3.2.3.1 Mô tả mô hình thực nghiệm
Mô hình thực nghiệm như hình 3.14:
Hình 3.14. Mô tả hệ thống điều khiển ánh sáng
Hệ thống bao gồm 1 vi điều khiển Arduino Uno R3, 7 node cảm biến BH1750, 6 bóng đèn, 1 LCD20x4 , 1 module điều kênh 74HC4051, 1 Mosfet IRF840. Sử dụng 7 node cảm biến BH1750 để thu thập ánh sáng gửi về cho vi điều khiển Arduino Uno R3. Từ đó vi điều khiển xử lý và điều khiển độ rộng xung chân D3(PWM) để đóng mở mosfet điều chỉnh độ sáng của bóng đèn theo giá trị đặt được yêu cầu. LCD đóng vai trò hiển thị và dữ liệu thu thập được cũng đồng thời gửi lên máy tính để giám sát và quản lý.
Sơ đồ khối hệ thống:
Hình 3.15. Sơ đồ khối hệ thống
- Chức năng của các khối:
+Khối nguồn: Khối nguồn có nhiệm vụ cung cấp nguồn cho toàn bộ hệ thống
+Khối xử lý trung tâm: khối xử lý trung tâm làm nhiệm vụ thu thập tín hiệu từ khối cảm biến, xử lý tín hiệu sau đó điều khiển khối cơ cấu chấp hành.
+Khối cảm biến: Khối cảm biến có nhiệm vụ thu thập giá trị ánh sáng và đưa về cho khối trung tâm xử lý tín hiệu.
+Khối cơ cấu chấp hành: khối này có nhiệm vụ thực thi lệnh điều khiển từ vi điều khiển để hoạt động theo đúng yêu cầu được đặt ra.
+Khối hiển thị: Khối này có chức năng hiển thị thông số của đối tượng đo giúp tăng khả năng giao tiếp giữa người với hệ thống.
+Máy tính: Máy tính có nhiệm vụ thu thập những giá trị ánh sáng từ vi điều khiển gửi lên từ đó người quản lý có thể dễ dàng thu thập, giám sát hoạt động của hệ thống trên máy tính.
Hình 3.16. Sơ đồ nguyên lý toàn bộ hệ thống.
Nguyên lý hoạt động: Sử dụng nguồn pin 24VDC 1A được giảm xuống
5VDC 1A qua module hạ áp LM2596 cấp cho toàn bộ hệ thống. Lúc này hệ thống bắt đầu làm việc, 7 node cảm biến BH1750 sẽ thu thập ánh sáng từ bóng đèn phòng học rồi gửi giá trị ánh sáng về cho vi điều khiển thông qua các chân SDA và SCL, do 7 cảm biến không thể đồng thời gửi tín hiệu về cho vi điều khiển cùng một lúc nên ta cần module dồn kênh 74HC4051 để cho phép chọn 1 trong nhiều đường ngõ vào song song (các kênh vào) để đưa tới 1 ngõ ra . Vi điều khiển sẽ nhận tín hiệu được gửi về và sử lý bằng thuật toán PID từ đó đưa ra tín hiệu điều khiển qua chân D3(PWM) điều chế độ rộng xung đóng mở Mosfet điều chỉnh độ sáng của bóng đèn.
3.2.3.2 Kết quả thực nghiệm
Kết quả thực nghiệm sử dụng bộ điều khiển PI mờ:
Kết quả thực nghiệm sử dụng PI mờ dựa trên ĐSGT:
Hình 3.18. Kết quả thực nghiệm sử dụng PI mờ dựa trên ĐSGT
Hình 3.20. Kết quả sử dụng PI mờ dựa trên ĐSGT với nhiễu
Kết luận kết quả: Qua kết quả thử nghiệm trên mô hình thực ta thấy phương
điều khiển PI mờ dựa trên đại số gia tử cho kết quả tốt hơn nhiều so với phương pháp điều khiển PI mờ về thời gian quá độ, giá trị sai lệch và độ vọt khi bị tác động nhiễu.