Đồ án Nhận dạng động cơ điện một chiều MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU 2 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ 3 CHƯƠNG 2. MÔ HÌNH ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 4 CHƯƠNG 3. PHƯƠNG PHÁP NHẬN DẠNG 7 CHƯƠNG 4. THIẾT KẾ HỆ THỐNG NHẬN DẠNG 8 CHƯƠNG 5. THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ 16 CHƯƠNG 6. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 17 TÀI LIỆU THAM KHẢO 18
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN BỘ MƠN: TỰ ĐỘNG HĨA CƠNG NGHIỆP ĐỒ ÁN Đề tài: Nhận dạng động điện chiều Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Cảnh Quang Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hoàng Thạch MSSV: 20112216 Lớp: ĐK TĐH – K56 HÀ NỘI, 12-2014 ĐỒ ÁN 2: NHẬN DẠNG ĐỘNG CƠ MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VẤN ĐỀ CHƯƠNG MƠ HÌNH ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP NHẬN DẠNG .7 CHƯƠNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG NHẬN DẠNG .8 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ .16 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 17 TÀI LIỆU THAM KHẢO 18 ĐỒ ÁN 2: NHẬN DẠNG ĐỘNG CƠ LỜI NÓI ĐẦU Đồ án học phần giúp sinh viên tiếp cận với thực tế, vận dụng lý thuyết học vào thực tế Khi làm đồ án 2, em TS Nguyễn Cảnh Quang giao cho đề tài: “Nhận dạng động điện chiều” Đây đề tài thân em có nhiều vấn đề mà em cần phải tìm hiểu Trong trình thực đề tài em nhận lời dẫn thầy qua buổi gặp gỡ, nói chuyện Em xin chân thành cảm ơn thầy tận tình hướng dẫn thời gian vừa qua Kiến thức kinh nghiệm thực tế thầy sở để em hồn thành đồ án Đồ án thực học kỳ, với thời lượng dành cho khối lượng công việc nhiều nên chưa thể tránh khỏi sai sót Em mong thầy cho ý kiến đánh giá để em hoàn thiện ĐỒ ÁN 2: NHẬN DẠNG ĐỘNG CƠ CHƯƠNG TỔNG QUAN VẤN ĐỀ Động điện chiều ứng dụng rộng rãi cơng nghiệp điều chỉnh dễ dàng, dải điều chỉnh tốc độ rộng Động điện chiều xem xét hệ thống vào, (SISO) có đặc tính phù hợp với đặc tính tải Mơ hình tốn học động phần quan trọng giúp hiểu hệ thống Phần lớn mô hình xây dựng từ định luật vật lý đối tượng liệu vào – Mô hình hóa động chiều việc xây dựng phương trình quan hệ điện áp tốc độ mơmen Sau xác định thơng số mơ hình Nhận dạng hệ thống phương pháp xây dựng mơ hình tốn học dựa quan sát liệu vào Một mơ hình toán học thời điểm thiết kế chưa xác thời gian sau Hơn nữa, mơ hình tốn học khơng mơ tả đầy đủ hệ thống cho Bởi mơ hình xây dựng từ điều kiện định Vì độ xác đầy đủ vấn đề cần giải Nhận dạng hệ thống thường để thu mơ hình tốn học hệ thống vật lý Vì hệ thống thường phức tạp không dễ dàng xây dựng mô hình từ định luật vật lý Nhận dạng hệ thống có nhiều phương pháp khác tùy vào ứng dụng cụ thể Mục tiêu đồ án nhận dạng tham số kn Tn hàm truyền tốc độ điện áp làm sở cho việc thiết kế điều khiển tốc độ ĐỒ ÁN 2: NHẬN DẠNG ĐỘNG CƠ CHƯƠNG MƠ HÌNH ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 2.1 Các phương trình mơ tả động điện chiều Các phương trình mơ tả động điện chiều theo tài liệu tham khảo [5] chương 9: Trong đó: LA điện cảm phần ứng, RA điện trở phần ứng, iA dòng điện phần ứng, kM số động cơ, ω tốc độ góc [rad/s], n tốc độ góc [vòng/phút] ψ từ thơng động cơ, mT mơ men tải, 2.2 Mơ hình hóa động chiều Sau chuyển từ miền thời gian sang miền Laplace dựa vào mối quan hệ thông số xây dựng sơ đồ cấu trúc động điện chiều sau: ĐỒ ÁN 2: NHẬN DẠNG ĐỘNG CƠ Từ sơ đồ cấu trúc, xác định hàm truyền tốc độ điện áp phần ứng động cơ: Trong nhiều trường hợp Nhận dạng trường hợp động chạy không tải Từ sơ đồ cấu trúc, xác định hàm truyền dòng điện điện áp phần ứng động cơ: Trong nhiều trường hợp Nhận dạng trường hợp động chạy không tải ĐỒ ÁN 2: NHẬN DẠNG ĐỘNG CƠ CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP NHẬN DẠNG 3.1 Khái niệm Theo tài liệu tham khảo [1], toán nhận dạng gồm nét sau: - Nhận dạng phương pháp thực nghiệm nhằm xác định mơ hình cụ thể lớp mơ hình thích hợp cho sở quan sát tín hiệu vào - Mơ hình tìm phải có sai số với đối tượng nhỏ 3.2 Lựa chọn phương pháp nhận dạng Các phương pháp nhận dạng đa dạng Vì vậy, việc lựa chọn vừa có dễ, vừa có khó Cái dễ với mơ hình xây dựng có nhiều phương pháp để nhận dạng Cái khó lựa chọn phương pháp phù hợp Mơ hình xây dựng có dạng qn tính bậc Nhận dạng tham số dựa đáp ứng độ có phương pháp sau: kẻ tiếp tuyến, điểm quy chiếu, hai điểm quy chiếu, diện tích… Trong đồ án, em sử dụng phương pháp điểm quy chiếu có độ xác so với phương pháp kẻ tiếp tuyến tính tốn dễ dàng so với phương pháp lại 3.3 Xác định tham số mơ hình từ hàm q độ Từ mơ hình xấp xỉ: Ta có: Xác định điểm có tung độ 0,632.k h(t) Hoành độ điểm vừa xác định Tn cần tìm ĐỒ ÁN 2: NHẬN DẠNG ĐỘNG CƠ CHƯƠNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG NHẬN DẠNG 4.1 Phần cứng Phần cứng gồm khối sau: khối nguồn, khối đo tốc độ dòng điện, khối vi điều khiển, khối hiển thị Khối nguồn: Động có điện áp định mức 24 VDC Tuy nhiên đồ án em sử dụng điện áp 12VDC để cấp điện cho phần ứng động Vì thế, khối nguồn dùng IC ổn áp LM7812 để ổn định điện áp đầu 12VDC cấp cho động Các thành phần lại mạch sử dụng điện áp 5VDC nên khối nguồn có thêm IC ổn áp LM7805 để ổn định điện áp đầu 5VDC Điện áp lưới 220VAC hạ áp xuống 12VAC, qua cầu chỉnh lưu tụ để san phẳng điện áp cấp cho đầu vào LM7812 Khối hiển thị sử dụng LCD 16x2 để hiển thị: ĐỒ ÁN 2: NHẬN DẠNG ĐỘNG CƠ Khối vi điều khiển: Vi điều khiển sử dụng Atmega32 có dung lượng RAM 2Kb Khối đo tốc độ dòng điện: ĐỒ ÁN 2: NHẬN DẠNG ĐỘNG CƠ Việc đo tốc độ thực nhờ Encoder Q9898 có 504 xung/vòng gắn động việc đo dòng thực nhờ module ACS 712-20A với độ nhạy 100mV/A 4.2 Phần mềm Lưu đồ thuật toán: ĐỒ ÁN 2: NHẬN DẠNG ĐỘNG CƠ Mã chương trình viết trền phần mềm Codevision AVR: #include #include #include #include #include #include #include // Timer overflow interrupt service routine interrupt [TIM0_OVF] void timer0_ovf_isr(void); void lcd_putn(unsigned int num); 10 ĐỒ ÁN 2: NHẬN DẠNG ĐỘNG CƠ #define so_lan 200 //so lan lay mau #define ADC_VREF_TYPE 0x00 // Read the AD conversion result unsigned int read_adc(unsigned char adc_input) { ADMUX=adc_input | (ADC_VREF_TYPE & 0xff); delay_us(10); ADCSRA|=0x40; while ((ADCSRA & 0x10)==0); ADCSRA|=0x10; return ADCW; } unsigned int dong[200]; unsigned int td[200], i=0, j=0, tgtd=0; float kn, Tn, ki, T1i, T2i, ip=0, im=0, T1=0.0, D, q; char m[11]; //============================main=========================== void main(void) { PORTA=0x00; DDRA=0x01;//A0 dieu khien dong co PORTB=0x00; DDRB=0x00;//nap + encoder PORTC=0x00; DDRC=0xFF;//LCD PORTD=0x60; DDRD=0x62; //D6-LED; D5-LED; D4-START; D3-STOP; D1-TX; D0-RX TCCR0=0x00; //=0x04 cho 5ms =0x05 cho 10ms TCNT0=0xB0; //0x64 - 5ms; 0xB0- 10ms 11 ĐỒ ÁN 2: NHẬN DẠNG ĐỘNG CƠ OCR0=0x00; TCCR1A=0x00; TCCR1B=0x06;//che counter TCNT1H=0x00; TCNT1L=0x00; ICR1H=0x00; ICR1L=0x00; OCR1AH=0x00; OCR1AL=0x00; OCR1BH=0x00; OCR1BL=0x00; TIMSK=0x01;//ngat timer ADMUX=ADC_VREF_TYPE & 0xff; ADCSRA=0x83; // ADC Clock frequency: 1000.000 kHz, AREF pin lcd_init(16); #asm("sei") // Global enable interrupts lcd_clear(); lcd_puts("dang do"); while (1) { //===============thu thap =============================== PORTA.0=1; TCCR0=0x05; //cho dong co chay //bat timer, cho ngat, =0x04 cho 5ms; =0x05 cho 10ms lcd_clear(); lcd_puts("dang do"); while(i