Đồ Án Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo bộ điều khiển mờ trượt điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay điều khiển tốc độ động cơ là một yêu cầu tất yếu đối với tất cả các máy sản xuất. Hầu hết các máy sản xuất đều yêu cầu có nhiều tốc độ tùy theo từng công việc và điều kiện làm việc khác nhau mà ta lựa chọn tốc độ phù hợp để tối ưu hóa quá trình sản xuất. Động cơ điện một chiều là một đối tượng điều khiển thường gặp trong thực tế nó được ứng dụng phổ biến trong: công nghiệp, dân dụng, quốc phòng, rôbôt . Điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều trong công nghiệp điều khiển và giám sát chiếm vai trò rất quan trọng. Hệ thống điều khiển vòng kín giúp cho động cơ được điều khiển với tốc độ yêu cầu một cách ổn định. Bài toán điều khiển tốc độ động cơ điện 1 chiều có thể sử dụng nhiều loại điều khiển khác nhau như: điều khiển mờ, PID tương tự, PID số, điều khiển theo phương pháp đặt cực, quan sát trạng thái, điều khiển tối ưu, LQG Thiết kế bộ điều khiển PI- Mờ điều khiển và ổn định tốc độ động cơ điện một chiều là một bài toán đang được sử dụng rất hiệu quả. Chính vì vậy chúng em được giao đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo bộ điều khiển mờ trượt điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều. “ và đã hoàn thành đề tài với với nội dung gồm 5 chương chính như sau: Chương 1: Động cơ điện một chiều và kỹ thuật điều khiển. Chương 2: Lý thuyết điề khiển mờ. Chương 3: Thiết kế và thi công. Chương 4: Giải thuật chương trình. Chương 5: Kết luận và hướng phát triển của đề tài. Rất mong thầy cô và các bạn góp ý kiến để nội dung đề tài tốt nghiệp của chúng em được hoàn thiện hơn. Chúng em xin chân thành cảm ơn!



PHẦN 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN

1. Lý do chọn đề tài

Động sơ điện một chiều hiện nay được sử dụng rất rộng rãi trong công nghiệp, quốc phòng, rôbốt . Yêu cầu về điều chỉnh tốc độ và ổn định tốc độ động cơ là rất quan trọng và cấp thiết. Để đáp ứng được yêu cầu đòi hỏi phải sử dụng các phương pháp điều khiển tốc độ và ổn định tốc độ động nhằm nâng cao hiệu suất làm việc của động

cơ và năng suất làm việc. Có rất nhiều phương pháp điều khiển tốc độ và ổn định tốc độ động cơ điện một chiều. Ngay từ khi mới ra đời vào những năm đầu của thập kỷ 90, chuyên ngành điều khiển mờ đã được phát triển mạnh mẽ và đem lại nhiều thành tựu trong lĩnh vực điều khiển. Ưu điểm cơ bản của điều khiển mờ so với các phương pháp kinh điển là có thể tổng hợp được bộ điều khiển mà không cần biết trước đặc tính của đối tượng một cách chính xác , điều khiển mờ có thể xử lý những thông tin “ không chính xác” hay không đầy đủ là đã đưa ra những quyết định chính xác. Bên cạnh đó sự phát triển của công nghiệp vi điện tử, kỹ thuật số, các hệ thống điều khiển dần dần tự động hóa. Với những kỹ thuật tiên tiến như vi xử lý, vi mạch số được ứng dụng vào lĩnh vực điều khiển , thì các hệ thống điều khiển cơ khí thô sơ, với tốc độ xử lý chậm chạp ít chính xác được thay thế bằng các hệ thống điều khiển tự động với các lệnh chương trình đã được thiết lập trước. Để đáp ứng yêu cầu điều chỉnh ổn định tốc độ động cơ, có nhiều phương pháp thực hiện, tuy nhiên nhóm nhận thấy phương pháp kết hợp điều khiển mờ và vi điều khiển là phương pháp mới, khả năng ổn định tốc độ tốt. Vì vậy được sự đồng ý của khoa Điện – Điện Tử Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Hưng Yên, nhóm chúng em tiến hành thực hiện đề tài : “Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo bộ điều khiển mờ trượt điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều.”. Chúng em đã có thời gian nghiên cứu, tìm hiểu và thực hiện đề tài đến nay đã hoàn thành các nội dung đề tài yêu cầu.

2. Mục đích nghiên cứu

Mục tiêu của đề tài là thiết kế và chế tạo bộ điều khiển mờ trượt điều khiển, ổn định tốc độ của động cơ điện một chiều công suất nhỏ.

3. Đối tượng và khách thể

 Đối tượng: “Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo bộ điều khiển mờ trượt điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều. “

 Khách thể: Động cơ điện một chiều công suất nhỏ.

4. Nhiệm vụ nghiên cứu

Với nội dung đề tài chúng em đi tìm hiểu và nghiên cứu những nội dung sau:

Tìm hiểu về động cơ điện một chiều và các phương pháp điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều.

Mô hình toán học động cơ điện một chiều

Tìm hiểu về luật điều khiển mờ và PID

Tìm hiểu về vi điều khiển PIC 18F4431 phần cứng và các tập lệnh điều khiển

Tìm hiểu ngôn ngữ lập trình C, CCS .

Tìm hiểu về phần mềm Visual Basic 6.0 và kết nối máy tính

Thiết kế và mạch phân cứng và phần mềm

Thiết kế bộ điều khiển mờ trượt điều khiển, ổn định tốc độ động cơ điện một chiều công suất nhỏ

Hoàn thiện sản phẩm đảm bảo yêu cầu mỹ thuật và kỹ thuật.

5. Giới hạn và phạm vi nghiên cứu

Giới hạn: “Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo bộ điều khiển mờ trượt điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều.”

Phạm vi nghiên cứu: động cơ điện một chiều công suất nhỏ.

6. Phương pháp nghiên cứu

 Nhóm phương pháp nghiên cứu lý thuyết:

Phương pháp phân tích – tổng hợp

Phương pháp giả định, giả thuyết

 Nhóm phương pháp nghiên cứu thực tiễn:

Phương pháp thực nghiệm

Phương pháp hỏi ý kiến.