Tải bản đầy đủ

Thiết kế chế tạo bộ điều khiển PID ghép nối giữa máy tính và vi điều khiển PSoC dùng cho động cơ robot di động

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

Nguyễn Ngọc Hải

THIẾT KẾ CHẾ TẠO BỘ ĐIỀU KHIỂN PID GHÉP
NỐI GIỮA MÁY TÍNH VÀ VI ĐIỀU KHIỂN PSoC
DÙNG CHO ĐỘNG CƠ ROBOT DI ĐỘNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Hà Nội - 2008


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

Nguyễn Ngọc Hải

THIẾT KẾ CHẾ TẠO BỘ ĐIỀU KHIỂN PID GHÉP
NỐI GIỮA MÁY TÍNH VÀ VI ĐIỀU KHIỂN PSoC

DÙNG CHO ĐỘNG CƠ ROBOT DI ĐỘNG
Ngành : Công nghệ Điện tử-Viễn thông
Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử
Mã số: 60 52 70
LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

PGS. TS. Trần Quang Vinh

Hà Nội - 2008


MỤC LỤC
Trang bìa phụ
Lời cam đoan
Mục lục
Danh mục các hình vẽ
MỞ ĐẦU

1

Chương 1-TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN

3

1.1. Khái niệm

3

1.2. Các nguyên tắc điều khiển tự động

4

1.2.1. Nguyên tắc giữ ổn định

4

1.2.2. Nguyên tắc điều khiển theo chương trình

5



1.3. Phân loại hệ thống điều khiển

5

1.4. Mô hình toán học của hệ thống

6

1.4.1. Phương trình vi phân của các hệ thống vật lý

6

1.4.2. Xấp xỉ tuyến tính của các hệ thống vật lý

8

1.4.3. Phép biến đổi Laplace

9

1.4.4. Hàm truyền đạt của các hệ thống tuyến tính

10

1.4.5. Phương trình trạng thái

10

1.5. Chất lượng của quá trình điều khiển

11

1.5.1. Đánh giá chất lượng ở chế độ xác lập

11

1.5.2. Đánh giá chất lượng ở quá trình quá độ

12

1.6. Nâng cao chất lượng hệ thống điều khiển

13

1.6.1. Hiệu chỉnh sớm pha Lead

13

1.6.2. Hiệu chỉnh trễ pha Leg

14

1.6.3. Hiệu chỉnh trễ-sớm pha Leg-Lead

14

1.6.4. Điều khiển tỷ lệ P

15

1.6.5. Điều khiển Tỷ lệ - Tích phân PI

15

1.6.6. Điều khiển Tỷ lệ - Vi phân PD

16

1.6.7. Điều khiển Tỷ lệ - Tích phân – Vi phân PID

16


Chương 2-ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU VÀ NGUYÊN TẮC ĐIỀU KHIỂN
PID CHO ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU

18

2.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của động cơ một chiều

18

2.2.

2.1.1. Giới thiệu về động cơ một chiều

18

2.1.2. Cấu tạo động cơ một chiều

19

2.1.3. Nguyên lý làm việc của động cơ một chiều

20

2.1.4. Phân loại động cơ một chiều

20

2.1.5. Công suất điện từ và moment điện từ

21

Nguyên lý điều khiển động cơ một chiều

22

2.2.1. Động cơ một chiều điều khiển dòng điện của phần trường

23

2.2.2. Động cơ một chiều điều khiển bởi phần ứng

24

2.3. Điều khiển PID cho động cơ một chiều

26

2.3.1. Bộ điều khiển PID

26

2.3.2. Sơ đồ điều khiển PID

26

2.3.3. Điều khiển mô tơ một chiều theo luật PID

28

Chương 3-XÂY DỰNG BỘ ĐIỀU KHIỂN PID ỨNG DỤNG CHO
ROBOT DI ĐỘNG
3.1. Thiết kế hệ thống điều khiển động cơ cho robot di động.

31
31

3.1.1. Động cơ sử dụng cho robot di động

31

3.1.2. Sơ đồ hệ thống động cơ cho robot di động

31

3.1.3. Nguyên lý điều khiển động cơ bằng mạch cầu H

32

3.1.4. Thiết kế mạch cầu H điều khiển động cơ bằng vi mạch L289

33

3.2. Xây dựng bộ điều khiển PID cho động cơ với vi điều khiển PSoC
C8Y29466

35

3.2.1. Sơ lược về dòng vi điều khiển PSoC.

35

3.2.2. Thiết kế bộ điều khiển động cơ bằng các xung điện có độ rộng
biến đổi

38

3.2.3. Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của bộ lập mã động cơ
một chiều

39


3.2.4. Thiết kế bộ xác định tốc độ và chiều quay động cơ bằng
các bộ đếm

41

3.2.5. Sơ đồ bộ điều khiển PID điều khiển động cơ.

42

3.2.6. Giải thuật PID điều khiển tốc độ động cơ trong thực tế

42

3.3. Thiết kế chương trình giao tiếp truyền tham số cho vi điều
khiển để xác định các tham số PID

46

3.3.1. Chương trình truyền tham số điều khiển cho bộ điều khiển PID

46

3.3.2. Truyền nối tiếp không đồng bộ theo chuẩn RS232

47

Chương 4-MỘT SỐ KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

48

4.1. Bộ PID điều khiển động cơ một chiều.

48

4.2. Một số kết quả khảo sát quá trình điều khiển PID ứng dụng cho
động cơ một chiều

49

4.2.1. Khảo sát tín hiệu PWM điều khiển mô-tơ

49

4.2.2. Khảo sát quá trình điều khiển bộ PID ứng dụng cho điều khiển
động cơ

50

4.3. Thảo luận

52

KẾT LUẬN

54

TÀI LIỆU THAM KHẢO

55

PHỤ LỤC A – Phép biến đổi Laplace

56

PHỤ LỤC B – Các thông số của mô-tơ một chiều

59

PHỤ LỤC C - Mã nguồn các chương trình sử dụng trong luận văn

60



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×