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: Ph
Trang 1TRƯỜNG 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
Giảng viên hướng dẫn: TS.Nguyễn Khánh Quang
ĐÀ NẴNG,2022
Trang 2LỜI 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
Trang 3MỤC 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
Trang 4ĐÓNG 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
Trang 5BÁO CÁO TIẾN ĐỘ CÔNG VIỆC
Công việc Ngày bắt đầu Ngày kết thúc
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
Trang 6CHƯƠNG 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 :
Trang 7Dùng để cấp nguồn cho bộ điều khiển tốc độ động cơ
b) Bộ điều khiển tốc độ động cơ 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
Ứng dụng : Dùng để cấp nguồn và điều khiển tốc độ động cơ máy quạt
bằng xung PWM
c) Động cơ-Cánh quạt
Đươc điêu khiên băng đông cơ điên 1 chiêu 12V, 1.43A
:
Trang 8d) 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.
Trang 9Chú ý: có thể phải gắn điện trở kéo lên 4k7 nếu như không nhận encoder
e) Mô hình tổng quát :
Trang 11CHƯƠNG 2: NHẬN DẠNG ĐỐI TƯỢNG, THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN
2.1.SỐ LIỆU THỰC NGHIỆM
Hình 2.1 Số liệu thực nghiệm.
Trang 122.2 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
Trang 132 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
Trang 14Hình 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
Trang 15Hình 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
Trang 165 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 :
G (s)= 196 s+2458
s2+ 120.3 s+538.8
Trang 17CHƯƠNG 3 : MÔ PHỎNG BẰNG MATLAB SIMULINK
3.1 Chọn thông số PID
Hình 3.1 Lựa chọn thông số PID
Trang 18CHƯƠNG 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
Trang 19Hình 4.3 :Mạch sau khi in
4.3 Các linh kiện để thiết kế mạch :
Trang 20Hình 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
