LOGIC MỜ CHO SÚNG BẮN NHIỆT 3.1 Giới Thiệu
3.5.2 Nghiên cứu mô hình điều khiển theo PID-MỜ
Hình 3.9 Mẫu PID-MỜ, mô phỏng
Y(t) = ( 3.2) e(t) = (3.3)
- Ta có đáp ứng của hệ thống khi có sự can thiệp của bộđiều khiển mờ: ( tham khảo và tổng hợp các công trình trên internet )
Kết luận
Phương pháp nghiên cứu bộđiều khiển theo PID-MỜ có nhiều ưu điểm hơn so với các phương pháp trước đây vì các lý do sau :
+Giảm được công việc do không phải xác định mô hình. +Giảm khối lượng tính toán với những bài toán phức tạp. +Dễ hiểu và khả năng thay đổi linh hoạt.
Thành phần tích phân: Sự gia tăng nhiệt độ từ 0▫C đến Tđặt là năng lượng tích lũy, năng lượng nầy chính là diện tích từ 0(s) đến tđặt (s) và hàm nhiệt độ .
Điều kiện ổn định là diện tích vượt lố phải nhỏ hơn diện tich tích lũy. Tuy nhiên thời gian tích phân không phải từ 0(s) đến tđặt (s) mà bắt đầu từđiểm tương
ứng với điểm Tđặt và chu kỳ lấy mẫu. Thời gian tương ứng Tđặt được tính bằng tích phân hàm nhiệt từ 0▫C đến nhiệt độ cho trước ( Tđặt ) từ đó suy ra tđặt (s). Năng lượng vượt lố tối đa cho phép sẽ là tích phân với 2 cận tđặt (s) và ts(vượt lố ) ,đó cũng chính là thời gian xung nhịp bộđiều khiển (ts(đặt) + txung), ta suy ra được thành phần thứ nhất là thời gian gia tăng (rise time) (Ts)
- Thành phần vi phân: Để đạt được trạng thái ổn định quanh vị Tđặt chính là tính toán nhiệt lượng tích lũy và nhiệt lượng suy giảm trong một chu kỳ, thời gian vi phân là thời gian từ tđặt đến thời điểm mà ở chu kỳ lấy mẫu đó hiệu số hàm tích lũy và hàm suy giảm bằng không ( thông số Td-settling time )
- Thành phần tỉ lệ: giá trị điều chỉnh để đạt được ổn định quanh Tđặt . Đó chính là giá trị tinh chỉnh thời gian đóng mở ∆t để hiệu chỉnh nhiệt độ như mong muốn (overshoot)
Trong thực tế làm việc với bộ điều khiển, chúng ta thường làm việc với loại vi điều khiển có tần số (do XTAL) cho trước kèm theo thời gian trễ của bộ điều khiển, điều nầy cho chúng ta dễ dàng lập trình và tính toán các tham số bằng lý thuyết mà không cần phải từ thực nghiệm như phương pháp ZIEGLER-NICHOLS
Ví dụ :
#include <16F877A.h> ‘’ vi điều điều khiển PIC 16f887A.h” #use delay(clock=12000000) “ tần số 12 Mhz”
3.6.2.Cơ sở tính toán
Phương trình truyền nhiệt theo không gian và thời gian
Nhiệt độ truyền đến vật gia nhiệt là môi trường đẳng hướng phụ thuộc vào 4 biến , 3 biến không gian (x,y,z) và một biến thời gian (t )
U(x,y,z,t ) (3.4 )
Tuy nhiên ,trong thực tế , đối với môi trương máy hàn chipset , biến không gian được xem như hằng số
Trong bài tóan nhiệt với điều kiện phòng và khoảng cách từ súng bắn nhiệt tới vật gia nhiệt là không đổi
U (t ) = f(t) ( 3.5 )
Nhiệt độ tỏa ra từđiện trở nhiệt từ 0▫C tới max ▫C tương ứng với công suất
điện tới Max watt .
Nhiệt lương tới vật gia nhiệt là% công suất tùy giá trị Tđặt
Tđặt = (3.5) với t=1/f với f=6MHZ ( tần số thạch anh )
Từ (1) Suy ra thời gian tích lũy tương ứng với số xung nhịp từ 0▫C đến Tđặt▫C .
3.6.2.2.Thời gian điều chỉnh vi phân
Khi hiệu suất nhiệt đạt đến giá trị tương ứng với Tđặt thành phần vi phân thong báo dộ sai lệch và xung nhịp vào khóa điện tử thay đổi để giữ hiệu suất nhiệt quanh vị trí ổn định ;đó là thời gian xác lập và thời gian nầy phải nhỏ hơn thời gian tạo điện tích vượt lố.
Diện tích
S1(t) = (3.6)
Điều kiện ổn định là diện tích vượt lố phải nhỏ hơn diện tích S1(t) Cơ sở cho bài toán vi phân là chuỗi FOURIER
Công thức tính chu kỳ xung chuẩn
T =1/f (s) (3.7) Với f là tần số dao động bộ vi xử lý ( f= 6Mhz cho PLC ) Công thức số xung từ 0▫c đến Tđặt▫C N= T1 /T (3.8) Xung cuối cùng gần Tđặt tới xung kế tiếp là tạo ra diện tích vọt lố Công thức tính diện tích vọt lố maximum Svlmax = (3.9)
Thành phần vi phân tinh theo chuỗi fourrier gốc là tọa độ ( Tđặt ,t1) ∆To = (Tđặt + 1) – Tđặt . (3.10) Tổng diện tích vượt lố Svl= ∆T0+ ∆T1+…..+∆Ti ( 3.11) Với T0=Tđặt Ti =(Ti-1)+∆T 33 Điều kiện ổn định Ti≤ Svlmax = ( 3.12)
Đây cũng là công thức tính thời gian xác lập bộđiều khiền
3.6.2.3.Tính toán thành phần tỉ lệ
Thành phần tỉ lệ dùng đểđiều chình độ rộng xung tức là điều chỉnh khóa
điện tử sao cho giữđược độổn định .
Trong mỗi chu kỳ hiệu số( ∆T+1) -∆T có thể dương hoặc âm và độ lớn khác nhau , do đó quyết định giá trị hồi tiếp ( được điều khiển bằng chương trình )
Hình 3.11 Thuật giải
3.6.4.Kết luận
Hoàn toàn có thể tính các thông số tối ưu cho bộđiều khiển dựa vào tính toán mà không phải dựa trên cơ sở thực nghiệm ZIEGLER-NICHOLS
- Dễ dàng viết chương trình điều khiển theo nhiều ngôn ngữ lập trình - Sát thực tế với bộđiều khiển
Trên đây là một số ý kiến về việc tối ưu hóa bộđiều khiển . Vì nội dung chính của đề tài là hướng ứng dụng bài toán nhiệt vào máy hàn chipset BGA, do đó chúng ta sẽ không đi sâu hơn nữa và chỉ dừng ở mức đề xuất ý tưởng . Để hoàn chỉnh cần phải có nhiều thời gin và sự đóng góp nhiều người, hi vọng sẽ trở lại vấn đề nầy trong thời gian rất gần .
CHƯƠNG 4