Đồ Án Nghiên cứu và thiết kế hệ thống điều khiển số nhiệt độ

LỜI NÓI ĐẦU
Trong nhiều lĩnh vực sản xuất công nghiệp hiện nay, nhất là ngành công
nghiệp luyện kim, chề biến thực phẩm vấn đề điều khiển nhiệt độ đặc biệt được
chú trọng đến vì nó là một yếu tố quyết định chất lượng sản phẩm. Nắm được tầm
quan trọng của vấn đề trên em tiến hành nghiên cứu và thiết kế một hệ thống điều
khiển số nhiệt độ, với mong muốn là giải quyết những yêu cầu trên, và lấy đó làm
đề tài tốt nghiệp cho mình.
Những kiến thức năng lực đạt được trong quá trình học tập ở trường sẽ được
đánh giá qua đợt bảo đồ án cuối khóa. Vì vậy em cố gắng tận dụng tất cả những
kiến thức đã học ở trường cùng với sự tìm tòi nghiên cứu, để có thể hoàn thành tốt
đồ án này. Những sản phẫm những kết quả đạt được ngày hôm nay tuy không có
gì lớn lao. Nhưng đó là những thành quả của những năm học tập. Là thành công
đầu tiên của em trước khi ra trường .
Mặt dù em rất cố gắng để hoàn thành tập đồ án này đúng thời hạn, nên không
tránh khỏi những thiếu sót mong quí thầy cô thông cảm. Em mong được đón nhận
những ý kiến đóng góp. Cuối cùng xin chân thành cảm ơn quí thầy cô và các bạn
sinh viên.

MỤC LỤC
Chương 1: Giới thiệu chung . .6
1.1.Giới thiệu về hệ thống điều khiển 6
1.2.Hệ điều khiển số .9
1.3.Lò điện . 11
Chương 2:Thiết kế phần cứng hệ thống điều khiển số . .16
2.1.Thiết kế mạch ghép nối với PC 16
2.1.1.Sơ đồ khối ghép nối .16
2.1.2.Giới thiệu các thiết bị và tổ chức phối ghép 18
2.2. Phân tích hệ thống điều khiển số 38
2.2.1.Kiểm tra tính điều khiển được và tính quan sát được của hệ thống .40
2.2.2.Xét ổn định của đối tượng . .40
2.2.3.Xét ổn định của hệ thống kín khi chưa có bộ điều khiển .41
2.3. Tổng hợp hệ thống 43
2.3.1.Tổng hợp hệ thống dùng bộ điều khiển PID .43
2.3.2. Tổng hợp hệ thống dùng hồi tiếp trạng thái 50
Chương 3: Thiết kế phần mềm . 59
3.1.Thuật toán điều khiển của hệ thống 59
3.2.Phương án xây dựng chương trình điều khiển và giao diện .60
3.3.Kết quả chạy chương trình .62
3.4.Mã nguồn của chương trình 63
KẾT LUẬN

CHưƠNG 1:
GIỚI THIỆU CHUNG
1.1. Giới thiệu về hệ thống điều khiển
Ngày nay các hệ thống điều khiển tự động được sử dụng trong nhiều lĩnh
vực và có rất nhiều ứng dụng khác nhau. Hệ thống điều khiển của nhiều nhà máy
hiện đại có chứa nhiều mạch điều khiển, nhiều trong số chúng có tác động qua lại
với nhau. Trong những nhà máy và hệ thống điều khiển hiện đại như vậy, việc
truyền và xử lý số liệu trong các khâu của hệ thống giữ vai trò quan trọng. Công
việc này được thực hiện rất tiện lợi và hiệu quả trong các hệ thống điều khiển số,
đặc biệt là các hệ thống điều khiển số có sự trợ giúp của máy tính.
1.1.1. Hệ liên tục:
Là hệ thống trong đó các tín hiệu tác động trong hệ là các hàm liên tục theo
thời gian.
1.1.2. Hệ gián đoạn:
Là hệ thống mà trong đó có một hoặc nhiều phần tử nhận thông tin vào hay
xuất thông tin ra là một hàm rời rạc theo thời gian.
1.1.3.Các phần tử cơ bản của hệ thống điều khiển tự động:
Hệ thống điều khiển tự động là hệ thống được xây dựng từ ba bộ phận chính
sau đây:
- Thiết bị điều khiển.
- Đối tượng điều khiển.
- Thiết bị đo lường.
Các tín hiệu tác động lên hệ thống:
x(t) tín hiệu đầu vào của hệ thống (tín hiệu chủ đạo).
y(t) tín hiệu đầu ra của hệ thống.
u(t) tín hiệu điều khiển tác động lên đối tượng.