Thông tin tài liệu
MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài !"#"$%&'()*+ ,-%./)/%*+012% /34"$(5/$"67 + 8 9 $ % /" 2 /$ "( : 1; % :<=>>67?$3@5ABCDEEF(G8/34 ="$)367;H"*+/3 4"6>IJ:K9LM/34%6 "( N)HO?6P?$?67HQ;3/34" $)%RN44$HQ;$%ST6$ 9BUHV""H?WH/%I?"?(N44$ 32+NKV6$#"WXY"%Z""/" "%4[+6'6#"VU%V( $?6P?$?44$HQ;$%)63%$? "%)3467"C//\3( 2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài a. Ý nghĩa khoa học: ];$/&!C^&%H_`+\L% &/&/34=\O"$HQ;/3aJN(b% 1 M#"6'/c,A#"$/& !C( b. Ý nghĩa thực tiễn: b%A?&/&8O4`\\+" ^%8#"!"d3(e8O67M?0`) f )`42LO3 0,$#""A?(b3+8678O67 ",$%SgT!"'O"(IQ;C&HH 3)#"8H'?6Pc%)H_ /3;#"8$%A$/31;A$ aJhH"@"+&48( D CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1. Đặt vấn đề WA%H+/&7?^69$4#"6[ \%P3#"$@`34$(\ !"")3?%MM^694$ @"@6[$?O7?%`Q^18O-i C&( :\L%&`)"$6702;'"/$'` @?%;#""$`HH(\LHQ;$C&3 )#"`AO!"A#"H%`!";$%AO 3#"`H'0-(5[$C&%`H_)3+4 %3(G'- %2#"\L?C\4jk #"$`H??""3)34/3920i PC&?@?( 8O$C&3@i$18li8O% li18H"HO#"m"d[)36'671`$$, 6P"#"C&.6/&7?$182e""67 %HQ;4/&!CO6L@#"`d) AO!"#"`i\L%$C&%?( 5)$/$8O`Q^18%2e""%\;3&$ C&PC$n%A?7?C&)$,8O(i$ 18\!"HO@6706#"\L/O67 %"A6[/1$o"H_167!$1 A#"\Li)6""$$,/3?j7?$$`3 \L\03'AOp,( q 1.1.1. Thế nào là xe hai bánh tự cân bằng 1.1.2. Tại sao phải thiết kế xe hai bánh tự cân bằng 1.1.3. Ưu và nhược điểm của xe hai bánh tự cân bằng 1.1.3.1. Ưu điểm 1.1.3.2. Nhược điểm 1.1.4. Tính ứng dụng của xe hai bánh tự cân bằng 1.2. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước Y8"6")\;3%8&@`"$+ 4j.6`"$+49G85"(56& '9%6'$/rA%HOH%" [$@`"$6&(h6'%HO\R 1.2.1. nbot 1.2.2. Balance-bot I 1.2.3. Đại học sư phạm thành phố Hồ Chí Minh 1.2.4. Đại học sư phạm kỹ thuật Hưng Yên (Biclycle Robot) 1.2.5. Lit motors 1.2.6. Loại robot phục vụ con người, kiểu rolling phục vụ con người của hãng TOYOTA 1.2.7. Cycling Robot 1.3. Nhu cầu thực tế Y8@/86[`$"\%%As?/\/1 %%\l8%&@\L`82sl `"`9/\HQ;8O%+H+(B@) &/&?"S.%%&*++ t )"%"47 ?n6[%A3%)" $H$oHO%%O)8@%A 3@$%?O'( G/1"@/"2%\8\L`"$+4+ H+%6'8!"23)/881$\L% &@$"?g"%u"/"2 %\8%$6[@2%&'O6P'(5% "\L.H_%H+pH&$C?$?\83 #"$q$t$.6)%?? +"2C?$?33/\"$( G&O^6[\L`"$+4+H+% --v'6[i-"j)R@H")33 %467wb%O 67HQ;&`" $+4(G%)1%^#"H+%\'&'#"\ L`WNgf( G'1^/$!"%+&#"HO %)_)-,LL8"#"G85". 6%&'%H_%3 "?$3%HC? 6P@)"6"%[HO6[&'( 1.4. Mục tiêu của đề tài :;#"%%`+\L%&/&/3`" $43,"L?c+"C^&\L M67(eC34"$%?6P8 38!C%Pl%`"9/8/\"A s?(/\/px$+8A;#"%67 "6H"R f(L3$@H^PC4( F D(L%PH9^&$4%$;#")P H9^&4( q(&/&HPd/OHPd^1$\@C&% @/3=( t(5A$/3aJh%A$/3Y D yY z HO %+8/3aJhHO/3>G="$+ 4( F({+\L8O="$+4A?L /3( 1.5. Phương pháp nghiên cứu 1.5.1. Xây dựng mô hình lý thuyết 1.5.2. Xây dựng mô hình thực x CHƯƠNG 2 LÝ THUYẾT BỘ ĐIỀU KHIỂN PID VÀ ĐIỀU KHIỂN BỀN VỮNG H 2 /H ∞ 2.1 LÝ THUYẾT BỘ ĐIỀU KHIỂN PID 2.1.1 Giới thiệu bộ điều khiển PID số 2.1.2. Khâu P 2.1.3. Khâu I 2.1.4. Khâu D 2.1.5. Tổng hợp 3 khâu-bộ điều khiển PID 2.1.6. Rời rạc hóa bộ điều khiển PID 2.1.7. Các phương pháp thiết kế bộ điều khiển PID số 2.1.7.1. Phương pháp Ziegler-Nichols 2.1.7.2. Phương pháp Chien-Hrones-Reswick 2.1.7.3. Phương pháp tối ưu modul và phương pháp tối ưu đối xứng 2.1.7.4. Phương pháp tổng hằng số thời gian (Kuhn) 2.1.7.5. Phương pháp tối ưu theo sai lệch bám | 2.2LÝ THUYẾT BỘ ĐIỀU KHIỂN H 2 /H ∞ b/3}7?Y D yY z %/rA&8&/& /3O6%$8O)l%)\HO"p ["(A$%67'89BH%Y""% H")67&?;?$39%/$(&/& /3}7?Y D yY z %4@67Cp,%-67 /3O1;$O67/3v((((:0j/3} 7?Y D yY z %?6P?$?/3&)/\67HQ; ?p&6$/3aJh%"g"&/&?@?% /3676[)A"(GLA$/3}7?Y D yY z )- CA67%( Hình 2.17 Hệ điều khiển với nhiễu ngoài và nhiễu trong eH aHf~ γ g • CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ MÔ HÌNH VÀ THỰC HIỆN BỘ ĐIỀU KHIỂN PID SỐ TRÊN VI ĐIỀU KHIỂN PIC 3.1. XÂY DỰNG MÔ HÌNH TOÁN HỌC ĐƠN GIẢN CỦA HỆ ROBOT YLq(fu"HPdC67#"38M4 (HPd%")$/^86H"R γR)#"?6Pc hR3"2+#"H'0- mR267% αR"O)#"$% IR\!$1#"$% TR\!"@"#"$% PR+-?€ Hình 3.1 Sơ đồ đơn giản hệ thống cân bằng robot W+-?€a@"\%)`6'p`O\ %671\H"R M = P.sinγ.h = m.g.h.sinγ V"O!"#"$%@"\671\H"R T = I.α 56A34"?C)R T = M hoặc m.g.h.sinγ = I.α G')•#v")H•‚•LA34)R m.g.h. γ = I.α Y" P=mg α T=I.α γ h ƒ I mgh γ α = (*) a6PL38O!"8""O)#"$%%) #"(b))*"%")3/3)#" 4$/3"O#"$%( b3/3"O#"$%"HQ;PhNHPd/O C67#"67386Lq(D()V%8$?0 PhN( Hình 3.2. Sơ đồ đơn giản của robot G'PhN")$?6PL2H"R ( ( Ki I di L Ri V K dt α θ = + = − & IQ;&pW"?""A67R D ( ( ( ( ( ( ( K i s I s s L i s R s V K s s θ θ θ = + = − B&p$?6PL"A67%#"PhNR D ( ( ( ( f s V L I s R I s α = + + (**) e&7?%„%„„"A67%#"=6H"R D ( ( ( ( ( ( f I s V V mgh L I s R I s γ γ α α = = + + (***) i%„„„)3-4")3/3)#" •"4$/38$?V%0PhN(Y% „„„2%%…9#"/6")/3( 58;%?C&/&/334)*" %)•"4/\( bPhN = V α γ fE [...]... thuật toán điều khiển tối ưu và bền vững H2/h∞ có cấu trúc giảm bậc” 5 Nguyễn Văn Minh Trí, Lê Văn Mạnh (2010), Bộ điều khiển PID bền vững cho hệ thống phi tuyến một đầu vào – một đầu ra với nhiễu và thành phần không xác định”, Tạp chí khoa học và công nghệ Đại học Đà Nẵng 6 Ngô Diên Tập (2005), “Lập trình ghép nối máy tính trong Windows”, NXB khoa học kỹ thuật 7 Ngô Diên Tập (2006), “Vi điều khiển với... Bộ điều khiển PID số cho động cơ DC ứng dụng ASIC”, Tạp chí khoa học và Công nghệ Đại học Đà Nẵng 2 PGS Vũ Quý Điềm, Phạm Văn Tuân, Đỗ Lê Phú (2001), “Cơ sở kỹ thuật đo lượng điện tử”, NXB Khoa học kỹ thuật 3 Nguyễn Phùng Quang (2004), “Matlab & simulink dành cho kỹ sư điều khiển tự động”, Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật 4 TS Bùi Trung Thành (2010), Điều khiển cân bằng robot hai bánh sử dụng các thuật. .. trong vùng ohmic 3.5 THIẾT KẾ VÀ THỰC HIỆN BỘ PID SỐ TRÊN VI ĐIỀU KHIỂN PIC 3.5.1 Các bước xây dựng bộ PID kinh điển Bước 1: Xây dựng mô hình toán học đủ chính xác cho đối tượng điều khiển Đây còn gọi là bước nhận dạng mô hình Bước 2: Đơn giản hóa mô hình Bước 3: Tuyến tính hóa mô hình Bước 4: Chọn bộ điều khiển thích hợp, ví dụ như bộ điều khiển P, PI, PD, hay PID và xác định các chỉ tiêu chất lượng mà... thì chọn KP = Kth Nếu sử dụng bộ điều khiển PI: G(s) = KP (1 + ) thì chọn KP = 0.45Kth và TI = 0.85Tth Nếu sử dụng bộ điều khiển PID: G(s) = KP ( 1+ ) thì chọn KP = 0.6Kth , TI = 0.5Tth , TD = 0.12Tth Trong đó G(s) là đối tượng điều khiển l(t) k G(s) y(t) - Hình 3.27 Hệ thống điêu khiển theo phương pháp Zeigler-Nichols thứ 2 22 3.5.3 Lưu đồ thuật toán điều khiển A Thuật toán chính Bắt đầu Cài đặt... thúc Hình 3.32 Lưu đồ thuật toán điều khiển PID E Thuật toán điều khiển đông cơ giữ thăng bằng 26 Điều khiển động cơ Cập nhật góc nghiêng PWM điều khiển= PWM mới-PWM cũ PWM > 0 S Động cơ quay trái Đ Động cơ quay phải Kết thúc Hình 3.33 Lưu đồ thuật toán điều khiển đông cơ giữ thăng bằng 27 CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 4.1 Kết quả Robot là sự mô phỏng những suy nghĩ và hành động cử con người Một robot... đạt được Bước 5: Tính toán thông số KP, Ti, Td của bộ điều khiển PID Để thực hiện việc xác định thông số cho bộ điều khiển PID có rất mhiều phương pháp như kể trên, trong đó phương pháp thực nghiệm (phương pháp thứ hai của Zeigler- Nichols) là thông dụng nhất Bước 6: Kiểm tra bộ điều khiển PID vừa thiết kế bằng cách ghép nối với mô hình đối tượng điều khiển, nếu kết quả mô phỏng không được như mong muốn,... các bước từ 2 đến 6 cho đến khi đạt được kết quả mong muốn Bước 7: Đưa bộ điều khiển PID vừa thiết kế vào điều khiển đối tượng thực và kiểm tra quá trình làm việc của hệ thống Nếu chưa đạt kết quả yêu cầu, thiết kế lại bộ 21 điều khiển theo các bước từ 1 đến 7 cho đến khi đạt được các chỉ tiêu chất lượng mong muốn 3.5.2 Thiết kế bộ PID cho hệ Robot Thực tế cho thấy mô hình toán học của đối tượng mà ta... và cho kết quả khá tốt Nguyên lý của phương pháp này như sau: Bước 1: Thay bộ điều khiển vị trí bằng một bộ khuếch đại Sử dụng tín hiệu thử là hàm step 1(t) Sau đó tăng dần hệ số khuếch đại tới giá trị trị Kth để hệ kín ở biên giới ổn định, nghĩa là h(t) có dạng dao động điều hòa Xác định chu kỳ Tth của dao động Bước 2: Xác định tham số cho bộ điều khiển P, PI, PID như sau: Nếu sử dụng bộ điều khiển. .. quyết vấn đề nói trên 3.4.5 Khối công suất điều khiển động cơ Hình 3.25 Khối công suất điều khiển động cơ Nguyên lý hoạt động: Tín hiệu pwm từ mạch điều khiển được đưa đến điều khiển mạch cầu H thông qua cách ly quang PC817(để đảm bảo an toàn cho mạch điều khiển) Mạch cầu H sử dụng 2 cặp MOSFET IRF 540 và IRF 9540 Các MOSFET loại này chịu dòng khá cao 30A và điện áp cao nhưng có nhược điểm là điện... mạch điều khiển 3.4.2 Khối CPU Hình 3.22 Khối CPU Nguyên lý hoạt động: Mạch CPU được cấp nguồn 5V và dùng thạch anh dao động 16MHz Chân C4,C5 là 2 chân giao tiếp I2C đọc giá trị từ cảm biến gia tốc và vận tốc góc D0, D1 là chân RXD và TXD giao tiếp máy tính Đèn status được nối vào chân B0 để báo hiệu CPU đang hoạt động, chân D5, D6 xuất tín hiệu pwm điều khiển động cơ 3.4.3 Khối cảm biến gia tốc góc và . dựng mô hình lý thuyết 1.5.2. Xây dựng mô hình thực x CHƯƠNG 2 LÝ THUYẾT BỘ ĐIỀU KHIỂN PID VÀ ĐIỀU KHIỂN BỀN VỮNG H 2 /H ∞ 2.1 LÝ THUYẾT BỘ ĐIỀU KHIỂN PID 2.1.1 Giới thiệu bộ điều khiển PID số 2.1.2 P 2.1.3. Khâu I 2.1.4. Khâu D 2.1.5. Tổng hợp 3 khâu -bộ điều khiển PID 2.1.6. Rời rạc hóa bộ điều khiển PID 2.1.7. Các phương pháp thiết kế bộ điều khiển PID số 2.1.7.1. Phương pháp Ziegler-Nichols 2.1.7.2 CA67%( Hình 2.17 Hệ điều khiển với nhiễu ngoài và nhiễu trong eH aHf~ γ g • CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ MÔ HÌNH VÀ THỰC HIỆN BỘ ĐIỀU KHIỂN PID SỐ TRÊN VI ĐIỀU KHIỂN PIC 3.1. XÂY DỰNG MÔ
Ngày đăng: 18/08/2015, 20:45
Xem thêm: tóm tắt luận văn thạc sĩ kỹ thuật lý THUYẾT bộ điều KHIỂN PID và điều KHIỂN bền VỮNG h2h∞ , tóm tắt luận văn thạc sĩ kỹ thuật lý THUYẾT bộ điều KHIỂN PID và điều KHIỂN bền VỮNG h2h∞
