Nội dung và yêu cầu cần giải quyết trong đồ án tốt nghiệp (lý thuyết, thực hành, số liệu tính toán, hình vẽ). Khi hoàn thành đồ án tốt nghiệp này, tôi cũng sẽ hoàn thành việc học tại trường Đại học Dân lập Hải Phòng. Điều khiển PID cho động cơ DC dựa trên lập trình labview Đối tượng phạm vi nghiên cứu.
Với đề tài: ''Điều khiển vị trí động cơ DC qua giao diện LABVIEW'', đề tài nghiên cứu của tôi bao gồm: nghiên cứu về phần mềm LabVIEW, card USB-9090, động cơ DC, điều khiển PID, giao tiếp kết nối với máy tính qua card USB -9090, LabVIEW phần mềm xử lý các tín hiệu đầu vào, sau đó xuất tín hiệu ra để điều khiển động cơ DC.
TỔNG QUAN VỀ PHẦN MỀM LẬP TRÌNH LABVIEW 1.1: TỔNG QUAN VỀ LABVIEW
- LabVIEW là gì?
- Vai trò của LabVIEW
- Phần mềm nhúng vào LabVIEW - Wolfram Research Mathematica
- Các giao thức kết nối - Ethernet
- Các Module và bộ công cụ LabVIEW 1. Các module LabVIEW
- LabVIEW làm việc như thế nào?
- CÁC THÀNH PHẦN CỦA LABVIEW
- Bảng giao diện (The Front panel)
- Sơ đồ khối (The Block Diagram)
- Viết chương trình trên nền LabVIEW
LabVIEW bao gồm 3 thành phần chính: Front Panel, Block Diagram và Icon - Connect. Để hiển thị bảng giao diện, bạn chỉ cần nhấp vào nút OK ở góc dưới bên phải. Mã sơ đồ khối sử dụng biểu diễn đồ họa của các hàm để điều khiển các đối tượng trong giao diện.
Các đối tượng trên giao diện xuất hiện dưới dạng biểu tượng thiết bị trên sơ đồ khối. Hoặc bạn cũng có thể lấy sơ đồ khối bằng cách nhấn
TÌM HIỂU ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN
ĐỘNG CƠ DIỆN 1 CHIỀU THÔNG THƯỜNG
Vỏ máy: để bảo vệ máy khỏi các vật lạ rơi vào làm hỏng dây quấn và bảo vệ người khỏi chạm vào điện. Trong các máy điện nhỏ, vỏ còn đóng vai trò hỗ trợ ổ trục. Cực động cơ (cực chính): Là mạch tạo ra từ trường, gồm lõi sắt từ và một dây kích thích lồng bên ngoài lõi sắt từ.
Lõi sắt từ được làm bằng các tấm thép kỹ thuật điện hoặc thép cacbon có độ dày từ 0,5 đến 1 mm, được ép và tán đinh chặt. Cực từ thứ cấp: đặt cạnh cực từ chính và dùng để đổi hướng hướng tốt. Lõi thép của cực từ phụ được làm bằng thép đặc, trên thân cực từ phụ có dây quấn có kết cấu giống như cuộn dây của cực từ chính.
Nó là bộ phận phức tạp nhất của máy điện một chiều vì cấu tạo của nó chứa rất nhiều đồng (gọi là copper lamellae) xen kẽ với các tấm mica cứng tạo thành cạnh tròn (gọi là cạnh cổ góp). Các chi tiết của cổ góp có hình dạng rất phức tạp, được ghép lại với nhau bằng bề mặt hình nón, được sản xuất với những yêu cầu khắt khe về bề mặt gia công và kích thước có độ chính xác cao. Khi làm việc, cổ góp chịu tác động mạnh của lực ly tâm, nhiệt độ cao có thể lên tới 1300 0c do ma sát của than ở mép.
Phân loại: Theo loại máy phát điện, động cơ DC được chia thành các loại sau. Động cơ DC kích thích độc lập Dòng Động cơ DC kích thích song song.
ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ BẰNG NAM CHÂM VĨNH CỬU ( DCVC)
- Nguyên lý làm việc và phân loại động cơ điện một chiều
- Phương trình đặc tính cơ động cơ điện một chiều
Khi động cơ được bật, dòng điện đi vào cuộn dây (giống như khung dây) của rôto thông qua chổi than - cơ cấu cổ góp. Theo nguyên lý, tay trái sẽ có một lực điện từ tác dụng lên khung dây và làm cho khung dây quay, rôto quay và động cơ chạy. Đặt tay trái sao cho lực từ hướng vào lòng bàn tay, hướng từ cổ tay đến ngón giữa cùng chiều với dòng điện, ngón cái dang ra 900 độ biểu thị chiều của lực điện từ tác dụng lên dây .
Nguyên lý làm việc của động cơ DC: Khi đặt điện áp một chiều U vào hai chổi điện A và B thì có dòng điện chạy trong cuộn dây phần ứng. Hai dây dẫn ab và cd mang dòng điện đặt trong từ trường sẽ chịu các lực tác dụng lên nhau. Khi phần ứng quay nửa vòng thì vị trí của các thanh ab và cd thay đổi vị trí (Hình 2.5 b), nhờ tấm cổ góp làm thay đổi chiều dòng điện nên dòng điện một chiều chuyển thành dòng điện xoay chiều trong cuộn dây phần ứng. giữ cho hướng của lực tác dụng không đổi nên lực tác dụng lên rôto cũng theo một hướng nhất định, đảm bảo cho động cơ có hướng quay không đổi.
Do đối tượng sử dụng trong luận án là động cơ điện một chiều kích từ độc lập nên tác giả dưới đây tập trung trình bày cách xây dựng các tính chất cơ học của động cơ một chiều kích từ độc lập. Để điều khiển tốc độ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập, chúng ta cần phân tích và tìm ra mối liên hệ giữa tốc độ với các thông số khác của động cơ để đưa ra phương pháp điều khiển. Trong động cơ điện một chiều kích thích độc lập, dòng điện kích từ không phụ thuộc vào dòng điện phần ứng và được cung cấp bởi hai nguồn DC độc lập [2].
Nếu bỏ qua tất cả các tổn hao thì mômen cơ học tác dụng lên trục động cơ chính bằng mômen điện từ mà chúng ta ký hiệu là M, tức là. Biểu thức (2.7) là phương trình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập.
ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU .1. Các phương pháp điều khiển động cơ điện một chiều
Tính chất cơ học của động cơ DC kích thích độc lập bằng cách thay đổi điện trở phụ của mạch phần ứng. Phương pháp điều khiển tốc độ động cơ bằng cách thay đổi từ thông kích thích. Khi từ thông kích thích giảm, tốc độ động cơ (ωx) tăng và độ cứng đặc tính cơ học (β) sẽ giảm.
Đặc tính cơ điện của động cơ DC kích thích độc lập khi từ thông giảm. Phương pháp điều khiển tốc độ động cơ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng. Lúc này tốc độ của động cơ chỉ phụ thuộc vào điện áp phần ứng: ω = f(Uu).
Bằng cách thay đổi điện áp phần ứng của động cơ, tốc độ không tải lý tưởng sẽ thay đổi và độ cứng đặc tính cơ học không thay đổi. Vì vậy, khi chúng ta thay đổi điện áp phần ứng của động cơ, chúng ta thu được các đặc tính cơ học như trên Hình 2.10. Từ Hình 2.5, chúng ta thấy rằng khi thay đổi điện áp phần ứng của động cơ, chúng ta thu được một họ các đặc tính cơ học nhân tạo song song với các đặc tính tự nhiên.
Cũng từ hình 2.10 chúng ta có thể thấy khi thay đổi điện áp phần ứng của động cơ thì mômen ngắn mạch (Mnm), dòng ngắn mạch (Inm) của động cơ và tốc độ của động cơ cũng giảm. Vì vậy, phương pháp điều chỉnh điện áp phần ứng được sử dụng để điều chỉnh tốc độ động cơ và hạn chế dòng khởi động.
ĐIỀU KHIỂN VỊ TRÍ ĐỘNG CƠ DC QUA GIAO DIỆN LABVIEW
- Giới thiệu
- Bản chất toán học của thuật toán PID
- Giới thiệu về drive L298 1. Giới thiệu
- Sơ đồ khối
- Các giá trị chịu đựng tối đa
- Sơ đồ chân
- Thông số về nhiệt độ
- Chức năng các chân
- Thông tin ứng dụng
- Đặc tính điện
- Giới thiệu về Card USB HDL 9090 1. GIỚI THIỆU SẢN PHẨM
- KẾT NỐI CARD HDL USB 9090 VỚI MÁY TÍNH
- Lập trình xuất xung PWM điều khiển động cơ DC
PID là bộ điều khiển phổ biến nhất trong ngành do tính dễ sử dụng và mang lại chất lượng điều khiển ổn định cho hệ thống. Cụ thể, bộ điều khiển PID được sử dụng rộng rãi trong việc điều khiển động cơ DC, robot, hệ thống ô tô, điều khiển áp suất, băng tải, v.v. Trong bộ điều khiển PID, sai số e được tính bằng chênh lệch giữa điểm đặt hoặc điểm đặt (điểm đặt θs) trừ đi giá trị đo thực tế (giá trị đo được hệ thống θm.
PID này đọc và hiểu giá trị mà bộ điều khiển mong muốn (gọi là giá trị cài đặt, ở đây là vị trí của B có tọa độ xB = 20 cm), thông thường người vận hành đưa giá trị cài đặt vào bộ điều khiển PID thông qua GUI (giao diện đồ họa người dùng). Bộ điều khiển PID tính toán sai số e, và thông qua PID trong tín hiệu điều khiển u(t)1, tính theo công thức 10.2. Lỗi tính toán được gửi qua thẻ đầu vào/đầu ra (I/O) đến hệ thống thực như thẻ USB-9001 hoặc NI 6009 trong đó tín hiệu hiện là tín hiệu điện áp và được gọi là u(t)2. Cơ chế điều khiển tín hiệu điều khiển động cơ 5. Khi động cơ quay, thanh kim loại trượt theo hướng X và đầu di chuyển dần từ A đến B.
Khi đó bộ điều khiển PID sẽ liên tục tính toán lại độ lệch của vị trí đã đặt (vị trí B) so với giá trị vị trí thực tế (tín hiệu đo) của cổng 1 (nhờ bộ đo vị trí nối với động cơ). Nếu giá trị lỗi vẫn tồn tại, bộ điều khiển PID tiếp tục xuất tín hiệu quay động cơ cho đến khi giá trị động cơ thực tế trùng với giá trị cài đặt. Chỉ cần có sai lệch thì bộ điều khiển PID vẫn hoạt động để hiệu chỉnh tín hiệu điều khiển. Có các đơn vị phụ thuộc phần cứng, ví dụ để điều khiển động cơ 24 V DC thông qua mô-đun nguồn điện là trình điều khiển động cơ 24 V, u(t) có đơn vị Volt.
Khi e(t) đổi dấu nghĩa là giá trị phản hồi lớn hơn giá trị đặt thì bước D có tác dụng làm giảm tín hiệu điều khiển. Mạch cầu H kép L298 của SGS-Thompson (và các hãng khác) có thể xử lý dòng điện lên đến 2 A trên mỗi kênh và được đóng MW.1. Kết nối chân này thông qua điện trở cảm nhận dòng điện với GND để theo dõi dòng tải.
Bảng USB HDL 9090 là bảng đầu ra điều khiển và thu thập dữ liệu đa chức năng thế hệ tiếp theo trong HDL 9001.
