BÁO CÁO PROJECT BASED LEARNING 1 THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TUYẾN TÍNH ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG QUẠT – CÁNH PHẲNG

BÁO CÁO PROJECT BASED LEARNING 1
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TUYẾN TÍNH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
KHOA ĐIỆN

BÁO CÁO PROJECT BASED LEARNING 1
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TUYẾN TÍNH
ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG QUẠT – CÁNH PHẲNG

Sinh viên thực hiện: Phan Văn Hồi Nam(Nhóm Trưởng)
Nguyễn Quang Linh
Nguyễn Tuấn Minh
Nguyễn Tuấn Phong
Lê Minh Hoàng
Lớp:

20TDHCLC3

Giảng viên hướng dẫn: TS.Nguyễn Khánh Quang

ĐÀ NẴNG,2022


BÁO CÁO PROJECT BASED LEARNING 1
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TUYẾN TÍNH

LỜI NĨI ĐẦU
Trong suốt khoảng thời gian 2 năm học tập tại Trường Đại học Bách
Khoa nói chung và thời gian từ khi được Thầy Cô hướng dẫn đồ án nói
riêng thì nhóm em đã học đượcc rất nhiều điều quý báu không chỉ liên
quan đến ngành học của mình mà cịn nhiều kiến thức bổ ích bên ngoài

cuộc sống. Em rất cảm ơn Thầy Nguyễn Khánh Quang, , cơ Trương Thị
Bích Thanh đã tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất, tận tình giúp đỡ giải đáp
tất cả mọi thắc mắc trong quá trình thực hiện đồ án để giờ đây nhóm em đã
có thể hồn thành được đồ án liên mơn riêng của mình.
Có lẽ kiên thức là vô hạn mà sự tiếp nhận kiến thức của bản thân
mỗi người luôn tồn tại những hạn chế nhất định. Do đó trong q trình
hồn thành dự án này chắc chắn khơng tránh khỏi những lỗi khiến mơ hình
khơng thể chạy một cách hồn hảo nhất thì bản thân nhóm em rất mong
nhận được những góp ý đến từ thầy cơ để đồ án nhóm em có thể được
hồn thiện và phát triển hơn sau này.
Sau cùng nhóm thực hiện xin chúc Thầy cô sức khoẻ, thành công và
tiếp tục đào tạo những sinh viên giỏi đóng góp cho đất nước. Chúc các bạn
sức khỏe, học tập thật tốt để không phụ công lao các Thầy Cô đã giảng
dạy. Nhóm thực hiện xin chân thành cảm ơn.
Trân trọng

TỔNG QUAN DỰ ÁN
I. TÊN ĐỀ TÀI: ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG QUẠT-CÁNH PHẲNG
II. NHIỆM VỤ

NỘI DUNG 1:Xây dựng mơ hình hệ thống.
NỘI DUNG 2: Mơ phỏng hệ thống điều khiển.
NỘI DUNG 3:Tính chọn làm mạch,mô phỏng.
NỘI DUNG 4:Kiểm tra mạch và đánh giá.


BÁO CÁO PROJECT BASED LEARNING 1
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TUYẾN TÍNH
MỤC LỤC

LỜI NĨI ĐẦU
CHƯƠNG 1 :MƠ TẢ MƠ HÌNH CỦA HỆ THỐNG QUẠT-CÁNH PHẲNG
CHƯƠNG 2: NHẬN DẠNG ĐỐI TƯỢNG, THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN
2.1. SỐ LIỆU THỰC NGHIỆM

2
6
10
10

2.2. NHẬN DẠNG HỆ THỐNG BẰNG PHẦN MỀM CHUYÊN DỤNG

IDENTIFICATION TOOLBOX TRONG MATLAB
CHƯƠNG 3 : MÔ PHỎNG BẰNG MATLAB SIMULINK
3.1. Chọn thông số PID
CHƯƠNG 4 : THIẾT KẾ MẠCH PID

11
16
16
17

4.1 Mô phỏng sơ đồ nguyên lí mạch PID

17

4.2 Thiết kế mạch và làm mạch PID

17

4.3 Các linh kiện để thiết kế mạch

18

TÀI LIỆU THAM KHẢO

19


BÁO CÁO PROJECT BASED LEARNING 1
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TUYẾN TÍNH

ĐĨNG GĨP CỦA CÁC THÀNH VIÊN TRONG NHĨM THỰC HIỆN ĐỀ TÀI
1. Phan Văn Hồi Nam
-Nghiên cứu, tìm hiểu về lí thuyết Mạch điện tử.
-Xây dựng, mơ phỏng và thiết kế Mạch điện tử.
-Góp ý về chỉnh sửa mơ hình hệ thống phù hợp với mạch điện tử.
-Nghiên cứu, thực nghiệm, mơ phỏng tìm hiểu Hàm truyền đạt
2. Nguyễn Quang Linh
Tìm hiểu, mơ phỏng về phần cơ khí.
Lắp ráp, chỉnh sửa mơ hình hệ thống.
Thực nghiệm thơng số hàm truyền
3. Nguyễn Tuấn Minh
Tìm hiểu, xây dựng mơ hình hệ thống.
Lắp ráp, chỉnh sửa mơ hình hệ thống.
Thực nghiệm thơng số hàm truyền
4. Lê Minh Hồng
Tìm hiểu lí thuyết, thiết kế xây dựng mơ hình hệ thống.
Nghiên cứu, thực nghiệm, mơ phỏng tìm hiểu Hàm truyền đạt
Thiết kế mạch PID

5. Nguyễn Tuấn Phong
Tìm hiểu lí thuyết, phát triển ý tưởng về Mạch điện tử.
Tìm hiểu, mơ phỏng và chọn lọc Mạch điện tử.
Thực nghiệm thơng số hàm truyền.
Lập trình cho cho các thiết bị: Arduino, LCD, Encorder,…
Thiết kế mạch PID


BÁO CÁO PROJECT BASED LEARNING 1
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TUYẾN TÍNH
BÁO CÁO TIẾN ĐỘ CƠNG VIỆC

Cơng việc

Ngày bắt đầu

Ngày kết thúc

Phân chia nhóm, tìm hiểu ngun lí hoạt động đề tài 7/2/2022

14/2/2022

Phân tích mơ hình hệ thống, xây dựng sơ đồ khối

15/2/2022

22/2/2022

Tìm hiểu các linh kiện

23/2/2022

2/3/2022

Mơ phỏng mơ hình cơ khí, mua linh kiện

3/3/2022

10/3/2022

Làm mơ hình cơ khí

11/3/2022

20/3/2022

Làm mạch PID

21/3/2022

14/4/2022

Tìm cách lắp encorder, viết code encorder

15/4/2022

30/4/2022

Viết chương trình chuyển dữ liệu sang LCD

1/5/2022

7/5/2022

Thí nghiệm thay đổi điện áp lấy thơng số

7/5/2022

11/5/2022

Tìm hàm truyền đạt, mơ phỏng matlab

11/5/2022

14/5/2022


BÁO CÁO PROJECT BASED LEARNING 1
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TUYẾN TÍNH
CHƯƠNG 1 :MƠ TẢ MƠ HÌNH CỦA HỆ THỐNG QUẠT-CÁNH PHẲNG
1.1 GIỚI THIỆU PHẦN CƠ KHÍ
a) Nguồn tổ ong

- Nguồn tổ ong 12V 5A hay còn gọi là bộ nguồn một chiều 12V được
thiết kế để chuyển đổi điện áp từ nguồn xoay chiều 220VAC thành
nguồn một chiều 12VDC để cung cấp cho các thiết bị hoạt động.
- Nguồn tổ ong loại tốt dùng nhiều linh kiện hơn các loại phổ thơng trên thị
trường, vì thế chất lượng và hiệu suất chuyển đổi điện tốt hơn.
Ứng dụng :

BÁO CÁO PROJECT BASED LEARNING 1
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TUYẾN TÍNH
Dùng để cấp nguồn cho bộ điều khiển tốc độ động cơ

b) Bộ điều khiển tốc độ động cơ

●

Điện áp hoạt động: 12V
- 40V

●
●
●

●
●
●

Dịng tiêu thụ khi khơng
tải: 20mA
Dịng tải tối đa: 10A
Cơng suất tải: 120W 400W (phụ thuộc
nguồn cấp)
Điều chỉnh PWM: 10%
- 100%
Tần số: 13KHz
Kích thước: 60 x 75
x 28mm

Ứng dụng : Dùng để cấp nguồn và điều khiển tốc độ động cơ máy quạt bằng
xung PWM

c) Động cơ-Cánh quạt

Được điều khiển bằng động cơ điện 1 chiều 12V, 1.43A
:


BÁO CÁO PROJECT BASED LEARNING 1
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TUYẾN TÍNH
d) Encoder đo góc

LPD3806-600BM Encoder 600 Xung có 2 pha AB sử dụng điện áp từ 524V với ngõ ra NPN cực thu để hở. Được cấu tạo kích thước nhỏ, trọng
lượng nhẹ, cài đặt dễ dàng, lợi thế chi phí. Được ứng dụng trong nhiều
lĩnh vực khác nhau như: đo tốc độ quay của vật thể, góc, gia tốc và đo
chiều dài...
Thông số kỹ thuật:
●
●
●
●
●

Tiêu chuẩn với cáp 1,5 m
Hiệu suất: 600 xung / vòng
Điện áp hoạt động: DC5-24V
Tốc độ cơ khí tối đa 6000 vịng / phút
Tần số đáp ứng điện 20K / giây

Kết nối:
●

Dây điện: Xanh lục = Pha A, trắng = pha B, màu đỏ = VCC, đen =
GND.


BÁO CÁO PROJECT BASED LEARNING 1
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TUYẾN TÍNH
●

Chú ý: có thể phải gắn điện trở kéo lên 4k7 nếu như khơng nhận
encoder

e) Mơ hình tổng quát :


BÁO CÁO PROJECT BASED LEARNING 1
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TUYẾN TÍNH


BÁO CÁO PROJECT BASED LEARNING 1
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TUYẾN TÍNH
CHƯƠNG 2: NHẬN DẠNG ĐỐI TƯỢNG, THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN
2.1. SỐ LIỆU THỰC NGHIỆM

Hình 2.1 Số liệu thực nghiệm.

BÁO CÁO PROJECT BASED LEARNING 1
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TUYẾN TÍNH
○ NHẬN DẠNG HỆ THỐNG BẰNG PHẦN MỀM CHUYÊN
DỤNG IDENTIFICATION TOOLBOX TRONG MATLAB
○ Nhập dữ liệu đầu vào/ra
●

○ + Sử dụng câu lệnh :
●

○ u1
=xlsread('C:\Users\lenovo\Matlab\data_new.xlsx',1,'J2:J43')
y1
=xlsread('C:\Users\lenovo\Matlab\data_new.xlsx',1,'L2:L43'
) Các câu lệnh này dùng để đọc file excel.
●

●

●
●

○ + Sau khi nhập các câu lệnh trên : sử dụng ident save u1 y1 để lưu giá trị đọc
được vào file ident.


BÁO CÁO PROJECT BASED LEARNING 1
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TUYẾN TÍNH
○ Mở system identification toolbox
○ + gõ lệnh >> ident

● Hình 2.2 Cửa số làm việc của cơng cụ nhận dạng.
●

○ Nhập giá trị trong miền thời gian vào công cụ nhận dạng
●
●
●
●
●


BÁO CÁO PROJECT BASED LEARNING 1
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TUYẾN TÍNH
● Hình 2.3 Nhập đối tượng vào cơng cụ nhận dạng.
●

○ Ước lượng mơ hình:
○ + Ta chọn Estimate🡪 Transfer Function Models
●
●

●

●

● Hình 2.4 Chọn thơng số cho ước tính
●

○ + Sau ta sẽ thu được kết quả bên phải trên công cụ nhận dạng.

BÁO CÁO PROJECT BASED LEARNING 1
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TUYẾN TÍNH

○
●

● Hình 2.5 Kết quả

●
○ +Sau đó chọn Model output để xem độ phù hợp của mơ hình.
●

● Hình 2.6 Độ phù hợp của mơ hình


BÁO CÁO PROJECT BASED LEARNING 1
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TUYẾN TÍNH
○ Đặc tính vào/ra
●

○ Chọn Time plot để xem biểu đồ :
●

●

● Hình 2.7 Time plot
●

○ Kết quả hàm truyền :
●

●

● Hình 2.8 Hàm truyền
●

○ + Như vậy hàm truyền của hệ thống như sau :
●
●

196 s +2458
G (s )=
2
● s + 120.3 s+538.8


BÁO CÁO PROJECT BASED LEARNING 1
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TUYẾN TÍNH
○ CHƯƠNG 3 : MƠ PHỎNG BẰNG MATLAB SIMULINK
●

○ 3.1. Chọn thơng số PID
●

●
●

●

●

● Hình 3.1 Lựa chọn thông số PID


BÁO CÁO PROJECT BASED LEARNING 1
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TUYẾN TÍNH
○ CHƯƠNG 4 : THIẾT KẾ MẠCH PID
●

○ Mơ phỏng sơ đồ ngun lí mạch PID :
●

○ Hình 4.1 :Sơ đồ nguyên lí mạch PID trên proteus

●
●

○ Thiết kế mạch và làm mạch PID :
●

●

■ Hình 4.2 Mạch sau khi thiết kế trên Altium


BÁO CÁO PROJECT BASED LEARNING 1
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TUYẾN TÍNH

○
●

● Hình 4.3 :Mạch sau khi in
●

○ Các linh kiện để thiết kế mạch :


BÁO CÁO PROJECT BASED LEARNING 1
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TUYẾN TÍNH

○
●

○ Hình 4.4 Danh sách
linh kiện TÀI LIỆU
THAM KHẢO
○ - />●

○ -Slide của Thầy Cô cung cấp
●

○ - Giáo trình Mạch điện tử tương tự và số do TS. NGUYỄN HỒNG MAI biên soạn

●
●
●
●
●

●
●
●
●

● HẾT
●
●

●
●
●
●
●

LỜI NĨI ĐẦU
Có lẽ kiên thức là vô hạn mà sự tiếp nhận kiến thức của bản thân mỗi người luôn tồn tại những hạn chế nhất định.
Do đó trong q trình hồn thành dự án này chắc chắn không tránh khỏi những lỗi khiến mơ hình khơng thể chạy
một cách hồn hảo nhất thì bản thân nhóm em rất mong nhận được những góp ý đến từ thầy cơ để đồ án nhóm em
có thể được hoàn thiện và phát triển hơn sau này.
MỤC LỤC
Encoder đo góc
Thơng số kỹ thuật:
Kết nối:
Mơ hình tổng qt :


BÁO CÁO PROJECT BASED LEARNING 1
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TUYẾN TÍNH