Luận văn: Điều khiển vận tốc động cơ DC dùng bộ điều khiển PID

trongđóe(t)làtínhiệungõvào,u(t)làtínhiệungõracủabộđiều khiển. Tuynhiên,đốivớiViĐiềukhiểnnóichung,việctínhtoáncácthành...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Luận văn: "Điều khiển vận tốc động cơ DC dùng bộ điều khiển PID" Điều khiển vận tốc động cơ DC dùng bộ điều khiển PID. CơsởLýthuyết 1. ThuậtđiềukhiểnPIDvàviệcrờirạchóanó: Trongmiềnthờigian,bộđiềukhiểnPIDđượcmôtảbằngmôhìnhvào ra: t de (t ) U (t ) = K P e (t ) + K i ∫ e (t )dt + K d dt 0 trongđóe(t)làtínhiệungõvào,u(t)làtínhiệungõracủabộđiều khiển. Tuynhiên,đốivớiViĐiềukhiểnnóichung,việctínhtoáncácthành phầnP,I,D‐nóicáchkháclàtínhcáctíchphânhayđạohàmtrongcông thứctrênlàkhôngthựchiệnđược.Lýdo:CPUkhôngthểtínhtoán chínhxáctớimứcΔt=0,nghĩalàkhôngliêntục. Dođó,tachỉcóthểtínhtoángầnđúngbằngcáchtachoΔt=εrất nhỏnhưnglớnhơn0. ĐểtìmhệthứcPIDrờirạc,taxétđồthịsauđây: V e2 e1 e0 1 2 0 t (s) Δt Chúthích:‐đườngchấmgạchbiểudiễnvậntốccầnthiếtv_set. ‐đườnggạchgạchbiểudiễnvậntốcthựctếcủađộngcơ. 3 Điều khiển vận tốc động cơ DC dùng bộ điều khiển PID. ‐đườnggạchđậmlàđồthịrờirạchóacủavậntốcđộngcơ. ‐Δt làthờigianlấymẫu.Thànhphầntíchphân: e(t)dt=limΔt‐‐>0(Σe(t)Δt).DođókhilấygầnđúngΔt=ε>0,tacó: e(t)dt≅Σe(i)Δt,i=0,1,2,3… Thànhphầnviphân:de(t)/dt=limΔt‐‐>0{[e(t2)‐e(t1)]/Δt}.DođókhilấygầnđúngΔt=ε>0,tacó: de(t)/dt=[e(i+1)‐e(i)]/Δt,i=0,1,2,3…Tómlại,tacó: u(i)=Kp*e+Kd*[e(i+1)‐e(i)]/Δt+Ki*Σe(i)Δt Đặt e_delta(i+1)=e(i+1)‐e(i) e_sum(i+1)=Σe(i)=e_sum(i)+e(i+1) Trongcôngthứctrên,thờigiansamplingtimeΔtlàrấtnhỏ,tabỏquaΔt.Saunày,khitìmcáchệsốKd,Kibằngthựcnghiệm,KdvàKilúcđóđãbaogồmcảΔt. Khiđó,côngthứctrênđượcviếtlạinhưsau: u(i)=Kp*e+Ki*e_sum+Kd*delta_e điềukiệnbiên:u(0)=duty>0.2. Đốitượngđiềukhiển: ĐốitượngđiềukhiểnlàvậntốcđộngcơDC(đc).Tabiếtvậntốc độngcơDCphụthuộcdòngđiệnhayđiệnápmàtacấpchonó(dĩ nhiênphảinằmtrongkhoảngchophépcủađc).Cụthểởđâysử dụngđc24VDC,dođóđiệnápcấpkhôngđượcquá24V.Tuynhiên, việccấpápchođctrongmộtkhoảngrộngtừ0đến24Vlàkhókhăn. 4 Điều khiển vận tốc động cơ DC dùng bộ điều khiển PID. DođótađiềukhiểnvậntốctheoxungPWM(PulseWidth Modulation),cụthểlàdutycycle. VậycácngõvàovàracủabộđiềukhiểnPIDnhưsau: Ngõvào:e=vậntốchiệntại(v_cur)‐vậntốcthiếtlập(v_set) Ngõra:u=%dutycycle Phụthuộcgiữa%dutyvàvậntốcđcgầnnhưtuyếntínhnên đểđơngiản,tagiảsửnóhoàntoàntuyếntính.Vậy,tacóthểđiều khiểnvậntốcđcthôngqua%duty. 3.Sơđồmạch:Giớithiệucácthànhphầntrongmạchvàchứcnăng: • ViđiềukhiểnchínhcủamạchđiềukhiểnlàPIC16F88của Microchip.PIC16F88có7kênhADC10bit,1PWMđểđiều khiểnđc. Dođó,tasửdụng4kênhADCdùngđểnhậpdữliệu(hệsốPIDchỉnhbằngtayvàvậntốcmongmuốn).ChânADCnốivớimộtcầuphânápbằngbiếntrở.GiátrịbiếntrởlàmthayđổiđiệnápdạnganalogtrênchânADC,vàPIClấyđiệnápđóchuyểnthànhgiátrịdigital.Việctínhtoáncụthểxinxemphần5củabáocáonày. PWM(PulseWidthModulation)làmộtmodulemởrộngcủaPIC16F88.Nócóchứcnăngtạoramộtdãyxungcó%dutyvàtầnsốxácđịnh.Cácgiátrị%dutyvàtầnsốcủaxunghoàntoàncóthểhiệuchỉnhbằngphầnmềm. Tần số f = 1/T duty Chu kỳ T ChânT0CLKIcủaPIC16F88làchânvàocủaxungclockbộđịnhthời0.Chânnàyđượcnốivớidâytínhiệucủaencoder.Timer0lúcnàycóchứcnăngcounterđếmsốxungpháttừencoder.Timer1sẽđịnhthờitrong1khoảngthờigian.KhiTimer1tràn,talấygiátrịcủaTimer0.Dựavàogiátrị 5 Điều khiển vận tốc động cơ DC dùng bộ điều khiển PID.này,cóthểtínhđượcvậntốcđcởthờiđiểmnày.Phầntínhtoánxemmục5. • DriverđiềukhiểnđclàchipL293củaTexasInstruments.Chip nàycócácđặcđiểmsau: Dòngtốiđa1A,quádòng1.2A. Điệnáptốiđalà33V. Cóthểláicùnglúc2đcDC.Tuynhiên,tachỉsửdụng1cầuHđểđiềukhiển1đc.TachọncầuH1cócácchânngõvàolàchânenable1/2EN,chânchọnchiềuquay1A,2A.Cácchânralà1Y,2Y.Chân1/2ENđượcnốivớichâncấpxungPWMcủaPIC16F88. • Chip74LS06làcổngN ...