CHƯƠNG 4 THỰC NGHIỆM
4.2.2.Cấu trúc hệ thống điều khiển với bộ NEW_HAC
4.2. Thí nghiệm với hệ thống Ball and Beam
4.2.2.Cấu trúc hệ thống điều khiển với bộ NEW_HAC
Bài toán điều khiển ở đây là kiểm sốt được vị trí của quả bóng trên thanh đỡ. Bằng cách sử dụng sensor vị trí GP2D12, thơng tin về vị trí của quả bóng được gửi về và được so sánh với giá trị đặt, tín hiệu sai lệch sẽ được đưa đến bộ điều khiển, từ đó bộ điều khiển sẽ gửi tín hiệu để điều khiển góc quay của động cơ một chiều Tower Pro MG995. Cấu trúc điều khiển hệ thống như hình 4.18.
Hình 4.18. Cấu trúc hệ thống điều khiển Ball and Beam
Bộ NEW_HAC được thiết kế trên nền Matlab/Simulink và thực hiện kết nối với hệ thống thơng qua Arduino board có giao diện như hình 4.19.
- Khâu đọc tín hiệu phản hồi vị trí bóng (Ball position)
Hình 4.20. Khâu đọc tín hiệu phản hồi vị trí bóng (Ball position)
- Khâu lọc tín hiệu qua bộ lọc thơng thấp (thuộc khối output)
Hình 4.21. Khâu lọc tín hiệu
- Các khối chức năng trong Arduino board:
Hình 4.22. Arduino IO setup (Khối kết nối vào/ra)
Hình 4.23. Real-Time Pacer (Khối thiết lập thời gian thực)
Hình 4.24. Servo write (Khối cấu hình điều khiển động cơ servo)
Hình 4.25. Arduino analog read (Khối đọc tín hiệu analog)
4.2.3. Kết quả thí nghiệm
Hình 4.27. Sai lệch e(t)
Nhận xét:
- Kết quả mô phỏng cho thấy với các thành phần nhiễu trong suốt quá trình làm việc của động cơ thì bộ điều khiển NEW_HAC chịu được sự tác động của nhiễu. Trong khoảng thời gian [0-28s], chất lượng của quá trình quá độ đáp ứng được các chỉ tiêu chất lượng của hệ thống yêu cầu trong thực tế với thời gian đáp ứng khoảng 13,5s, độ quá điều chỉnh 20%. Khi có tác động ngồi (nhiễu phụ tải 45%), bộ điều khiển vẫn đáp ứng được với nhiễu và đảm bảo chất lượng hệ thống với thời gian đáp ứng 20s (trong khoảng thời gian [28-53]s).
- So với q trình mơ phỏng, kết quả thực nghiệm xét trong khoảng thời gian [0-28s] cho chất lượng của q trình q độ có thể đáp ứng được các chỉ tiêu chất lượng của hệ thống yêu cầu do có rất nhiều các thành phần nhiễu trong quá trình làm việc thực tế (nhiễu do động cơ, nhiễu do khâu đo lường, nhiễu do ma sát, ... ). Từ thực nghiệm cho thấy bộ điều khiển NEW_HAC cải tiến ứng dụng được cho đối tượng phi tuyến trong cơng nghiệp.
- Kết quả thí nghiệm đã chứng minh tính đúng đắn của thuật tốn thiết kế bộ NEW_HAC cải tiến, thuật toán đã đơn giản hơn nhưng vẫn đảm bảo chất lượng hệ thống, làm việc ổn định với nhiễu và đáp ứng được với những thay đổi của hệ thống.