Đồ án:Thiết kế bộ điều khiển luật PID điều khiển động cơ DC

Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD : ĐOÀN HỮU CHỨC Bé GI¸O DôC §µO T¹O TR¦êNG §¹I HäC D¢N LËP H¶I PHßNG THIÕT KÕ Bé §IÒU KHIÓN LUËT PID §IÒU KHIÓN ®éng c¬ dc §å ¸N TèT NGHIÖP §¹I HäC HÖ CHÝNH QUY Ngµnh : ®iÖn tö - viÔn th«ng H¶I phßng – 2009 1 SV : MAI THẠCH DUY Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD : ĐOÀN HỮU CHỨC MỤC LỤC Lời mở đầu .....................................................................................1 PHẦN A : CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ THIẾT KẾ MẠCH.......................2 CHƢƠNG 1 : ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU.......................................2 1.1 Cấu tạo của động cơ một chiều........................................................2 1.2 Phân loại động cơ một chiều............................................................3 1.2.1 Động cơ một chiều,kích từ vĩnh cửu........................................3 1.2.2 Động cơ một chiều không chổi than ........................................3 1.3. Các phương trình quan trọng..........................................................4 1.4 Nguyên tắc hoạt động......................................................................4 1.5. Đáp ứng của motor một chiều.........................................................5 CHƢƠNG 2 : PHƢƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ ĐỘ RỘNG XUNG...........8 2.1. Phương pháp điều chế độ rộng xung ..............................................8 2.2 Phương pháp tạo ra PWM?..............................................................9 2.3. Ghép nối PWM với động cơ một chiều........................................10 CHƢƠNG 3 : BỘ ĐIỀU KHIỂN TỶ LỆ - TÍCH PHÂN – VI PHÂN....11 3.1 Bộ Điều Khiển PID Liên Tục..........................................................11 3.1.1 Sử Dụng Mô Hình Xấp Xỉ Bậc Nhất Có Trễ Của Đối Tượng...13 3.1.2 Xác định tham số bằng thực nghiệm..........................................15 3.1.3 Phương pháp Chien – Hrones – Reswick...................................16 3.1.4 Phương pháp tổng Kuhn.............................................................18 3.2 Bộ Điều khiển PID số......................................................................21 3.2.1 Nguyên lý điều khiển PID số.....................................................21 3.2.2 Xác định tham số cho PID số bằng thực nghiệm.......................23 3.2.2.1 Xác định hàm quá độ của đối tượng...................................23 3.2.2.2 Xác định từ giá trị tới hạn...................................................24 CHƢƠNG 4 : THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ................25 4.1 Khối vi điều khiển............................................................................25 4.2 Khối hiển thị ....................................................................................25 4.3 Khối mạch động cơ..........................................................................26 4.4 Khối nguồn.......................................................................................27 4.5 Khối Jump và bàn phím...................................................................28 4.6 Lưu đồ thuật toán và chương chình điều khiển ...............................29 2 SV : MAI THẠCH DUY Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD : ĐOÀN HỮU CHỨC PHẦN B: PHỤ LỤC....................................................................................39 ** GỚI THIỆU VI ĐIỀU KHIỂN PIC16F877A. ....................................39 + Tổng quan về thiết bị..........................................................................39 +Tổ chức bộ nhớ....................................................................................44 + Cổng vào ra.........................................................................................51 + Các bộ Timer của chip........................................................................57 + Bộ chuyển đổi tương tự sang số.........................................................66 + Các ngắt của PIC16F877A.................................................................69 +So sánh với vi điều khiển 8051. ..........................................................70 ** GIỚI THIỆU VỀ THIẾT BỊ HIỂN THỊ LCD...................................71 + Hình dáng kích thước. ........................................................................71 + Các chân chức năng............................................................................72 + Sơ đồ khối của HD44780. ..................................................................73 + Tập lệnh của LCD...............................................................................78 + Đặc tính của các chân giao tiếp..........................................................84 KẾT LUẬN...................................................................................................85 TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................86 3 SV : MAI THẠCH DUY Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD : ĐOÀN HỮU CHỨC LỜI MỞ ĐẦU Động cơ một chiều được ứng dụng rất rộng rãi trong nhiều lĩnh vực thực tiễn , vì vậy có rất nhiều đề tài thiết kế bộ điều khiển cho động cơ một chiều và được đề cập rất nhiều trên các sách báo , tạp trí và internet . Việc ứng dụng động cơ DC vào sản xuất cũng như nghiên cứu khoa học đã mang lại những thành tựu nhất định . Tuy nhiên để động cơ DC hoạt động tốt thì ta phải thiết kế cho nó một bộ điều khiển giúp cho động cơ hoạt động một cách linh hoạt . Hiện nay có rất nhiều bộ điều khiển có thể làm tốt việc đó , tuy nhiên cá nhân em nhận thấy bộ điều khiển PID có thể đáp ứng tốt các yêu cầu của việc điều khiển động cơ DC , bộ điều khiển này được ứng dụng rất rộng rãi vì nó là một điều khiển đơn giản nhưng lại rất linh hoạt có thể áp dụng được cho rất nhiêu loại động cơ, vì vậy em đã nhận đề tài này nhằm tìm hiểu kĩ hơn về bộ điều khiển đó. Trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp, do sự hạn chế về thời gian, tài liệu và trình độ có hạn nên không tránh khỏi có thiếu sót. Em rất mong được sự đóng góp ý kiến của thầy cô trong hội đồng và các bạn để đồ án tốt nghiệp của em được hoàn thiện hơn. Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy cô trong Khoa Điện-Điện tử, đặc biệt là thầy ĐOÀN HỮU CHỨC đã giúp đỡ em hoàn thành tốt đồ án này. Hải phòng 9 tháng 7 năm 2009 Sinh viên thực hiện MAI THẠCH DUY PHẦN A: 4 SV : MAI THẠCH DUY Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD : ĐOÀN HỮU CHỨC CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ THIẾT KẾ MẠCH CHƢƠNG 1 : ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 1.1. Cấu tạo của động cơ một chiều Một động cơ một chiều có 6 phần cơ bản: + Phần ứng hay Rotor (Armature) + Cổ góp (Commutat) + Chổi than (Brushes) + Trục motor (Axle) + Nam châm từ trường + Bộ phận cung cấp dòng điện DC 1.2 Phân loại động cơ một chiều 5 SV : MAI THẠCH DUY ... - tailieumienphi.vn