Nghiên cứu thiết kế và xây dựng hệ thống truyền đông điện động cơ một chiều điều chỉnh tốc độ dùng bộ điều khiển vạn năng sử dụng vi điều khiển PSOC

LỜI MỞ ĐẦU Trong ngành sản xuất nay, công nghệ tiên tiến, dây truyền, thiết bị đại thâm nhập vào nƣớc ta, công nghệ mới, dây truyền sản xuất, thiết bị đại góp phần tích cực thúc đẩy cơng nghiệp hố đất nƣớc Các máy móc, dây truyền thiết bị lĩnh vực đa phần hoạt động nhờ điện thông qua thiết bị biến đổi điện thành năng, nhiệt Việc điều trình chuyển đổi may với mục đích khác ngày đa dạng phức tạp.Trong đó, ngành Điện đóng vai quan trọng Ngày ứng dụng tiến khoa học kĩ thuật, điện tử, khí xác, cơng nghệ sản xuất thiêt bị điện tử ngày hoàn thiện Nên việc phát triển tự động hố có bƣớc tiến vƣợt bậc Tự động hoá đƣợc áp dụng cho máy phận sản xuất, tiến tới áp dụng cho tồn q trình sản xuất nhƣ Việc áp dụng tự động hoá vào ngành sản xuất giúp tạo khối lƣợng sản phẩm lớn đáp ứng đầy đủ tiêu kinh tế kĩ thuật đề ra: Độ xác cao, chất lƣợng kĩ thuật tốt, giảm chi phí sản xuất, giảm loại tổn hao đầu vào đầu vào, vốn đầu tƣ Trên sở nâng cao sức cạnh tranh sản xuất Trong năm cuối khóa học, với niềm khát khao đƣợc tham gia nghiên cứu khoa học em mạnh dạn đăng ký đƣợc nhà trƣờng chấp nhận đề tài nghiên cứu khoa học có tên “ Nghiên cứu thiết kế xây dựng hệ thống truyền đông điện động chiều điều chỉnh tốc độ dùng điều khiển vạn sử dụng vi điều khiển PSOC” GS.TSKH Thân Ngọc Hồn hƣớng dẫn Đƣợc giúp đỡ TH.s Nguyễn Trọng Thắng thầy cô giáo môn Điện tự động Công nghiệp, đề tài nghiên cứu em hoàn thành Bản báo cáo đề tài gồm nội dung sau: Chƣơng 1: Bộ điều khiển vạn Chƣơng 2: Thiết kế hệ truyền động điện điều chỉnh tốc độ động điện chiều sử dụng điều chỉnh vạn  Tính cấp thiết đề tài: Cùng với phát triển khoa học kỹ thuật, điện tử, khí xác thiết bị điện tử ngày phát triển dẫn đến ngành tự động hóa có bƣớc phát triển vƣợt bậc Việc áp dụng vi điều khiển vào hệ thống tự động đƣợc nghiên cứu ứng dụng rộng rãi Bắt tay vào nghiên cứu xây dựng hệ thống tự động truyền động điện sử dụng vi điều khiển bổ ích sinh viên ngành điện, giúp sinh viên có nhìn trực quan hệ thống nhƣ gợi mở ý tƣởng sáng tạo cho sinh viên  Mục tiêu hƣớng đến đề tài: Nghiên cứu động điện chiều hệ truyền động điện chiều tiêu biểu Xây dựng thí nghiệm thực tế hệ truyên động điện chiều điều chỉnh tốc độ động ứng dụng điều khiển vạn  Phƣơng pháp nội dung nghiên cứu: Thu thập tài liệu động điện chiều, cấu trúc hệ truyền động điện chiều tiêu biểu, tài liệu điều khiển vạn Tích hợp modul lại để xây dựng lên mơ hình hồn chỉnh hệ truyền động điện chiều ứng dụng điều chỉnh vạn Chƣơng 1: BỘ ĐIỀU KHIỂN VẠN NĂNG 1.1 GIỚI THIỆU Bộ điều khiển vạn điều khiển đƣợc tích hợp số chức điều khiển nhƣ chức điệu khiển cổ điển, chức điều khiển mờ vv Việc sử dụng điều khiển vạn giúp cho ngƣời sử dụng dễ dàng vận dụng vào hệ thống điều chỉnh tự động cần sử dụng điều khiển với lựa chọn tham số thích hợp cho hệ thống có đối tƣợng xác định luật điều khiển Dƣới trình bày điều khiển vạn có đặc tính 1.2 SỬ DỤNG CHIP PSOC XÂY DỰNG BỘ ĐIỀU KHIỂN VẠN NĂNG 1.2.1 Giới thiệu PSoC từ viết tắt cụm từ tiếng Anh: Progammble System on Chip, nghĩa hệ thống khả trình chip Các chip chế tạo theo “công nghệ PSoC” chip điều khiển thơng minh với tính linh hoạt cao, chi phí cơng nghệ phục vụ nghiên cứu phát triển ban đầu thấp, giá thành chip thấp, hỗ trợ kỹ thuật tốt với phần mềm phát triển dễ sử dụng Hơn nữa, cơng nghệ có khả kết nối mềm dẻo khối chức với khối chức với cổng vào Chính mà chip PSoC thay cho nhiều chức số hệ thống vi xử lý chip đơn Thành phần chip PSoC bao gồm nhiều khối số khối tƣơng tự cấu hình đƣợc, vi xử lý bit, nhớ chƣơng trình (EEPROM) nhớ RAM lớn Để lập trình cho chip, ngƣời sử dụng đƣợc cung cấp phần mềm lập trình riêng, cụ thể với chip PSoC hãng Cypress phần mềm PsoC Designer Ngồi ra, để cài đặt đƣợc chƣơng trình điều khiển vào chip sử dụng trình gỡ rối PSoC Designer ngƣời sử dụng phải có Kit phát triển (ICE) hãng Cypress sản xuất Phần mềm phát triển đƣợc xây dựng sở hƣớng đối tƣợng với cấu trúc module hóa khối chức Việc lập trình cho chip nhƣ tuỳ thuộc vào ngƣời sử dụng thông qua số thƣ viện chuẩn Ngƣời sử dụng thiết lập cấu hình chip đơn giản cách muốn chip có chức chọn chức đặt vào khối tài nguyên số tƣơng tự, hai tuỳ theo chức (Phƣơng pháp lập trình kéo thả) Việc thiết lập ngắt, thiết lập chế độ hoạt động chân vào tuỳ thuộc vào ngƣời sử dụng thiết kế lập trình cho chip PSoC Bộ khiển vạn đề tài sử dụng chịp PSoC CY8C27443 thuộc họ CY8C27xxx 1.2.2 Các thơng số chip CY8C27443  Trên Hình 1.1 sơ đồ khối cấu trúc chip PSOC (cy8c27xxx) chip gồm: Bộ vi xử lý với cấu trúc Harvard Tốc độ vi xử lý lên đến 24 MHz Lệnh nhân bit x bit, ghi tích lũy ACC 32 bit Hoạt động tốc độ cao mà lƣợng tiêu hao Dải điện áp hoạt động từ 3.0 tới 5.25V Điện áp hoạt động giảm tới 1.0V sử dụng chế độ kích điện áp Hoạt động dải nhiệt độ -40ºC đến 85ºC  Các khối ngoại vi đƣợc sử dụng độc lập kết hợp 12 khối tƣơng tự cú thể đƣợc thiết lập để làm cỏc nhiệm vụ:  Các ADC lên tới 14 bit  Các DAC lên tới bit  Các khuếch đại lập trình đƣợc hệ số khuếch đại  Các lọc so sánh lập trình đƣợc Hình 1.1 Sơ đồ khối cấu trúc chip PSOC (cy8c27xxx) khối số đƣợc thiết lập để làm nhiệm vụ:  Các định thời đa chức năng, đếm kiện, đồng hồ thời gian thực, điều chế độ rộng xung có khơng có dải an tồn (deadband)  Các module kiểm tra lỗi (CRC modules)  Hai truyền thông nối tiếp không đồng hai chiều (UART)  Các truyền thông SPI Master SPI Slave cấu hình đƣợc  Có thể kết nối với tất chân vào  Bộ nhớ linh hoạt chip Không gian nhớ chƣơng trình Flash từ 4K đến 16K, phụ thuộc vào loại chip với chu kì ghi xóa nhớ Flash 50.000 lần Không gian nhớ RAM 256 bytes Chip lập trình thơng qua chuẩn nối tiếp (issp) Bộ nhớ flash đƣợc nâng cấp phần Chế độ bảo mật đa năng, tin cậy Có thể tạo đƣợc khơng gian nhớ flash chip lên tới 2,304 bytes  Có thể lập trình đƣợc cấu hình cho chân chip Các chân vào ba trạng thái sử dụng trigger schmitt Đầu logic cung cấp dòng 25ma với điện trở treo cao thấp bên Thay đổi đƣợc ngắt chân Đầu tƣơng tự cung cấp dòng tới 40ma  Xung nhịp chip lập trình đƣợc Bộ tạo dao động nội 24/28mhz (độ xác 2,5%,) Có thể lựa chọn tạo dao động lên tới 24mhz Bộ tạo dao động thạch anh 32,768 khz bên Bộ tạo dao động tốc độ thấp bên sử dụng cho watchdog sleep  Ngoại vi đƣợc thiết lập sẵn Bộ định thời watchdog sleep phục vụ chế độ an tồn chế độ nghỉ Module truyền thơng IC master IC slave tốc độ lên tới 400khz Module phát điện áp thấp đƣợc cấu hình ngƣời sử dụng  Cơng cụ phát triển Phần mềm phát triển miễn phí (psoctm designer) Bộ lập trình mơ với đầy đủ chức Mụ tốc độ cao 1.2.3 Ƣu điểm, nhƣợc điểm chip psoc  Ƣu điểm Tích hợp cpu, ram, rom ngoại vi thời gian thực (adc, dac, timer, counter, cổng vào đa chức năng, cổng truyền thông …) chip Cả tài nguyên phần cứng phần mềm chip thay đổi q trình hoạt động Có tính linh hoạt cao, chi phí cơng nghệ phục vụ nghiên cứu phát triển ban đầu thấp, giá thành chip thấp, hỗ trợ kĩ thuật tốt với phần mềm phát triển dễ sử dụng khả phát triển sản phẩm nhanh, dễ dàng mở rộng chức sau Thu gọn kích thƣớc sản phẩm, hạn chế chip chuyên dụng hỗ trợ Hạ giá thành sản phẩm, đẩy nhanh việc đƣa sản phẩm thị trƣờng Cho phép lập trình thuật xử lý phức tạp cách dễ dàng ngôn ngữ c assembly Có khả tái cấu hình (reconfiguration) tạo thành nhiều loại chip có chức khác chip thời điểm khác ứng dụng Có khả xử lý hỗn hợp liệu tƣơng tự số  Nhƣợc điểm: bên cạnh tính ƣu việt trên, chip psoc tồn nhƣợc điểm sau: Thời gian chuyển đổi tín hiệu từ tƣơng tự sang số (adc) lớn (nhất adc có độ rộng bit lớn) phụ thuộc nhiều vào cpu – m8c Không hỗ trợ giao tiếp với nhớ ngồi Khơng thể sử dụng tồn tính lúc hạn chế không gian chứa tài nguyên Tất chân vào sử dụng chung ngắt 1.3 BỘ ĐIỀU KHIỂN PID SỐ Yêu cầu thiết kế đƣợc đặt PID số phải có tính linh hoạt cao, có nghĩa phải có giao diện thân thiện với ngƣời sử dụng Thông qua HMI, ngƣời sử dụng chọn luật điều khiển dễ dàng Ví dụ nhƣ điều khiển đối tƣợng cơng nghiệp theo luật P, I, PI, PD lựa chọn tham số luật phù hợp với đối tƣợng thiết kế Luật PID số phải đƣợc thiết kế gọn gàng, thời gian xử lý lệnh phải nhanh để làm tăng tính thời gian thực cho thiết bị điều khiển 1.3.1 Luật điều khiển tỷ lệ số Hình 1.2 Cấu trúc luật P số Đây luật điều khiển thiết kế đơn giản Dãy u(k) đƣợc tính từ dãy e(k) theo cơng thức: u(k ) kP e(k ) k=0,1,2… 1.3.2 Luật điều khiển tích phân số Ta có phƣơng trình sai phân: u (k ) T e(k ) u (k 1) TI Trong T thời gian trích mẫu (Sample Time) Hình 1.3 Cấu trúc luật I số 1.3.3 Luật điều khiển vi phân số Hình 1.4 Cấu trúc luật D số Thƣờng điều khiển theo luật vi phân số đƣợc cài đặt theo phƣơng trình sai phân sau: u (k ) TD [e(k ) e(k 1)] T Trong T thời gian trích mẫu 1.3.4 Luật điều khiển PID số Hình 1.5 Cấu trúc luật PID số Từ cấu trúc PID số hình 1.5 ta có T T e(k ) uI (k 1) D e(k ) e(k 1) TI T u (k ) k P e( k ) u (k ) k P (1 TD T T )e(k ) D e(k 1) e(k ) u I (k 1) T T TI u (k ) k P (1 TD T T T )e(k ) D e(k 1) u I (k 1) TI T Luật điều khiển PID số công thức đƣợc lựa chọn để cài đặt cho điều khiển đƣợc chế tạo PSoC 1.4 BỘ ĐIỀU KHIỂN MỜ 1.4.1 Bộ điều khiển mờ Một điều khiển mờ bao gồm phần (H.1.6): 10 Khâu mờ hóa: Làm nhiệm vụ chuyển đổi từ giá trị rõ đầu vào xác định sang trạng thái đầu vào mờ Đây giao diện đầu vào điều khiển mờ Thiết bị hợp thành: Triển khai luật hợp thành sở luật điều khiển IF…THEN Khâu giải mờ: Chuyển đổi từ giá trị mờ nhận đƣợc thiết bị hợp thành sang giá trị thực để điều khiển đối tƣợng Đây giao diện đầu điều khiển mờ Hình 1.6 Cấu trúc điều khiển mờ Trong đó: x: Là tập giá trị thực cần điều khiển đầu vào m: Tập mờ giá trị đầu vào B: Tập giá trị mờ giá trị điều khiển thực y: Giá trị điều khiển thực Bộ điều khiển mờ điều khiển mờ tĩnh, có khả xử lý giá trị thời Để giải đƣợc toán điều khiển động, điều khiển mờ phải đƣợc nối thêm khâu động học thích hợp Ví dụ, khâu tỷ lệ, vi phân tích phân (H.1.7) Hình 1.7 Cấu trúc điều khiển mờ động 37 Chƣơng 2: THIẾT KẾ, XÂY DỰNG HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU DÙNG BỘ ĐIỀU KHIỂN VẠN NĂNG 2.1 ĐẶT VẤN ĐỀ Trong chƣơng tác giả thực thiết kế hệ truyền động điện dòng chiều điều chỉnh tốc độ sử dụng điều khiển đa vừa thiết kế Sơ đồ chức hệ thống biểu diễn hình 2.1 -ωđặt BBĐ Rω ĐC En Tải -ω H.2.1 Sơ đồ chức hệ thống thiết kế Trong đó: Rω -Bộ điều khiển tốc độ(Là điều khiển vạn năng) BBĐ-Bộ biến đổi bán dẫn công suất ĐC-Động điện chiều En encoder dùng để đo tốc độ 2.2 THIẾT KẾ BỘ BIẾN ĐỔI CÔNG SUẤT VÀ KHÂU PHẢN HỒI CHO HỆ THỐNG 2.2.1 Thiết kế chỉnh lƣu tạo điện áp nguồn Động điện chiều kích từ song song với thông số bản: Pđm = 0,5 Kw Uđm = 120 V Iđm = 4,2A n = 2500 v/p 38 Từ giá trị điện áp định mức động ta chọn phƣơng án cấp nguồn cho động sử dụng chỉnh lƣu diode chỉnh lƣu từ điện áp 100V xoay chiều thành điện áp 130V DC cấp nguồn cho động công suất tụ lọc nguồn Điện áp sau chỉnh lƣu 1/2 chu kỳ dùng diode công suất: Ura = 0,9Un = 0,9.100 = 90 (V) ID = Itải = 4,15A Điện áp ngƣợc lớn đặt lên diode: UN 2U n 100 140( V ) Từ tính tốn ta chọn loại cầu diode có dịng chịu tối đa Imax = 25A, điện áp ngƣợc tối đa UN < 800V Vì chỉnh lƣu 1/2 chu kỳ nên điện áp sau chỉnh lƣu có độ đập mạch cao, sử dụng thêm tụ lọc nguồn để san phẳng điện áp sau chỉnh lƣu nhằm tăng chất lƣợng cho nguồn Tụ công suất chọn loại SH.CAPACITOR cấp điện áp 500V, điện dung 20μF Sơ đồ nguyên lý chỉnh lƣu: Hình 2.2 Sơ đồ ngun lí chỉnh lưu Tính tốn tản nhiệt bảo vệ cầu: Tồn thất cơng suất van: p = Diện tích bề mặt toả nhiệt: U Ilv = 4,15 = 24,9 (w) 39 Sm = p/ (km ) Trong đó: p - tổn hao công suất (w) - độ chênh lệch so với môi trƣờng Chọn nhiệt độ môi trƣờng Tmt = 400C Nhiệt độ làm việc cho phép Diode Tcp = 1250C Chọn nhiệt độ cánh toả nhiệt Tlv = 800 c = Tlv - Tmt = 400 c Km hệ số toả nhiệt đối lƣu xạ Chọn Km = [ w/m2 C ] Vậy: Sm = 0,0778 (m2 ) Chọn loại tản nhiệt có cánh, kích thƣớc nhƣ sau: a x b = x 6,5 (cm2) Tổng diện tích toả nhiệt cánh: Sm = 6,5 = 832 (cm2 ) 2.2.2 Thiết kế mạch biến đổi công suất Trong hệ truyền động điện, biến ngồi nhiệm vụ biến đổi cơng suất tham số khác cho phù hợp cịn có chức mang thơng tin điều khiển Tín hiệu điều khiển từ điều khiển đƣa đến cấu chấp hành theo phƣơng án đƣợc định sẵn ( thay đổi điện áp, thay từ thông, đảo chiều quay… ) Tốc độ động chiều thay đổi thay đổi điện áp phần ứng Tại lối vào điều khiển tốc độ đặt đƣợc so sánh với tốc độ thực đo đƣợc đƣợc từ động encoder có sai số điều khiển Rω tác độ tạo dãy xung dạng PWM tác động lên van điều khiển biến đổi để thay đổi điện áp cấp cho động để dạt đƣợc giá trị tốc độ đặt Bộ điều khiển đa hoạt động có chức lựa chọn chiều quay động 40 Bộ biến đổi đƣợc chọn băm xung dịng chiều Van cơng suất dùng loại IGBT, việc tính tyoasn chọn lọc đƣợc thực dƣới Tính tốn lựa chọn van động lực: Điện áp sau chỉnh lƣu Ura = 130V Giá trị điện áp đỉnh Uđỉnh = 311V Dòng làm việc định mức động Iđm = 4,2A Tần số băm xung PWM từ điều khiển Từ thông số ta chọn van cho biến đổi sử dụng IGBT loại FGA25N120AND :  Tính tốn bảo vệ cho van động lực: Tổn thất công suất van: p = U Ilv = 0, 4,15 = 2,49 (w) Diện tích bề mặt toả nhiệt: Sm = p/ (Km ) Chọn nhiệt độ môi trƣờng Tmt = 400C Nhiệt độ làm việc cho phép Diode Tcp = 1250C Chọn nhiệt độ cánh toả nhiệt Tlv = 800 c = Tlv - Tmt = 400 c Chọn Km = [ w/m2 C ] 41 Vậy: sm = 0,00778 (m2 ) Chọn loại cánh toả nhiệt có cánh, kích thƣớc a x b = x (cm x cm) Tổng diện tích toả nhiệt cánh: S = 5.5 = 400 (cm2 )  Thiết kế mạch điều khiển kích mở cho IGBT Sơ đồ thiết kế mạch phát xung mở cho IGBT Hình 2.3 Mạch kích mở cho IGBT Tín hiệu hiệu xung dạng PWM từ điều khiển đƣợc đƣa đến chân OPTO 4N35, loại foto quang có tần số hoạt động tới 1MHz, linh kiên thích hợp mạch kích mở IGBT nhằm tác dụng cách ly mạch điều khiển mạch động lực Tín hiệu xung PWM từ chân OPTO 4N35 đƣợc đƣa qua tầng khuếch đại sủ dụng transistor D468, loại transistor có tần số làm việc tƣơng đối cao thƣờng đƣợc sử dụng để khuếch đại tín hiệu mở van mạch 42 băm xung PWM  Thiết kế mạch đảo chiều quay động Đảo chiều quay động đƣợc thực đảo chiều điện áp phần ứng cấp cho động Tín hiệu đảo chiều quay cho động cấp tù điều khiển dƣới dạng logic mức cao đƣợc đƣa qua OPTO PC817 nhằm cách ly mát điều khiển sau đƣa tới tầng khuếch đại sử dụng transistor A1815 cấp nguồn cho cuộn hút role OMRON đóng cặp tiếp điểm đảo chiều điện áp cấp cho phần ứng động Dƣới sơ đồ thiết kế cho mạch đảo chiều động cơ: Hình 2.4 Sơ đồ thiết kế mạch điều khiển đảo chiều quay động  Thiết kế khâu phản hồi tốc độ Phần tử đo tốc độ dùng encoder Nguyên lý làm việc encoder nhƣ sau: Nguồn sáng Thấu kính Bộ phân tích quang Cấu tạo encoder biểu diễn h.2.5 Nó gồm nguồn sáng phân phân Hình 2.5: Nguyên tắc cấu tạo chuyển đổi quang học 43 tích quang diot quang Tranzitor quang Đĩa quay đƣợc đặt hai phần tử Cấu tạo đĩa làm vật liệu suốt có mảng chắn ánh sáng gắn ngƣợc lại đĩa làm vật liệu khơng cho ánh sáng chiếu qua chu vi đĩa ngƣời ta tạo (lỗ, khe) có khoảng cách theo chu vi Bộ phận phân tích nhận đƣợc lƣợng ánh sáng đƣợc điều khiển đĩa quay, tạo tín hiệu điện có tần số tỷ lệ với tốc độ quay biên độ độc lập với vận tốc Khoảng đo vận tốc phụ thuộc: Số lần gián đoạn đĩa (số phần tử đánh dấu) Do băng thơng phân tích mạch điện kèm Cụ thể mơ hình sử dụng encoder Sharp sản xuất, loại có độ phân giải 100 xung/vịng, điện áp cấp nguồn 5V, gồm tín hiệu xung riêng biệt A & B để xác định chiều quay động Trục quay encoder đƣợc kết nối với trục động thông qua hệ thống buli - curoa với tỷ lệ truyền 1:4, nhằm làm giảm tốc độ quay encoder giúp tăng độ xác cho khâu phản hồi Thiết kế nguồn cho mạch điều khiển Điện áp xoay chiều 12V qua cầu diode chỉnh lƣu thành điện áp chiều đƣa qua IC ổn áp loại LM7812C/TO ổn định điện áp 12VDC cấp nguồn cho linh kiện mạch điều khiển Hình 2.6 Sơ đồ thiết kế mạch nguồn cho mạch điều khiển mở IGBT mạch điều khiển đảo chiều quay động 44 2.3 THỰC HIỆN MƠ HÌNH VẬT LÝ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU SỬ DỤNG BỘ ĐIỀU CHỈNH VẠN NĂNG Dựa linh kiện phần tử tính chọn tác giả thực xây dựng hệ thống truyền động động chiều điều chỉnh tốc độ điều khiển đa 2.3.1 Bộ điều khiển đa Trên H.2.7 mơ hình điều khiển đa đƣợc xây dựng sử dụng vi điều khiển PSOC CY8c27443 Bộ điều khiển đa lựa chọn thuật điều khiển thuật điều khiển PID cổ điển điều khiển theo luật mờ Hình 2.7 Bộ điều khiển đa 45 2.3.2 Trên Hình 2.8 mạch điều khiển IGBT Hình 2.8 Mạch mở IGBT Trên hình 2.9 mạch ngắt dòng điện chiều, nguồn cho linh kiện bán dẫn phần tử phụ khác H 2.9 Bộ ngắt dòng điện chiều, nguồn cho linh kiện phận phụ hệ thống 46 Trên sở phận hệ thống lắp đặt tác giả ghép lại thành mơ hình thực nghiệm hệ thống truyền động điện dòng chiều điều chỉnh tốc độ dùng điều khiển đa sử dụng vi điều khiển PSoC Mơ hình đƣợc biểu diễn hình 2.10 Mơ hình thực nghiệm H 2.10 Mơ hình thực nghiệm hệ thống truyền động điện dòng chiều điều chỉnh tốc độ dùng điều khiển đa 47 2.4 KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM Quá trình thực nghiệm đƣợc tiến hành nhƣ sau: Hệ thống đƣợc thực nghiệm với luật điều khiển FUZZY –PID RULE Ban đầu ta cấp nguồn cho mạch điều khiển cho phía động lực Tiếp ta ấn cơng tắc nguồn cho mạch điều khiển Đặt tốc độ mong muốn cho động sau ấn phím khởi động, mạch điều khiển thực cấp xung điều khiển dạng PWM cho biến đổi, biến đổi nhận tín hiệu từ điều khiển, khuyếch đại tín hiệu để đƣa vào chân G IGBT, van đóng mở theo luật PWM, qua điện áp cấp cho phần ứng động thay đổi kéo theo thay đổi tốc độ trục động Encoder phản hồi tốc độ thực động cơ, đƣa vào điều khiển, điều khiển nhận tín hiệu phân tích đƣa tín hiệu điều khiển phù hợp để tốc độ động bám theo tốc độ đặt đồng thời tín hiệu vận tốc thực động đƣợc vi điều khiển xử lí báo lên hình hiển thị (màn hình hiển thị báo vận tốc đặt để ta thấy đƣợc sai số tốc độ điều khiển) Kết thí nghiệm nhận thấy tốc độ thực bám theo tốc độ đặt Hệ thống hoạt động theo theo thuật tốn PID thƣờng thuật toán PID logic mờ Việc hoán đổi phƣơng án điều khiển đƣợc thực phím ấn bảng điều khiển Ngồi điều khiển đáp ứng đƣợc thuật toán điều khiển khác tùy theo chƣơng trình mà ta nhập vào vi điều khiển, điều khiển tích hợp sẵn cổng giao tiếp với PC cổng RS232 cổng USB để ngƣời lập trình dễ dàng thay đổi chƣơng trình cho vi điều khiển 48 KẾT LUẬN Trên tác giả trình bày tồn vấn đề liên quan tới việc xây dựng điều khiển vạn năng, xây dụng hệ thống điều chỉnh tốc độ khiển động điện chiều sử dụng điều khiển vạn Kết đạt đƣợc chứng tỏ đắn tính tốn thiết kế, lựa chọn tham số linh kiện cấu thành hệ thống Hệ thống thiết bị thí nghiệm phục vụ cho sinh viên ngành điện tự động công nghiệp trƣờng Đại học Dân lập Hải phòng Tuy nhiên với vốn kiến thức hạn hẹp, thời gian hồn thành cơng trình q ngắn, nên cơng trình cịn nhiều vấn đề chƣa đƣợc giải thấu đáo nhƣ vấn đề lƣợng hãm động vấn đề hạn chế dịng q trình q độ đƣa thêm mạch vòng dòng điện Những vấn đề có điều kiện đƣợc nghiên cứu tiếp Tác giả mong nhận đƣợc ý kiến góp ý, nhƣ lời nhận xét từ phía thầy giáo môn bạn sinh viên, đồng nghiệp đế đề tài đƣợc hoàn thiện Em xin cảm ơn! 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO Phạm Văn Chới ( 2005),Khí Cụ Điện, Nhà xuất Khoa học kĩ thuật Lê Văn Doanh – Nguyễn Thế Công – Trần Văn Thịnh, Điện tử công suất Lý thuyết thiết kế ứng dụng, Nhà xuất Khoa học kĩ thuật GS.TSKH Thân Ngọc Hoàn (2005), Máy Điện, Nhà xuất Xây Dựng GS.TSKH Thân Ngọc Hoàn – TS Nguyễn Tiến Ban, Điều khiển tự động hệ thống Truyền động điện, Nhà xuất Khoa học kĩ thuật (2006) ThS Pham Thanh Huyền – ThS Đỗ Việt Hà, Linh kiện điện tử bản, Nhà xuất Thông tin truyền thông Bùi Quốc Khánh – Nguyễn Văn Liễn – Nguyễn Thị Hiền, Cơ sở truyền động điện, Nhà xuất Khoa học kĩ thuật Nguyễn Xuân Phú - Tơ Đằng (1996), Khí cụ điện-Kết cấu sử dụng sửa chữa, Nhà xuất Khoa học kĩ thuật Nguyễn Phùng Quang – Andreas Dittric, Truyền động điện thông minh, Nhà xuất Khoa học kĩ thuật Trần Văn Thịnh, Tính tốn thiết kế thiết bị điện tử công suất, Nhá xuất Giáo dục 10 Website www.ebook.edu.vn 11 Website www.xbook.com.vn 12 Website tailieu.vn 50 MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: BỘ ĐIỀU KHIỂN VẠN NĂNG 1.1 GIỚI THIỆU 1.2 SỬ DỤNG CHIP PSOC XÂY DỰNG BỘ ĐIỀU KHIỂN VẠN NĂNG 1.2.1 Giới thiệu 1.2.2 Các thông số chip CY8C27443 1.2.3 Ƣu điểm, nhƣợc điểm chip psoc 1.3 BỘ ĐIỀU KHIỂN PID SỐ 1.3.1 Luật điều khiển tỷ lệ số 1.3.2 Luật điều khiển tích phân số 1.3.3 Luật điều khiển vi phân số 1.3.4 Luật điều khiển PID số 1.4 BỘ ĐIỀU KHIỂN MỜ 1.4.1 Bộ điều khiển mờ 1.4.2 Các nguyên tắc chung thiết kế điều khiển mờ 16 1.4.3 Một số phƣơng pháp thiết kế điều khiển mờ tiêu biểu 16 1.4.4 Chỉnh định mờ điều khiển PID 17 1.4.4.1 Phƣơng pháp chỉnh định Zhao, Tomizuka Isaka 18 1.4.4.2 Phƣơng pháp chỉnh định mờ hệ số α 22 1.5 THIẾT KẾ PHẦN CỨNG CHO BỘ ĐIỀU KHIỂN 25 1.5.1 Mở đầu 25 1.5.2 Lựa chọn thiết bị 25 1.6 THIẾT KẾ PHẦN MỀM CHO BỘ ĐIỀU KHIỂN 29 1.6.1 Cấu hình cho user module chip 29 1.6.2 Sơ đồ khối hàm chức 36 CHƢƠNG 2: THIẾT KẾ, XÂY DỰNG HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU DÙNG BỘ ĐIỀU KHIỂN VẠN NĂNG 37 2.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 37 2.2 THIẾT KẾ BỘ BIẾN ĐỔI CÔNG SUẤT VÀ KHÂU PHẢN HỒI CHO HỆ THỐNG 37 2.2.1 Thiết kế chỉnh lƣu tạo điện áp nguồn 37 2.2.2 Thiết kế mạch biến đổi công suất 39 51 2.3 THỰC HIỆN MƠ HÌNH VẬT LÝ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU SỬ DỤNG BỘ ĐIỀU CHỈNH VẠN NĂNG 44 2.3.1 Bộ điều khiển đa 44 2.3.2 Trên Hình 2.8 mạch điều khiển IGBT 45 2.4 KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 47 KẾT LUẬN 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO 49 ... THỐNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU SỬ DỤNG BỘ ĐIỀU CHỈNH VẠN NĂNG Dựa linh kiện phần tử tính chọn tác giả thực xây dựng hệ thống truyền động động chiều điều chỉnh tốc độ điều. .. TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU DÙNG BỘ ĐIỀU KHIỂN VẠN NĂNG 2.1 ĐẶT VẤN ĐỀ Trong chƣơng tác giả thực thiết kế hệ truyền động điện dòng chiều điều chỉnh tốc độ sử dụng điều khiển đa vừa thiết kế. .. tài: Nghiên cứu động điện chiều hệ truyền động điện chiều tiêu biểu Xây dựng thí nghiệm thực tế hệ truyên động điện chiều điều chỉnh tốc độ động ứng dụng điều khiển vạn  Phƣơng pháp nội dung nghiên