều 19 2.2.1 Điều chỉnh tốc độ động theo phương pháp điều chỉnh điện áp phần ứng sử dụng PWM 20 2.2.2 Phương pháp ổn định tốc độ truyền động điện 20 2.3 Điều khiển động DC Servo chiều thuật toán PID 24 2.4 Thuật toán PID 25 2.4.1 Luật điều khiển Tỷ lệ (P) 25 2.4.2 Luật điều khiển Tích phân (I) 26 2.4.3 Luật điều khiển vi phân (D) 26 2.4.4 Bộ điều khiển Tỷ lệ - Tích phân - Vi phân (PID) 26 2.5 Thuật toán điều khiển số 27 2.5.1 Thuật toán số hoá phương trình toán học 27 2.5.2 Thuật toán xử lý PID Chip 29 2.6 Vi điều khiển PIC 30 2.6.1 Vi điều khiển PIC 18F4550,16F877A 30 2.6.2 Chuẩn I2C chíp PIC 31 2.6.3 Chế độ giao tiếp USB chíp PIC 18F4550 32 2.6.4 Giới thiệu giao tiếp USB 34 2.7 Xây dựng sơ đồ khối hệ thống điều khiển tốc độ hai trục quay 36 2.7.1 Sơ đồ khối 36 2.7.2 Chức khối điều khiển 37 2.8 Các thiết bị đo lường 38 2.8.1 Cảm biến tốc độ 38 2.8.2 Cảm biến dòng điện………… ………………………… ……… 42 2.9 Bộ điều khiển PID 42 2.9.1 Vòng tốc độ 42 2.9.2 Vòng dòng điện 45 2.9.3 Vấn đề vòng điều khiển 46 2.9.4 Xử lý vấn đề 47 Chương THIẾT KẾ CHẾ TẠO BỘ ĐIỀU KHIỂN SỐ 48 3.1 Hệ thống điều khiển cho máy mài nghiền chi tiết quang CNC MB250 48 3.1.1 Khối nguồn 48 3.1.2 Mạch module Master 48 3.1.3 Mạch module slave 50 3.2 Sơ đồ giải thuật chương trình điều khiển 52 3.2.1 Giải thuật cho master module 52 3.2.2 Giải thuật cho Slave Module: 54 3.3 Giao diện với máy tính 55 3.3.1 Giao diện điều khiển hệ thống 55 3.3.2 Hướng dẫn sử dụng phần mềm giao diện cho máy CNC-MB 250 55 Chương KẾT QUẢ, ĐÁNH GIÁ ĐỘ CHÍNH XÁC 57 4.1 Hệ thống điều khiển số cho máy CNC-MB 250 thực tế 57 4.2 Xây dựng đường đặc tính thực nghiệm đánh giá chất lượng hệ thống điều khiển 58 4.2.1 Phương pháp xây dựng 58 4.2.2 Các đường đặc tính thực nghiệm 59 4.3 Đánh giá kết đề xuất hướng nghiên cứu 63 KẾT LUẬN 64 Danh mục hình vẽ DANH MỤC HÌNH VẼ Trang Hình 1.1 Máy mài nghiền chi tiết quang CNC-MB 250……………………………2 Hình 1.2 Cơ cấu khâu máy mài nghiền chi tiết quang CNC-MB 250 .3 Hình 1.3 Cơ cấu khâu máy mài nghiền chi tiết quang MB-250………… Hình 1.4 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển…………………………… …………….6 Hình 1.5 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển số……………………………… …… 10 Hình 1.6 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển hở……………………………… ……11 Hình 1.7 Mạch điều khiển hở hệ điều khiển vị trí…………………… …… 12 Hình 1.8 Hệ thống điều khiển kín dùng Resolver…………………………… ….13 Hình 1.9 Hệ thống điều khiển kín dùng Encoder………………………………….14 Hình 1.10 Sơ đồ khối hệ điều khiển kín cho hệ điều khiển vị trí………………….15 Hình 2.1 Sơ đồ khối điều khiển chuyển dịch quay…………………………… 19 Hình 2.2 Mạch điều khiển điện áp sử dụng PWM……………………………… 20 Hình 2.3 Nguyên lý động DC servo……………………………………… ….21 Hình 2.4 Động Servo thực tế………………………………………… 22 Hình 2.5 Sơ đồ nguyên lý ổn định tốc độ truyền động điện………………… ….22 Hình 2.6 Sơ đồ nguyên lí ổn định tốc độ dùng mạch phản hồi âm tốc độ…… …23 Hình 2.7 Sơ đồ biểu diễn phương pháp điều khiển động thuật toán PID……………………………………………………………………… ….24 Hình 2.8 Bộ điều khiển PID mắc song song……………………………… …….27 Hình 2.9 Bus I2C thiết bị ngoại vi…………………………………… ….31 Hình 2.10 Sơ đồ chân chip PIC 18F4550………………………………… 32 Hình 2.11 Sơ đồ chân tín hiệu cổng USB sử dụng………………………… 33 Hình 2.12 Cable USB………………………………………………………… …34 Hình 2.13 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển máy nghiền CNC MB 250…………………………………………………………………… 37 Hình 2.14 Encoder kiểu quay…………………………………………… ………37 Hình 2.15 Các thành phần Encoder……………………………………39 Hình 2.16 Đĩa Encoder quay- tuyệt đối dùng mã nhị phân……………………… 40 Hình 2.17 Nguyên lý IC ACS712…………………………………………… …42 Hình 2.18 Rời rạc hóa tốc độ đồ thị rời……………………………………… …43 Hình 2.19 Sơ đồ khối mạch vòng dòng điện…………………………………… 45 ii Danh mục hình vẽ Hình 2.20 Rời rạc hóa đồ thị tốc độ ………………………………………… ….46 Hình 3.1 Sơ đồ chi tiết mạch điều khiển Maste……………………………… …49 Hình 3.2 Mạch module master…………………………………………………….50 Hình 3.3 Sơ đồ chi tiết mạch điều khiển Slaver………………………………… 51 Hình 3.4 Module Slaver………………………………………………………… 52 Hình 3.5 Sơ đồ giải thuật cho Master Module…………………………………….53 Hình 3.6 Sơ đồ giải thuật cho Slave Module…………………………………… 54 Hình 3.7 Giao diện kết nối máy tính mạch Master thông qua cổng USB…….55 Hình 4.1 Tổng quan điều khiển Master – Slaver………………………… 57 Hình 4.2 Tích hợp Master, Slave, Mạch công suất mạch nguồn hệ thống với máy tính…………………………………………………………………… …58 Hình 4.3 Đường đặc tính thực nghiệm điều khiển tốc độ với v=500v/ph…… …60 Hình 4.4 Trường hợp động chạy không tải vòng điều khiển vùng tốc độ v=500v/ph……………………………………………………… ……… 60 Hình 4.5 Đường đặc tính thực nghiệm điều khiển tốc độ với v = 800v/ph trường hợp vòng điều khiển, dỡ tải……………………………………… 61 Hình 4.6 Đường đặc tính thực nghiệm điều khiển tốc độ với v = 800v/ph trường hợp vòng điều khiển, dỡ tải………………………………………… … 61 Hình 4.7 Đường đặc tính thực nghiệm điều khiển tốc độ với v = 800v/ph trường hợp vòng điều khiển, tăng tải…………………………………………….62 Hình 4.8 Đường đặc tính thực nghiệm điều khiển tốc độ với v = 800v/ph trường hợp vòng điều khiển, tăng tải………………………………………62 ii Lời nói đầu LỜI NÓI ĐẦU Hiện nước ta, chi tiết dụng cụ quang học ngày đóng vai trò quan trọng kinh tế quốc dân quốc phòng Công nghệ gia công chi tiết quang, nguyên công gia công tinh, mài nghiền coi phương pháp có hiệu cho phép đạt độ xác gia công cao thiết bị công nghệ trình độ thấp Vấn đề Tự động hoá nhà máy nói chung công nghệ gia công chi tiết quang nói riêng trở lên cấp thiết, đòi hỏi phải đầu tư nhiều thời gian, công sức để nghiên cứu, thiết kế chế tạo Trong phạm vi luận văn này, em thiết kế, chế tạo điều khiển số cho máy nghiền chi tiết quang máy CNC-MB 250 Trong đó, em sâu xây dựng hoàn thiện thuật toán điều khiển mạch vòng dùng cho động DC servo Ngoài ra, em tiến hành lắp ráp, chạy thử máy đánh giá kết so với kết nghiên cứu trước, vốn báo cáo đề tài khoa học B2008-01-188 Để có kết luận văn này, em tìm hiểu lý thuyết bản, tiến hành nghiên cứu lĩnh vực liên quan đến nội dung luận văn triển khai ứng dụng Qua em xin gửi lời cám ơn tới hai thầy giáo hướng dẫn thầy giáo PGS.TS.Nguyễn Trọng Hùng thầy giáo PGS.TS.Tạ Cao Minh tạo điều kiện giúp đỡ em suốt thời gian nghiên cứu để em hoàn thành tốt luận văn Em xin chân thành cảm ơn ! Hà Nội ngày 25 tháng 09 năm 2011 Học viên thực Nguyễn Văn Võ Chương Tổng quan hệ thống Chương TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG 1.1 Sơ lược máy mài nghiền chi tiết quang CNC-MB 250 1.1.1 Giới thiệu chung Máy mài nghiền chi tiết quang CNC-MB 250 mô hình mài nghiền công nghiệp dây chuyền máy mài nghiền Thông thường, môt dây chuyền máy có khoảng 6-8 máy làm việc độc lập Mô hình đặt phòng 105-nhà C4-5 trường đại học Bách Khoa Hà Nội Hình 1.1 Máy mài nghiền chi tiết quang CNC-MB 250 Máy mài nghiền chi tiết quang CNC-MB 250 có sơ đồ hình vẽ dưới: Hoạt động máy sau: tay quay quay với vận tốc góc ω1, dẫn động động số nhằm tạo chuyển động lắc cần lắc với vận tốc -2- Chương Tổng quan hệ thống lắc ω3 Đĩa gá mang chi tiết gia công lắc theo cần lắc Đĩa nghiền quay với vận tốc góc ω5 nhờ dẫn động động số Khi gia công, chi tiết gắn đĩa gá hai động truyền chuyển động quay tới trục công tác để tạo gia chuyển động quay ω1 ω5 Hình 1.2 Cơ cấu khâu máy mài nghiền chi tiết quang CNC-MB 250 Hình 1.3 Cơ cấu khâu máy mài nghiền chi tiết quang MB-250 -3- Chương Tổng quan hệ thống Từ kết nghiên cứu ta thấy rằng, trình gia công chi tiết quang mài nghiền phụ thuộc vào chương trình động học Để điều chỉnh chương trình động học gia công, cần điều chỉnh thông số hình học động học máy Ngoài ra, từ kết mô chương trình động học kết điều chỉnh tốc độ quay trục tay quay trục công tác cho ta thấy yếu tố ảnh hưởng đến trình động học máy mài nghiền chi tiết quang : - Vận tốc đáp ứng động dẫn động có tải trọng thay đổi - Hệ số tỷ số truyền vận tốc trục tay quay trục công tác kl=ω1/ω5 1.1.2 Yêu cầu toán đặt Các thông số máy: - Tên máy : CNC-MB 250 - Kích thước mài lớn đĩa mài: 250mm - Vật liệu mài gia công: mặt thuỷ tinh - Kích thước máy: 640 x 800 x 1500 - Máy có bloc gia công, gồm trục công tác trục tay quay - Các thông số hình học cấu khâu trên: + Chiều dài khâu nối giá: l0 = 330 mm; + Chiều dài tay quay lớn nhất: l1max = 50 mm; + Chiều dài truyền: l2 = 160 mm; + Chiều dài cần lắc: l3 = 300 mm; + Chiều dài lớn giá tốc: l4max = 300 mm; + Bán kính lớn đĩa gá chi tiết: rmax = 100 mm; + Bán kính lớn đĩa nghiền: Rmax = 125 mm; - Thông số động sử dụng: + Công suất động DC Servo: 80 W; + Điện áp định mức 45V; + Vận tốc tối đa: 4000 rpm; - Các hệ thống phụ bao gồm: -4- Chương Thiết kế chế tạo điều khiển số - Cổng nối với encoder để đọc tín hiệu hồi tiếp, để lấy tín hiệu từ encoder - Truyền tín hiệu tới mạch lực để điều khiển động Sau thiết kế chi tiết mạch nguyên lý Slaver: R3 5v GND_CS J1 R1 RESISTOR J5 1 signal1 40VDC ISO1 RESISTOR PWM1 12V R9 R5 RESISTOR 12V signal1 RESISTOR 6N135 CON3 CON2 R4 ISO2 5v J6 GND_CS R10 R2 RESISTOR CON2 RESISTOR PWM2 J2 SW5 R6 RESISTOR SELECT C37 RESISTOR 6N135 signal2 signal2 104 CON3 KHOI CONG SUAT GND SW6 CACH LY CANCEL C38 GND_CS J4 D1 CON2 104 C2 C1 CAP CAP 40VDC SW7 NEXT C39 DIODE 40VDC J19 LM7824 24V VO GN D VI GND bien tro RD1 RD4 RD6 DEN LED R7 330 C5 C41 C 104 C6 1000UF/35V 5v 10 12 14 16 11 13 15 5v RD0 RD2 PREVIOUS R13 C40 DEN LED 5v 10 104 J25 5v VI 12V VO GN D 24V C7 104 C8 1000UF/35V LM7805 VO VI MCLR D6 LED Reset SW TACT-SPST 2 R14 330 C14 104 C9 1000UF/35V D7 MCLR 5v GND ICSP2 ICSP1 5v C12 104 ICSP LED GND GND C10 33P J3 CON2 D8 XTAL1 XTAL1 XTAL2 PWM1 PWM2 SCL RD0 RD1 INPUT C11 33P DIODE 40 RB7 39 RB6 38 RB5 37 RB4 36 RB3 35 RB2 34 RB1 33 RB0 32 VDD 31 GND 30 RD7 29 RD6 28 RD5 27 RD4 26 RC7 25 RC6 24 RC5 23 RC4 22 RD3 21 RD2 MCLC/VPP RAO/ANO RA1/AN1 RA2/NA2 RA3/NA3 RA4 RA5 RE0 10 RE1 11 RE2 12 VDD 13 GND 14 OSC1 15 OSC2 16 RC0 17 RC1 18 RC2 19 RC3 20 RD0 RD1 ICSP2 ICSP1 PREVIOUS NEXT CANCEL SELECT 5v RD7 RD6 RD5 RD4 SCK RD2 PIC16F877A Y2 GND PREVIOUS NEXT CANCEL SELECT JE1 J21 5v 3 10 GND 4,7K MCLR GND R27 5v CON3 R11 10K R8 330 GND_CS INPUT NUT BAM KHOI HIEN THI LCD GND_CS LM7812 SW8 GND RD5 RD7 GND CON16A D5 LED 104 R12 1K bien tro 20M X2 XTAL2 GND J26 SCL SCK GND KHOI NGUON KHOI DIEU KHIEN JAC I2C Hình 3.5 Sơ đồ chi tiết mạch điều khiển Slaver - 51 - C13 104 Chương Thiết kế chế tạo điều khiển số Hình 3.6 Mạch điều khiển Slaver 3.2 Sơ đồ giải thuật chương trình điều khiển Ở quan tâm tới giải thuật mạch Master Slaver Ở Master quan tâm vấn đề truyền nhận liệu từ máy tính xuống Còn module Slaver vấn đề nhận liệu từ Master xử lý vòng điều khiển PID 3.2.1 Giải thuật cho master module Sau lưu đồ giải thuật cho mạch Master: - 52 - Chương Thiết kế chế tạo điều khiển số Hình 3.7 Sơ đồ giải thuật cho Master Module - 53 - Chương Thiết kế chế tạo điều khiển số 3.2.2 Giải thuật cho Slave Module: Hình 3.8 Sơ đồ giải thuật cho Slave Module - 54 - Chương Thiết kế chế tạo điều khiển số 3.3 Giao diện với máy tính 3.3.1 Giao diện điều khiển hệ thống Trong trình hoạt động hệ thống, việc giao tiếp người máy quan trọng Dưới giao diện điều khiển hệ thống, viết phần mềm VB: Hình 3.9 Giao diện kết nối máy tính mạch Master thông qua cổng USB 3.3.2 Hướng dẫn sử dụng phần mềm giao diện cho máy CNC-MB 250 Để chạy máy, phải kết nối hệ thống mạch với máy tính thông qua cáp USB có mạch Khi cắm mạch Master vào máy tính, phần cứng máy tính tự động dò thiết bị mà cắm vào Nếu quan sát phần HID máy tính thiết bị có tên “CNC MB 250” Đây tên mà ta đặt tên lập trình cho phần cứng Master Khi máy tính nhận - 55 - Chương Thiết kế chế tạo điều khiển số xong, dòng cuối dao diện thông báo hiển thị “ Đã kết nối với mạch Master ” Còn không “ trạng thái kết nối ” “ Chưa kết nối với mạch Master ” Hệ thống chạy mạch Master kết nối với máy tính Bên trái dao diện nút điều khiển van dung dịch động mở cửa Đó công tắc ON OFF Nó hoàn toàn điều khiển độc lập với hệ thống động Bên phải, thông số cần truyền cho động Các thông số Kp1, Ki1, Kd1, tốc độ1 cho động Kp2, Ki2, Kd2, tốc độ2 cho động Đây động điều khiển mạch Slaver giao tiếp với mạch với Master thông qua Bus I2C Sau nhập xong thông sô, nhấp nút Send Các thông số gửi xuống Slaver Sau đó, nhấp nút Run, hệ thống bắt đầu chạy Trong chạy, ta nhấp nút Stop, hệ thống dừng lại Trong trình chạy hoàn toàn thay đổi thông số, hệ thống tự động UPDATE thông số cho mà không cần phải khởi động lại hệ thông Dòng thông báo dao diện, thông báo trạng thái máy chạy, hay dừng, hay gửi liệu xong chưa… - 56 - Chương Kết quả, đánh giá độ xác Chương KẾT QUẢ, ĐÁNH GIÁ ĐỘ CHÍNH XÁC 4.1 Hệ thống điều khiển số cho máy CNC-MB 250 thực tế Như vậy, thiết kế xong điều khiển cho hệ thống Dưới hình ảnh thiết bị lắp ráp hoàn thiện hoạt động Hình 4.10 Tổng quan điều khiển Master – Slaver Khi thiết kế tủ điện, ta đặt khối nguồn Khối nguồn bao gồm biến áp cho mạch lực biến áp cho điều khiển Tiếp theo ta đặt mạch lực, mạch slaver mạch master Hệ thống dây xuống tủ điện - 57 - Chương Kết quả, đánh giá độ xác Sau tủ điện thiết kế xong, ta lắp hoàn chỉnh hệ thống điều khiển vào máy Hình ảnh toàn cảnh hệ thống Nó bao gồm: máy tính có cài đặt phần mềm điều khiển, tủ điều khiển hệ thống máy Hình 4.2 Tích hợp Master, Slave, Mạch công suất mạch nguồn hệ thống với máy tính 4.2 Xây dựng đường đặc tính thực nghiệm đánh giá chất lượng hệ thống điều khiển 4.2.1 Phương pháp xây dựng Từ chương ta biết rằng, thông số chất lượng hệ thống điều khiển phải thể tính ổn định hệ thống; chất lượng trình điều khiển trình xác lập trạng thái tĩnh trạng thái động (quá trình độ) Để đánh giá chất lượng hệ thống điều khiển, người ta dùng thông số sau: + Độ hiệu chỉnh; + Sai lệch tĩnh; + Thời gian độ - 58 - Chương Kết quả, đánh giá độ xác Trong đề tài này, để xây dựng đường đặc tính thực nghiệm đánh giá chất lượng hệ thống điều khiển, từ liệu lưu trữ máy tính, thực theo phương pháp sau: - Bước 1: - Master gửi lệnh xuống Slaver, để Slaver bắt đầu lấy liệu - Dữ liệu lấy tốc độ động mà Slaver quản lý chu kỳ Chip Slaver xử lý - Dữ liệu chuẩn bít để dễ cho lưu giữ - Dữ liệu lưu vào vùng nhớ (tĩnh) EEPROM Chip - Dữ liệu lấy liên tục chu kỳ liền Khi lưu hết nhớ EEPROM, tự động kết thúc - Bước 2: Sau chạy xong, Master gửi lệnh hiển thị liệu LCD, lưu liệu này, nhập vào EXCEL để vẽ đồ thị 4.2.2 Các đường đặc tính thực nghiệm Trong phần này, ta so sánh trường hợp: chạy chế độ vòng điều khiển chế độ vòng điều khiển Các trường hợp hệ thống chạy thử không tải vùng tốc độ thấp, tăng tải trường hợp hạ tải Ta đánh giá dựa tham số chất lượng điều khiển phân tích - Chế độ hoạt động với tốc độ quay trục động không tải v = 500v/ph Hệ thống ổn định sau thời gian 40 chu kỳ lấy tín hiệu.Với thông số hệ thống điều khiển : Kp=0.1;Ki=0.3;Kd=0 Ở vùng tốc độ thấp, động dao động mạnh Với trường hợp hệ chạy vòng điều khiển, sai lệch trung bình max khoảng 100v/ph Trong với trường hợp vòng điều khiển, sai lệch khoảng 25v/ph Rõ ràng, vùng tốc độ thấp hệ thống chạy vòng điều khiển tốt hẳn so với hệ thống chạy vòng - 59 - Chương Kết quả, đánh giá độ xác Hình 4.3 Đường đặc tính thực nghiệm điều khiển tốc độ với v=500v/ph Hình 4.4 Trường hợp động chạy không tải vòng điều khiển vùng tốc độ v=500v/ph - 60 - Chương Kết quả, đánh giá độ xác - Chế độ hoạt động với tốc độ quay trục động v = 800v/ph: hệ thống chạy có tải ổn định dỡ tải, hệ thống vòng điều khiển có thời gian độ nhanh so với chế độ hoạt động tốc độ quay trục động chạy vòng điều khiển Hình 4.5 Đường đặc tính thực nghiệm điều khiển tốc độ với v = 800v/ph trường hợp vòng điều khiển, dỡ tải Hình 4.11 Đường đặc tính thực nghiệm điều khiển tốc độ với v = 800v/ph trường hợp vòng điều khiển, dỡ tải - 61 - Chương Kết quả, đánh giá độ xác - Chế độ hoạt động với tốc độ quay trục động v = 800v/ph: hệ thống chạy có tải ổn định tăng tải, hệ thống vòng điều khiển có thời gian ổn định nhanh so với chế độ hoạt động tốc độ quay trục động chạy vòng điều khiển Hình 4.7 Đường đặc tính thực nghiệm điều khiển tốc độ với v = 800v/ph trường hợp vòng điều khiển, tăng tải Hình 4.8 Đường đặc tính thực nghiệm điều khiển tốc độ với v = 800v/ph trường hợp vòng điều khiển, tăng tải - 62 - Chương Kết quả, đánh giá độ xác 4.3 Đánh giá kết đề xuất hướng nghiên cứu Từ kết ta nhận thấy rằng, bước đầu hoàn thiện hệ thống điều khiển cho máy Từ đó, hoàn toàn khảo sát hệ thống máy thông qua trình chạy máy Tuy nhiên, để ý kết chạy máy phụ thuộc nhiều vào thông số Kp, Ki Kd cài đặt giao diện điều khiển Nhiệm vụ khảo sát xác hệ thống để đưa thông số thích hợp vùng tốc độ động Sai số hệ thống lớn, nguyên nhân: - Xử lý phần mềm - Lựa chọn thiết kế phần cứng Từ đó, ta đưa đề xuất nghiên cứu: - Xử lý lại phần mềm thiết kế lại phần cứng để giảm sai số điều khiển Ví dụ sử dụng chíp cao dòng DSPIC… - Mở rộng điều khiển cho nhiều module hoàn thiện module giao tiếp I2C có khả mở rộng tới 128/2=64 thiết bị làm việc độc lập… - 63 - Chương Kết quả, đánh giá độ xác KẾT LUẬN Dựa vào kết nghiên cứu điều khiển số cho máy mài nghiền chi tiết quang CNC-MB 250, hoàn thành mục tiêu luận văn đề Ta thiết kế điều khiển cho máy, chất lượng điều khiển tốt so với điều khiển cũ Dưới kết mà đạt được: - Giao diện điều khiển máy viết phần mềm VB - Hệ thống điều khiển CNC sử dụng: + Thuật toán điều khiển Tỷ lệ - Tích phân – Vi phân PID; + Vi điều khiển PIC 18F4550 PIC 16F877A; + Chuẩn giao tiếp I2C ( Inter-Integrated Circuit Bus) - Chuẩn giao tiếp đại, tạo điều kiện mở nghiên cứu máy có nhiều trục quay; + Các hiển thị thông số điều khiển LCD; + Giao diện điều khiển hiển thị toàn thông số trình điều khiển, thuận tiện cho trình công nghệ gia công; + Tích hợp hai vòng điều khiển âm điện áp dương dòng điện động Servo thành công, điểm kết luận văn + Các yêu cầu kỹ thuật hệ thống thiết kế đáp ứng yêu cầu đặt Em xin chân thành cám ơn thầy giáo PGS.TS.Nguyễn Trọng Hùng thầy giáo PGS.TS.Tạ Cao Minh tận tình hướng dẫn em luận văn Do điều kiện thử nghiệm hạn chế thời gian nghiên cứu không nhiều nên luận văn không tránh thiếu xót, em mong bảo hướng dẫn thêm thầy, cô giáo Em xin chân thành cám ơn! Hà nội, 25/09/2011 Học viên Nguyễn Văn Võ - 64 - Tài liệu tham khảo TÀI LIỆU THAM KHẢO John A Shaw - The PID Control Algorithm - How it works, how to tune it, and how to use it, 2nd Edition (ebook), 2003 Bùi Quốc Khánh , Phạm Quốc Hải , Nguyễn Văn Liễn , Dương Văn Nghi Điều chỉnh tự động truyền động điện – NXB Khoa Học Kỹ Thuật – 1999 Nguyễn Trọng Hùng, Bùi Bá Chính, Phan Văn Bình - Nghiên cứu hệ thống điều khiển số dịch chuyển quay ứng dụng máy mài nghiền chi tiết quang, Tạp chí Khoa học Công nghệ Trường Đại học kỹ thuật (63) (2008) 38-42 Nguyễn Trọng Hùng, Bùi Bá Chính, Phan Văn Bình - Về giải pháp số hoá máy mài nghiền chi tiết quang, Tạp chí Khoa học Công nghệ Trường Đại học kỹ thuật (65) (2008) 59-64 Nguyễn Trọng Hùng, Vũ Duy Đức, Phạm Quốc Hải, Nguyến Văn Võ – Nghiên cứu thuật toán mạch hệ thống điều khiển tốc độ quay máy mài nghiền chi tiết quang CNC MB-250 Tạp chí Khoa học Công nghệ, VAST Tập 48, Số 3, trang 113-120 Hà Nội 2010 Nguyễn Trọng Hùng – Nghiên cứu, thiết kế chế tạo mô hình module hệ thống điều khiển tốc độ quay tích hợp máy gia công khí CNC Báo cáo tổng kết đề tài KH CN cấo Bộ, mã số B2010-21-27, Bộ GD ĐT Hưng Yên 12/2011 Võ Minh Chính, Phạm Quốc Hải, Trần Trọng Minh Điện tử công suất – NXB Khoa học Kỹ thuật 2007 Các trang web: http://pic18fusb.online.fr/wiki/wikka.php?wakka=HidCom http://www.ganssle.com/articles/usb.htm http://www.usbman.com/Reviews/hidmaker.html http://www.epanorama.net/links/pc_interface.html http://www.ccsinfo.com/devices.php?page=exlist http://en.wikipedia.org/wiki/USB - 65 - ... điều khiển trục động Sơ đồ khối hệ thống điều khiển số dịch chuyển quay máy mài nghiền chi tiết quang CNC MB-250 xây dựng hình 2.1 Để xây dựng hệ thống điều khiển số máy mài nghiền chi tiết quang, ... Trang Hình 1.1 Máy mài nghiền chi tiết quang CNC- MB 250……………………………2 Hình 1.2 Cơ cấu khâu máy mài nghiền chi tiết quang CNC- MB 250 .3 Hình 1.3 Cơ cấu khâu máy mài nghiền chi tiết quang MB-250…………... 2.9.3 Vấn đề vòng điều khiển 46 2.9.4 Xử lý vấn đề 47 Chương THIẾT KẾ CHẾ TẠO BỘ ĐIỀU KHIỂN SỐ 48 3.1 Hệ thống điều khiển cho máy mài nghiền chi tiết quang CNC MB250 48 3.1.1