BÁO cáo PROJECT BASED LEARNING 1 THIẾT kế hệ THỐNG điều KHIỂN TUYẾN TÍNH điều KHIỂN hệ THỐNG QUẠT – CÁNH PHẲNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNGKHOA ĐIỆN BÁO CÁO PROJECT BASED LEARNING 1 THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TUYẾN TÍNH ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG QUẠT – CÁNH PHẲNG Sinh viên thực hiện

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

KHOA ĐIỆN

BÁO CÁO PROJECT BASED LEARNING 1 THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TUYẾN TÍNH

ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG QUẠT – CÁNH PHẲNG

Sinh viên thực hiện: Phan Văn Hoài Nam(Nhóm Trưởng)

Nguyễn Quang Linh Nguyễn Tuấn Minh Nguyễn Tuấn Phong

Lê Minh Hoàng Lớp: 20TDHCLC3

Giảng viên hướng dẫn: TS.Nguyễn Khánh Quang

ĐÀ NẴNG,2022

LỜI NÓI ĐẦU Trong suốt khoảng thời gian 2 năm học tập tại Trường Đại học Bách Khoa nói chung và thời gian từ khi được Thầy Cô hướng dẫn đồ án nói riêng thì nhóm em đã học đượcc rất nhiều điều quý báu không chỉ liên quan đến ngành học của mình mà còn nhiều kiến thức bổ ích bên ngoài

cuộc sống Em rất cảm ơn Thầy Nguyễn Khánh Quang, , cô Trương Thị Bích Thanh đã tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất, tận tình giúp đỡ giải đáp

tất cả mọi thắc mắc trong quá trình thực hiện đồ án để giờ đây nhóm em đã

có thể hoàn thành được đồ án liên môn riêng của mình.

Có lẽ kiên thức là vô hạn mà sự tiếp nhận kiến thức của bản thân mỗi người luôn tồn tại những hạn chế nhất định Do đó trong quá trình hoàn thành dự án này chắc chắn không tránh khỏi những lỗi khiến mô hình không thể chạy một cách hoàn hảo nhất thì bản thân nhóm em rất mong nhận được những góp ý đến từ thầy cô để đồ án nhóm em có thể được hoàn thiện và phát triển hơn sau này.

Sau cùng nhóm thực hiện xin chúc Thầy cô sức khoẻ, thành công và tiếp tục đào tạo những sinh viên giỏi đóng góp cho đất nước Chúc các bạn sức khỏe, học tập thật tốt để không phụ công lao các Thầy Cô đã giảng dạy Nhóm thực hiện xin chân thành cảm ơn.

Trân trọng

TỔNG QUAN DỰ ÁN I.TÊN ĐỀ TÀI: ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG QUẠT-CÁNH PHẲNG

II.NHIỆM VỤ

NỘI DUNG 1:Xây dựng mô hình hệ thống

NỘI DUNG 2: Mô phỏng hệ thống điều khiển

NỘI DUNG 3:Tính chọn làm mạch,mô phỏng

NỘI DUNG 4:Kiểm tra mạch và đánh giá

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 2

CHƯƠNG 1 :MÔ TẢ MÔ HÌNH CỦA HỆ THỐNG QUẠT-CÁNH PHẲNG 6

CHƯƠNG 2: NHẬN DẠNG ĐỐI TƯỢNG, THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN 10

2.1.SỐ LIỆU THỰC NGHIỆM 10

2.2 NHẬN DẠNG HỆ THỐNG BẰNG PHẦN MỀM CHUYÊN DỤNG IDENTIFICATION TOOLBOX TRONG MATLAB 11

CHƯƠNG 3 : MÔ PHỎNG BẰNG MATLAB SIMULINK 16

3.1 Chọn thông số PID 16

CHƯƠNG 4 : THIẾT KẾ MẠCH PID 17

4.1 Mô phỏng sơ đồ nguyên lí mạch PID : 17

4.2 Thiết kế mạch và làm mạch PID : 17

4.3 Các linh kiện để thiết kế mạch : 18

TÀI LIỆU THAM KHẢO 19

ĐÓNG GÓP CỦA CÁC THÀNH VIÊN TRONG NHÓM THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

1 Phan Văn Hoài Nam

-Nghiên cứu, tìm hiểu về lí thuyết Mạch điện tử.

-Xây dựng, mô phỏng và thiết kế Mạch điện tử.

-Góp ý về chỉnh sửa mô hình hệ thống phù hợp với mạch điện tử.

-Nghiên cứu, thực nghiệm, mô phỏng tìm hiểu Hàm truyền đạt

2 Nguyễn Quang Linh

Tìm hiểu, mô phỏng về phần cơ khí.

Lắp ráp, chỉnh sửa mô hình hệ thống.

Thực nghiệm thông số hàm truyền

3 Nguyễn Tuấn Minh

Tìm hiểu, xây dựng mô hình hệ thống.

Lắp ráp, chỉnh sửa mô hình hệ thống.

Thực nghiệm thông số hàm truyền

4 Lê Minh Hoàng

Tìm hiểu lí thuyết, thiết kế xây dựng mô hình hệ thống.

Nghiên cứu, thực nghiệm, mô phỏng tìm hiểu Hàm truyền đạt

Thiết kế mạch PID

5 Nguyễn Tuấn Phong

Tìm hiểu lí thuyết, phát triển ý tưởng về Mạch điện tử.

Tìm hiểu, mô phỏng và chọn lọc Mạch điện tử.

Thực nghiệm thông số hàm truyền.

Lập trình cho cho các thiết bị: Arduino, LCD, Encorder,…

Thiết kế mạch PID

BÁO CÁO TIẾN ĐỘ CÔNG VIỆC

Phân chia nhóm, tìm hiểu nguyên lí hoạt động đề tài 7/2/2022 14/2/2022

Phân tích mô hình hệ thống, xây dựng sơ đồ khối 15/2/2022 22/2/2022

Tìm cách lắp encorder, viết code encorder 15/4/2022 30/4/2022

Viết chương trình chuyển dữ liệu sang LCD 1/5/2022 7/5/2022

Thí nghiệm thay đổi điện áp lấy thông số 7/5/2022 11/5/2022

CHƯƠNG 1 :MÔ TẢ MÔ HÌNH CỦA HỆ THỐNG QUẠT-CÁNH PHẲNG

1.1 GIỚI THIỆU PHẦN CƠ KHÍ

a) Nguồn tổ ong

- Nguồn tổ ong 12V 5A hay còn gọi là bộ nguồn một chiều 12V được

thiết kế để chuyển đổi điện áp từ nguồn xoay chiều 220VAC thành nguồn một chiều 12VDC để cung cấp cho các thiết bị hoạt động.

- Nguồn tổ ong loại tốt dùng nhiều linh kiện hơn các loại phổ thông trên thị trường, vì thế chất lượng và hiệu suất chuyển đổi điện tốt hơn.

Ứng dụng :

Dùng để cấp nguồn cho bộ điều khiển tốc độ động cơ

b) Bộ điều khiển tốc độ động cơ

Ứng dụng : Dùng để cấp nguồn và điều khiển tốc độ động cơ máy quạt bằng xung PWM

c) Động cơ-Cánh quạt

Được điều khiển bằng động cơ điện 1 chiều 12V, 1.43A

:

 Điện áp hoạt động: 12V

- 40V

 Dòng tiêu thụ khi không tải: 20mA

 Dòng tải tối đa: 10A

 Công suất tải: 120W - 400W (phụ thuộc nguồn cấp)

 Điều chỉnh PWM: 10% - 100%

 Tần số: 13KHz

 Kích thước: 60 x 75 x 28mm

d) Encoder đo góc

LPD3806-600BM Encoder 600 Xung có 2 pha AB sử dụng điện áp từ 5-24V với ngõ ra NPN cực thu để hở Được cấu tạo kích thước nhỏ, trọng lượng nhẹ, cài đặt dễ dàng, lợi thế chi phí Được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như: đo tốc độ quay của vật thể, góc, gia tốc và đo chiều dài

Thông số kỹ thuật:

 Tiêu chuẩn với cáp 1,5 m

 Hiệu suất: 600 xung / vòng

 Điện áp hoạt động: DC5-24V

 Tốc độ cơ khí tối đa 6000 vòng / phút

 Tần số đáp ứng điện 20K / giây

Kết nối:

 Dây điện: Xanh lục = Pha A, trắng = pha B, màu đỏ = VCC, đen = GND.

 Chú ý: có thể phải gắn điện trở kéo lên 4k7 nếu như không nhận encoder

e) Mô hình tổng quát :

CHƯƠNG 2: NHẬN DẠNG ĐỐI TƯỢNG, THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN

2.1.SỐ LIỆU THỰC NGHIỆM

Hình 2.1 Số liệu thực nghiệm.

2.2 NHẬN DẠNG HỆ THỐNG BẰNG PHẦN MỀM CHUYÊN DỤNG

IDENTIFICATION TOOLBOX TRONG MATLAB

1.Nhập dữ liệu đầu vào/ra

+ Sử dụng câu lệnh :

u1 =xlsread('C:\Users\lenovo\Matlab\data_new.xlsx',1,'J2:J43')

y1 =xlsread('C:\Users\lenovo\Matlab\data_new.xlsx',1,'L2:L43')

Các câu lệnh này dùng để đọc file excel

+ Sau khi nhập các câu lệnh trên : sử dụng ident save u1 y1 để lưu giá trị đọc được vào file ident

2 Mở system identification toolbox

+ gõ lệnh >> ident

Hình 2.2 Cửa số làm việc của công cụ nhận dạng 3.Nhập giá trị trong miền thời gian vào công cụ nhận dạng

Hình 2.3 Nhập đối tượng vào công cụ nhận dạng.

4 Ước lượng mô hình:

+ Ta chọn Estimate Transfer Function Models

Hình 2.4 Chọn thông số cho ước tính

+ Sau ta sẽ thu được kết quả bên phải trên công cụ nhận dạng

Hình 2.5 Kết quả

+Sau đó chọn Model output để xem độ phù hợp của mô hình

Hình 2.6 Độ phù hợp của mô hình

5 Đặc tính vào/ra

Chọn Time plot để xem biểu đồ :

Hình 2.7 Time plot

6.Kết quả hàm truyền :

Hình 2.8 Hàm truyền + Như vậy hàm truyền của hệ thống như sau :

CHƯƠNG 3 : MÔ PHỎNG BẰNG MATLAB SIMULINK

3.1 Chọn thông số PID

Hình 3.1 Lựa chọn thông số PID

CHƯƠNG 4 : THIẾT KẾ MẠCH PID

4.1 Mô phỏng sơ đồ nguyên lí mạch PID :

Hình 4.1 :Sơ đồ nguyên lí mạch PID trên proteus

4.2 Thiết kế mạch và làm mạch PID :

Hình 4.2 Mạch sau khi thiết kế trên Altium

Hình 4.3 :Mạch sau khi in

4.3 Các linh kiện để thiết kế mạch :

Hình 4.4 Danh sách linh kiện

TÀI LIỆU THAM KHẢO

-https://pdf1.alldatasheet.com/datasheetpdf/view/228084/FAIRCHILD/LM741.html -Slide của Thầy Cô cung cấp

- Giáo trình Mạch điện tử tương tự và số do TS NGUYỄN HOÀNG MAI biên soạn

HẾT