Đồ Án Điều khiển tốc độ động cơ DC sử dụng bộ điều khiển Fuzzy - PID

MỤC LỤC:
Chương I: Khái quát đề tài
1.1. Đặt vấn đề
1.2. Hướng giải quyết
Chương II: Động cơ điện một chiều và phương pháp điều khiển tốc độ
2.1. Đặc tính của động cơ điện một chiều
2.1.1. Mô hình toán học động cơ dc sử dụng nam châm vĩnh cửu
2.1.2. Phương pháp nhận dạng trực tuyến mô hình động cơ
2.2. Phương pháp điều khiển tốc độ động cơ
Chương III: Bộ điều khiển PID kinh điển và bộ điều khiển Fuzzy-PID
3.1. Bộ điều khiển PID
3.1.1. Lý thuyết về bộ điều khiển pid
3.1.2. Chỉnh định tham số bộ điều khiển PID
3.1.3. Bộ điều khiển PID số
3.2. Bộ điều khiển Fuzzy-PID
3.2.1. Lý thuyết điều khiển mờ
3.2.2. Bộ điều khiển Fuzzy-PID
Chương IV: Thiết kế hệ thống điều khiển
4.1. Phần cứng chuẩn bị và phần mềm sử dụng
4.1.1. Mạch phần cứng
4.1.2. Chương trình phần mềm
4.2. Giải quyết vấn đề điều khiển
4.2.1. Định hướng chương trình
4.2.2. Phác thảo giải thuật
4.3. Kết quả mạch chạy thực tế
Chương V: Kết luận và hướng phát triển
5.1. Kết quả thu được
5.2. Một số đề xuất và hướng phát triển đề tài

TÓM TẮT ĐỒ ÁN:
Nhiệm vụ của đề tài là sử dụng giải thuật PID và Fuzzy-PID ứng dụng trên vi điều khiển để điều chỉnh, ổn định tốc độ động cơ, đồng thời so sánh giữa lý thuyết và chất lượng thực tế của hai bộ điều khiển này.
Đề tài được thực hiện như sau:
Trước tiên, sử dụng giải thuật PID số, ứng dụng trên vi điều khiển 8-bit AT89S52 là nhân điều khiển trung tâm, MATLAB là chương trình xử lý trung gian, phần công suất sử dụng Driver tích hợp L298 để điều chỉnh tốc độ động cơ đạt giá trị đặt (Set point) nhập vào từ trước, khi không tải và có tải.Cụ thể, Encoder quang sẽ đưa xung phản ánh tốc độ động cơ về vi điều khiển, sau đó vi điều khiển sẽ tính toán tốc độ hiện tại để hiển thị và thực hiện giải thuật điều khiển PID để điều chế độ rộng xung (PWM – Pulse Width Modulation) điều khiển động cơ thông qua driver L298.
Cũng với cách thực hiện tương tự trên, sử dụng giải thuật Fuzzy-PID cho bộ điều khiển. Ngoài những nội dung như trên, ta cần xây dựng thư viện các hàm cho bộ điều khiển dựa trên lý thuyết về Logic mờ (Fuzzy Logic) để điều chỉnh tham số cho bộ điều khiển.Kết quả đạt được thỏa mãn khá tốt các yêu cầu đã đề ra:
+ Xây dựng được bộ điều khiển PID và Fuzzy-PID trên nền vi điều khiển 8-bit AT89S52.
+ Đo, điều chỉnh ổn định tốc độ động cơ DC. Đáp ứng tốc độ khá nhanh khi khởi động, không tải và có tải.
+ Hệ thống ổn định, thời gian đáp ứng nhanh, độ quá điều chỉnh khá nhỏ.
Kiến thức cơ bản cần có: Lý thuyết điều khiển kinh điển, Lý thuyết điều khiển hiện đại, Điện tử cơ bản, Vi điều khiển, Điện tử công suất, Mô phỏng MATLAB, Kỹ thuật lập trình ngôn ngữ C.


KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC:
- Đã thiết kế và chạy thành công mô phỏng bằng Simulink các bộ điều khiển PID và F – PID, so sánh được chất lượng của các bộ điều khiển. - Xây dựng và hoàn thiện phần cứng gồm module mạch điều khiển, mạch công suất đã giải quyết được bài toán điều chỉnh tốc độ động cơ với chất lượng khá tốt với hai giải thuật PID và Fuzzy – PID: Thời gian đáp ứng và thời gian quá độ tương đối nhanh, Độ quá điều chỉnh nhỏ, sai lệch tĩnh hầu như rất nhỏ, ngay cả khi có tải hay ở một số tốc độ đặt khác nhau.

Một số hạn chế:
- Động cơ sử dụng có tốc độ định mức khoảng 2400 vòng/phút là khá nhỏ. Encoder sử dụng có độ phân giải 100 xung/vòng là nhỏ. Vi điều khiển sử dụng có dung lượng RAM, ROM không lớn, do vậy, chất lượng điều khiển chưa được như mong đợi. Dải điều chỉnh cũng bị thu hẹp lại.
- Hạn chế về thời gian và các công cụ phục vụ cho việc nhận dạng trực tuyến nên chưa xây dựng được chương trình nhận dạng cho đối tượng là động cơ. Các kết quả dựa trên mô hình tham khảo. Tuy nhiên, chất lượng cũng chấp nhận được.