- Động cơ sử dụng có tốc độ tối đa là 4000 vòng/phút, bộ điều khiển PID của đề tài điều khiển tốt động cơ trong khoảng tốc độ từ: 120 vòng/phút đến 3800 vòng/phút. Lý do là sử dụng Encoder 100 xung/vịng nên khơng thể điều khiển được động cơ ở các tốc độ dưới 120 vịng/phút.
- Bộ điều khiển khơng có khả năng tự động dị tìm thơng số của đối tượng, vì thế giá trị của các hệ số KP,KI,KD phụ thuộc vào người sử dụng nhập vào bộ điều khiển do đó việc điều khiển đối tượng chưa thật sự chính xác.
Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục
- Chu kỳ lấy mẫu của bộ điều khiển lớn gây nên sai số cho bộ điều khiển, vì giá trị của tín hiệu khơng thay đổi trong suốt chu kỳ lấy mẫu.
Vì vậy để có được bộ điều khiển số hồn thiện hơn thì việc chọn một vi điều khiển có tính năng mạnh hơn là cần thiết.
Xét về góc độ thực tiển, việc chế tạo bộ điều khiển số còn phải khắc phục nhiều yếu tố và phải hiệu chỉnh cho phù hợp với đối tượng, sử dụng các phương pháp điều khiển hiện đại như thích nghi, tuyến tính hóa để có được chất lượng điều chỉnh tốt hơn. Khi xét đến sự thay đổi của mơmen tải, mơmen qn tính động cơ.
Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục
KẾT LUẬN
Sau hơn ba tháng khảo sát, tìm hiểu, thiết kế và thi công đến nay đã hồn thành đề tài. Mơ hình đã hoạt động ổn định, đáp ứng được yêu cầu đề ra, giao diện giám sát dễ sử dụng và có tính thẩm mỹ cao.
Về cơ bản việc thực hiện đồ án đã đáp ứng được yêu cầu đề ra. Tuy nhiên trong khoảng thời gian ngắn để thực hiện đề tài, cho nên việc thực hiện đề tài vẫn cịn gặp nhiều thiếu sót, em mong được sự đóng góp ý kiến của Thầy Cơ và các bạn.
Hướng phát triển đề tài:
- Thiết kế các khối mạch động lực có cơng suất lớn hơn để có thể điều khiển tốc độ các động cơ DC công suất cao dùng trong công nghiệp.
- Nghiên cứu và cải tiến bộ điều khiển PID trong đề tài thành bộ điều khiển PID-Mờ hoặc PID-Mờ thích nghi để có chất lượng điều khiển tốt hơn.
- Ngồi việc ổn định tốc độ động cơ, có thể đồng bộ tốc độ động cơ hoặc có thể kết hợp thêm điều khiển moment đê có thể sử dụng trong các băng chuyền cần tốc độ quay thay đổi theo đường kính cuộn. Ví dụ như: dây chuyền cuốn xả giấy trong công nghiệp…
- Có thể xây dựng mạng CAN để quản lý xưởng, nhà máy và thu thập dữ liệu.
Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]Phạm Công Ngô(2001) Lý thuyết điều khiển tự động . Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật.
[2]Bùi Quốc Khánh(2006) Điều chỉnh tự động truyền động điện. Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật.
[3] Lê Văn Doanh (1999) Điều khiển số máy điện. Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật.
[4] Nguyễn Bính (2000) Điện tử cơng suất. Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật.
[5] Bùi Đình Tiếu (2004) Giáo trình Truyền động điện. Nhà xuất bản giáo dục.
[6] Các tài liệu dạng file PDF gồm: Giáo trình, Data Sheet linh kiện,… [7] Các wedside tham khảo:
www.dientuvietnam.net www.diendandientu.vn
www.picvietnam.com
Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục Mục lục Chương 1.........................................................................................................1
TỔNG QUAN VỀ VI ĐIỀU KHIỂN PIC16F87xA......................................1
1.1 Giới thiệu về vi điều khiển PIC.................................................................1
1.2 Tổng quan vi điều khiển PIC16F87xA.....................................................2
1.2.1 Sơ đồ chân của PIC16F87xA............................................................2
1.2.2 Các thông số về vi điều khiển PIC16F877A....................................2
1.3 Sơ đồ khối của vi điều khiển PIC16F877A..............................................4
1.3.1 Tổ chức bộ nhớ:.................................................................................5
1.3.2 Các cổng xuất nhập..........................................................................10
1.3.3 Bộ đếm Timer0................................................................................13
1.3.4 Bộ đếm Timer1................................................................................14
1.3.5 Bộ đếm Timer2................................................................................15
1.3.6 Bộ chuyển tín hiệu ADC.................................................................16
1.3.7 Bộ so sánh Comparator...................................................................17
1.3.8 CCP...................................................................................................19
1.3.9 Giao tiếp nối tiếp.............................................................................20
Chương 2.......................................................................................................28
ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ..........................................................................................28
2.1 Đặc tính cơ tĩnh của động cơ điện một chiều ( Động cơ DC )...............28
2.2 Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ DC...................................32
2.2.1 Điều chỉnh từ thơng kích từ của động cơ.......................................32
2.2.2 Điều chỉnh theo điện áp phần ứng..................................................34
2.2.3 Điều chỉnh điện trở phụ trong mạch phần ứng...............................34
2.3 Phương pháp điều chế độ rộng xung.......................................................35
2.4 Sơ đồ khối của động cơ điện một chiều kích từ độc lập.........................36
2.4.1 Sơ đồ khối của động cơ điện một chiều kích từ độc lập với kích từ định mức....................................................................................................37
2.4.2 Thực nghiệm nhận dạng đối tượng điều khiển:..............................38
2.5 Giới thiệu về Encoder sử dụng trong đồ án............................................38
CHƯƠNG 3...................................................................................................42
Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục 3.1 Giới thiệu chung về PID..........................................................................42
3.1.1 Phương pháp tổng hợp bộ điều khiển PID kinh điển.....................44
3.1.2 Xác định thông số cho bộ điều khiển PID theo phương pháp thực nghiệm (phương pháp thứ hai của Zeigler - Nichols).............................45
3.1.3 Thực tế về các bộ điều chỉnh PID...................................................45
3.2 Lý thuyết điều khiển PID........................................................................46
3.2.1 Khâu điều chỉnh tỷ lệ P (Proportional Controller).........................46
3.2.2 Khâu điều chỉnh vi phân tỷ lệ PD (Proportional Derivative Controller).................................................................................................46
3.2.3 Khâu điều chỉnh tích phân tỷ lệ PI (Proportional Integral Controller).................................................................................................47
3.2.4 Khâu điều chỉnh vi tích phân tỷ lệ PID (Proportional Integral Derivative Controller)...............................................................................47
Chương 4.......................................................................................................49
THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH PHẦN CỨNG.............................49
4.1 Cấu trúc phần cứng của mơ hình.............................................................49
4.2. Các khối chức năng trên mơ hình...........................................................49
4.2.2 Mạch động lực.................................................................................52
4.2.3 Khối nguồn 24VDC cho mạch động lực và 5VDC cho mạch điều khiển..........................................................................................................53
Mạch nguồn 24V cung cấp cho động cơ:................................................53
4.2.4 Mạch LED hiển thị trạng thái và reset Vi điều khiển....................55
4.2.5 Mạch bàn phím điều khiển tại chỗ..................................................56
4.2.6 Mạch LCD hiển thị các thông số....................................................56
4.2.7 Mạch giao tiếp máy vi tính..............................................................57
4.2.8 Khối động cơ, Encoder và các tải...................................................59
Chương 5.......................................................................................................60
GIẢI THUẬT CHƯƠNG TRÌNH...............................................................60
5.1 Thuật điều khiển PID...............................................................................60
5.1.1 Bộ điều khiển tỷ lệ P........................................................................60
5.1.2 Bộ điều khiển tích phân I................................................................60
Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục 5.1.4 Bộ điều khiển tỷ lệ vi phân PD.......................................................63
5.1.5 Bộ điều khiển tỷ lệ vi tích phân PID...............................................64
5.2 Đối tượng điều khiển...............................................................................65
5.3 Cách tính tốc độ động cơ trong đề tài.....................................................65
5.4 Thuật tốn qt bàn phím........................................................................66
5.5 Cách tính tốn PWM duty.......................................................................66
5.6 Lưu đồ thuật tốn chương trình chính:....................................................69
5.7 Chương trình viết trên Vi điều khiển......................................................71
5.7.1 Chương trình chính viết trên vi điều khiển PIC16F877A.............71
5.8 Kết nối giữa máy tính với vi điều khiển qua giao diện giám sát............84
Từ giao diện ta sẽ biết chiều quay, tốc độ đặt và tốc thật từ đó có thể biết được sai số tốc độ là bao nhiêu, biết được đáp ứng của hệ thống qua đồ thị. ........................................................................................................................85
5.9.2 Các kết quả đã đạt được.................................................................85
5.9.3 Một số điểm hạn chế........................................................................85
KẾT LUẬN....................................................................................................87
Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục