ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỘNG CƠ DC

Động cơ DC là động cơ điện hoạt động với dòng điện một chiều.Động cơ điện một chiều ứng dụng rộng rãi trong các ứng dụng dân dụng cũng như công nghiệp.Thông thường động cơ điện một chiều chỉ chạy ở một tốc độ duy nhất khi nối với nguồn điện, tuy nhiên vẫn có thể điều khiển tốc độ và chiều quay của động cơ với sự hỗ trợ của các mạch điện tử cùng phương pháp PWM. Động cơ điện một chiều trong dân dụng thường là các dạng động cơ hoạt động với điện áp thấp, dùng với những tải nhỏ. Trong công nghiệp, động cơ điện một chiều được sử dụng ở những nơi yêu cầu moment mở máy lớn hoặc yêu cầu thay đổi tốc độ trong phạm vi rộng. Ở đây ta chỉ nghiên cứu động cơ DC trong dân dụng chỉ hoạt động với điện áp 24V trở xuống .

A LÝ THUYẾT

1 Giới thiệu về động cơ DC

Động cơ DC là động cơ điện hoạt động với dòng điện một chiều Động cơ

điện một chiều ứng dụng rộng rãi trong các ứng dụng dân dụng cũng như công

nghiệp Thông thường động cơ điện một chiều chỉ chạy ở một tốc độ duy nhất khi

nối với nguồn điện, tuy nhiên vẫn có thể điều khiển tốc độ và chiều quay của động

cơ với sự hỗ trợ của các mạch điện tử cùng phương pháp PWM

Động cơ điện một chiều trong dân dụng thường là các dạng động cơ hoạt

động với điện áp thấp, dùng với những tải nhỏ Trong công nghiệp, động cơ điện

một chiều được sử dụng ở những nơi yêu cầu moment mở máy lớn hoặc yêu cầu

thay đổi tốc độ trong phạm vi rộng Ở đây ta chỉ nghiên cứu động cơ DC trong dân

dụng chỉ hoạt động với điện áp 24V trở xuống

1.1 Cấu Tạo của Động Cơ:

Hình 1 Động cơ DC

1.2 Nguyên lý hoạt động của động cơ DC:

Khi có một dòng điện chảy qua cuộn dây quấn xung quanh một lõi sắt non,

cạnh phía bên cực dương sẽ bị tác động bởi một lực hướng lên, trong khi cạnh đối

diện lại bị tác động bằng một lực hướng xuống theo nguyên lý bàn tay trái của

Fleming Các lực này gây tác động quay lên cuộn dây, và làm cho rotor quay Để

làm cho rô to quay liên tục và đúng chiều, một bộ cổ góp điện sẽ làm chuyển mạch

dòng điện sau mỗi vị trí ứng với 1/2 chu kỳ Chỉ có vấn đề là khi mặt của cuộn dây

song song với các đường sức từ trường Nghĩa là lực quay của động cơ bằng 0 khi

cuộn dây lệch 90o so với phương ban đầu của nó, khi đó Rô to sẽ quay theo quán

tính

Trong các máy điện một chiều lớn, người ta có nhiều cuộn dây nối ra nhiều

phiến góp khác nhau trên cổ góp Nhờ vậy dòng điện và lực quay được liên tục và

hầu như không bị thay đổi theo các vị trí khác nhau của Rô to

1.3 Hàm truyền của động cơ:

1.3.1 Phương pháp xấp xỉ hàm truyền bậc nhất

Để tìm hàm truyền ta tìm đáp ứng xung của động cơ Ta đặt áp bằng áp

định mức vào động cơ và vẽ đồ thị vận tốc theo thời gian Vì thời gian lấy mẫu

vận tốc nhỏ do đó ta không thấy được các điểm uốn của đồ thị, do đó ở đây ta

dùng xấp xỉ hàm truyền động cơ là khâu quán tính bậc 1 có dạng như sau:

Khi t = T, v = kU(1 – e-1) = 0.63kU = 0.63vmax

Vậy trên đồ thị ta xác định điểm tại đó v = 0.63vmax sau đó tìm được T

Hình 2: Xác định hàm truyền bằng phương pháp xấp xỉ

1.3.2 Phương pháp tìm hàm truyền động cơ bằng Ziegler-Nichols

Dựa vào đáp ứng quá độ của hệ hở, áp dụng cho các đối tượng có đáp ứng

đối với tín hiệu vào là hàm nấc có dạng chữ S như hình dưới, ví dụ như nhiệt độ lò

nhiệt, tốc độ động cơ…

Hình 3: Xác định hàm truyền bằng Ziegler-Nichols

Thông số bộ điều khiển P, PI, PID được chọn như sau:

Dựa vào đáp ứng quá độ của hệ kín ở biên giới ổn định , áp dụng cho các

đối tượng có khâu tích phân lý tưởng, ví dụ như hệ bồn nước, vị trí hệ

truyền động dùng động cơ…

- Tăng dần giá trị hệ số khuyếch đại K của hệ kín đến giá trị giới hạn

Kgh ( Nghĩa là giá trị lớn nhất để hệ thống vẫn còn ổn định , nếu tăng thêm nữa

Bảng 2: Chọn thông số PID theo cách 2

2 Encoder

2.1 Nguyên lý hoạt động

Có nhiều loại encoder khác nhau như: Encoder tiếp xúc, Encoder từ

trường, Encoder quang (Encoder quang tương đối và Encoder quang tuyệt đối)

Mỗi loại lại có một nguyên lý hoạt động khác nhau, trong khuôn khổ báo cáo đồ

án chỉ trình bày phần nguyên lý loại encoder sử dụng là Encoder quang tương đối

( incremental encoder)

Hình 5: Encoder

Incremental encoder về cơ bản là một đĩa tròn quay quanh một trục được

đục lỗ như hình trên

Hình 6: Phương thức hoạt động Encoder quang tương đối

Ở 2 bên mặt của cái đĩa tròn đó, sẽ có một bộ thu phát quang Trong quá

trình encoder quay quanh trục, nếu gặp lỗ rống thì ánh sáng chiếu qua được, nếu

gặp mành chắn thì tia sáng không chiếu quá được Do đó tín hiệu nhận được từ

sensor quang là một chuỗi xung Mỗi encoder được chế tạo sẽ biết sẵn số xung

trên một vòng Do đó ta có thể dùng vi điều khiển đếm số xung đó trong một đơn

vị thời gian và tính ra tốc độ động cơ

Encoder sử dụng trong đồ án hoàn toàn giống với mô hình ở trên

2.2 Cách tính tốc độ động sơ sử dụng trong đồ án

Ở đồ án động cơ được gắn Encoder 200 xung/vòng

Kênh xung A được đưa vào chân ngắt của VĐK là RB0 Kênh xung B

được đưa vào chân RB4 Ta thiết lập khi có sườn lên thì tạo ngắt

Cách tính tốc độ : Tốc độ = (soxung*60)/(200*T)

Ở đây:

- T: là chu kỳ trích mẫu

- soxung: là số xung đếm được trong khoảng thời gian T

2.3 Xác định chiều quay

Để xác định chiều quay của động cơ DC, các bạn sẽ dựa vào 2 xung

encoder A và B Dưới đây là xung ra từ kênh A và B:

Hình 7 : Giản đồ xung

Nhìn trên hình vẽ ta thấy:

- Nhìn từ trái sang (động cơ quay thuận): khi xung kênh A có cạnh xuống thì

xung kênh B đang ở mức thấp

- Nhìn từ phải sang (động cơ quay nghịch): khi xung kênh A có cạnh xuống

thì xung kênh B đang ở mức cao

Vậy để xác định chiều động cơ, bạn chỉ cần nối kênh B vào 1 chân I/O và cấu

hình là đầu IN Trong trình phục vụ ngắt ngoài khi có cạnh xuống của xung kênh

A, bạn xét trạng thái chân I/O đấy và đưa ra kết luận về chiều quay động cơ

3 Vi điều khiển PIC 16F887

Hình 8 Một số thông số cơ bản của PIC 16F887.

Một số đặc điểm cơ bản của PIC 16F887:

• Độ chính xác dao động nội:Sai số ± 1%.

• Dải tần số hoạt động 8 MHz đến 31 kHz

• Phần mềm có thể điều hướng

• Hai chế độ tốc độ khởi động

• Thạch anh không được dùng cho các ứng dụng quan trọng

• Đồng hồ chuyển đổi chế độ trong quá trình hoạt động tiết kiệm điện năng

• Tiết kiệm điện - Chế độ ngủ

• Số lần ghi tối đa lên bộ nhớ Flash: 100 000 lần

• Số lần ghi tối đa lên EEPROM: 1 000 000 lần

• Flash / lưu giữ dữ liệu EEPROM: Lớn hơn 40 năm

 Các tính năng của thiết bị ngoại vi:

• 35 I/O điều khiển

• Cố định điện áp tham chiếu (0.6V)

• Chế độ chốt SR

• Bộ chuyển đổi A /D: Độ phân giải 10 bit và có 14 kênh

• Timer0: 8 bit với bộ chia trước

• Timer1:16 bit với bộ chia trước

• Timer2: 8 bit với bộ chia trước và sau

• Chế độ bắt giữ: Tối đa 16 bit, độ phân giải 12.5 ns

• Chế độ so sánh: Độ phân giải 200 ns

• 10 bit PWM với 1, 2 hoặc 4 kênh đầu ra có thể được lập trình "thời gian chết"

• Khối USART: Hỗ trợ RS-485, RS-232 và LIN 2.0

• Module MSSP hỗ trợ 3 đường SPI (tất cả 4 chế độ) và I2C chế độ chủ - tớ với

mặt nạ địa chỉ I2C

3.1 Bộ điều khiển động cơ PWM

Chế độ PWM tạo ra một điều chế độ rộng xung trên các chân CCPx Các chu

kỳ nhiệm vụ, thời gian và độ phân giải được xác định theo các thanh ghi sau đây:

• PR2

• T2CON

• CCPRxL

• CCPxCON

Trong chế độ điều rộng xung PWM, module CCP tạo ra tín hiệu 10 bit độ

phân giải tại đầu ra của PWM trên các chân CCPx

 Công thức tính chu kỳ PWM:

 Công thức tính độ rộng xung PWM: Độ rộng xung=¿

 Công thức tính tỉ lệ chu kỳ nhiệm vụ PWM:

 Chu kỳ nhiệm vụ PWM: Được quy định cụ thể bằng cách viết một giá trị

10 bằng nhiều thanh ghi: Thanh ghi CCPRxL và bit DCxB <01:00> của thanh ghi

CCPxCON Các CCPRxL chứa 8 bit MSB và bit DCxB <01:00> của thanh ghi

CCPxCON chứa 2 LSB CCPRxL và bit DCxB <01:00> của thanh ghi CCPxCON

có thể được ghi bất kỳ lúc nào Giá trị chu kỳ nhiệm vụ không được lưu vào

CCPRxH cho đến sau khi hoàn thành chu kỳ

Thanh ghi CCPRxH và một chốt 2 bit nội được sử dụng để tăng gấp đôi đệm

chu kỳ nhiệm vụ PWM Điều này là cần thiết cho PWM hoạt động 8 bit bộ đếm

thanh ghi thời gian TMR2 được nối với hoặc là 2 bit nội hệ thống đồng hồ

(FOSC), hoặc 2 bit hệ số chia trước để tạo ra 10 bit thời gian cơ bản Đồng hồ hệ

thống được sử dụng nếu hệ số chia trước Timer2 được thiết lập là 1: 1

Khi thời gian cơ sở có 10 bit khớp với CCPRxH và 2 bit chốt thì chân CCPx

được xóa sau đó

 Độ phân giải: Xác định số chu kỳ nhiệm vụ có sẵn cho chu kỳ Ví dụ, một

độ phân giải 10 bit sẽ cho kết quả là 1024 chu kỳ nhiệm vụ rời rạc, trong khi 8 bit

độ phân giải sẽ cho là 256 chu kỳ nhiệm vụ rời rạc Độ phân giải tối đa PWM 10

bit khi PR2 là 255 Độ phân giải là một chức năng của thanh ghi PR2

Công thức tính độ phân giải:

log(2) bit

Hình 9: Ví dụ về tần số và độ phân giải của PWM ( F OSC=8 MHz).

 Thiết lập cho PWM hoạt động:

1 Vô hiệu hoá trình điều khiển đầu ra PWM, chân CCPx như là

một đầu vào bằng cách thiết lập các bit tris liên quan

2 Đặt chu kỳ PWM bằng cách nạp thanh ghi PR2

3 Cấu hình module CCP cho chế độ PWM bằng cách nạp thanh ghi CPxCON

với giá trị phù hợp

4 Thiết lập các chu kỳ nhiệm vụ PWM bằng cách nạp thanh ghi CCPRxL và

bit DCxB <01:00> của thanh ghi CCPxCON

5 Cấu hình và bắt đầu Timer2:

 Xóa bit cờ ngắt TMR2IF trong thanh ghi PIR1

 Thiết lập giá trị hệ số chia trước cho Timer2 bằng cách nạp các bit T2CKPS

của thanh ghi T2CON

 Kích hoạt Timer2 bằng cách thiết lập bit TMR2ON của thanh ghi T2CON

6 Kích hoạt đầu ra PWM sau khi một chu kỳ PWM mới bắt đầu:

 Chờ cho đến khi Timer2 tràn (bit TMR2IF của thanh ghi PIR1được thiết

lập)

 Kích hoạt các trình điều khiển chân ra CCPx bằng cách xóa bit tris có liên

quan

3.2 Bộ chuyển đổi tín hiệu tương tự sang số ADC

Trình chuyển đổi Analog-to-kỹ thuật số (ADC) cho phép chuyển đổi một tín

hiệu đầu vào tương tự tạo một mã nhị phân 10 bit để biểu diễn tín hiệu đó Thiết bị

này sử dụng đầu vào tương tự, được ghép vào một mạch lấy mẫu đơn và bắt giữ

Đầu ra của mẫu và bắt giữ được kết nối với các đầu vào của bộ chuyển đổi Bộ

chuyển đổi tạo ra một mã nhị phân 10 bit thông qua các xấp xỉ liên tiếp và lưu trữ

các kết quả chuyển đổi vào các thanh ghi kết quả ADC (ADRESL và ADRESH)

Các tham chiếu điện áp ADC có thể được lựa chọn lấy từ bên trong hay bên

ngoài

Bộ ADC có thể tạo ra một ngắt sau khi hoàn thành chuyển đổi Ngắt này có

thể được sử dụng để đánh thức thiết bị đang ngủ

Khi cấu hình và sử dụng ADC ta cần phải xem xét các chức năng sau đây:

• Cấu hình các port

• Chọn lựa kênh

• Lựa chọn điện áp ADC tham chiếu

• Nguồn xung chuyển đổi ADC

• Điều khiển ngắt

• Định dạng kết quả

 Cấu hình các port

ADC có thể được sử dụng để chuyển đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số

Khi chuyển đổi tín hiệu tương tự, các chân vào ra nên được cấu hình tương tự

bằng cách thiết lập các liên kết bit tris và ansel Xem phần các port tương ứng để

biết thêm thông tin

 Lựa chọn kênh

Các bit CHS của thanh ghi ADCON0 xác định kênh được kết nối với mạch

lấy mẫu và bắt giữ Khi thay đổi các kênh, một delay là cần thiết trước khi bắt đầu

lần chuyển đổi tiếp theo

 Điện áp tham chiếu ADC

Các bit VCFG của thanh ghi ADCON0 cung cấp sự điều khiển độc lập với

điện áp tham chiếu dương và âm Điện áp tham chiếu dương là một trong hai điện

áp VDD hoặc một nguồn bên ngoài Tương tự, Điện áp tham chiếu âm có thể có

hoặc VSS hoặc một nguồn điện áp bên ngoài

 Xung chuyển đổi

Nguồn gốc của xung chuyển đổi được lựa chọn thông qua các bit ADCS của

thanh ghi ADCON0 Có 4 lựa chọn xung:

• FOSC / 2

• FOSC / 8

• FOSC/32

• FRC (chuyên dụng cho dao động nội)

Thời gian để hoàn thành một chuyển đổi bit được định nghĩa là TAD Một

chuyển đổi 10 bit đầy đủ yêu cầu 11 thời gian TAD như thể hiện trong Hình 1.8

Đối với chuyển đổi chính xác, phải đáp ứng phù hơp với đặc điểm kỹ thuật TAD.

Hình 1.7 đưa ra lựa chọn xung thích hợp

Bảng 3: Chu kỳ xung ADC so với tần số hoạt động của thiết bị (VDD > 3.0V).

Những ô mờ nằm ngoài phạm vi đề nghị

1: Nguồn FRC có một thời gian TAD điển hình là 4 ms cho VDD > 3.0V

2: Những giá trị thời gian TAD yêu cầu tối thiểu

3: Đối với thời gian chuyển đổi nhanh hơn, việc lựa chọn một nguồn đồng hồ khác

được khuyến khích

4: Khi tần số thiết bị lớn hơn 1 MHz, nguồn đồng hồ FRC chỉ được dùng nếu

chuyển đổi sẽ được thực hiện trong quá trình ngủ

Hình 11: Chu trình T AD chuyển đổi tương tự sang số.

Module ADC cho phép khả năng tạo ra một ngắt sau khi hoàn thành một

chuyển đổi tương tự sang số Cờ ngắt ADC là bit ADIF trong thah ghi PIR1 Cho

phép ngắt ADC là bit ADIE trong thanh ghi PIE1 Bit ADIF phải được xóa bằng

phần mềm

 Định dạng kết quả

10 bit kết quả chuyển đổi ADC được cung cấp trong hai định dạng: Canh trái

hoặc canh phải Bit ADFM trong thanh ghi ADCON0 kiểm soát các định dạng đầu

ra Kết quả được lưu trong 2 thanh ghi ADRESH và ADRESL

Hình 12: Định dạng kết quả chuyển đổi 10 bit ADC.

Các thanh ghi cần xem xét để điều khiển chuyển đổi ADC: ADCON0,

ADCON1, ADRESH, ADRESL

Các bước để thực hiện chuyển đổi ADC:

1.Cấu hình port:

• Vô hiệu hoá điều khiển các chân ngõ ra (xem thanh ghi tris)

• Cấu hình pin như tương tự

2 Cấu hình module ADC:

• Chọn xung chuyển đổi ADC

• Cấu hình điện áp tham chiếu

• Chọn kênh đầu vào ADC

4 Chờ thời gian thu nhận bắt buộc.

5 Bắt đầu chuyển đổi bằng cách thiết lập bit GO/DONE

6 Chờ cho chuyển đổi ADC hoàn thành để thực hiện một trong những việc sau

đây:

• Polling bit GO / DONE

• Chờ cho ngắt của ADC (cho phép các ngắt)

7 Đọc kết quả ADC

8 Xóa cờ ngắt ADC (được yêu cầu nếu ngắt được cho phép)

Hình 13: Một đoạn mã lập trình ví dụ cho chuyển đổi ADC.

4 Giao tiếp máy tính

Cổng nối tiếp của máy tính là cổng COM (Comunication Port) để giao tiếp

dữ liệu hai chiều giữa máy tính PC và ngoại vi với nhiều ưu điểm Ngày nay, mỗi

máy tính cá nhân đều có một hoặc một vài cổng nối tiếp theo chuẩn RS-232 (cổng

COM), có thể sử dụng để kết nối với các thiết bị ngoại vi hoặc các máy tính khác

Nhiều thiết bị công nghiệp cũng tích hợp cổng RS-232 phục vụ cho công việc lập

trình hoặc tham số hóa

Cấu tạo cổng COM

Hình 14: Cấu tạo cổng COM

- TxD (Transmit Data): đường gửi dữ liệu

- RxD (Receive Data): đường nhận dữ liệu

- RTS (Request To Send): Yêu cầu gửi; bộ truyền đặt đường này lên mức hoạt

động khi sẵn sàng truyền dữ liệu

- CTS (Clear To Send): Xoá để gửi; bộ nhận đặt đường này lên mức hoạt

- DSR (Data Set Ready): Dữ liệu sẵn sàng; tính hoạt động giống với CTS nhưng

được kích hoạt bởi bộ truyền khi nó sẵn sàng nhận dữ liệu

- SG (Signal Ground): Đất của tín hiệu

- DCD (Data Carrier Detect): Phát hiện tín hiệu mang dữ liệu

- DTR (Data Terminal Ready): Đầu cuối dữ liệu sẵn sàng; tính hoạt động giống

với RTS nhưng được kích hoạt bởi bộ nhận khi muốn truyền dữ liệu

- RI (Ring Indicate): Báo chuông, cho biết là bộ nhận đang nhận tín hiệu rung

chuông

Cổng nối tiếp có nhiều ưu điểm và đặc điểm nổi trội:

- Tính chống nhiễu tương đối tốt, khoảng cách truyền xa hơn cổng song song

- Số lượng dây kết nối ít tối thiểu 3 dây: TxD, RxD , GND

- Ghép nối dễ dàng vi điều khiển hoặc PLC

- Có khả năng kết nối mạng…

Trong sơ đồ mạch giao tiếp máy tính này chúng ta sử dụng 3 dây truyền

nhận dừ liệu TxD, RxD, GND không dùng chế độ bắt tay phần cứng, nếu khi cần

bắt tay chúng ta có thể sử dụng phần mềm Ngày nay vi xử lý và máy tính tốc độ

hoạt động cao không như trước lên thuận lợi khi chúng ta truyền nhận Trên vi

điều khiển chúng ta sử dụng modul USART giao tiếp bất đồng bộ máy tính cài đặt

thông số: tốc độ 9600 baud, 1bit start, 1 bit stop, 8 bit dữ liệu không sủ dụng bit

Parity

Cổng COM sử dụng điện áp 12V trong khi PIC sử dụng điện áp 5V ,vậy để

tương tác tín hiệu truyền từ PC xuống PIC hay ngược lại thì ta dùng IC MAX232

Trong đó: τ a =La/Ra Hằng số thời gian của mạch phần ứng

τ m =J/B Hằng số thời gian cơ.

Vậy ta có mô hình hệ thống như sau:

Hình 15: Mô hình hệ thống động cơ điện DC

Khi momen tải bằng 0, ta có:

n( p )=U a(p ) 1

2 π BR a

Vậy hàm truyền của động cơ lúc này có dạng khâu dao động

5.2 Phương pháp ổn định tốc độ động cơ dùng thuật toán PID

5.2.1 Thuật toán PID

 Luật điều khiển PID:

Đáp ứng của hệ

thống

Thời giantăng

Vọtlố

Thời gian ổnđịnh

Sai lệch so với trạngthái bền

Bảng 4: Luật điều khiển PID

Dựa vào bảng trên ta thấy rằng luật tỉ lệ (P) có đặc điểm tác động nhanh

nhưng không triệt tiêu được sai lệch, đồng thời làm vọt lố của hệ thống tăng Khâu

tích phân cho phép triệt tiêu sai lệch nhưng tác động chậm Khâu vi phân phản ứng

với tốc độ biến thiên của sai lệch Ta cần xác định các thông số Kp, Ki, Kd để được

hệ thống có chất lượng mong muốn

Thuật toán của bộ điều khiển PID số:

5.2.2 Phương pháp hiệu chỉnh thông số bộ PID Ziegler-Nichols:

Thông thường việc chọn các thông số P, I, D được xác định bằng thực

nghiệm dựa vào đáp ứng xung của hệ thống Ziegler – Nichols đưa ra phương

pháp chọn tham số PID cho mô hình quán tính bậc nhất có trễ Ở đây ta xấp xỉ

hàm truyền của động cơ để dùng phương pháp này, tuy không hoàn toàn chính xác

nhưng có thể cho đáp ứng tương đối tốt

Phương pháp này đỏi hỏi phải tính được giá trị giới hạn của của khâu tỉ lệ

Kgh và chu kì giới hạn của hệ kín Tgh Sau đó tìm các thông số khác theo bảng sau:

Bảng 5: Các giá trị thông dụng của các hệ số K P , K I , K D.

Để tìm được Kgh và Tgh, ban đầu ta chỉnh Ki, Kd bằng 0 sau đó tăng từ từ Kp

để hệ thống ở biên giới ổn định (dao động với biên độ và chu kì không đổi), tại

đây ta xác định được Kgh và Tgh sau đó tính các thông số khác tùy theo bộ điều

khiển như bảng trên

Ki = Kp/Ti

Kd = Kp.Td

Để thuận tiện trong quá trình điều chỉnh và quan sát đáp ứng của động cơ,

đồ án này đã xây dựng chương trình viết bằng VB trên máy tính để giao tiếp với

mạch điều khiển

5.2.3 Phương pháp thử sai

Đây chính là phương pháp mà nhóm sử dụng để tìm ra 3 thông số Kp, Ki,

Kd tối ưu Sở dĩ phải sử dụng phương pháp thủ công này là vì nhóm sử dụng động

cơ cũ, vì thế không có được hàm truyền của nhà sản xuất như động cơ mới Chính

vì vậy việc sử dụng phương pháp thử sai là duy nhất

Nếu hệ thống phải duy trì trạng thái online, một phương pháp điều chỉnh là

thiết

đặt giá trị đầu tiên của Ki và Kd bằng không Tăng dần Kp cho đến khi đầu ra của

vòng điều khiển dao động, sau đó Kp có thể được đặt tới xấp xỉ một nữa giá trị đó

để đạp đạt được đáp ứng "1/4 giá trị suy giảm biên độ"

Sau đó tăng Ki đến giá trị phù hợp sao cho đủ thời gian xử lý Tuy nhiên,

Ki quá lớn sẽ gây mất ổn định

Cuối cùng, tăng Kd, nếu cần thiết, cho đến khi vòng điều khiển nhanh có

thể chấp nhận được nhanh chóng lấy lại được giá trị đặt sau khi bị nhiễu

Tuy nhiên, Kd quá lớn sẽ gây đáp ứng dư và vọt lố

Một điều chỉnh cấp tốc của vòng điều khiển PID thường hơi quá lố một ít

khi tiến tới điểm đặt nhanh chóng; tuy nhiên, vài hệ thống không chấp nhận xảy ra

vọt lố, trong trường hợp đó, ta cần một hệ thống vòng kín giảm lố, thiết đặt một

giá trị Kp nhỏ hơn một nữa giá trị Kp gây ra dao động

B THIẾT KẾ THI CÔNG

1 Phần cứng

1.1 Mạch nguồn

Tạo nguồn 5v cấp cho vi điều khiển, nguồn 12v cho động cơ Cách ly

nguồn cho mạch động lực và động cơ

1.2 Mạch giao tiếp máy tính

1.3 Mạch công suất

Cách ly xung PWM được đưa vào mạch động lực thông qua opto 6N137

Đây là loại opto tốc độ cao, đáp ứng tần số PWM cao (có thể lên tới 10 KHz)

Chức năng: đưa tín hiệu điều khiển để đảo chiều động cơ.

Có tác dụng đưa tín hiệu dừng động cơ khẩn cấp cho mạch động lực

Nguyên lý hoạt động của mạch động lực:

- Tín hiệu PWM được đưa vào mạch động lực kết hợp với chiều quay

điều khiển sẽ cho phép một trong hai IC IR2184 hoạt động Tácđộng đến 2 cặp Mosfet IRF 3205 làm cho động cơ quay thuận hoặcquay nghịch

- Nếu tín hiệu điều khiển được đưa vào chân SD của IR 2184 ở mức

thấp thì động cơ dừng

2 Phần mềm

2.1 Giao diện Visual Basic 2010

2.2 Lưu đồ thuật toán