Điều khiển động cơ một chiều qua giao diện LabVIEW (Khóa luận tốt nghiệp)Điều khiển động cơ một chiều qua giao diện LabVIEW (Khóa luận tốt nghiệp)Điều khiển động cơ một chiều qua giao diện LabVIEW (Khóa luận tốt nghiệp)Điều khiển động cơ một chiều qua giao diện LabVIEW (Khóa luận tốt nghiệp)Điều khiển động cơ một chiều qua giao diện LabVIEW (Khóa luận tốt nghiệp)Điều khiển động cơ một chiều qua giao diện LabVIEW (Khóa luận tốt nghiệp)Điều khiển động cơ một chiều qua giao diện LabVIEW (Khóa luận tốt nghiệp)Điều khiển động cơ một chiều qua giao diện LabVIEW (Khóa luận tốt nghiệp)Điều khiển động cơ một chiều qua giao diện LabVIEW (Khóa luận tốt nghiệp)Điều khiển động cơ một chiều qua giao diện LabVIEW (Khóa luận tốt nghiệp)Điều khiển động cơ một chiều qua giao diện LabVIEW (Khóa luận tốt nghiệp)Điều khiển động cơ một chiều qua giao diện LabVIEW (Khóa luận tốt nghiệp)Điều khiển động cơ một chiều qua giao diện LabVIEW (Khóa luận tốt nghiệp)Điều khiển động cơ một chiều qua giao diện LabVIEW (Khóa luận tốt nghiệp)Điều khiển động cơ một chiều qua giao diện LabVIEW (Khóa luận tốt nghiệp)Điều khiển động cơ một chiều qua giao diện LabVIEW (Khóa luận tốt nghiệp)Điều khiển động cơ một chiều qua giao diện LabVIEW (Khóa luận tốt nghiệp)Điều khiển động cơ một chiều qua giao diện LabVIEW (Khóa luận tốt nghiệp)Điều khiển động cơ một chiều qua giao diện LabVIEW (Khóa luận tốt nghiệp)Điều khiển động cơ một chiều qua giao diện LabVIEW (Khóa luận tốt nghiệp)Điều khiển động cơ một chiều qua giao diện LabVIEW (Khóa luận tốt nghiệp)Điều khiển động cơ một chiều qua giao diện LabVIEW (Khóa luận tốt nghiệp)Điều khiển động cơ một chiều qua giao diện LabVIEW (Khóa luận tốt nghiệp)Điều khiển động cơ một chiều qua giao diện LabVIEW (Khóa luận tốt nghiệp)Điều khiển động cơ một chiều qua giao diện LabVIEW (Khóa luận tốt nghiệp)Điều khiển động cơ một chiều qua giao diện LabVIEW (Khóa luận tốt nghiệp)Điều khiển động cơ một chiều qua giao diện LabVIEW (Khóa luận tốt nghiệp)Điều khiển động cơ một chiều qua giao diện LabVIEW (Khóa luận tốt nghiệp)Điều khiển động cơ một chiều qua giao diện LabVIEW (Khóa luận tốt nghiệp)Điều khiển động cơ một chiều qua giao diện LabVIEW (Khóa luận tốt nghiệp)Điều khiển động cơ một chiều qua giao diện LabVIEW (Khóa luận tốt nghiệp)Điều khiển động cơ một chiều qua giao diện LabVIEW (Khóa luận tốt nghiệp)Điều khiển động cơ một chiều qua giao diện LabVIEW (Khóa luận tốt nghiệp)Điều khiển động cơ một chiều qua giao diện LabVIEW (Khóa luận tốt nghiệp)Điều khiển động cơ một chiều qua giao diện LabVIEW (Khóa luận tốt nghiệp)Điều khiển động cơ một chiều qua giao diện LabVIEW (Khóa luận tốt nghiệp)Điều khiển động cơ một chiều qua giao diện LabVIEW (Khóa luận tốt nghiệp)
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUẢN LÝ VÀ CƠNG NGHỆ HẢI PHỊNG - ISO 9001 :2015 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP Sinh viên :Vũ Anh Tuấn Giảng viên hướng dẫn: THS.NGƠ QUANG VĨ HẢI PHỊNG 2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUẢN LÝ VÀ CƠNG NGHỆ HẢI PHỊNG - ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ CHIỀU QUA GIAO DIỆN LABVIEW ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY NGÀNH: ĐIỆN CƠNG NGHIỆP Sinh viên :VŨ ANH TUẤN Giảng viên hướng dẫn: THS.NGƠ QUANG VĨ HẢI PHỊNG 2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUẢN LÝ VÀ CƠNG NGHỆ HẢI PHỊNG NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU QUA GIAO DIỆN LABVIEW Sinh viên: VŨ ANH TUẤN Mã SV:1512102022 Lớp: DC1901 Ngành: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP Tên đề tài: Điều khiển động chiều qua giao diện LabVIEW NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI Nội dung yêu cầu cần giải nhiệm vụ đề tài tốt nghiệp ( lý luận, thực tiễn, số liệu cần tính tốn vẽ) …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… Các số liệu cần thiết để thiết kế, tính tốn …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… Địa điểm thực tập tốt nghiệp …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… CÁN BỘ HƯỚNG DẪN ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Người hướng dẫn thứ nhất: Họ tên:… Học hàm, học vị:… Cơ quan công tác:… Nội dung hướng dẫn:… Người hướng dẫn thứ hai: Họ tên:… Học hàm, học vị:… Cơ quan công tác:… Nội dung hướng dẫn:… Đề tài tốt nghiệp giao ngày 01 tháng 07 năm 2019 Yêu cầu phải hoàn thành xong trước ngày 23 tháng 09 năm 2019 Đã nhận nhiệm vụ ĐTTN Đã giao nhiệm vụ ĐTTN Sinh viên Người hướng dẫn Hải Phòng, ngày … tháng… năm 2019 Hiệu trưởng GS.TS.NGƯT Trần Hữu Nghị PHẦN NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN Tinh thần thái độ sinh viên trình làm đề tài tốt nghiệp: …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… Đánh giá chất lượng khóa luận (so với nội dung yêu cầu đề nhiệm vụ Đ.T T.N mặt lý luận, thực tiễn, tính tốn số liệu…): …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… Cho điểm cán hướng dẫn (ghi số chữ): …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… Hải Phòng, ngày … tháng … năm 2019 Cán hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) MỤC LỤC Lời mở đầu:………………………………………………………………… … 11 CHƯƠNG 1:TỔNG QUẢN VỀ NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH LABVIEW 1.1 : Tổng quan LABVIEW………………………………………….………13 1.1.1 LabVIEW ? ……………………………………………… …… … 13 1.1.2 Vai trị LabVIEW……………………………………………… ……13 1.1.3 Các chức LabVIEW……………………………… ……14 1.1.4 Phần mềm nhúng vào LabVIEW…………………………………… … 14 1.1.5 Các giao thức kết nối………………………………………………… ….14 1.1.6 Các Module công cụ LabVIEW……………………………… … 15 1.1.6.1 Các module LabVIEW…………………………………………… … 15 1.1.6.2 Các công cụ LabVIEW………………………………………… ….15 1.1.7 LabVIEW làm việc ? …………………………………… 15 1.2 Các thành phần LabVIEW……………………………………… ……16 1.2.1 Bảng giao diện (The Front panel) …………………………… …… … 16 1.2.2 Sơ đồ khối (The Block Diagram) ………………………………… …….17 CHƯƠNG :CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU 2.1.Động điện chiều thông thường…………………………………… ….17 2.2Động điện chiều kích từ nam châm…………………………… … 19 2.2.1 Cấu tạo… …………………………………………………………… …20 2.2.2 Nguyên lý hoạt động DCVC……………………………………… 21 2.2.3Điều khiển DCVC……………………………………………………… …21 2.3 Điều khiển tốc độ động chiều………………………… 22 Chương : ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU QUA GIAO DIỆN LABVIEW 3.1Khái niệm ……………………… ………………… ……………28 3.1.2 Bản chất toán học thuật toán PID…… … ……………29 3.2 Giới thiệu card USB-9001………………… ……… ……… 30 3.3 Các ứng dụng với card USB 9001… ………… … …… .………31 3.4 Thực hành điều khiển PID cho động DC… .… .…………34 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Phạm vi ứng dụng LabVIEW…………………………………… 11 Hình 1.2 Các giao thức kết nối LabVIEW………………………………….12 Hình 1.3 Bảng giao diện LabVIEW…………………………………… .15 Hình 1.4 Mơ tả tên VI thời tải 17 Hình 1.5 Thanh cơng cụ giao diện 18 Hình 1.6 sơ đồ khối labview 19 Hình 2.1cấu tạo bên động điện chiều 20 Hình 2.2 Cấu tạo bên động điện chiều 21 Hình 2.3 cấu tạo cổ góp điện 22 Hình 2.4 Cấu tạo động điện chiều kích từ nam châm vĩnh cửu .23 Hình 2.5 Đặc tính động điện chiều kích từ độc lập 23 Hình 2.6 Đặc tính điện động điện chiều kích từ độc lập giảm từ thông 26 Hình 2.7 Đồ thị đặc tính động điện chiều kích từ độc lập điện áp phần ứng thay đổi 27 Hình 3.1 Sơ đồ điều khiển động theo thuật toán PID .29 Hình 3.2 PID điều khiển tốc độ 36 Hình 3.3 Mơ tả giá trị đặt đo diện tích sai lệch 37 Hình 3.4 Sơ đồ mạch điện kết nối phần cứng điều khiển PID động DC 37 Lời mở đầu - Nghiên cứu cách thức sử dụng phần mềm LabVIEW, tìm hiểu ứng dụng LabVIEW như: cách tạo giao diện, lập trình sơ đồ khối, làm để tạo thiết bị ảo (VI) thiết bị ảo (Sub VI) … - Nghiên cứu card USB- 9001, cách truyền nhận tín hiệu từ phần mềm LabVIEW tới card USB- 9001 - Điều khiển PID cho động DC sở lập trình labview Đối tượng phạm vi nghiên cứu Với đề tài:’’Điều khiển động chiều qua giao diện LABVIEW’’ đối tượng nghiên cứu em bao gồm: nghiên cứu phần mềm LabVIEW, card USB-9001 , động chiều , điều khiển PID, giao tiếp với pc thơng qua card USB-9001 phần mềm LabVIEW xử lý tín hiệu đưa vào, sau xuất tín hiệu để điều khiển động DC Ý nghĩa thực tiễn đồ án: Nghiên cứu phần mềm LabVIEW với ứng dụng rộng rãi, phần mềm thiết kế, điều khiển kiểm tra phần cứng điều khiển đo đạc LabVIEWcó khả kết nối tới nhiều thiết bị giúp tập hợp liệu dễ dàng, đồng thời cung cấp tính kết nối tới hầu hết mọithiết bị đo, dễ dàng kết hợp ứng dụng LabVIEW vào hệ thống đại Nội dung thực đề tài gồm chương Chương : Tổng quan ngơn ngữ lập trình labVIEW Chương : Các phương pháp điều khiển động chiều Chương :Diều khiển động chiều qua giao diện labview Do thời gian có hạn kiến thức chun mơn thực tế cịn hạn chế nên đồ án không tránh khỏi thiếu sót Kính mong nhận bảo, góp ý thầy cô bạn để đồ án hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn giúp đỡ bảo tận tình thầy, cô, đặc biệt thầy Ngô Quang Vĩ tạo điều kiện tốt để em hoàn thành đồ án Em xin kính chúc thầy ln ln mạnh khỏe để tiếp tục dìu dắt nhiều hệ sinh viên Sinh viên thực đề tài: VŨ ANH TUẤN 10 Chổi than ; Trục động ; Miếng nam châm tạo từ trương ; Bộ phận cung cấp dòng điện chiều ; 2.2.2 : Nguyên lý hoạt động DCVC Khi động cấp điện, dòng điện vào cuộn dây( khung dây) Rotor thông qua cấu chổi than – cổ góp Theo nguyên tắc bàn tay trái có ngẫu lực điện từ đặt lên khung dây làm cho khung dây quay tức rotor quay, động hoạt động Theo hình bên, cuộn dây quấn rotor mổ tả khung dây ABCD Đặt bàn tay trái cho đương sức từ hướng vào lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến ngón tay hướng theo chiều dịng điện ngón tay chỗi 900 chiều lực điện từ tác dụng lên dây dẫn Trục rotor theo hình quay theo chiều ngược chiều kim đồng hồ( nhìn từ vào trong) 2.3 Điều khiển tốc độ động chiều 2.3.1 Các phương pháp điều khiển động điện chiều Điều chỉnh tốc độ động chiều ta thực ba phương pháp điều khiển sau Điều khiển tốc độ cách thay đổi điện trở phụ phần ứng Điều khiển tốc độ cách thay đổi từ thơng kích từ Điều khiển tốc độ cách thay đổi điện áp phần ứng Phương pháp điều khiển tốc độ cách thay đổi điện trở phụ phần ứng Nguyên lý điều chỉnh: Nối thêm điện trở phụ Rf vào mạch phần ứng 24 ta có mối quan hệ: ω = f(Rf, Φ kt,U) với giả thiết : Nếu giữ Φ = Φ đm= const; U = Uđm = const; Rư = const tốc độ động phụ thuộc vào điện trở phần ứng ω = f(Rf) Để thực thay đổi giá trị Rf mạch phần ứng ta thực cách nối tiếp điện trở phụ (Rf) thay đổi giá trị vào mạch phần ứng Khi thêm điện trở Rf vào mạch phần ứng ta có : R = Rư + Rf Theo phương trình đặc tính : ω = U Ru R f M k (k ) (2.1) Từ (2.1) ta thấy: ta điều chỉnh tăng giá trị Rf tốc độ động giảm ngược lại Lúc ta có tốc độ không tải lý tưởng: ω0 = Và độ cứng đặc tính cơ: β = U đm = const k đm (k nm ) M = var Ru R f (2.2) (2.3) Khi Rf lớn, β nhỏ nghĩa đặc tính dốc Ứng với Rf = ta có đặc tính tự nhiên β tự nhiên có giá tị lớn nên có độ cứng tất đường đặc tính có điện trở phụ Như thay đổi Rf cho ta họ đặc tính sau: Hình 2.5 Đặc tính động điện chiều kích từ độc lập thay đổi điện trở phụ mạch phần ứng Nếu giá trị điện trở Rf lớn tốc độ động giảm, đồng thời dịng điện ngắn mạch (Inm ) mơ men ngắn mạch (Mnm ) giảm Phương pháp dùng để hạn chế dòng khởi động động 25 Phương pháp điều khiển tốc độ động cách thay đổi từ thơng kích từ Ngun lý điều chỉnh : Phương pháp điều khiển tốc độ động cách thay đổi từ thơng kích từ động điện chiều thực điều chỉnh mô men điện từ động M = k.Φ.Iư sức điện động quay động Eư = k.Φ.ω Theo phương trình đặc tính ω = f(U, φkt , Rf ), thực giữ U = Uđm = const, Rư = const (Rf =0) lúc tốc độ động phụ thuộc vào từ thông kích từ ω = f(Φkt) Vậy để điều chỉnh từ thơng kích từ Φkt ta thực mắc thêm biến trở Rv vào mạch kích từ động cơ, điều chỉnh từ thơng kích từ Φkt ta phải tn theo điều kiện sau: khơng tăng dịng kích từ Ikt lớn dịng định mức cuộn kích từ Khi thay đổi tốc độ cách thay đổi từ thơng kích từ ta có: Tốc độ khơng tải lý tưởng động cơ: ω0 = (k x ) Độ cứng đặc tính : β = = var Ru U đm = var k x (2.4) (2.5) Do cấu tạo động điện, từ thơng kích từ: Φkt = Φđm bão hịa, muốn thực tăng dịng kích từ Ikt Φkt tăng không tăng đáng kể (do từ thông bão hòa) nên thực tế thường ta điều chỉnh cách giảm từ thơng kích từ Φkt Khi từ thơng kích từ giảm tốc độ động (ωx )tăng, cịn độ cứng đặc tính (β) giảm Ta có đồ thị đặc tính (hình 2.9) với ω0 tăng dần độ cứng đặc tính giảm dần giảm từ thơng 26 Hình 2.6 Đặc tính điện động điện chiều kích từ độc lập giảm từ thơng Từ hình 2.4 ta thấy từ thơng kích tù thay đổi với Φđm > Φ1 > Φ2 ta có: Dịng điện ngắn mạch: Inm = U đm = const Ru Mô men ngắn mạch: Mnm = K.Φx.Inm = var (Mnm > Mnm1 >Mnm2) Từ đồ thị đặc tính 2.4 ta thấy ω0 < ω01 < ω02 Phương pháp điều khiển tốc độ động cách thay đổi điện áp phần ứng Từ phương trình đặc tính : ω = U Ru R f M k (k ) Thực điều chỉnh để giữ: Φ = Φđm = const, Rư =const, (Rf =0), M = const Lúc tốc độ động phụ thuộc vào điện áp phần ứng: ω = f(Uư) Khi thực thay đổi điện áp phần ứng động tốc độ khơng tải lý tưởng thay đổi, độ cứng đặc tính khơng đổi Tốc độ không tải lý tưởng động cơ: ω0 = Uu = var k (2.6) Độ cứng đặc tính động cơ: β = (k ) = const Ru (2.7) Như thay đổi điện áp phần ứng động ta thu họ đặc tính hình 2.10 Hình 2.7 Đồ thị đặc tính động điện chiều kích từ độc lập điện áp phần ứng thay đổi Từ hình 2.5 ta thấy thay đổi điện áp phần ứng động ta họ đặc tính nhân tạo song song với đặc tính tự nhiên 27 Cũng từ hình 2.10 ta thấy thay đổi điện áp phần ứng động mơmen ngắn mạch (Mnm), dịng điện ngắn mạch (Inm) động giảm tốc độ động giảm Do phương pháp điều chỉnh điện áp phần ứng dùng để thực điều chỉnh tốc độ động hạn chế dòng khởi động Để thực điều chỉnh điện áp phần ứng, ta phải sử dụng biến đổi để thực điều chỉnh điện áp đầu cấp cho mạch phần ứng động Hình 2.8 Sơ đồ nguyên lý điều chỉnh động Bộ biến đổi dùng để biến đổi điện áp xoay chiều lưới điện thành điện áp chiều với giá trị điện áp đầu điều chỉnh theo yêu cầu người điều khiển CHƯƠNG : ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU QUA GIAO DIỆN LABVIEW 3.1.Khái niệm Có thể nói Điều khiển PID (viết tắt của: Proportional–Integral– Derivative Controller) ñiều khiển phổ biến quan trọng thiết bị hệ thống công nghiệp từ đĩa CD tới vận tốc xe tơ thực thuật tốn PID Tài liệu dùng điều khiển hệ thống vật lý ñộng DC, hệ thống lái tự động robot, tơ, lị nhiệt, vv 28 Hình 3.1 Sơ đồ điều khiển động theo thuật tốn PID Điều khiển pid ?bộ điều khiển PID (Proportional–Integral– Derivative Controller) hiệu chỉnh có phản hồi nhằm làm giá trị sai lệch tín hiệu khiển khơng Bộ PID có ba thành phần: proportional - tỷ lệ, integral tích phân, derivative - đạo hàm), ba thành phần có vai trị đưa sai lệch khơng Tính chất tác động thành phần có đặc điểm riêng khảo sát chi tiết phần sau Tín hiệu phản hồi (feedback signal) thường tín hiệu thực đo cảm biến Giá trị sai lệch hiệu tín hiệu đặt (setpoint) trừ cho tín hiệu phản hồi - PID điều khiển thông dụng công nghiệp tính dễ áp dụng, mang lại chất lượng điều khiển ổn ñịnh cho hệ thống Cụ thể, điều khiển PID thường sử dụng điều khiển động DC, robot, hệ thống ô tô, điều khiển áp xuất, băng truyền, vv 3.1.2: Bản chất tốn học thuật tốn PID 29 Hình 3.2 PID điều khiển tốc độ Một điều khiển PID có sơ đồ hình Trong điều khiển PID, sai lệch e tính hiệu giá trị đặt điểm đặt (Set point θs ) trừ cho giá trị thực tế đo (measured value hệ thốngθm ) e = θs –θm Hoạt động hệ thống điều khiển vị trí Bộ PID đọc hiểu giá trị mà người điều khiển mong muốn (gọi giá trị đặt, vị trí B có tọa độ xB=20cm), thường người điều khiển đưa giá trị đặt vào điều khiển PID thông qua GUI (Graphical user interface - giao diện người dùng đồ họa) Bộ điều khiển PID tính sai lệch e, qua PID thành tín hiệu điều khiển u(t)1 tính theo cơng thức 10.2, sai lệch sau tính tốn truyền ngồi hệ thống thực thơng qua card vào/ra (I/O) card USB-9001 NI 6009 tín hiệu lúc tín hiệu điện áp gọi u(t)2 Sau đó, tín hiệu khuếch đại nhờ Driver (ví dụ Motor driver) để tăng tín hiệu đủ cơng suất điều khiển cấu chấp hành (động DC), gọi tín hiệu U(t) Tín hiệu điều khiển động điều khiển cấu 5, động quay kim loại trược theo phương X đầu di chuyển dần từ A tới B Hồn thành vịng điều khiển Sau điều khiển PID liên tục thực lại việc tính tốn sai lệch vị trí đặt (vị trí B) so với giá trị vị trí thực tế (measured signal) đầu (nhờ vào đo vị trí gắn với động cơ), Nếu giá trị sai lệch cịn điều khiển PID tiếp tục phát tín hiệu để quay độ động giá trị thực tế dộng trùng khớp với giá trị đặt Tức sai lệch Chừng cịn sai lệch điều khiển PID cịn hoạt động để hiệu chỉnh tín hiệu điều khiển Bản chất tốn học PID giải thích 30 cơng thức t u (t) = Kpe(t) +Ki ∫ e(τ )d(τ ) + Kd d/dt e(t) − u(t): tín hiệu điều khiển, tín hiệu PID sinh ra, (thường tín hiệu qua module cơng suất) vào hệ thống (động chiều) Có đơn vị phụ thuộc phần cứng, điều khiển động chiều 24V thông qua module công suất Motor driver 24V u(t) có đơn vị Volt − Kp e(t) : Khâu tỷ lệ − Kp Ki Kd , : hệ số tỷ lệ, tích phân vi phân PID , − e(t)sai lệch thời ñiểm − e(τ )d(τ ) : Diện tích S tạo đường cong giá trị thực tế,đường thẳng giá trị đặt, cận thời điểm trước sau vòng điều khiển (cũng thời gian thực hết vịng lặp tồn chương trình điều khiển K hay nói cách khác K đơn vị thời gian trích mẫu d(τ) (thường thờigian trích ) d(τ )(mẫu bé khoảng ms chí nano giây) Vậy tích phân từ → t sai lệch nhân với thời gian lấy mẫu tổng hợp sai lệch từ hệ thống bắt đầu điều khiển tới thời ñiểm hệ thống hoạt động Hình 3.3 Mô tả giá trị đặt đo diện tích sai lệch 31 − Các hệ số ln khơng âm: tức KpKi,Kd≥0 − d[e(t) \dt : Tốc ñộ thay ñổi sai lệch thời ñiểm Ý nghĩa hệ số gain PID tăng hệ số KpKiKd độc lập − Với giá trị e(t) , tăng Kp tín hiệu điều khiển u(t) tăng u(t) tăng đồng nghĩa điện áp tác động vào động chiều tăng lên, điện áp tăng làm làm giảm e(t) nhanh có nghĩa hiệu giá trị đặt giá trị đo giảm nhanh Khi ta gọi khả đáp ứng thống nhanh đáp ứng hệ thống xem nhanh thời gian cần thiết để tín hiệu đầu hệ thống đạt tới giá trị đặt nhỏ Tuy nhiên Kp q lớn,thì hệ thống khơng ổn định có tượng giá đo hệ thống vượt giá trị đặt, gọi vọt lố − Ki có tác dụng làm tăng tốc độ đáp ứng làm tăng điện áp (U(t)) đặt vào động đồng thời khâu làm sai lệch tỉnh (steady-state error) trở nhờ vào đặc tính cộng dồn sai lệch phép tốn tích phân Sai lệch tỉnh sai lệch sau tín hiệu đầu hệ thống ổn định − Kd khâu D có tác dụng làm ổn định hệ thống Khi e(t) đổi dấu tức giá trị phản hồi lớn giá trị setpoint, khâu D có tác dụng làm giảm tín hiệu điều khiển Phương pháp định thông số Kp KiKd(Các hệ số gain) thủ công thường dựa vào việc thử nghiệm thông số Ta xác lập hệ số Kp, Ki Kd khơng Sau tăng dần Kp vọt lố đạt gấn 1,5 lần giá trị ñặt Hiệu chỉnh Ki cho sai lệch tỉnh không Và hiệu chỉnh Kd cho hệ thống giảm rung lắc Bảng 3.1 : phương pháp chỉnh pid Dạng điều kp khiển 0.50Ku p ki PI 0.45K 1.2Kp /Pu PID 0.60Ku 2Kp/Pu kd KpPu/8 3.2 Giới thiệu card USB-9001 32 Thông số chung Cổng kết nối USB(chuẩn giao tiếp RS232) Hỗ trọ hệ điều hành windows Kiểu đo kênh điện áp(ADC) đếm xung từ loại encoder (đếm lên xuống tùy theo encoder) Điều khiển kênh xuất tín hiệu kênh xuất tín hiệu điều chế xung(PWM) Họ DAQ Đọc tín hiệu Analog Số kênh SE Tốc độ lấy mẫu 142S/s Độ phân giải 8bits Trích mẫu đồng thời Khơng Ngưỡng điện áp giới hạn lớn tới V Độ xác 10mV(Vret =2.56) Tín hiệu analog từ loại cảm biến Nhiệ độ, áp suất, lưu lượng vv Lĩnh vực ướng dụng đo điện áp Điều khiển tự động oto cơng nghiệp Xuất tín hiệu PWM Số kênh Tốc độ cập nhật 100S/s Độ phân giải bits Ngưỡng điện áp 0.5V Tín hiệu điều khiển dịng điện 10mA (dịng ngắn mạch) Các chân xuất tín hiệu số Số kênh Timing Software Logic Levels TTL 33 Ngưỡng điện áp 0.5 V Output Current flow Sinking, sourcing Dòng điện( kênh/tổng) 10 mA/100 mA Bộ đếm xung Số đếm 1(đếm lên đếm xuống) Độ phân giải 16 bits Tần số nguông xung lớn 250KHz Độ rộng xung vào nhỏ nhât us Mức logic TTL Ngưỡng cực đại 0.5V ứng dụng Đo tốc độ động từ Encoder,đo xung Cho phép thực nhớ tạm Yes Tác động Digital Bảng 3.2cách sử dụng Chân Kí hiệu Giá Mơ tả trị Input Giá trị reset ADC0- Nhận tín hiệu dạng tương tự ADC5 (analog).Vref 5v USB NA 2.55 sét máy tính Input PULSE Đếm xung cạnh lên(0-5v) Input PWM0 Tạo xung với tần số cố định hệ số PWM1 xung thay đổi từ 0-255 tùy số đặt máy tính (xung 0-5v tổng trở 4700hm) Input DIR Output SW0-SW2 Sét đếm xung PULSE đếm xuống 5V Set đếm xung PULSE đếm lên 5v Tính hiệu dạng số (0 5v.Tổng trở 470 ohm) tùy sét máy tính 34 Tính hiệu dạng số (0 5V), khơng không sử dụng ADC0 Nguồn GND Mass Nguồn +5v Lấy từ USB 5v Sơ đồ chân - ADC0-ADC5: trả giá trị chuyển đổi chân ADC tương ứng (0-255) - DAC0-DAC1: đặt giá trị ngõ chân PWM cho chân DAC tương ứng (0255) - SW0-SW3: đặt giá trị cho ngõ số (TRUE-FALSE) - PULSE: trả giá trị số xung đếm từ chân PULSE Card giao tiếp máy tính đa USB 9001 có chức tương đương card thu thập liệu USB hãng nước ngồi sản xuất có thị trường nước NI USB 6008/6009-Hoa kỳ, Advantech – đài Loan, vv Card Hocdelam USB-9001 dùng để giao tiếp với máy tính qua cổng USB dựa theo chuẩn RS232 35 Điều khiển tốc độ động theo thuật toán PID 3.3 Các ứng dụng với Card USB 9001 Phần hướng dẫn bạn thực xây dựng ứng dụng thực tế với card usb 9001 gồm - Thu thập liệu từ cảm biến nhiệt độ,biến trở,ánh sáng khoảng cách, vv - Điều khiển động DC theo thuật toán P PID - Điều khiển hệ thống Để thực ứng dụng với labview,ta phải 1- Kết nối phần cứng cần thiết 2- Cài đặt phần mềm cần thiết 3- Tiến hành lập trình 3.4Điều khiển PID cho động DC Để thực hành điều khiển PID,chúng chọn card 9001, phần cứng hồn thiện hình 3.1 36 Hình 3.4 Sơ đồ mạch điện kết nối phần cứng điều khiển PID động DC Hình 3.5 Sở đồ kết nối phần cứng điều khiển PID động DC 3.5 Lập trình phần mềm LabView 37 KẾT LUẬN Sau thời gian nỗ lực tìm hiểu, nghiên cứu với bảo tận tình hỗ trợ nhiều mặt thầy giáo Ths Ngô Quang Vĩ, đề tài: “Điều khiển động chiều qua giao diện labVIEW” Đã giải vấn đề sau: - Tìm hiểu LabVIEW bản, giao thức kết nối, phần mềm nhúng vào LabVIEW, công cụ kèm - Xây dựng điều khiển động chiều qua giao diện LabVIEW Trong trình làm đồ án, cố gắng kiến thức kinh nghiệm hạn chế nên đồ án khơng thể tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận bảo đóng góp thầy, cô giáo bạn để đồ án hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Ths Ngô Quang Vĩ, người trực tiếp tận tình hướng dẫn, bảo tạo điều kiện cho em nghiên cứu, xây dựng thành cơng mơ hình hoàn thành đồ án Em xin cám ơn thây cô giáo môn điện công nghiệp trường ĐHDL Hải Phòng, bạn sinh viên lớp DC1901 đưa nhiều góp ý để hồn thiện đồ án Em xin chân thành cảm ơn! Hải Phòng , ngày tháng năm 2019 Sinh viên thực Vũ Anh Tuấn 38 ... lý hoạt động DCVC……………………………………… 21 2.2. 3Điều khiển DCVC……………………………………………………… …21 2.3 Điều khiển tốc độ động chiều? ??……………………… 22 Chương : ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU QUA GIAO DIỆN LABVIEW 3.1Khái... khiển động chiều qua giao diện labVIEW? ?? Đã giải vấn đề sau: - Tìm hiểu LabVIEW bản, giao thức kết nối, phần mềm nhúng vào LabVIEW, công cụ kèm - Xây dựng điều khiển động chiều qua giao diện LabVIEW. .. CHƯƠNG : ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU QUA GIAO DIỆN LABVIEW 3.1.Khái niệm Có thể nói Điều khiển PID (viết tắt của: Proportional–Integral– Derivative Controller) ñiều khiển phổ biến quan trọng