Sử dụng vi sử lý, vi điều khiển để nhận dạng tham số và điều khiển động cơ một chiều

Ỹ THUẬT CÔNG NGHIỆP NGUYỄN VIẾT TRUYỀN SỬ DỤNG VI XỬ LÝ, VI ĐIỀU KHIỂN ĐỂ NHẬN DẠNG THAM SỐ VÀ ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ

Ỹ THUẬT CÔNG NGHIỆP

NGUYỄN VIẾT TRUYỀN

SỬ DỤNG VI XỬ LÝ, VI ĐIỀU KHIỂN ĐỂ NHẬN DẠNG THAM SỐ VÀ ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA

Thái Nguyên - 2014

MỞ ĐẦU

Động cơ một chiều với ưu điểm về dải điều chỉnh tốc độ rộng, dễ điều chỉnh tốc

độ, mô men lớn nên được sử dụng nhiều trong các hệ thống truyền động như

, truyền độngcác máy nghiề

ộ Vấn đề đặt ra là phải nhận dạng và thay đổiđược các tham số điều khiển để phù hợp với yêu cầu công nghệ sử dụng để điềukhiển chính xác đối tượng Ngày nay việc ứng dụng các bộ điều khiển số trong kỹthuật cho ta các khả năng điều chỉnh chính xác, dễ dàng hơn nên việc ứng dụngnó

ngày càng được nhân rộng

ộ , Vi xử lý,

Vi điều khiển trong công nghi để

ớng điều khiển chính xác hơn, linh hoạt hơn cùng các cơ sởkhoa học kể trên là lý do tôi chọn đề tài:

sau Đại học Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên,

, Xưởng Thực hành Điện tử công suấtTrường Cao Đẳng Nghề công nghiệp Thanh hóa và các anh chị đồng nghiệp

Do hạn chế về thời gian và tài liệu tham khảo nên luận văn chắc chắn khôngtránh khỏi sự thiếu sót Kính mong được sự quan tâm, góp ý của các thầy

cô và bạn bè đồng nghiệp

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Thái Nguyên, ngày 3 tháng 8 năm 2014

Học viên

Nguyễn Viết Truyền

CHƯƠNG I:

M=CONST TRONG 1.1 Tổng quan chung

1.1.1 Tính cấp thiết và mục tiêu nghiên cứu

Động cơ một chiều (DC) được ứng dụng trong các hệ thống điều khiển côngnghiệp vì chúng rất dễ điều chỉnh tốc độ, mô men lớn, Vấn đề đặt ra khi sử dụngđộng cơ DC là các động cơ này là ta phải đi nhận dạng các thông số để biết đượccác thông tin về chúng, từ đó mới có thể mô hình hóa được các động cơ DC dướidạng toán học Mô hình toán học giúp ta có thể dự đoán được hành vi của hệthống và thiết kế bộ điều khiển cho toàn bộ hệ thống Do ta không có các tham

số của động cơ nên ta phải đối mặt với vấn đề là làm sao để kiểm soát cũng nhưđiều khiển đối tượng này một cách chính xác

1.1.2 Tổng quan về nhận dạng tham số điều khiển

Mục đích của việc nhận dạng các tham số là đi tiến hành xây dựng một mô hìnhtoán chính xác, thiết kế bộ điều khiển chính xác, dự đoán hành vi của đối tượng,nghiên cứu sản xuất khả thi với các tham số tìm được và xác định thông tin cònthiếu

Từ mô hình, ta cần lưu ý rằng có sự thay đổi trong điện cảm của phần ứng vớidòng điện phần ứng, do vậy các phương pháp thông thường để nhận dạng tham

số động cơ DC là không chính xác và dẫn tới việc điều khiển sẽ kém chất lượng

Do vậy, phải sử dụng các kỹ thuật đánh giá để ước lượng các giá trị tham số chưabiết hoặc thiếu chính xác với độ chính xác theo yêu cầu Các phương pháp đánh giá

có thể được chia thành hai loại như sau: Đánh giá ngoài tuyến (offline) và đánh giátrực tuyến (online)

Có rất nhiều kỹ thuật đã được sử dụng để nhận diện tham số, mỗi kỹ thuật

có những ưu và nhược điểm riêng Ta có thể liệt kê một số kỹ thuật như sau:

[1] Năm 1975, W Lord và J H Hwang đã chỉ ra rằng các kỹ thuật mô hình hóatuyến tính có thể được áp dụng cho các động cơ DC kích từ riêng biệt nếu tìmđược các tham số mô hình theo điều kiện làm việc động học Họ sử dụng kỹ thuậtcủa Pasek để xác định kiểu mô hình và tất cả các tham số của mô hình từ một đápứng dòng điện của động cơ với đầu vào điện áp kích từ dạng bước Phương phápPasek là một trong số những kỹ thuật đầu tiên được sử dụng trong việc nhậndạng các tham số của động cơ DC Nó xác định kiểu mô hình mẫu của động cơ DChiệu suất cao và tất cả các tham số mô hình chỉ dựa trên đáp ứng dòng điện củathiết bị với một đầu vào là điện áp phần ứng dạng bước với tốc độ ở trạng thái xáclập Nhưng phương pháp này gây ra một số vấn đề về thiết bị đo lường Kỹ thuậtnày đòi hỏi phải đọc được chính xác dạng sóng quá độ giữa hai điểm, đây làđiều khó có thể thực hiện được khi có nhiễu Đồng thời phương pháp này cũng đomột số điểm trên đường cong đáp ứng thời gian của dòng điện, điều này khiếncho nó rất nhạy cảm với nhiễu chuyển mạch dòng điện, và do đó phương phápnày là không chính xác đối với các động cơ giá rẻ đang được sử dụng một cáchrộng rãi trong công nghiệp.

[2] Năm 1983, R Schulz đưa ra kỹ thuật đáp ứng tần số để đo các tham số củađộng cơ hiệu suất cao Mô hình động cơ bậc hai dưới điều kiện cụ thể đượcthể hiện tương đương với một mạch điện cộng hưởng mắc nối tiếp Việc đo đápứng tần số của động cơ khi được coi là mạch trở kháng, tạo nên nền tảng của kỹthuật đo lường có rất nhiều ưu điểm trong thực tế Các kết quả được so sánh vớicác phép đo lường được thực hiện bằng cách sử dụng các phương pháp thôngthường Phương pháp đáp ứng tần số xác định các tham số của động cơ DC hiệusuất cao bằng cách coi mô hình đồng cơ bậc hai là một mạch trở kháng (mạchRLC), và hiệu chỉnh các giá trị của các phần tử trên mạch RLC để tìm ra đáp ứng củađộng cơ DC và tính đến một số mối liên quan giữa các tham số của động cơ DC.Phương pháp này sử dụng một tín hiệu AC có tần số xác định 1kHz Tuy nhiên

phương pháp này không phù hợp với bài toán khi có nhiễu do nó nhạy cảm vớinhiễu.

[3] Năm 1991, S Weerasooriya và M A El-Sharkawi đã đưa ra mạng nơron nhântạo dựa trên hệ thống điều khiển tốc độ hiệu suất cao cho động cơ DC Mục đíchlà

để đạt được độ điều khiển bám chính xác của tốc độ, đặc biệt là khi chưa biết cáctham số tải và động cơ Động học phi tuyến chưa biết của động cơ và tải được thuthập bằng mạng nơron nhân tạo Việc thực hiện nhận dạng vàg các thuật toán điềukhiển được đánh giá bằng cách mô phỏng chúng dựa trên mô hình động cơ DCthông thường Cách thông thường được dùng để xác định đặc tính của động cơ

DC là đi thực hiện các kiểm tra riêng rẽ cho từng thông số, nhưng cách này khôngchỉ gây mất thời gian mà còn có thể tạo ra các kết quả sai lệch nếu các tham sốđược đo ở điều kiện tĩnh hoặc không tải Phương pháp này giả thiết hệ thống là hệSISO và không thể tìm được các tham số động cơ DC và không phù hợp với mụcđích của luận văn

[4] Năm 2001, S Saab và R Abi Kaed-Bey đã chỉ ra rằng các tham số của mộtđộng cơ DC có thể ước lượng được bằng thực nghiệm thông qua phép đo rời rạcbằng một đồng hồ đo lực tích hợp sẵn Các đầu ra của đồng hồ đo lực là các kếtquả đo rời rạc của dòng điện phần ứng, vận tốc góc, điện áp phần ứng (đầu vào hệthống), và các lực do động cơ sinh ra Họ đã sử dụng thuật toán bình phươngcực tiểu để thực hiện nhận dạng tham số của động cơ DC mà không cần sử dụng

bộ chuyển đổi D/A và bộ khuếch đại công suất Hệ thống vật lý nghiên cứu được

mô tả dưới dạng các tham số và sau đó cực tiểu hóa hàm mục tiêu theo các tham

số bằng quá trình lặp Tại cực tiểu của hàm mục tiêu, các giá trị của các tham số

mô tả cấu trúc thực của hệ thống vật lý Thay vì đi tạo ra nghiên cứu chi tiết vàphát triển một mô hình dựa trên mức độ chuyên sâu về vật lý và kiến thức, ta đi

đề xuất một mô hình toán cho phép đủ để mô tả bất cứ phép đo đầu vào vàđầu ra nào quan sát được Điều này làm giảm khối lượng công việc mô hình hóa đimột cách đáng kể

[5] Năm 2004, A Dupuis, M Ghribi và A Kaddouri đã đơn giản hóa việc nhậndạng offline các tham số của động cơ bằng cách đề xuất một phương pháp mớidựa trên tối ưu hóa bằng cách sử dụng thuật toán gen trội đa mục đích Thuật toángen phân loại không trội (NSGA-11) cũng được sử dụng để cực tiểu hóa sai lệch

giữa các đáp ứng dòng điện và vận tốc của dữ liệu và mô hình ước lượng Tính bềnvững của phương pháp cũng được thể hiện bằng cách ước lượng các tham số củađộng cơ

DC theo 4 trường hợp khác nhau Các kết quả mô phỏng đã chỉ ra rằngphương pháp này ước lượng một cách thành công các tham số của động cơ vàcũng có thể đồng thời nhận dạng được mômen tải Nhược điểm của phương phápnày là thường phải tính toán cả các kiểu hàm giống nhau gây mất nhiều thời gian.[6] Năm 2006, R Garrido và R Miranda đã đề xuất một phương pháp mới để nhậndạng vòng kín của cơ cấu servo DC điều khiển vị trí Vòng lặp quanh servo đượckhép kín bằng bộ điều khiển tỷ lệ vi phân (PD) Mô hình servo được điều khiển mộtcách đồng thời bằng một bộ điều khiển PD thứ hai Sai lệch và đạo hàm của sai lệchgiữa đầu ra của cả servo thực và servo mẫu được sử dụng để nhận dạng tham

số động cơ, ngược lại các tham số này được sử dụng để cập nhật mô hình mẫu.Các thuộc tính của tổ hợp nhận dạng được nghiên cứu bằng lý thuyết ổn địnhLyapunov, một nghiên cứu về cách sử dụng mạng nơron đa lớp để đo hàm truyềncủa hệ thống điện để sử dụng trong bộ ổn định hệ thống điện (PSS) hiệu chỉnh vàđánh giá độ tắt dần PSS Mục tiêu đặt ra là đo nhanh chóng và chính xác hàmtruyền có liên quan đến đầu ra công suất điện với đầu vào điện áp đặt AVR PSS của

hệ thống có đối tượng làm việc dưới điều kiện làm việc bình thường Tuy nhiênchưa đánh giá được sai lệch khi thực hiện, đặc biệt là khi có biến động về nhiễu hệthống

[7] Năm 2007, W Aung đã mô tả phép phân tích dựa trên mô hình mẫu và môphỏng động cơ DC và các đạp hàm phần hệ thống điều khiển, phần cứng,phần mềm Với việc mô hình hóa động cơ DC, ta có thể phân tích được động cơnày bằng các kỹ thuật của đáp ứng bước, đáp ứng xung và giản đồ Bode nhờMATLAB Simulink Tất cả các dữ liệu dựa trên mạch nội tại của động cơ DC đơngiản và các đặc tính của nó có thể phân tích được bằng cả việc tính toán thiết kế hệthống điều khiển hoặc bằng phần mềm Matlab Phương pháp này sử dụng hệthống nhận dạng phức tạp đòi hỏi các kỹ thuật cao, phức tạp và chi phí thực hiệnlớn

Trong luận văn này tôi trình bày thêm một cách tiếp cận hệ thống nhận dạng nhanh chóng và hiệu quả dựa trên luật mở rộng của Taylor (Taylor Alexander)

Trong việc thực hiện, đáp ứng tốc độ động cơ dưới điện áp không đổi được lấymẫu, sau đó chuẩn hóa các mẫu để có được hệ số trong chuỗi Taylor Với việc thuthập đầy đủ về các thông số cần thiết, động cơ được mô hình hóa phục vụ cho việcthiết kế bộ điều khiển.

Phương pháp này có các đặc điểm sau:

- Tất cả các tham số động cơ đáng kể đến đều được xác định đồng thời trongmột

điều kiện tải và động

- Không cần phải đo các đại lượng không điện

- Các kết quả là các giá trị đầu ra trung bình để cực tiểu hóa các sai lệch do nhiễugây ra

- Không cần dùng đến các thiết bị đo lường phức

tạp

1.2 Quá trình nhận dạng tham số điều khiển

1.2.1 Cơ sở của phương pháp

Xét các phương trình động cơ DC sau đây :

(1.1)

(1.2)

(1.3)Với: V: là điện áp đặt vào động cơ

Đáp ứng tốc độ trong miền Laplace là

(1.5) Các

hệ số thu được từ phương trình trên tạo chuỗi đường cong phù hợp với dữ liệu đápứng tốc độ động

- Trường hợp 2: Tính toán có kể đến nhiễu Mô-men xoắn

Cho rằng nhiễu mô-men xoắn trong động cơ DC là đáng kể

(1.6) Nhiễu mô-men xoắn thông thường bao gồm các mô-men xoắn cogging (nhớt) vàmô-men xoắn ma sát Các mô-men xoắn cogging là khá phức tạp và không được

đề cập ở đây Cả hai động và nhớt va chạm được coi và được giả định là liên tục trên trung bình dưới một tốc độ động cơ không đổi

Với một động cơ cấp điện áp ổn định và nhiễu thay đổi liên tục (bỏ qua các men xoắn cogging hoặc xem ảnh hưởng cogging mô-men xoắn ở tốc độ nhỏ hơn trung bình), đáp ứng tốc độ:

mô-(1.7)

Như trong phần trước, áp dụng các phần mở rộng các đáp ứng trong miền Laplace,sau đó mở rộng theo cấp số nhân trong miền thời gian sử dụng luật Taylor, ta cóđược đáp ứng theo thời gian:

(1.8) Dựa trên các hệ số, chúng ta có

- Chuyển đổi A / D 16 kênh tốc độ lấy mẫu 12-bit 40000 / s

- Chuyển đổi D / A 1 kênh 12 bit

- 16 đầu vào kỹ thuật số TTL

- 1 bộ đếm / định thời 16 bit cho người sử

dụng

Hình 1.1: Vị trí cầu nối, biến trở và đầu nối của Card PCL -818L

Hình 1.2 : Sơ đồ khối của CARD PCL - 818L

Hình 1.3 : Sơ đồ các đầu nối của Card PCL- 818L

Số hóa bởi Trung tâm Học

End Type.

Số hóa bởi Trung tâm Học

chan As Integer

BinData As Integer

End Type

Số hóa bởi Trung tâm Học

Port As Integer „ soá cuûa port

ByteData As Long ' USHORT far *ByteData

Để thực hiện các thuật toán , một giao diện chương trình LabVIEW được tạo ra

để điều chế độ rộng xung (PWM) và một bộ mã hóa quang học với kết quả đầu ra

Đầu tiên, áp dụng các thuật toán để không có nhiễu mô-men xoắn Để áp dụngthuật toán này, một phần đáp ứng tốc độ do điện áp đầu vào được giả định chiếm

ưu thế Để đáp ứng điều kiện này, ta có bảng tham số 1

Bảng tham số 1:

Hình 1.4: Đáp ứng dòng điện (đầu vào : đen, đo lường : đỏ,)

Để chứng minh tính hiệu quả của thuật toán, tôi đã cấp hai điện áp 2 volt và 10 volt cho động cơ, động cơ ở hai cấp điện áp khác nhau có ma sát động thay đổi theo tốc độ, cũng có thể cho phép chúng ta tính toán hệ số giảm chấn Để ước lượng Tm, đồng thời tốc độ động cơ trong cả hai giai đoạn quá độ và trạng thái ổn định được lấy mẫu tại 1 kHz trong một giây Trong mỗi thử nghiệm, động cơ được điều khiển nhiều lần và ước lượng tham số được tính trung bình

Số hóa bởi Trung tâm Học

công cụ để xác định một mô hình bậc hai Mô hình tốt nhất tìm thấy

là:

(1.12)

Sử dụng hệ số mô hình, chúng ta nhận:

Tm = 0.0177s, te =3ms, kt =0.031 volts/(rad/s).

Số hóa bởi Trung tâm Học

liệu

t n u e d v n /

Và kết quả nhận được là:

- Trường hợp không tải:

Hình 1.5: Đáp ứng dòng khi điện áp đưa vào là 10(V)/ trường hợp không tải

- Trường hợp khi tải là định mức

Hình 1.6: Đáp ứng dòng khi điện áp đưa vào là 10(V)/ tải định mức.

Trường hợp với tải = 1,2 đm

Hình 1.7: Đáp ứng dòng khi điện áp đưa vào là 10(V)/ tải =1,2đm

Nhận thấy đáp ứng dòng điện giữa đầu vào và đo lường không chênh lệch nhaunhiều ở các trường hợp đã xét

Như vậy, thực hiện quá trình nhận dạng trên ta xác định được các tham số độngcơ

Ke Hằng số sức phản điện động

Kt Hằng số momen quay

J Momen quán tính của rotor

để phục vụ cho quá trình mô hình hóa, mô phỏng động cơ và thay đổi các tham sốđiều khiển để thay đổi tốc độ động cơ

Kết luận: Phương pháp nhận dạng này cho phép chúng ta nhận dạng được cáctham số động cơ đơn giản hơn và sử dụng được các thiết bị sẵn có để thực hiện

Số hóa bởi Trung tâm Học

liệu

t n u e d v n /

Tính khả thi của phương pháp được đề xuất đã được thể hiện qua mô phỏng vàthử nghiệm

bằng cách so sánh đường đặc tính của tốc độ động cơ thực với đường đặc tính củatốc độ của mô hình nghiên cứu trong miền z và miền s Từ đó có thể kết luận rằngviệc nhận dạng tham số động cơ DC đã xác định được các tham số động cơ đạtđược chất lượng theo yêu cầu đặt ra.

Số hóa bởi Trung tâm Học

ưu điểm hơn về khả năng kết nối và thay đổi chương trình điều khiển Cụ thể :

2.1 Sử dụng Vi điều khiển PIC18F452.

2.1.1 Cấu trúc phần cứng.

2.1.1.1 Giới thiệu chung

a Sơ đồ khối vi điều khiển PIC18F452

Hình 2.1: Sơ đồ khối của PIC 18F452

Sơ đồ khối của PIC 18F452 gồm các khối:

+ Khối bộ nhớ chứa chương trình – Flash Program Memory.+ Khối bộ nhớ chứa dữ liệu EPROM – Data EPROM

+ Khối bộ nhớ file thanh ghi RAM – RAM file Register

+ Khối giải mã lệnh và điều khiển – Instruction Decode Control.+ Khối thanh ghi đặc biệt

+ Khối ngoại vi timer

+ Khối giao tiếp nối tiếp

+ Khối chuyển đổi tín hiệu tương tự sang số - ADC

+ Khối các port xuất nhập

b Sơ đồ chân và chức năng các chân của PIC18F452.

- Sơ đồ chân

Hình 2.2: Sơ đồ chân chân của PIC18F452

Số hóa bởi Trung tâm Học

liệu

t n u e d v n /

- Chức năng các chân của PIC18F452

Chân OSC1/CLK1(13): ngõ vào kết nối với dao động thạch anh hoặc ngõ vào nhận xung clock từ bên ngoài

Chân OSC2/CLK2(14): ngõ ra dao động thạch anh hoặc ngõ ra cấp xung clock

: ngõ vào reset tích cực ở mức thấp

Vpp: ngõ vào nhận điện áp lập trình khi lập trình cho PIC

Chân RA0/AN0(2), RA1/AN1(3), RA2/AN2(3): có 2 chức năng

RA0,1,2: xuất/ nhập số

AN 0,1,2: ngõ vào tương tự của kênh thứ 0,1,2

Chân RA2/AN2/VREF-/CVREF+(4): xuất nhập số/ ngõ vào tương tự kênh thứ 2/ngõ vào điện áp chuẩn thấp của bộ AD/ ngõ vào điện áp chẩn cao của bộ AD.Chân RA3/AN3/VREF+(5): xuất nhập số/ ngõ vào tương tự kênh 3/ ngõ vào điện

áp chuẩn (cao) của bộ AD

Chân RA4/TOCK1/C1OUT(6): xuất nhập số/ ngõ vào xung clock bên ngoài choTimer 0/ ngõ ra bộ so sánh 1

Chân RA5/AN4/ / C2OUT(7): xuất nhập số/ ngõ vào tương tự kênh 4/ ngõ vào chọn lựa SPI phụ/ ngõ ra bộ so sánh 2

Chân RB0/INT (33): xuất nhập số/ ngõ vào tín hiệu ngắt ngoài

Chân RB1(34), RB2(35): xuất nhập số

Chân RB3/PGM(36): xuất nhập số/ cho phép lập trình điện áp thấp ICSP

Chân RB4(37), RB5(38): xuất nhập số

Chân RB6/PGC(39): xuất nhấp số/ mạch gỡ rối và xung clock lập trình ICSP

Chân RB7/PGD(40): xuất nhập số/ mạch gỡ rối và dữ liệu lập trình ICSP

Chân RC0/T1OCO/T1CKI(15): xuất nhập số/ ngõ vào bộ giao động Timer1/ ngõ vào xung clock bên ngoài Timer1

Chân RC1/T1OSI/CCP2(16) : xuất nhập số/ ngõ vào bộ dao động Timer1/ ngõ vàoCapture2, ngõ ra compare2, ngõ ra PWM2.

Chân RC2/CCP1(17): xuất nhập số/ ngõ vào Capture1, ngõ ra compare1, ngõ raPWM1

Chân RC3/SCK/SCL(18): xuất nhập số/ ngõ vào xung clock nối tiếp đồng bộ, ngõ rachế độ SPI/ ngõ vào xung clock nối tiếp đồng bộ, ngõ ra của chế độ I2C

Chân RC4/SDI/SDA(23): xuất nhập số/ dữ liệu vào SPI/ xuất nhập dữ liệu I2C Chân RC5/SDO(24): xuất nhập số/ dữ liệu ra SPI

Chân RC6/TX/CK(25): xuất nhập số/ truyền bất đồng bộ USART/ xung đồng bộUSART

Chân RC7/RX/DT(26): xuất nhập số/ nhận bất đồng bộ USART

Chân RE1/ /AN6(9): xuất nhập số/ điều khiển ghi port song song/ ngõ vàotương tự kênh thứ 6

Chân RE2/ /AN7(10): xuất nhấp số/ Chân chọn lụa điều khiển port song song/ngõ vào tương tự kênh thứ 7

Chân VDD(11, 32) và VSS(12, 31): là các chân nguồn của PIC

c Đặc điểm của vi điều khiển PIC18F452

Đây là vi điều khiển thuộc họ PIC18Fxxx với tập lệnh gồm 35 lệnh có độ dài 14bit Mỗi lệnh đều được thực thi trong một chu kì xung clock Tốc độ hoạt động tối

đa cho phép là 20 MHz với một chu kì lệnh là 200ns Bộ nhớ chương trình 8Kx14bit, bộ nhớ dữ liệu 368x8 byte RAM và bộ nhớ dữ liệu EEPROM với dung lượng256x8 byte Số PORT I/O là 5 với 33 pin I/O Có 8 kênh chuyển đổi A/D

d Tổ chức bộ nhớ

Cấu trúc bộ nhớ của vi điều khiển PIC18F452 bao gồm bộ nhớ chương trình(Program memory) và bộ nhớ dữ liệu (Data Memory)

Số hóa bởi Trung tâm Học

liệu

t n u e d v n /

Bộ nhớ chương trình: Bộ nhớ chương trình của vi điều khiển PIC18F452 là bộnhớ flash Bộ nhớ chương trình không bao gồm bộ nhớ stack và không được địa chỉhóa bởi bộ đếm chương trình

2.1.1.2 Thiết kế sơ đồ mạch.

a Sơ đồ nguyên lý của hệ thống điều khiển tốc độ động cơ một chiều

Hình 2.3 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống

Đối tượng điều khiển : Động cơ 1 chiều, Udm=21,5V, có phản hồi tốc độ dùngencoder, độ phân giải 200xung/vòng

Hình 2.4: Encoder quang

Có một lỗ nhỏ bên phía trong của đĩa quay và một cặp phát - thu dành riêng cho lỗnhỏ này, đó là kênh I của encoder Cứ mỗi lần motor quay được một vòng, lỗ nhỏxuất hiện tại vị trí của cặp phát - thu, hồng ngoại từ nguồn phát sẽ xuyên qua lỗnhỏ đến cảm biến quang, một tín hiệu xuất hiện trên cảm biến Như thế kênh Ixuất hiện một “xung” mỗi vòng quay của motor.

Sử dụng phương pháp điều khiển PMW (điều chế độ rộng xung), và sử dụngphương pháp điều khiển PID, PI hoặc PID

Mạch điều khiển có thể lựa chọn 1 trong 3 phương pháp điều khiển PID, PD, PIthông qua 2 chế độ Auto hoặc

Manual

Số hóa bởi Trung tâm Học

liệu

t n u e d v n /

b Sơ đồ nguyên lý các khối, sơ đồ mạch in và xây dựng mạch thực.

27

Số hóa bởi Trung tâm Học

Hình 2.7: Sơ đồ mạch in

Số hóa bởi Trung tâm Học

liệu

t n u e d v n /

30

Hình 2.8 Hình ảnh mạch thực

c Thuyết minh nguyên lý làm việc của mạch

- Khối công suất

Chức năng chính của khối công suất là cách ly giữa động cơ và mạch điều khiển, mạch điều khiển sử dụng cầu H để điều khiển tốc độ và chiều quay của động cơ

Sơ đồ cầu H

Cầu H được điều khiển bằng tín hiệu PMW từ vi điều khiển