Sau hơn ba tháng nghiên cứu và thực hành tại khoa Vật Lý Trường Đại Học Khoa Học Huế tôi đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp “Xây dựng bộ điều khiển tốc độ
động cơ một chiều sử dụng thuật toán PID” với các kết quả đạt được như sau:
Tìm hiểu tổng quang lý thuyết điều khiển tự động từ đó làm cơ sở cho việc xây dựng bộ điều khiển PID ứng dụng cho động cơ một chiều.
Các kết quả của việc xây dựng bộ điều khiển PID gồm:
Xây dựng được mạch cầu H, mạch điều khiển PSoC.
Xây dựng được mạch giao tiếp giữa PSoC và máy tính bằng RS232.
Xây dựng được mạch đọc tín hiệu từ Encoder để xác định tốc độ động cơ.
Lắp thành công mạch thực tế (như hình 4.4) hoạt động tốt, đúng như yêu cầu đặt ra.
Tuy nhiên một số vấn đề tồn tại, hạn chế cần giải quyết:
− Bộ điều khiển PID có tính đa dạng chưa cao vì phạm vi điều khiển chỉ ứng dụng cho động cơ một chiều.
− Bộ lập mã quang 100 xung/vòng nên làm giảm chu kỳ PID nên quá trình điều khiển PID chưa thực sự chính xác khi áp dụng cho các bộ điều khiển có yêu cầu chính xác cao hơn.
− Với mạch thực tế đang có thì điều khiển PID được thực hiện thông qua việc tìm các chỉ số KP, KI, KD bằng phương pháp thực nghiệm nên quá trình điều khiển PID chưa được tối ưu.
Với những kết quả trên, và để đáp ứng yêu cầu điều khiển thực tế, một số hướng phát triển của đề tài sẽ là:
− Xây dựng các bộ điều khiển PID cho các hệ thống quá trình khác như: điều khiển vị trí…
− Sử dụng các bộ lập mã quang có độ phân giải cao hơn để tăng hiệu quả điều khiển PID.
− Nghiên cứu các phương pháp tìm hệ số KP, KI, KD tối ưu nhằm tối ưu hoá việc điều khiển.
− kết hợp với việc nghiên cứu các động cơ công suất lớn trong thực tế để áp dụng điều khiển PID cho các ứng dụng cụ thể trong sản xuất và đời sống…
Một lần nữa em xin cảm ơn tất cả thầy cô đã tham gia giảng dạy lớp Điện Tử Viễn Thông K28, cảm ơn thầy giáo Nguyễn Ngọc Hải, cảm ơn Khoa Vật Lý đã giúp đỡ về trang thiết bị thí nghiệm để tôi hoàn thành đồ án này.
Tài liệu tham khảo
Tài liệu tiếng Việt:
[1]. Đặng Hoài Bắc. Cơ sở điều khiển tự động. Học Viện Công Nghệ Bưu Chính Viễn Thông, 2006
[2]. Nguyễn Duy Cương, Đào Bá Phong, Phan Xuân Minh. Một số phương pháp thiết kế bộ điều khiển. Đại học Kỹ thuật Công Nghiệp Thái Nguyên, Đại học Bách Khoa Hà Nội.
[3]. Lê Vũ Hà. Giáo trình Kỹ thuật điều khiển, Trường Đại Học Công Nghệ, Đại Học Quốc Gia Hà Nội.
[4]. Huỳnh Thái Hoàng. Lý thuyết điều khiển tự động. Đại học Bách Khoa TP. Hồ Chí Minh.
[5]Vi điều khiển PsoC. Bản dịch: Nguyễn Xuân Sơn.ĐHBK. HN.
[6]. Tài liệu lập trình hệ thống – giao tiếp cổng nối tiếp. Biên soạn: Phạm Hùng Kim Khánh.
[7] Luận văn: Ứng dụng lý thuyết hiện đại thiết kế MODUL điều khiển động cơ .
Sinh viên: Bùi Trung Hiếu. ĐHBK Tp HCM thực hiện
[8]. Kỹ thuật điện tử. Biên soạn: Đỗ Xuân Thụ. NXBGD. HN Tài liệu tiếng Anh:
[9]. Robert A. Paz. 2001. The Design of the PID Controller. Klipsch School of Electrical and Computer Engineering.
[10]. Dr M.J. Willis. 1999. Proportional-Integral-Derivative Control. Dept. of Chemical and Process Engineering University of Newcastle.
Tài liệu trang web:
[11]. http://www.dieukhien.net [12]. http://dientuvietnam.net [13]. http://picvietnam.com
MỤC LỤC
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC...1
“Xây dựng bộ điều khiển tốc độ động cơ một chiều sử dụng thuật toán PID ”...1
MỤC LỤC...
TÀI LIỆU THAM KHẢO...
MỞ ĐẦU...3
Chương 1. TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN...6
TỰ ĐỘNG...6
1.1. Khái niệm về kỹ thuật điều khiển tự động...
1.2. Phân loại kỹ thuật điều khiển tự động...
1.2.1. Phân loại hệ thống điều khiển kiểu vòng...
1.2.2. Phân loại dựa trên mô tả toán học của hệ thống...
1.2.3. Phân loại dựa trên ngõ vào - ngõ ra hệ thống...
1.2.4. Phân loại theo chiến lược điều khiển...
1.3. Hàm truyền...
1.3.1. Mô hình toán học...
1.3.2. Hàm truyền...
1.3.2.1. Phép biến đổi Laplace...10
1.3.2.2. Định nghĩa hàm truyền...11
1.3.2.3. Cách tìm hàm truyền...11
1.4. Các mô hình biến trạng thái...
1.4.1. Giới thiệu...
1.4.2. Biến trạng thái của một hệ thống động...
1.4.3. Phương trình vi phân của vector trạng thái...
1.4.4. Đáp ứng theo thời gian rời rạc...
1.5. Một số các kỹ thuật điều khiển và các hàm truyền tương ứng...
1.5.1. Mạch bù...
1.5.2. Sớm pha...
1.5.3. Bộ điều khiển PD...
1.5.4. Chậm pha...
1.5.5. Bộ điều khiển PI...
1.5.6. Bộ điều khiển PID...
Chương 2...30
KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN PID VÀ ỨNG DỤNG KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN PID CHO ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU...30
2.1 Kỹ thuật điều khiển PID...
2.1.1. Kỹ thuật điều khiển P...
2.1.2. Kỹ thuật điều khiển PI...
2.1.3. Kỹ thuật điều khiển PD...
2.1.4. Kỹ thuật điều khiển PID...
2.3. Áp dụng kỹ thuật điều khiển PID cho động cơ một chiều:...
2.3.1. Thuật toán PID và việc rời rạc hóa nó...
2.3.2. Điều khiển động cơ DC bằng kỹ thuật PID...
Chương 3...42
XÂY DỰNG BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU...42
3.1 Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của đông cơ một chiều...
3.1.1 Cấu tạo:...
3.1.2 Nguyên lý làm việc của động cơ điện một chiều...
3.1.3 Các phương trình động học cơ bản...
3.2 Cấu tạo và nguyên tắc hoạt dộng của bộ cảm biến lập mã quang (ENCODER)...
3.2.1 Cấu tạo:...
3.2.2 Nguyên tắc hoạt động của ENCODER...
3.3 Vi mạch Max232 và bộ giao tiếp với máy tính theo chuẩn RS232...
3.3.1 Vi mạch Max 232...
3.3.1.1 Giới thiệu...50
3.3.1.2 Sơ đồ mắc nối...51
3.3.2 Bộ giao tiếp máy tính theo chuẩn RS–232...
3.4 Vi mạch L298...
3.4.1 Giới thiệu...
3.4.2 Các giá trị định mức...
3.4.3. Sơ đồ chân...
3.4.4 Chức năng các chân...
3.5 Vi điều khiển PSoC...
3.5.1 Giới thiệu...
3.5.2 Xây dựng bộ điều khiển PID cho động cơ một chiều bằng PsoC...
3.5.2.1 Bộ đếm xung từ bộ lập mã quang để xác định vận tốc motor...66
3.5.2.2 Bộ điều chế độ rộng xung (PWM) điều khiển tốc độ motor...67
3.5.2.3 Bộ UART giao tiếp máy tính theo chuẩn RS-232...68
3.5.2.4 Module hiển thị LCD điều khiển 4 bit...69
Chương 4...72
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN...72
4.1 Sơ đồ khối của bộ thí nghiệm...
4.1.1 Sơ đồ khối...
4.1.2 Chức năng của từng khối...
4.2 Sơ đồ nguyên lý và nguyên tắc hoạt động của mạch thực tế...
4.2.1 Mạch cầu H sử dụng L298/MULTIH...
4.2.2 Mạch điều khiển PSoC( CY8C29x66 )...
4.3. Khảo sát một số tham số của mạch điều khiển...
4.3.1 Tín hiệu PWM:...
4.3.2 Tín hiệu lập mã quang:...
4.4. Kết quả và hướng phát triển...
Tài liệu tham khảo...84
TÀI LIỆU THAM KHẢO 82...
4.4. Kết quả và hướng phát triển...