Nghiên cứu xây dựng mô hình con lắc ngược và hệ thống điều khiển_2

luan van thac si - luan van thac si kinh te - luan an tien - luan van of 95 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài nghiên cứu Quá trình phát triển mặt người ln gắn liền với q trình phát triển khoa học công nghệ Sự phát triển khoa học cơng nghệ đòn bẩy giúp cho quốc gia phát triển tồn điện mạnh mẽ Song song với q trình phát triển u cầu ngày cao cơng việc độ xác, tin cậy, khả làm việc môi trường khắc nghiệt cường độ cao thời gian dài thiết bị công nghiệp với yêu cầu tự động hóa cao điều khiển xác Cùng với phát triển ngành kỹ thuật điện tử, công nghệ thông tin, ngành kỹ thuật điều khiển tự động hoá đạt nhiều tiến Tự động hố q trình sản xuất phổ biến rộng rãi hệ thống công nghiệp giới nói chung Việt Nam nói riêng Tự động hố khơng làm giảm nhẹ sức lao động cho người mà góp phần lớn việc nâng cao suất lao động cải thiện chất lượng sản phẩm Mơ hình điều khiển lắc ngược mơ hình thí nghiệm lý tưởng cho việc ứng dụng thuật toán điều khiển đại kỹ thuật điều khiển máy tính Những năm gần lý thuyết điều khiển mờ có bước phát triển vượt bậc ngày ứng dụng nhiều vào thực tiễn Việc ứng dụng lý thuyết điều khiển mờ vào điều khiển mơ hình lắc ngược mang đến nhiều kiến thức kinh nghiệm bổ ích Cùng với niềm đam mê khoa học, với lòng yêu thích khám phá kỹ thuật điều khiển Tác giả lựa chọn đề tài tốt nghiệp Thạc sỹ “ Nghiên cứu xây dựng mơ hình lắc ngược hệ thống điều khiển” Mục đích nghiên cứu - Tìm hiểu lắc ngược phương pháp điều khiển cân - Tìm hiểu điều khiển mờ - Nghiên cứu thuật toán điều khiển mờ để điều khiển cân hệ thống xe – lắc ngược - Mô hệ thống phần mềm Matlab - Simulink Footer Page - Footer Page - kho luan van - tai lieu - 123doc- tieu luan - khoa luan-tai chinh ngan hang - thuong mai - luan van thac si - luan van thac si kinh te - luan an tien - luan van of 95 - Xây dựng chương trình điều khiển hệ thống lắc ngược miền thời gian thực Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: - Hệ xe – lắc ngược - Bộ điều khiển mờ Phạm vi nghiên cứu - Xây dựng mô hình tốn học cho hệ thống xe – lắc ngược - Điều khiển cân hệ thống điều khiển mờ - Mô hệ thống phần mềm Matlab - Simulink, đánh giá kết - Xây dựng chương trình điều khiển hệ thống lắc ngược miền thời gian thực Phƣơng pháp nghiên cứu Nghiên cứu lý thuyết: - Nghiên cứu xây dựng mô hình lắc ngược - Nghiên cứu Cad điều khiển PCI-1711; hệ truyền động điện chiều - Nghiên cứu kết hợp thuật toán mờ để điều khiển cân lắc ngược Phương pháp thực nghiệm: - Sử dụng phần mềm Matlab – Simulink làm công cụ xây dựng mơ hình mơ hệ thống - Xây dựng mơ hình thực nghiệm chạy thời gian thực để đưa kết điều khiển Ý nghĩa khoa học thực tiễn Con lắc ngược sở để tạo hệ thống tự cân như: xe hai bánh tự cân bằng, tháp vơ tuyến, giàn khoan, cơng trình biển…Khi lý thuyết điều khiển đại ngày hoàn thiện lắc ngược đối tượng áp dụng để kiểm tra lý thuyết Footer Page - Footer Page - kho luan van - tai lieu - 123doc- tieu luan - khoa luan-tai chinh ngan hang - thuong mai - luan van thac si - luan van thac si kinh te - luan an tien - luan van of 95 CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CON LẮC NGƢỢC DI CHUYỂN 1.1 CẤU TẠO CỦA CON LẮC NGƢỢC Cấu trúc động học chung mơ hình lắc ngược trình bầy hình 1.1 gồm phận khí gồm xe gng nhỏ, có phận tay đòn gắn lắc xoay theo trục ngang Xe gng truyền động động điện chiều thông qua hệ thống Puly dây đai di chuyển đường ray phẳng phạm vi chuyển động giới hạn Vị trí xe gng điều khiển hệ thống điều khiển số thông minh đảm bảo lắc di chuyển giữ cân Đường ray có độ dài cố định điều kiện ràng buộc thuật toán điều khiển Máy phát tốc gắn trục Puly cấu chuyển động sử dụng cho xác định vị trí tức thời xe gng Góc quay lắc đo chiết áp xoay gắn trục quay lắc ngược Hình 1.1: Cấu trúc động học mơ hình lắc ngược 1-Khối cấp nguồn cho động 2- Động chiều 3- Puly dẫn động 4,8 -Dây đai dẫn động 5-Thanh dẫn hướng chuyển động xe goòng 6-Xe goòng 7-Quả lắc 9- Tay đòn lắc Footer Page - Footer Page - kho luan van - tai lieu - 123doc- tieu luan - khoa luan-tai chinh ngan hang - thuong mai - luan van thac si - luan van thac si kinh te - luan an tien - luan van of 95 1.2 XÂY DỰNG MƠ HÌNH TỐN HỌC CỦA CON LẮC NGƢỢC KHI TÍNH KHỐI LƢỢNG CẦN LẮC Từ cấu tạo lắc ngược ta cần xây dựng mơ hình tốn học lắc ngược để phục vụ trình tổng hợp điều khiển mơ máy tính cách xác Khi xây dựng mơ hình tốn học lắc ngược ta sử dụng nhiều phương pháp để tìm phương trình động lực học Phần mô tả chuyển động động lực học lắc ngược, dựa vào định luật Newton chuyển động Các hệ thống khí có hai bậc tự (DOF) xét chuyển động cùa xe goòng trục X chuyển động quay lắc tmặt phẳng XY Vì ta có hai phương trình động sau: Các tham số hệ thống lắc ngược sau: x - khoảng cách từ trọng tâm xe đến trục Y  - góc quay lắc so với trục thẳng đứng Hình 1.2: Các tham số lắc ngược Các thơng số sử dụng phương trình động lực học lắc ngược M - Khối lượng xe goòng đơn vị kg m - Khối lượng lắc đơn vị kg J - Mơmen qn tính lắc đơn vị kg-m2 Footer Page - Footer Page - kho luan van - tai lieu - 123doc- tieu luan - khoa luan-tai chinh ngan hang - thuong mai - luan van thac si - luan van thac si kinh te - luan an tien - luan van of 95 L – Chiều dài lắc đơn vị m B - Hệ số ma sát Ns/m g – Gia tốc trọng trường m/s2 1.2.1 Xây dựng phương trình tốn học mơ tả chuyển động lắc Phân tích sơ đồ hệ thống lắc ngược ta có lực tác động vào xe gng lắc theo sơ đồ hình Hình 1.3: Sơ đồ lực tác dụng vào hệ thống lắc ngược Tiến hành tổng hợp lực tác động vào xe goòng theo phương ngang ta phương trình chuyển động: Mx  bx  N  F (1.1) Chúng ta tổng hợp lực theo phương thẳng đứng khơng hữu ích chuyển động hệ thống lắc ngược không chuyển động theo hướng trọng lực Trái Đất cân với tất lực thẳng đứng Tổng hợp lực lắc theo chiều ngang ta được: mx  mlcos  ml2 sin   N Trong l  (1.2) L chiều dài từ tâm lắc tới điểm gốc Thay phương trình 1.2 vào phương trình 1.1 ta (M  m)  x  bx  mlcos   ml2 sin   F (1.3) Tổng hợp lực vng góc với lắc: P sin   N cos   mg sin   ml  mxcos  (1.4) Footer Page - Footer Page - kho luan van - tai lieu - 123doc- tieu luan - khoa luan-tai chinh ngan hang - thuong mai - luan van thac si - luan van thac si kinh te - luan an tien - luan van of 95 Để làm hai điều khiển P N ta tiến hành tổng hợp momen trọng tâm lắc:  Pl sin   N cos  J (1.5) Thay phương trình 1.4 vào phương trình 1.5 ta được: ( J  ml )  mlg sin   mlxcos (1.6) Từ hai phương trình (1.3) (1.6) ta có hệ phương trình mơ tả đặc tính động học phi tuyến hệ thống lắc ngược: (M  m)  x  bx  mlcos   ml2 sin   F (1.7) ( J  ml )  mlg sin   mlxcos  (1.8) Ta biến đổi (1.7) (1.8) sau:  x F  bx  ml cos   ml sin  M m   mlx cos   mlg sin  J  ml (1.9) (1.10) Thay phương trình (1.9) (1.10) vào phương trình (1.7) (1.8) ta có được:  x ( J  ml )( F  bx  ml2 sin  cos  )  m2l g sin  cos  ( J  ml )( M  m)  m2l cos2  ml (bx cos   F cos   ml2 sin  cos   ( M  m) g sin    ( J  ml )( M  m)  m2l cos2  (1.11) (1.12) 1.2.2 Mơ hình hệ lắc ngược Matlab - simulink Footer Page - Footer Page - kho luan van - tai lieu - 123doc- tieu luan - khoa luan-tai chinh ngan hang - thuong mai - luan van thac si - luan van thac si kinh te - luan an tien - luan van of 95 Hình 1.4: Mơ hình lắc ngược matlab – simulink 1.3 XÂY DỰNG MƠ HÌNH TỐN HỌC CỦA CON LẮC NGƢỢC KHI BỎ QUA KHỐI LƢỢNG CỦA CẦN LẮC 1.3.1 Xây dựng phương trình tốn học mơ tả chuyển động lắc Xét hệ thống lắc ngược hình 1.5 Con lắc ngược gắn vào xe kéo động điện Chúng ta xét toán hai chiều, nghĩa lắc di chuyển mặt phẳng Con lắc ngược ổn định ln ngã xuống trừ có lực tác động thích hợp Giả sử khối lượng lắc tập trung đầu hình vẽ (khối lượng không đáng kể) Lực điều khiển u tác động vào xe Yêu cầu toán ñiều khiển vị trí xe giữ cho lắc ngược thẳng đứng (con lắc cân bằng) Footer Page - Footer Page - kho luan van - tai lieu - 123doc- tieu luan - khoa luan-tai chinh ngan hang - thuong mai - luan van thac si - luan van thac si kinh te - luan an tien - luan van of 95 Hình 1.5: Mơ hình lắc ngược bỏ qua khối lượng lắc Trong l: chiều dài lắc ngược (m) M: khối lượng xe (kg) g: gia tốc trọng trường (m/s2) u: lực tác động vào xe (N) m: khối lượng lắc (kg) x: vị trí xe (m) θ: góc lắc ngược phương thẳng đứng (rad) Gọi xG, yG tọa ñộ vật nặng đầu lắc, ta có: xG  x  l.sin  (1.13) yG  l.cos  (1.14) Áp dụng định luật II Newton cho chuyển động theo phương x, ta có: uM d xG d 2x  m dt dt (1.15) Thay xG  x  l.sin  vào (1.13) ta được: uM d 2x d2  m ( x  l.sin  ) dt dt (1.16) Khai triển đạo hàm (1.14) rút gọn ta đuợc: u  (M  m)  x  m.l (sin  ).2  m.l (cos  ). (1.17) Mặt khác, áp dụng định luật II Newton cho chuyển động quay lắc quanh trục ta được: Footer Page - Footer Page - kho luan van - tai lieu - 123doc- tieu luan - khoa luan-tai chinh ngan hang - thuong mai - luan van thac si - luan van thac si kinh te - luan an tien - luan van of 95 m d xG d yG l cos   m l.sin   mgl.sin  dt dt (1.18) Thay xG  x  l.sin  yG  l.cos  vào (1.16) ta được:  d2   d2  m ( x  l sin  ) l cos      m (l.cos  )  l.sin   m.g.l.sin   dt   dt  (1.19) Khai triển đạo hàm biểu thức (1.17) rút gọn ta được: m. x.cos   m.l.  m.g.sin  (1.20) Từ công thức (1.15) (1.18) ta suy ra:  x u  m.l.(sin  ).2  m.g.sin  cos  M  m  m.cos  (1.21)   u cos   ( M  m).g.sin   m.l.(sin  cos  ).2 m.l cos   ( M  m).l (1.22) 1.3.2 Mơ hình hệ lắc ngược Matlab-simulink a Mơ hình lăc ngược tuyến tính Từ phương trình (1.45) (1.46) : (M  m)  x  mlcos   ml2 sin   F ml  mx cos   mg sin  Chúng ta thấy hệ lắc ngược hệ phi tuyến, để có mơ hình lắc ngược tuyến tính cần tuyến tính hóa mơ hình tốn học Giả sử góc  nhỏ để xấp xỉ sin    ; cos    Với điều kiện trên, tuyến tính hóa phương trình (1.45) (1.46) thành phương trình: (M  m)  x  ml  F (1.23) ml  mx  m.g. (1.24) Từ (1.21) (1.22) ta suy ra:  x F ml  M m M m   g.   x l (1.25) (1.26) Từ công thức (1.23) (1.24) ta được: Footer Page - Footer Page - kho luan van - tai lieu - 123doc- tieu luan - khoa luan-tai chinh ngan hang - thuong mai - luan van thac si - luan van thac si kinh te - luan an tien - luan van 10 of 95  x F mg  M M    F ( M  m)  g M l M l (1.25) (1.26) Ta xây dựng mơ hình lắc ngược tuyến tính: Hình 1.6: Mơ hình lắc ngược tuyến tính b Mơ hình lắc ngược phi tuyến Từ phương trình (1.21) (1.22) ta có:  x F  ml (sin  )2  mg cos  sin  M  m  m(cos  )   F cos   ( M  m) g (sin  )  ml (sin  cos  )2 m(cos  )  ( M  m)l Xây dựng mơ hình lắc ngược Matlab – simulink 10 Footer Page - Footer Page - kho luan van - tai lieu - 123doc- tieu luan - khoa luan-tai chinh ngan hang - thuong mai - luan van thac si - luan van thac si kinh te - luan an tien - luan van 52 of 95 Hình 3.9: Đầu điều khiển F Các quy tắc mờ cho điều khiển mờ FLC1 bảng sau: Bảng 3.1: Các quy tắc mờ cho điều khiển FC1 x NB NB NM NS ZE PS PM PB NB NM NS NS PS PM PB NM NS NS PS PM NS NS PS NS ZE PS NS PS PS NM NS PS PS NM NS PS PS NM NS x_dot ZE NB NM PS PM PB NB PM PB PM 52 Footer Page - Footer Page - kho luan van - tai lieu - 123doc- tieu luan - khoa luan-tai chinh ngan hang - thuong mai - luan van thac si - luan van thac si kinh te - luan an tien - luan van 53 of 95 Các quy tắc mờ cho điều khiển mờ FLC2 bảng sau: Bảng 3.2: Các quy tắc mờ cho điều khiển FC2 theta NB NB NM NS ZE PS PM PB NB NM NS NS PS PM PB NM NS NS PS PM NS NS PS NS ZE PS NS PS PS NM NS PS PS NM NS PS PS NM NS theta_dot ZE NB NM PS PM PB NB PM PB PM Bảng 3.1 3.2 cho thấy ma trận quy tắc mờ cho việc kiểm sốt vị trí quy tắc ma trận mờ cho việc kiểm sốt góc tương ứng Như thấy từ hình, tất quy tắc giống Tổng số quy tắc phải đưa 49 quy tắc Tuy nhiên, có 34 quy tắc áp dụng cho điều khiển Luật mờ FLC1 viết chương trình với giao diện Ruler Editor hình 3.10: Hình 3.10: Xây dựng luật điều khiển mờ cho FLC1 53 Footer Page - Footer Page - kho luan van - tai lieu - 123doc- tieu luan - khoa luan-tai chinh ngan hang - thuong mai - luan van thac si - luan van thac si kinh te - luan an tien - luan van 54 of 95 Luật mờ FLC2 viết chương trình với giao diện Ruler Editor hình 3.12: Hình 3.11: Xây dựng luật điều khiển mờ cho FLC2 3.1.2 Xây dựng mơ hình mơ hệ thống Phương trình phi tuyến lắc ngược không bỏ qua khối lượng lắc sau:  x ( J  ml )( F  bx  ml2 sin  cos  )  m2l g sin  cos  ( J  ml )( M  m)  m2l cos2  (3.1)   ml (bx cos   F cos   ml2 sin  cos   ( M  m) g sin  ( J  ml )( M  m)  m2l cos2  (3.2) Ta dễ dạng xây dựng mơ hình đối tượng matlab - simulink sau: 54 Footer Page - Footer Page - kho luan van - tai lieu - 123doc- tieu luan - khoa luan-tai chinh ngan hang - thuong mai - luan van thac si - luan van thac si kinh te - luan an tien - luan van 55 of 95 Hình 3.12: Mơ hình hệ thống lắc ngược hai bậc tự Ta dễ dàng xây dựng cấu trúc điều khiển hệ thống lắc ngược hình 3.14 55 Footer Page - Footer Page - kho luan van - tai lieu - 123doc- tieu luan - khoa luan-tai chinh ngan hang - thuong mai - luan van thac si - luan van thac si kinh te - luan an tien - luan van 56 of 95 Hình 3.13: Sơ đồ cấu trúc điều khiển mờ cho hệ thống lắc ngược 3.1.3 Kết mô đánh giá a Kết mô 56 Footer Page - Footer Page - kho luan van - tai lieu - 123doc- tieu luan - khoa luan-tai chinh ngan hang - thuong mai - luan van thac si - luan van thac si kinh te - luan an tien - luan van 57 of 95 Hình 3.14: Đáp ứng vị trí xe x góc lệch lắc b Đánh giá Ta thấy đối tượng ta đối tượng phi tuyến, có tác động lực tác động vào xe goòng lắc trình chuyển động điều khiển thực tốt điều khiển cho hệ bám với tín hiệu điều khiển Đáp ứng hệ thống nhanh khơng có q chỉnh Tín hiệu điều khiển không bị rơi vào trạng thái làm việc xấu, biên độ tín hiệu điều khiển biến đổi không lớn Chất lượng điều khiển tốt 57 Footer Page - Footer Page - kho luan van - tai lieu - 123doc- tieu luan - khoa luan-tai chinh ngan hang - thuong mai - luan van thac si - luan van thac si kinh te - luan an tien - luan van 58 of 95 3.2 XÂY DỰNG CHƢƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN CON LẮC NGƢỢC TRÊN MIỀN THỜI GIAN THỰC 3.2.1 Mơ hình vật lý hệ thống điều khiển lắc ngược Hình 3.15: Tồn cảnh mơ hình vật lý hệ thống MÁY TÍNH Card Advantech PCI-1711 HỆ CON LẮC NGƯỢC (GĨC LẮC VÀ VỊ TRÍ XE) KHUẾCH ĐẠI CƠNG SUẤT Hình 3.16: Sơ đồ kết nối phần cứng hệ thống Bộ khuếch đại cơng suất nhận tín hiệu điều khiển từ máy tính qua card ghép nối Advantech PCI-1711 cấp nguồn cho động chiều để thực di chuyển vị trí xe gng với điện áp Uđm= 24VDC Cảm biến góc quay cần lắc cảm biến vị trí xe gng chuyển đổi giá trị góc quay cần lắc giá vị trí xe gng thành tín hiệu áp qua card 58 Footer Page - Footer Page - kho luan van - tai lieu - 123doc- tieu luan - khoa luan-tai chinh ngan hang - thuong mai - luan van thac si - luan van thac si kinh te - luan an tien - luan van 59 of 95 ghép nối PCI – 1711 đưa tới máy tính xử lý Chương trình điều khiển lắc ngược miền thời gian thực xây dựng phần mềm Matlab-Simulink 3.2.2 Giới thiệu chung card ghép nối PCI – 1711 Card Advantech PCI 1711 card có khả mạnh việc thu thập liệu cho bus PCI Nó vẽ nét bật dự án mạch điện hoàn thành hàm cho việc thu thập liệu điều khiển PCI 1711 cung cấp hàm đặc biệt cho yêu cầu khác người sử dụng a Những đặc điểm đặc trưng Card Advantech PCI 1711 cung cấp cho người sử dụng với nhiều yêu cầu đo lường hàm điều kiện sau: - 16 kênh Single Ended đầu vào A/D - 12 bit biến đổi A/D với tần số định mức 100 KHz - 16 kênh vào số - 16 kênh số - kênh D/A - Các chương trình đếm cài đặt thời gian - Các kênh tự động Card Advantech PCI 1711 đưa đặc trưng chính:  Hàm Plug and Play ( cắm chạy ): Advantech PCI-1711 thiết bị cắm chạy, tuân theo đầy đủ so với PCI specifi cation Rev 2.1 ( đặc trưng PCI Rev 2.1) Xuyên suốt card này, tất đường truyền dẫn liên kết có cấu tạo đĩa chủ, đầu vào vẽ ngắt để thuận tiện cho việc chinh sửa hàm Plug and Play  Kiểu đầu vào linh hoạt thứ tự cài đặt: PCI – 1711 đặc trưng kênh tự động, mạch quét khuyếch đại Mạch thiết kế điều khiển chuyển mạch tự dồn kênh suốt q trình trích mẫu Người sử dụng đặt giá trị khuyếch đại khác cho kênh phù hợp với mong muốn họ để hiệu chỉnh thứ tự điện áp đầu vào Vì lựa chọn việc cài đặt giá trị khuyếch đại lưu 59 Footer Page - Footer Page - kho luan van - tai lieu - 123doc- tieu luan - khoa luan-tai chinh ngan hang - thuong mai - luan van thac si - luan van thac si kinh te - luan an tien - luan van 60 of 95 giữ SRAM Mưu đồ linh hoạt kích hoạt nhiều kênh tốc độ thử cao cho việc thu thập liệu chất lượng cao ( 100 ks/s )  Bảng nhớ FIFO ( vào trước, trước ): PCI 1711 cung cấp vùng đệm nhớ FIFO : bảng dự trữ đến 1k mẫu thử A/D Người sử dụng có khả khác khả yêu cầu đặc trưng gián đoạn đệm FIFO Trong yêu cầu gián đoạn cho FIFO có thể, người sử dụng cho phép định rõ yêu cầu gián đoạn gửi chu kỳ trích mẫu hay vùng đệm FIFO bão hòa Đặc trưng có lợi kích hoạt truyền liệu liên tục tốc độ cao với nhiều chất lượng đoạn trước hệ thống thao tác  Lựa chọn đầu D/A cách tiết kiệm: PCI 1711 xa với kênh đầu tương tự  16 đầu vào số 16 đầu số: PCI-1711 cung cấp 16 kênh đầu vào số 16 kênh số , người sử dụng phải thay đổi linh động so với dự án tùy chỉnh ứng dụng họ phù hợp cho nhu cầu đặc trưng riêng họ  Bảng đếm chương trình: PCI 1711 trang bị với đếm chương trình, phục vụ kích hoạt nhịp xung cho biến đổi A/D Vi mạch đếm 82C54 đương lượng , kết hợp chặt chẽ ba đếm 16 bit với xung 10 MHz đếm sử dụng đếm biến cố cho kênh đầu vào phát xung, lại ghép tầng với thành timer 32 bit cho kích hoạt nhịp xung b Phần mềm hỗ trợ cho Card PCI-1711 Advantech đưa tập hợp phong phú DLL, phần mềm ứng dụng nhằm giúp đỡ đầy đủ việc khai thác hàm card PCI 1711,bạn sử dụng phần mềm ứng dụng Advantech như: + DLL driver + Labview direr + Advantech Active DAQ + Advantech Geni DAQ 60 Footer Page - Footer Page - kho luan van - tai lieu - 123doc- tieu luan - khoa luan-tai chinh ngan hang - thuong mai - luan van thac si - luan van thac si kinh te - luan an tien - luan van 61 of 95 Một biểu đồ đơn giản hình 1.10 giúp mơ tả mối quan hệ qua lại lớp khác phần cứng, OS, driver, phần mềm ứng dụng Hình 3.17: Lựa chọn chương trình - DLL driver: Phần mềm Advantech DLL drivers có đĩa CD-ROM kèm khơng thể thay đổi Nó với card Advantech DAS Đặc điểm Advantech DLL driver thư viện hàm vào I/O nhằm giúp tăng thêm hiệu cho ứng dụng bạn Advantech DLL làm việc Windows 95/98/NT làm việc với công cụ phát triển Visual C ++, Visual Basic, InpriseC ++ Builaler Inprise Delphi - Advantech Delphi DAQ: Active DAQ cung cấp lựa chọn thêm vào điều khiển Active X thư viện hàm cho sử dụng tất hàm thu thập liệu Nó đặc trưng giao diện chương trình biểu tượng đồ họa bản, VBAngơn ngữ phù hợp, Excel- like báo cáo chung Với điều khiển Active DAQ bạn phát triển ứng dụng DAQ bạn với cơng cụ chương trình u thích bạn, cho dù Visual Basic, Visual C++ , Delphi, C++ Builder, Access or Excel Labview HPVEE ứng dụng Thêm vào Active DAQ cung cấp thu thập khác để dễ dàng sử dụng Visual Busic điều khiển việc thu thập liệu cho card DAS - Advantech Geni DAQ : Là phần mềm có sở Windows để phát triển gói thu nhận, điều khiển, phân tích trình bày liệu Thêm vào 61 Footer Page - Footer Page - kho luan van - tai lieu - 123doc- tieu luan - khoa luan-tai chinh ngan hang - thuong mai - luan van thac si - luan van thac si kinh te - luan an tien - luan van 62 of 95 hàm HMI đặc trưng chúng, GeniDAQ tăng cường xa môi trường chương trình Visual Basic để giảm bớt khúc mắc việc thiết kế vác ứng dụng phức tạp, bao hàm nhánh tính tốn phân tích với mơi trường chương trình Visual Basic, tùy chỉnh hệ thống ứng dụng cho mục đích đặc biệt thành phận khối nhỏ.Phiên 32 bit Geni DAQ phù hợp với PCI 1711 - Labview driver: Advantech cung cấp cho người sử dụng chạy cho Matianal Instaments Labview Bản chạy Labview 32 bit phù hợp với Window 95/98 Windows NT 4.0, ảnh hưởng đến tiềm lực thu thập liệu hai tốc độ cao bình thường card bạn  Sơ đồ khối 62 Footer Page - Footer Page - kho luan van - tai lieu - 123doc- tieu luan - khoa luan-tai chinh ngan hang - thuong mai - luan van thac si - luan van thac si kinh te - luan an tien - luan van 63 of 95 Address Decoder Address Bus PCI Controller PCI Bus Data Bus 16-bit Digital Output 16-bit Digital Input INT A/D & D/A status Control Logic 12-bit D/A Output 12-bit D/A Output CNT0_CLK CNTO_OUT 10 MHz/10 = MHz IRQ Control Logic COUNTER COUNTER 1K Samples FIFO 10 MHz OSC COUNTER 12-bit A/D Convertor CNTO_GATE PACER_OUT EXT_TRG A/D trigger Logic S/W_TRG AI0 AI1 PGIA Multiplexer 16 S/E Channel Scan Logic AI15 Gain Control RAM Hình 3.18: Sơ đồ khối CAD PCI 1711 Để xây dựng chương trình điều khiển đối tượng thực chế độ thời gian thực đề tài sử dụng phần mềm Matlab – Simulink Trong nhiều ứng dụng khác phần mềm có cơng cụ «Real-Time Windows Target», 63 Footer Page - Footer Page - kho luan van - tai lieu - 123doc- tieu luan - khoa luan-tai chinh ngan hang - thuong mai - luan van thac si - luan van thac si kinh te - luan an tien - luan van 64 of 95 có khối vào, tương tự số cho phép kết nối chương trình điều khiển mơi trường Matlab – Simulink với đối tượng điều khiển bên ngồi thơng qua card ghép nối nhận xử lý tín hiệu từ cảm biến, chương trình điều khiển tính tốn theo thuật tốn xác định giá trị tín hiệu điều khiển khối đưa qua card ghép nối tác động lên đối tượng điều khiển bên Tất thao tác thực chế độ thời gian thực Card ghép nối sử dụng đề tài loại PCI-1711 hãng Advantech (Đài loan) với 16 đầu vào số, 16 đầu số, 16 đầu vào analog đầu analog , ADC converter độ phân giải 12 bit thể hình 3.13 Hình 3.19: Card ghép nối Advantech PCI-1711 64 Footer Page - Footer Page - kho luan van - tai lieu - 123doc- tieu luan - khoa luan-tai chinh ngan hang - thuong mai - luan van thac si - luan van thac si kinh te - luan an tien - luan van 65 of 95 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ A Kết Luận Trên thực tế có nhiều đối tuợng cần điều khiển khơng có đủ tham số cần thiết, nên việc thiết kế điều khiển dựa lý thuyết kinh điển gặp nhiều khó khăn Chính lý đòi hỏi phải ứng dụng lý thuyết điều khiển đại vào thực tế Luận văn trọng nghiên cứu xây dựng hệ điều khiển mờ cho hệ lắc ngược dựa tảng lý thuyết điều khiển cao cấp Với kết thu đuợc từ mô thực nghiệm đề tài “Nghiên cứu xây dựng mơ hình lắc ngược hệ thống điều khiển ” tác giả nghiên cứu thực nội dung sau: - Nghiên cứu xây dựng mơ hình tốn học hệ lắc ngược - Ðã xây dựng điều khiển mờ cho hệ lắc ngược - Xây dựng mô hình thực nghiệm điều khiển hệ lắc ngược miền thời gian thực Với điều khiển mờ mà luận văn xây dựng, thông số chất luợng điều chỉnh độ điều chỉnh, thời gian độ, số lần dao động hệ truyền động thu kết khả quan Nhu vậy, điều khiển tác giả nghiên cứu luận văn hoàn toàn đáp ứng yêu cầu chất luợng điều khiển cho lắc ngược Như trình thực luận văn này, tác giả giải đuợc vấn đề đặt Tuy nhiên, với thời gian nghiên cứu hạn chế phạm vi giới hạn vấn đề đặt ra, luận văn chưa đề cập đến việc nhận dạng thông số lắc ngược mà chọn lắc ngược với thơng số biết truớc Ðây vấn đề cần nghiên cứu phát triển B Kiến nghị Nhận dạng thông số lắc ngược, từ thiết kế điều khiển cho lắc ngược 65 Footer Page - Footer Page - kho luan van - tai lieu - 123doc- tieu luan - khoa luan-tai chinh ngan hang - thuong mai - luan van thac si - luan van thac si kinh te - luan an tien - luan van 66 of 95 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] PGS.TS Trần Anh Dũng (2013) , Điều khiển đại lý thuyết ứng dụng, Nhà xuất Giao thông vận tải [2] Nguyễn Thị Phương Hà (2007), Lý thuyết điều khiển đại, Nhà xuất Đại Học Quốc Gia Thành Phố Hồ Chí Minh [3].TS Huỳnh Thái Hồng (2006), Hệ thống điều khiển thông minh, Nhà xuất Đại Học Quốc Gia Thành Phố Hồ Chí Minh [4] Bùi Quốc Khánh, Phạm Quốc Hải, Dương Văn Nghi (1998), Điều chỉnh tự động truyền động điện, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật [5] Phan Xuân Minh, Nguyễn Doãn Phước (2004), Lý thuyết điều khiển mờ, NXB Khoa học Kỹ thuật [6] Nguyễn Doãn Phước (2007), Lý thuyết điều khiển tuyến tính, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật [7] GS.TSKH Nguyễn Phùng Quang (2006), MATLAB Simulink dành cho kỹ sư điều khiển tự động, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật [8] AHMAD NOR KASRUDDIN BIN NASIR (2007), Modeling and controller design for an inverter pendulum system, UNIVERSITI TEKNOLOGI MALAYSIA 66 Footer Page - Footer Page - kho luan van - tai lieu - 123doc- tieu luan - khoa luan-tai chinh ngan hang - thuong mai - ... dựng mô hình tốn học cho hệ thống xe – lắc ngược - Điều khiển cân hệ thống điều khiển mờ - Mô hệ thống phần mềm Matlab - Simulink, đánh giá kết - Xây dựng chương trình điều khiển hệ thống lắc ngược. .. nghiên cứu Nghiên cứu lý thuyết: - Nghiên cứu xây dựng mô hình lắc ngược - Nghiên cứu Cad điều khiển PCI-1711; hệ truyền động điện chiều - Nghiên cứu kết hợp thuật toán mờ để điều khiển cân lắc. .. - Xây dựng chương trình điều khiển hệ thống lắc ngược miền thời gian thực Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: - Hệ xe – lắc ngược - Bộ điều khiển mờ Phạm vi nghiên cứu - Xây dựng