Nghiên cứu, thiết kế và điều khiển vi bước (micro stepping) ứng dụng bơm dịch đối lưu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HCM - HỌC VIÊN : VÕ CƯỜNG Đề tài: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ ĐIỀU KHIỂN VI BƯỚC ( MICRO STEPPING ) ỨNG DỤNG BƠM DỊCH ĐỐI LƯU LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: Kỹ Thuật Cơ Điện Tử Mã số ngành: 60520114 TP HỒ CHÍ MINH, tháng năm 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HCM - HỌC VIÊN : VÕ CƯỜNG Đề tài: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ ĐIỀU KHIỂN VI BƯỚC ( MICRO STEPPING ) ỨNG DỤNG BƠM DỊCH ĐỐI LƯU LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: Kỹ Thuật Cơ Điện Tử Mã số ngành: 60520114 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: Tiến Sĩ Nguyễn Duy Anh CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HCM TP HỒ CHÍ MINH, tháng năm 2014 CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc Cán hướng dẫn khoa học : Tiến Sĩ Nguyễn Duy Anh Luận văn Thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Công nghệ TP HCM ngày 25 tháng năm 2014 Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn Thạc sĩ gồm: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị Hội đồng chấm bảo vệ Luận văn Thạc sĩ) TT Họ tên TS Ngô Cao Cường PGS.TS Nguyễn Tấn Tiến TS Nguyễn Quốc Hưng TS Võ Hoàng Duy TS Nguyễn Hùng Chức danh Hội đồng Chủ tịch Phản biện Phản biện Ủy viên Ủy viên, Thư ký Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận sau Luận văn sửa chữa (nếu có) Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ TP HCM PHÒNG QLKH – ĐTSĐH TP HCM, ngày 15 tháng 12 năm 2013 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Võ Cường Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 16/11/1966 Nơi sinh: Tp HCM Chuyên ngành: Kỹ Thuật Cơ Điện Tử MSHV: 1241840002 I- Tên đề tài: Nghiên Cứu, Thiết Kế Điều Khiển Vi Bước ( Micro stepping) Ứng Dụng Bơm Dịch Đối Lưu II- Nhiệm vụ nội dung: Nhiệm vụ: - Thực luận văn chọn đồng ý chấp thuận giao nhiệm vụ thực từ trường phòng quản lý sau đại học Nội dung: - Thực nghiên cứu sở lý thuyết luận văn, giải thuật cần áp dụng Thi công mô hình III- Ngày giao nhiệm vụ: 12/06/2013 IV- Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 15/12/2013 V- Cán hướng dẫn: Tiến Sĩ Nguyễn Duy Anh CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH (Họ tên chữ ký) (Họ tên chữ ký) LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết quả, mô hình thực nghiệm nêu Luận văn trung thực chưa công bố công trình khác Tôi xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực Luận văn cảm ơn thông tin trích dẫn Luận văn rõ nguồn gốc Học viên thực Luận văn Võ Cường LỜI CÁM ƠN Trong suốt thời gian tham gia học chương trình cao học thực luận văn thạc sĩ, nhận giảng dạy, giúp đỡ, hướng dẫn, góp ý nhiều quý Thầy Cô môn Cơ điện tử, khoa Cơ điện tử Trường Đại học Công Nghệ Tp.HCM quí Thầy Cô Trường Đại học Bách Khoa Tp HCM Trước tiên, chân thành cám ơn quý Thầy tham gia giảng dạy chương trình cao học ngành Cơ điện tử, giúp tích lũy thêm kiến thức sâu rộng chuyên môn, cung cấp cho biện pháp nghiên cứu lĩnh vực điều khiển Tôi chân thành gửi lời cám ơn sâu sắc đến Thầy Tiến sĩ Nguyễn Duy Anh, người Thầy giảng dạy, hướng dẫn góp ý giúp hoàn thành luận văn thạc sĩ Tp.HCM, ngày 17 tháng 11 năm 2013 Học viên Võ Cường TÓM TẮT Thiết bị bơm dịch đối lưu thiết bị Y tế nên cần thiết kế hoạt động với độ ổn định cao, thiết bị sử dụng động DC không chổi quét (Brushless DC Motor) dùng bơm dịch đối lưu cần lưu lượng bơm ổn định điều kiện áp lực tải hệ thống phản hồi thay đổi Từ nhu cầu điều khiển đối tượng có tham số phản hồi bị thay đổi điều khiển PID kinh điển đảm bảo chất lượng đáp ứng điểm làm việc Vì vậy, việc thay đổi thông số điều khiển PID để thích nghi với thay đổi hệ thống theo thời gian đặc biệt quan trọng Với lý đó, luận văn đưa phương án thiết kế điều khiển Self-Tuning PID, với giá trị K p, Kd, Ki tính toán dựa tảng lý thuyết Fuzzy Logic, ứng dụng việc điều khiển động DC không chổi quét (BLDC MOTOR) Mặt khác thiết bị bơm dịch đối lưu thiết kế mạch điều khiển toàn hệ thống vận hành như: theo dõi áp suất đường bơm dịch lúc điều trị, áp suất ngưỡng báo động thiết lập người sử dụng, điều khiển hệ thống van thủy lực đóng mở theo yêu cầu sử dụng, điều khiển ngưỡng an toàn báo động cố ABSTRACT The pump solution in use for medical equipment should be designed to operate with high reliability, this device used a brush DC motor (Brushless DC Motor) solution pump flow convection should stabilize under conditions of pressure and load feedback system is always changing From demand control subjects with feedback parameters are altered, the classic PID controller can not meet the quality assurance work at any point So, changing the parameters of the PID controller to adapt to the change of the system over time is particularly important For this reason, the thesis launched a design project of the SelfTuning PID controllers, the value of Kp, Kd, Ki is calculated based on Fuzzy Logic Theory and application of control brush DC motors (BLDC MOTOR) Other side pumping equipment services are also designed to save the controller operating system such as monitoring pressure on the pump at the treatment, pressure alarm thresholds can be set by the user, the hydraulic control valve system open request to use, control and alarm threshold when safety incidents MỤC LỤC 10 10 High_Val=High_Val+1; //Tang High Limit if(High_Val>499){ Buf16=High_Val-500; H_Val[0]=11; //dau duong } else{ Buf16=500-High_Val; H_Val[0]=10; //dau am } // Convert Hex to decimal for (y=1;y499){ Buf16=Low_Val-500; L_Val[0]=11; //dau duong } else{ Buf16=500-Low_Val; L_Val[0]=10; //dau am } // Convert Hex to decimal for (y=1;y499){ Buf16=High_Val-500; H_Val[0]=11; //dau duong } else{ Buf16=500-High_Val; H_Val[0]=10; //dau am } // Convert Hex to decimal for (y=1;yy+2) //chu ky PWM thu tang len 100uS { BDN=0; y=y+1; //tang PWM len 100uS if(y>90)y=2; } } } } void Kich2() { int8 d,y; d=input_b(); d &=0b00000111; if(d==02) { BDN=0; y=2; while(1) { if(BDNy)output_c(Off); //Off Motor 85 d=input_b(); //Do Sensor d &=0b00000111; if(d!=02) { output_c(Off); return; } if(BDN>y+2) //chu ky PWM thu tang len 100uS { BDN=0; y=y+1; //tang PWM len 100uS if(y>90)y=2; } } } } void Kich1() { int8 d,y; d=input_b(); d &=0b00000111; if(d==03) { BDN=0; y=2; while(1) { if(BDNy)output_c(Off); //Off Motor d=input_b(); //Do Sensor d &=0b00000111; if(d!=03) { output_c(Off); return; } if(BDN>y+2) //chu ky PWM thu tang len 100uS { BDN=0; y=y+1; //tang PWM len 100uS if(y>90)y=2; } } 86 } } void main() { int16 d,adc; int8 k; port_b_pullups(true); setup_adc_ports(ALL_ANALOG); setup_adc(ADC_CLOCK_INTERNAL); setup_spi(SPI_SS_DISABLED); setup_timer_0(RTCC_INTERNAL|RTCC_DIV_32); setup_timer_1(T1_DISABLED); setup_timer_2(T2_DISABLED,0,1); setup_comparator(NC_NC_NC_NC); setup_vref(FALSE); enable_interrupts(INT_RTCC); enable_interrupts(GLOBAL); // TODO: USER CODE!! Init_Parameter(); d=2048; while(1) { if (!input(Off_CMD)||!input(Over_Cur)){ output_c(Off); delay_ms(2000); } else{ set_ADC_channel(0); //Chon ADC kenh for(k=0;k