Bộ điều khiển Kp Ti Td
P 0.5Kcrit - -
PI 0.45Kcrit 0.83Tcrit -
PID 0.6Kcrit 0.5Tcrit 0.125Tcrit
Hinh 6.2: Cơng thƣc tính thơng số PID bằng Zeigler - Nichola
Sau khi biết đƣợc cfác giá trị Kp,Ti, Td ta tiếp tục tính Ki, Kd theo công thức sau:
Ki=Kp/Ti ; Kd=Kp*Td
Áp dụng
Từ lý thuyết tính tốn PID tiến hành tính tốn các thơng số PID cho các động cơ
Thực nghiệm em đã thu đƣợc giá trị tới hạn và chu kỳ tới hạn nhƣ sau: Kcrit=1.2; Tcrit=0.2
Từ đó tính đƣợc: Kp=0.6*1.2=0.72
Ti=0.5*0.2=0.1 suy ra Ki=7.2
Td=0.125*0.2=0.03125 suy ra Kd=0.72*0.03125=0.0225
Sau khi tìm đƣợc các thơng sốKp, Ki, Kdcủabộ điều khiển ta đƣa vào code để chạy thử nghiểm rồi điều chỉnh để thu đƣợc thơng số tối ƣu.
6.2 Tính tốn điều khiển
6.2.1 Sơ đồ khối và lƣu đồ khối
Hình 6.4 Lƣu đồ nguyên lý hoạt động của máy Nguyên lý hoạt động của thiết bị kéo uốn sản phẩm nhựa:
Đầu tiên, ta kết nối dây điện của các động cơ, loadcell, encoder với hộp điều khiển.
Bật nguồn hộp điều khiển và kế đó là kết nối với cổng COM của máy tính thơng cổng RS232 của mạch điều khiển.
BẮT ĐẦU KẾT NỐI BẬT NGUỒN CHỌN COM CHỈNH VỊ TRÍ GÁ ĐẶT VÀ LỰC PHÙ HỢP CHỌN TỐC ĐỘ BẮT ĐẦU GÃY DỪNG LẤY KẾT QUẢ
Trên máy tính, ta mở giao diện thiết của máy. Sau khi giao diện hiện lên, chọn kết nối cổng COM tƣơng ứng với cổng kết nối với hộp điều khiển, chọn Baudrate 115200 (do mạch điều khiển qui định).
Nhấn nhút nhấn để bắt đầu giao tiếp giữa máy tính và mạch điều khiển.
Nhập tốc độ động cơ theo yêu cầu
Tiếp theo, nhấn nút nhấn để thực hiện quá trình kéo hoặc uốn. Trong quá trình chạy thì trên giao diện sẽ hiện thị các giá trị nhƣ lực, trình thời gian thực hiện cơng việc và số chu kì hoạt động
Kết thúc quá trình là khi sản phẩm nhựa đứt (hoặc uốn gãy) hay đã chạm công tắc hành trình chống va chạm.
Sau đó vào trong ổ đĩa C của máy tính, sẽ có một file Excel tên là Log.xls. File này lƣu trữ số liệu của thí nghiệm nhƣ: giá trị lực, thời gian và tên mẫu và chu kì của vật
Để kết thúc công việc, nhấn nút . Nhấn nút nhấn để thốt hồn toàn giao diện. Tháo gỡ sản phầm phá huỷ ra
Bắt đầu
Nếu nhận ký tự “k” ()ket
Nếu nhận ký tự “v”
Lấy giá trị vận tốc
Chạy đơng cơ
Đọc số vịng và lực Gửi giá trị vòng và lực Nếu nhận ký tự “s” Kết thúc No No No ( Kết nối ) ( Vận tốc ) ( Thoát)
Bộ điều khiển gồm 4 phần chính
Cụm nguồn: gồm 3 nguồn tổ ong Nguồn điện áp 24V : động cơ DC motor
Nguồn điến áp 12V : mạch khuếch đại loadcell
Nguồn điện áp5V : board vi điều khiển , encoder DC motor
Cụm mạch cơng suất: gồm 1 mạch cầu H nhận tín hiệu từ mạch điều khiển và kéo tải cho 1 động cơ DC
Cụm mạch khuếch đại : gồm 1 mạch khuếch đại HDL-Vamp để khuếch đại tín hiệu điện cảu loadcell
Cụm mạch điều khiển : gồm 1 mạch stm32f103c8t6 và mạch truyền nhận để điều khiển hệ thống
6.3 Giao diện tƣơng tác
Hình 6.11 Giao diện tƣơng tác
Phía bên phải biểu đồ là các nút điều khiển việc kết nối cổng COM và nhập vận tốc và kết nối
Bên dƣới biểu đồ là một nút dùng để thốt hồn tồn ra khỏi giao diện khi kết thúc quá trình làm việc.
Đồng thời các thông số biểu thị Lực, chu kỳ và thời gian thực hiện công việc
Thao tác với giao diện
Bước 1: Khi cắm cổng USB vào thì giao diện sẽ tự động nhận cổng COM,
tiếp theo chúng ta chọn giá trị Baudrate và nhấn nút Kết nối.
Bước 2: Nhập vận tốc phù hợp
Bước 3: Nhập tên mẫu thử vào ô trống bên dƣới Bước 4: Nhấn nút bắt đầu để máy hoạt động
Bước 5: Quan sát các giá trị lực, thời gian và chu kỳ ở các ô hiển thị Bước 6: Nhấn nút thoát để thoát khỏi chế độ làm việc của máy
Hình 6.12 Các bƣớc thực hiện trên giao diện 1 2 3 4 6 5
CHƢƠNG 7: THỰC NGHIỆM - ĐÁNH GIÁ
Sau khi hồn thiện bất kì mơ hình hay máy nào thì việc chạy thực nghiệm là việc khơng thể thiếu. Q trình này giúp kiểm tra lại tính ổn định và những sai sót cịn tồn tại, qua đó đánh giá đƣợc khả năng hoạt động thực tế của máy.
7.1 Thực nghiệm
Hiện nay,xe máy là phƣơng tiện giao thông không thể thiếu của mỗi cá nhân, và để đảm bảo an tồn thì khi tham gia giao thơng thì mũ bảo hiểm là phụ kiện khơng thể thiếu đƣợc, nhờ có khóa cài bằng nhựa mà nón đƣợc cố định lên đầu ngƣời đội giúp bảo vệ bộ não nếu khơng may có tai nạ xảy ra, vậy câu hỏi đƣợc đặt ra là khóa cài bằng nhựa này có thể sử dụng bao lâu? Đó là câu hỏi lớn của nhiều ngƣời, quá trình thực nghiệm máy mỏi sẽ trả lời câu hỏi này.Trong qlafmchayj thực nghiệm khóa cài đƣợc sử dụng là sản phẩm đúc của một nhóm làm khn đúc nhựa.Khóa cài có thành phần chủ yếu là PP hoặc PA và có sử dụng thêm các thành phần phụ khác giúp cho sản phẩm có đƣợc những tính năng mong muốn.
Qua một tuần chạy thực nghiệm đã kiểm tra đƣợc 3 khóa cài bằng nhựa với thành phần và điều khiện ép khác nhau, sau đây là bẳng kết quả thực hiện:
SST Thành Phần Số lần chu kỳ 1 PA66+30GF 1.059.298 1.060.987 1.059.504 2 50%PP+50%CaCO3 684.852 683.375 686.713
Hinh 7.2: Kết quả thực nghiệm
7.2 Đánh giá
Sau khi hoàn thành máy kiểm tra độ mỏi, nhóm đã tiến hành chạy thử nghiệm và rút ra những đánh giá sơ bộ về máy nhƣ sau:
Máy hoạt động tốt theo ý tƣởng và mục tiêu đặt ra ban đầu.
Việc truyền nhận và hiển thị kết quả đếm lên máy tính có sai số thấp (3 đến 7 chu kì trên 100.000 chu kì thực hiện).
Khi hoạt động thì độ cứng vững của hệ thống cao, khơng rung lắt mạnh.
Tuy nhiên, cịn một số hạn chế nhƣ:
Tính đa dạng trong các sản phẩm nhựa kiểm tra còn thấp. Bàn gá cịn thấp dẫn đến việc hạn chế hành trình của động cơ. Sai số trả lực Loadcell còn nhiều do thiết kế cơ cấu
7.3 Hƣớng phát triển
Do thời gian nghiên cứu có hạn nên hiện máy vẫn cịn tồn tại những khuyết điểm, trong thời gian tới em sẽ phát triển sản phẩm theo hƣớng sau:
Phát triển sản phẩm theo hƣớng đa năng đa dạng mẫu thử
Cải thiện PID để hệ thống hoạt động êm ái hơn. Giảm sai số của kết quả thu đƣợc.