Báo cáo đồ án htđktđ ppt đính kèm word báo cáo full, có thể làm theo

LỜI NÓI ĐẦU Tên đề tài: Hệ thống con lắc ngược trên xe dùng bộ điều khiển PID Trong những năm gần đây khoa học kỹ thuật Việt Nam có những bước phát triển vượt bậc, việc ứng dụng các sản phẩm vào sản xuất ngày càng phổ biến giúp nâng cao nâng suất lao động và hạ giá thành sản phẩm. Song song với quá trình phát triển đó là yêu cầu ngày càng cao về độ chính xác, tin cậy, khả năng làm việc trong môi trường khắc nghiệt với thời gian dài của các hệ thống điện tự động. Vì vậy việc nghiên cứu và phát triển các hệ thống điều khiển cho ngành kỹ thuật điều khiển và tự động hóa để đáp ứng được yêu cầu trên là việc làm cần thiết. Sự phát triển của hệ thống trong ngành kỹ thuật điều khiển và tự động hóa đã và đang đạt được nhiều tiến bộ mới. Tự động hóa quá trình sản xuất đang được phổ biến rộng rãi trong các hệ thống công nghiệp trên thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng. Mô hình điều khiển con lắc ngược trên xe là một mô hình thí nghiệm hệ thống tự động lý tưởng cho việc ứng dụng thuật toán điều khiển hiện đại và kỹ thuật điều khiển máy tính. Những năm gần đây lý thuyết điều khiển PID có những bước phát triển vượt bậc và ngày càng được ứng dụng nhiều vào thực tiễn. Việc ứng dụng bộ điều khiển PID vào điều khiển mô hình con lắc ngược trên xe sẽ mang đến nhiều kiến thức mới và kinh nghiệm bổ ích. Nhiệm vụ đề tài là tìm hiểu mô hình toán, xây dựng phương pháp điều khiển PID theo mô hình toán của đối tượng con lắc ngược trên xe và xây dựng một mô hình thực tế.

BÁO CÁO MÔN

HỌC

Đề tài: Xây dựng hệ con lắc ngược trên xe sử

THÀNH VIÊN Nguyễn 20151408 Đức Anh Quân

Nguyễn Viết Nhật Long 20161060

NỘI DUNG

1, Tổng quan đề tài.

2, Mô phỏng mô hình qua phần mềm Simulink Matlab.

3, Thiết kế mô hình trên Solidwork.

4, Thi công mô hình con lắc ngược trên xe.

5, Xây dựng chương điều thực tế.

TỔNG QUAN

ĐỀ TÀI

THIẾT KẾ MÔ HÌNH VÀ BỘ ĐIỀU

KHIỂN

Trong đó:

•F: lực tác động vào xe (N)

•M: khối lượng của xe (kg)

•m: khối lượng thanh con lắc (kg)

•l: chiều dài thanh con lắc (m)

•g: gia tốc trọng trường (m/

•góc lệch con lắc với phương thẳng đứng (rad)

•khoảng cách từ trục đến điểm trọng tâm con lắc (m)

•  

MÔ HÌNH TOÁN HỌC CON LẮC NGƯỢC TRÊN

- q: biến trạng thái, trong hệ con lắc ngược trên xe

có 2 biến trạng thái là x ( vị trí xe ), θ ( góc lệch của thanh con lắc ).

Dựa vào phương trình Euler-lagrange, ta có hệ phương trình mô tả hệ thống:

Biến đổi, áp dụng qui tắc Cramer cho hệ phương trình mô tả hệ thống ta được:

MÔ HÌNH TOÁN HỌC ĐỘNG CƠ DC

8

Trong đó : điện áp cấp cho động cơ : dòng điện phần ứng : điện trở phần ứng : điện cảm phần ứng : sức phản điện động

Phương trình cân bằng mô men trên trục động cơ:

BỘ ĐIỀU KHIỂN PID

XÂY DỰNG MÔ HÌNH CON LẮC TRÊN

XE THEO PHƯƠNG TRÌNH TOÁN

HỌC ĐÃ THIẾT LẬP

KIỂM CHỨNG CÁC TRẠNG THÁI CON LẮC

• Trường hợp 1: với góc lệch ban đầu góc lệch ban đầu bằng 0, vị trí ban đầu bằng 0 và điện áp cấp bằng 0 ta có được kết quả

Đồ thị điện áp cấp vào mô hình với trường hợp 1 Đồ thị góc lệch con lắc trường hợp 1

Đồ thị vị trí xe trường hợp 1

• Trường hợp 2: với góc lệch ban đầu góc lệch ban đầu bằng 0.174 rad (10 độ), vị trí ban đầu bằng 0 và điện áp cấp bằng 0 ta có được kết quả.

14

Mô tả điện áp cấp vào mô hình với trường hợp 2 Đồ thị góc lệch con lắc trường hợp 2

Đồ thị vị trí xe trường hợp 2

XÂY DỰNG BỘ ĐIỀU KHIỂN PID CHO HỆ THỐNG

Kp1= -35, Ki1= -85, Kd1= -2.9; Kp2=27, Ki2=2, Kd2= 4

ĐỒ THỊ GÓC LỆCH CON LẮC

ĐỒ THỊ MÔ PHỎNG VỊ TRÍ XE

18

THIẾT KẾ MÔ HÌNH TRÊN SOLIDWORK

MẶT ĐẾ CỦA

XE

Hình chụp mặt trước để thấy thành của xe

Xe hoàn chỉnh

XÂY DỰNG MÔ

HÌNH THỰC TẾ

SƠ ĐỒ KHỐI CỦA ĐỘNG CƠ

CÁC KHỐI TRONG MÔ HÌNH THỰC TẾ

26

SƠ ĐỒ NỐI DÂY CỦA HỆ

THỐNG

THI CÔNG MÔ HÌNH CON LẮC NGƯỢC

TRÊN XE

THI CÔNG MÔ HÌNH ĐỘNG CƠ THỰC

TẾ

Hình chụp mô hình từ trên xuống

Hình chụp mặt trước mô hình

Mô hình mạch điện bên trong xe

Hình ảnh khối nguồn và CB

Hình ảnh động cơ xe

ĐIỀU KHIỂN CON LẮC NGƯỢC TRÊN

XE THỰC TẾ

SƠ ĐỒ KHỐI CHƯƠNG TRÌNH CHẠY

THỰC TẾ

ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ TRÊN

MATLAB/SIMULINK

36

VIDEO MÔ TẢ HÌNH ẢNH CHẠY THỰC

TẾ

KẾT QUẢ

ĐẠT ĐƯỢC

• Với đề tài này, chúng em học được khả năng tính toán mô hình hóa trạng thái toán học của mô hình con lắc ngược và thậm chí có thể mở rộng ra các đề tài khác

• Chúng em cũng luyện tập được khả năng mô phỏng phương trình trạng thái và thiết kê bộ điều khiển của một đối tượng trong Matlab/Simulink

• Chúng em còn luyện tập xây dựng được mô hình thực tế dựa trên tính toán và mô phỏng

• Áp dụng được kiến thức môn học hệ thống điều khiển tự động và mô hính hòa và nhận dạng hệ thống

• Sử dụng in 3D áp dụng trong mô hình con lắc ngược trên xe

38

KHUYẾT

ĐIỂM • Mô hình hoạt động chưa được đa dạng góc • Góc con lắc không tắt dẫn được về 180 độ

theo phương thẳng đứng

HƯỚNG PHÁT TRIỂN

• Điều khiển xe bằng blutooth có thể quay trái, quay phải.

• Áp dụng thêm nhiều giải thuật điều khiển vào hệ thống