Thiết kế sản phẩm cơ điện tử con lắc ngược 1 bậc tự do kiểu quay

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CƠ KHÍ    - BÀI TẬP LỚN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CĐT ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ SẢN PHẨM CĐT CON LẮC BẬC TỰ DO KIỂU QUAY CBHD :TS.Nguyễn Văn Trường Nhóm:11 Nhóm Sinh viên :Nguyễn việt Hưng-2018603675 Hồng Duy Long-2018605131 Hồng Trung Kiên-2018602155 Hà Nội – Năm 2021 PHIẾU HỌC TẬP CÁ NHÂN/NHĨM I Thơng tin chung Tên lớp: ME6061.2 Khóa: 13 Tên nhóm: N11 Họ tên thành viên: Nguyễn Việt Hưng-2018603675 Hoàng Duy Long-2018605131 Hoàng Trung Kiên-2018602155 II Nội dung học tập Tên chủ đề: Thiết kế sản phẩm điện tử lắc ngược bậc tự kiểu quay Hoạt động sinh viên Nội dung 1: Phân tích nhiệm vụ thiết kế - Thiết lập danh sách yêu cầu Nội dung 2: Thiết kế sơ - Xác định vấn đề - Thiết lập cấu trúc chức - Phát triển cấu trúc làm việc - Lựa chọn cấu trúc làm việc Nội dung 3: Thiết kế cụ thể - Xây dựng bước thiết kế cụ thể - Tích hợp hệ thống - Phác thảo sản phẩm phần mềm CAD và/hoặc vẽ phác Áp dụng cơng cụ hỗ trợ: Mơ hình hóa mơ phỏng, CAD, HIL,… để thiết kế sản phẩm Sản phẩm nghiên cứu : Báo cáo thu hoạch tập lớn III Nhiệm vụ học tập Hoàn thành tập lớn theo thời gian quy định (từ ngày 25/03/2021 đến ngày 02/05/2021) Báo cáo sản phẩm nghiên cứu theo chủ đề giao trước hội đồng đánh giá IV Học liệu thực tiểu luận, tập lớn, đồ án/dự án Tài liệu học tập: Bài giảng môn học thiết kế hệ thống điện tử tài liệu tham khảo Phương tiện, nguyên liệu thực tiểu luận, tập lớn, đồ án/dự án (nếu có): Máy tính KHOA CƠ KHÍ GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN TS Nguyễn Anh Tú TS Nguyễn Văn Trường NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH DANH MỤC BẢNG BIỂU LỜI MỞ ĐẦU Chương PHÂN TÍCH NHIỆM VỤ THIẾT KẾ 1.1 Phân tích thị trường 1.1.1 Phân tích nhu cầu thị trường 1.1.2 Nhu cầu thực tế 1.1.3 Các sản phẩm có thị trường 1.1.4 Khảo sát nhóm đối tượng trực tiếp 11 1.1.5 Khảo sát online 11 1.2 Thiết lập danh sách yêu cầu 12 Chương THIẾT KẾ SƠ BỘ 14 2.1 Thiết lập cấu trúc chức 14 2.2 Phát triển cấu trúc làm việc 17 2.3 Lựa chọn cấu trúc làm việc 18 Chương THIẾT KẾ CỤ THỂ 19 3.1 Các bước xây dựng thiết kế cụ thể 19 3.2 Check list cho thiết kế cụ thể 21 3.3 Phân tích bước xây dựng thiế kế cụ thể 23 3.4 Tích hợp hệ thống 33 3.4.1 Bản vẽ tổng thể 33 3.4.2 Sơ đồ mạch nguyên lý 33 PHỤ LỤC 34 TÀI LIỆU THAM KHẢO 37 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Xe tự cân Xiaomi Ninebot Mini Hình 1.2 Như cầu sử dụng xe tự cân TP HCM Hình 1.3 Khảo sát 100 người sử dụng xe 11 Hình 2.1 Chức tổng thể 14 Hình 2.2 Chức cụ thể 15 Hình 3.1 ENCODER calt GHS 38-06 24 Hình 3.2 Bản vẽ chi tiết Encoder 25 Hình 3.3 Motor takanawa 555 25 Hình 3.4 Bản vẽ chi tiết motor 26 Hình 3.5 Bộ đổi nguồn 26 Hình 3.6 Bo mạch ARDUINO UNO R3 27 Hình 3.7 Vi điều khiển 27 Hình 3.8 Sơ đồ khối thuật toán PID 28 Hình 3.9 Bản vẽ chi tiết lắc 29 Hình 3.10 Bản vẽ chi tiết cần quay 30 Hình 3.11 Bản vẽ chi tiết bệ đỡ 30 Hình 3.12 Mơ hình mạch cầu H 31 Hình 3.13 Màn hình LCD (màn hình có khả hiển thị dịng với dòng 20 ký tự) 31 Hình 3.14 Bản vẽ tổng thể 33 Hình 3.15 Sơ đồ nguyên lý 33 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Danh sách sản phẩm tiêu biểu thị trường 10 Bảng 1.2 Khảo sát người dùng 11 Bảng 1.4 Danh sách yêu cầu 13 Bảng 2.1 Cấu trúc làm việc 17 Bảng 2.2 Lựa chọn cấu trúc làm việc 18 Bảng 3.1 check list cụ thể 22 LỜI MỞ ĐẦU Hệ thống lắc ngược hệ thống điều khiển kinh điển, sử dụng giảng dạy nghiên cứu hầu hết trường đại học khắp giới Hệ thống lắc ngược mơ hình phù hợp để kiểm tra thuật toán điều khiển hệ phi tuyến cao trở lại ổn định Đây hệ thống SIMO (Single Input Multi Output) điển hình gồm ngõ vào lực tác động cho động mà phải điều khiển vị trí góc lệch lắc ngược cho thẳng đứng (ít hai ngõ ra) Ngồi ra, phương trình tốn học đề cập đến lắc ngược mang tính chất phi tuyến điển hình Vì thế, mơ hình nghiên cứu lý tưởng cho phịng thí nghiệm điều khiển tự động Các giải thuật hay phương pháp điều khiển nghiên cứu mơ hình lắc ngược nhằm tìm giải pháp tốt ứng dụng điều khiển thiết bị tự động thực tế: điều khiển tốc độ động cơ, giảm tổn hao công suất, điều khiển vị trí, điều khiển nhiệt độ, điều khiển cân hệ thống,… Chương PHÂN TÍCH NHIỆM VỤ THIẾT KẾ 1.1 Phân tích thị trường 1.1.1 Phân tích nhu cầu thị trường Trong năm gần đây, hệ thống lắc ngược tự cân ứng dụng nhiều xe điện hai bánh, nhu cầu xe điện hai bánh (xe máy điện xe đạp điện) ngày gia tăng thị Việt Nam Ngồi ra, việc sử dụng xe hai bánh tự cân ngày phổ biến khu vui chơi giải trí, khn viên nhà ngày nhiều đặc biệt tỉnh, thành phố lớn như: Hà Nội, Quảng Ninh, Đà Nẵng, Thành phố Hồ Chí Minh,… Xe tự cân ngày phỏ biến quen thuộc với tất người, đối tượng sử dụng rộng rãi từ già đến trẻ, học sinh, sinh viên, Hình 1.1 Xe tự cân Xiaomi Ninebot Mini Qua nhóm chúng em hướng đến nhóm khách hàng tiềm để phát triển dự án mình:  Trẻ em  Thanh thiếu niên  Người u thích cơng nghệ 1.1.2 Nhu cầu thực tế Xe điện bánh xe đưa bạn đến nơi nhà, công viên, đường phố…cực ngầu cá tính Kích thước nhỏ gọn xe bật, với chiều dài khoảng từ vai trái đến vai phải người xe di chuyển linh hoạt nơi có diện tích nhỏ hẹp Đây phương tiện di chuyển tuyệt vời thành phố lớn,cũng thành phố nhỏ hẹp bận rộn Nhu cầu sử dụng xe tự cân Thành phố Hồ Chí Minh từ năm 20102020 Nhu cầu sử dụng xe tự cân thành phố HCM 400 350 300 Số xe 250 200 150 100 50 2010 2012 2014 2016 2018 2020 Năm Hình 1.2 Như cầu sử dụng xe tự cân TP HCM 1.1.3 Các sản phẩm có thị trường STT Hãng sản phẩm Thông số kỹ thuật Giá thành(đ) Xiaomi Ninebot Plus Kích thước: chiều rộng 57.7cm, chiều dài: 28cm Chịu sức tải