TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
TRẦN ĐỨC HÙNG
XÂY DỰNG THUẬT TOÁN VÀ ỨNG DỤNG PHẦN MỀM MATLAB - SIMULINK
ĐIỀU KHIỂN HỆ TRUYỀN ĐỘNG BIẾN TẦN ĐỘNG CƠ TRONG CÔNG NGHỆ CÂN
BĂNG ĐỊNH LƯỢNG
TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT
THÁI NGUYÊN – 2014
TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
!"#$!%&'()!%*(+,- ,/
!01!%2!34%3,-4$!5!6!%789:;<!,-=>(2(:?)@5:?8A!%B!%
C(=>!D1!%!)$$.E$/!)!%F(G)@! ,/HI@,J=5/)(='!!%!%&1!%
K!%:L,-$!%7!%8!%!'()!%MN?!C(*H
O!"&:?!#$/)(='!!%!-= ,/'(P! Q8?)!%%R!'(
3S!H(=!>!,TMG)"!#$1!%!%/,J./(5#$$UV(J,/Q)!%8?
'(P! #$/)(='!!%!-=L:W!%&!%G'(P!2! X/
)(='!!%:N!2!!%&YH
ITG/)(='!!%=>(2(*.!%'("!1!%$@'("!Z*()[/
Q G7!%=>(2(H(=!>!5,TG/)(='!!%=>(2(*.!%'("!$@
)!%/?3+4!%,-+\!/('("!H
1!%!%/]!:S!%8^!%!'()!%G8]=)(='!1!%!%/,\8!?!C(*C
S!%H3 )!%!6!%1!%!%/=>(2(*.!%'("!$5,@,J=,/!%>!7(
7!%8!%2!'O$.$:_`(.!"'("!/)(='!!%:N!2!!%&Z=>(2(
1!%!%/]!:S!%;!.!% ,/ 2!N,- T!%!%>!7(\!#$:?!.(J!,S!H
a
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CÂN BĂNG ĐỊNH LƯỢNG
1.1. Lý thuyết chung về hệ thống cân băng định lượng.
1.1.2. Khái niệm
]!:S!%;!.!% :$%KGN:;%b! ,T!$(--!5!3(8+!%]!
;!.!%:S!%?58^!%/ !%]!.>!X.>!ZN8-+!.R.+YHM
/!,/ ./(G.>!Zc./=>(2(1!%!%/R)$H
]!:S!%;!.!%)!%.(J!,S!'C(*!%>!7( ]!:S!%?5!3 N:;(!%
*"()U!%.!%,J./((=>!)Q)>!:S!%?- #$!3'(P!"
!J!.(.!%,J./(7!%,T%G);8!%B,J!-!R)TH
1.1.3. Cấu tạo của cân băng định lượng
Hình 1. 1 Sơ đồ cấu tạo cân băng định lượng
*(+#$]!:S!%;!.!%%KG]!$(0
a0d9(*./(e0?:N!)U!%.!%Xf$8Z Y
g0hS!%)(='!i0$!%:;!%
j0h(.1!%&\k0$!%#!%
l0 m0`Z!`)
n0!%&1!% !%:X! ,T:N!2!Yao0?:N!,;)\
1.1.4. Nguyên lý tính lưu lượng của cân băng định lượng
1.1.4.1. Nguyên lý tính lưu lượng
]!:S!%;!.!%X]!:S!%?Y N:;(!%*./("()U!%.!%HIJ./(
(=>!)Q)>!:S!%?5- #$:S!%?'(P!"!J!.(.!%R)T
3!9(G!%.>!/X,\8./(1!%C( !%'(YH
2(]!,'&:?!:$%K0O?:N!)U!%.!%Xf$8Z Y%!)>!%G$!%!'(!
.S!H)U!%.!%#$,J./()>!:S!%G?:N!)U!%.!%Xf$8Z Y(="!4-!\!
/(/!$,':CE.p"\!G!.(.!%H
"CG;!.(.!%,J./((="!T!&4./(@?CG;!K!%B,J!
#$:S!%?,-)U!%.!%#$,J./()>!a&!,;'(8-qX%_YH)!%3 #$
:S!%?:W!%?:N! 3.>!/!%U,T!%&H
:S!%?IX_Y #$,J./()(='!?H?#$:S!%)(='!XƍY )U!%
.!%,J./()(='!?)>!&!,;'(8-qX%_YH
a
j
ao
e
g
k l
m
n
i
e
]!:S!%?3:J!)U!%.!%"q,-:'("!"'(P! :S!%?
$"4./(5.(.!%8<!%?=./(:W!%%G);R8!%B,J!-!R)TH
h'("!?)U!%)>!:S!%)(='!,-'(P! :S!%?:?.(.!%
1!%4Q"4./(H
rs
gL
VFc
g
L
VFc
t
te
e
t
=
1.1.4.2. Đo trọng lượng liệu trên băng tải
)U!%.!%!B\!/(#$f$8Z :$%K)U!%.!%#$:S!%?,-)U!%
.!%,J./()>!:S!%HI@,J=")U!%.!%#$./(@$?N!-!)u:@X7
)u)U!%.!%#$:S!%?YH
1.1.5. Khái quát về điều chỉnh cấp liệu cho cân băng
I/'(P!*./(:S!%]!;!.!%\! '(P!.(.!%./(*
:S!%]!,-M/!:W!%g&!%GH
-Phương pháp 1 ('(P!*./(%G!+!Y
d&!%G!-='(P!*./(:W!%\!/(#$Z!&)*./("()1"'(
"! N:;*./(H
I;)\#$Z!)*./(Z"()1RQ\$( #$ !%./(H
- Phương pháp 2X'(P!*./(.>!Y
d&!%G!-='(P!*./(.>!:S!%]!;!.!%E8!%:'(P!
d"'(P!*./(X3" ,$!*./(R,$!F($=Y"?:?.!%?)>!
&!,;'(8-:S!%? 1!%4Hhd3G8!%'(P!!N(.(.!%"\#$./(
)>!:S!%$=4Z+,vajw,-:dP+!%$(:S!%L+!%H
- Phương pháp 3 X'(P!7,J./()!%!%S!CNY
d&!%G'(P!7./()!%!%S!CN3" MN#$e&!%G
)>!0&!%G'(P!%G!+!,-'(P!.>!Hd&!%G!-=J!8!%!6!%(
",-!!%!"#$e&!%G)>!,-NNR:/G:S!%
]!;!.!%H
aHeH*()[/ !%]!:S!%
g
Hình 1. 2 Cấu trúc hệ thống cân băng định lượng
)!%30
!%&E8!% !%&1!%K!%::$$)1.K!%35 #$!%&
!BZ!& XG=GC(!%YH
` C(!%G)$uG=GC(!%c./,T !%&,-$,':'("!H
h'("!X8^!%,CE.pY'(P! #$:S!%?,-.(.!%./(Q"4./(
$&!%7!%,T%G);RH
h?:N!)U!%.!%Xf$8Z Y:N!4)U!%.!%!J!)>!:S!%-!\!/(
/!$,':(=N+H
'(P! #$!%&:W!%G'(P!2! *!%(K!
MÁY
PHÁT
XUNG
BỘ
KHUYẾCH
ĐẠI
BỘ
ĐIỀU
KHIỂN
x
O
BIẾN
TẦN
P
V
AC
f$8Z
%?
OG=G
!%&
yh
i
1.3. Hệ điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ dùng biến tần
1.3.1. Động cơ không đồng bộ
aHgHaHaH!%&1!%K!%:
Hình 1. 3 Đặc tính cơ khi thay đổi tần số động cơ không đồng bộ
aHgHaHeH1!%7\!U!!%&1!%K!%:
c )(='!#$ 0
a
a
ω
ω
=
i
Dc )(='!%6$( Z=,-!%&0
e
e
ω
ω
=
i
t\!U!1!%(*!%&
1!%(*!%&0d
a
s
a
a e
F V
η η
×
×
)!%30z
e
0
/((* Dz
a
0/((*:S!%?
x
a
0fM#$)U!%.!%4!%)>!:S!%
x
a
sf{%{ƍ. )!%30f0'(8-#$:S!%D%0$ )U!%)B!%%sn5m_
e
1.3.2. Khái quát về biến tần
aHgHeHaH;!!%|$
hN!2! N:;:N!4/!C$='(Q2! !-=-!/!C$='(Q2! G
3"'(P!H
Hình 1. 4 Biến tần
aHgHeHeH%(=>!.p+!%#$:N!2!
%(=>!.p&:?! ,/#$::N!2!}!%G&!%?!H2(>!5!%(K!/!C$=
'(a$$=g$P!.(,-.U-!!%(K!a'(:W!%~!%H1!%+!!-=
o
ωai
ωag
ωa
ωae
ωaa
ω
•
aa
•
ae
•
a
ۥ
a
•
a
•
ag
•
ai
•
a
••
a
O
j
M/!:Q:P!.(2(88Z,-/!HB,J=5/ 1!%(*‚#$/:N!2!'(3
%G);1!%(,-?,-3%G);\!*oHnkH/!G'(!-=:N!4X!%;
.(Y-!/!GC$='(g$ C7!%H1!%+!!-=/!!$=M/!1!%F($/
hX)$!).A!%M34!%G.=Y:W!%&!%G'(N)!%C(!%XdƒOYHB
N!:#$1!%!%/,CE.p,-1!%!%/:G!8„!.M/!!$=52! (="!+C(!%3".>!
T8?2! >(]!W%?N!%K!!%&,-%?4!*)>!.…!%&H
Hình 1. 5 Nguyên lý hoạt động của biến tần
aHgHeHgH†("E8!%:N!2!
h?,/!%&‡-<!&\H
N//!5:?,/GN:;/!)!%^!%/ !%H
G7!%=>(2(1!%!%/H
S!%!S!%(*?!C(*H
1.3.3. Điều chỉnh tần số động cơ bằng biến tần
O( !'(P! !%&yh:W!%G$=42! $?3:
!%(K!C$='(3"'(P!2! /!GGK!%B1!%F($:N!2!H
Hình 1. 6 Sơ đồ mạch lực bộ biến tần nguồn áp dùng Tranzitor
^!%&!%GdƒO$3%?!K/!N,-/!G$ˆ!$(0
Z
i
:
k
e
m
a
e
ao
a
g
j
a
a
n
l
ˆ
h
$
a
g
j
i
o
o
e
π
g
π_
e
π
π
_e
e
o
eπ
g
π_
e
π
π
_e
o
k
k
Hình 1. 7 Giản đồ điện thế và điện áp pha A dùng phương pháp PWM
`&K:N!2!:$$8^!%)$!‰)%K0
h!%;.(:N!4/!G'(u!%(K!*-!/!GC$='(32!
:N!4H/!GC$='(F($:.U,-$,-&K2()$!‰)H
`&K:N!2!)$!‰):$$8^!%k)$!‰)1!%(*
a
u
k
,-k
l
u
ae
*(
!%!%!%,TG)$!‰)&!%7!%H
\!/('("!I
:
$,-:$‰&#$)$!‰)38+!%6!J5(Š eπ5
)!% π_eH
y I
:
s‹oŒ€)$!‰):;3$
I
:
s‹aŒ€)$!‰)Q:L<$
G)$!‰)'("!Z)@!Ma5e5g5i5j5k5aHHH
G\!/('("!./!$(?!%:W!%π_gH
1.4. Cảm biến trọng lực Loadcell
1.4.1. Khái niệm Loadcell
f$8Z N:;?:N!8^!%"(="!4.MR)U!%.!%-!\!/(/!H
yG!/‹)$!%$%ZŒ0*()[3":N!8+!%-!K;(G!%#$.M+)$
\!/(/!c./,TM:N!8+!%!-=H
f$8Z B!%E8!%"?7!%G.M.T!5|!$=G.M:N!>!JHO
)B!%.$8Z NN".MG!%+!(,-NN#$f$8Z H
1.4.2. Tế bào cân đo trọng lượng
f-N:;)U!%.!%)!%/ !%]!;!.!%:$%Ke.+N:- .+`x
X`$x)ZZ)$!`8(Z)Y,-N:-]!Z!‰ZH
o
o
e
π
g
π_
e
π
π
_e
e
o
eπ
g
π_
e
π
π
_e
o
k
o
e
o
•
•
e•
e•
Ž
Ž
(
ˆ
(
ˆ
l
aHiHeHaH %(=>!.pN:-]! `x
Hình 1. 8 Sơ đồ tế bào cân số SFT
2()U!%.!% !&R?2!5!3)(='!.MG!%)MN#$?.>!]=8„!
R)!%u)B!%1!%4H3 $=47S!%#$8]=8„!!>!8]=8„!:;8$!%X:;)(!%YH`M
8$!%#$8]=8„!)!%u)B!%!)$7/!!%?7!%H`7/!!%!-=3G!%R
•.>!?)U!%R)>!2(H
2(?:N!!/CG;!!/#$1)B!%"M/!,/P!;!,@G
2!E`x(,-)*!'(,<!%!/H
h(="!40(="!4G\!/(.B!%u2(-!8+!%\!/(
hCE.p0•E.p*?G\!/((,-G\!/()$:>!!%-Z&!%7
)(='!!! NH
h?!%aHah?!% !%> .+N:-
?;!7 eo% go% aoo% aeo% eoo% goo%
?M+ go% ij% ajo% amo% goo% ijo%
d+,!/
b
ao÷ko
ao÷ko
ao÷io
ao÷ko
ao÷io
ao÷ko
$7)(='!!
! N,T:>!!%-
‘`iee
‘`imj
‘`iee
‘`imj
‘`iee
‘`imj
‘`iee
‘`imj
‘`iee
‘`imj
‘`iee
‘`imj
S!%.!%
>(
a’ a’ a’ a’ a’ a’
y?!%%b! joo joo joo joo joo joo
]!%? g5i% j% o5oooaw o5oooaw o5oooaw o5oooaw
h(="!
4
?:N!
!/
h,CE.p
? )U!% 2!
%A!%
+!N
`
`
]=)(!%
$ 7 )(='! ! !
N
m
aHiHeHeH %(=>!.pN:-]!Z!‰Z
Hình 1. 9 Sơ đồ cầu tế bào cân Tezomet
%(=>!.pN:-]!Z!‰Z8M$Z!%(=>!.p2(/!)Q5)!%3%G);/!)Q#$
G!G!2($=4:Q!%+.MG!%.>!2(H3!N(3!%(K!(!%*1!%4
X
s!Y@$B!%b$#$2($(\!/($=4Z?)U!%R.>!2(Hy
2(]!:W!%@/!G)$
)
soHy2(/!)Q$=4,T%G);“‘@/!G)$•$=45
.[!-=/!G)$\!Z1!%70
R
R
UU
Nr
∆
=
XaHajY
)!%30
0/!G!%(K!*2(
)
0 /!G)$#$2(
“‘ 0f!%/!)Q$=4:Q.Mb)>!2(
‘ 0G);/!)Q:$!2(#$”!G!2(H
h?!%aHeh?!% !%> .+N:-]!Z!‰Z
?;!7 eogojoloaooajoejogoo
?M+ ajow?;!7
`$ •oHoajw
d+,'(P! ao•io
%(K!(!%* ao•aj
1.4.3. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
aHiHgHaH*(+
f$8Z *(+:Q$-!2!5-!2!7!* –`)$!%$%Z–,--!2!
<!.+ –f$8–H`)$!%$%Z /!)QR:/3\T)*!‡53/!)Q$=4:;
!b!$=b8L!,-!(1:W!%!%(K!/!4!;!58G!N.>!‹f$8Œ$!
.+;(?3\!-!KH
‘“‘
‘“‘
‘—“
‘
‘—“
‘
)
n
Hình 1. 10 Cấu tạo của một Loadcell
aHiHgHeH%(=>!.p+!%
+!%8M$)>!!%(=>!.p2(/!)Q]!:W!%ƒZ$!ZHG);.MG8!%P./,T
M$=4/!)Q?7!%)!%2(/!)Q,-83)?,'\!/(/!GP./H
Hình 1. 11 Nguyên lý hoạt động của một Loadcell
aHiHgHgH1!% |(J&:?!
\!CG0:N2!)S\!CG)!%bH\!CG(\!*
(=N!\!5)95.RH
1!%(*;!70G); .!%.T!!*-f$8Z 3"H
?:^!/0f-?!%!/-2()$f$8Z :^,-5!N(!W!%-?!%
!-=52()$1!%?:?M/!Z[!%N|(J$)$H
*:?,/0G!%GZ$!%d5X,\80dkj0 !%˜,-:YH
/!G0G);/!G ,/#$f$8Z X1!%B!%$)$%G);.T!!*,-%G);
!‡!*jajIYH
)90/!!%)9"!;NF(?8„!T$ )!%NF(?HB!%$)$
8T8+!%w#$?)U!%H
)QG!%2(,-0)QG!%CG;!1!%F($`,-`—f$8Z $N!
,-/ !%RQN1!%?H
/!)QG/!01!%B!%+8<!%joIHG);G/!%6$.T,‡
.+#$f$8Z ,-N:;N! 8<!%/!H
dG#=&U0G);?)U!%-f$8Z 3":;G,AR:N!8+!%H
G);)$0yNF(?X&!,;0IYH
)QG!%2()$08T8+!%)QG!%%6$™C—,-™•)!%'(/!.$8
Z $N! R+!%QN1!%?H
r(G?$!-!01!%(*-f$8Z 3",F(GX,\80aejw1!%(*YH
/ G!%#$!/0+.!%QN3?5 M$=41!%(*#$
f$8Z 8TM$=4!/5X,\80oHoaw_aoš!%|$ !N(!/8S!%>aoš@1!%
(*2=?#$f$8Z S!%>oHoawYH
/ G!%#$!/+"o0 !%!)>!!!%QN1!%?H
aHiHgHiH1!%7\! .!%#$f$8Z
y3?+=)>!:S!%@1Z!.M#$?)U!%•]!:W!%,T1Z!.M#$
)U!%,-f$8Z H
ao
Hình 1. 12 Cấu trúc cầu cân bằng mô men lực
M$,-1!%7\!4!%Z!.M0
F
0
L
0
= F
1
L
1
+ F
2
L
2
XaHakY
)!%30 x
o
0fM#$?)U!%G!%.>!2(]!
x
a
0fM#$f$8Z
x
e
0fM#$ )U!%
f
o
0fM?!%GXG!$=<!Yu?N!( Z=f
o
so5ak
.
a
0y?!%GXG!$=<!Yu(.=N!f$8•Z .
a
so5ae
.
e
0y?!%GXG!$=<!Yu )U!%N!(.=5.
e
so5eo
o
eeeaaa
o
eeaa
o
HHHH
L
lamlam
L
LFLF
F
+
=
+
=⇒
XaHalY
›]=f$8Z ,-”)U!%! 7!%,T!$(!>!$
a
s$
e
sa
a
eeoo
a
o
eeaa
o
l
lmLF
m
L
lmlm
F
−
=↔
+
=
XaHamY
)!%30
a
0y .!%#$f$8Z
e
0y .!%#$ )U!%
S!%(*#$:S!% 0rX%_Y
)(='! 0IX_Y
y3,J./()(='!?)>!a&!,;'(8-
ƍs
V
Q
Xy%_Y
)U!%.!%4!%)>!:S!% .Mx
o
XY:Q/ !%]!)U!%.!%,-œ\!
Z:"(70
ƍ
o
a
e
F
L
g
=
×
)!%30 f
a
0'(8-#$]!
%0$ )U!%)B!%
s€x
o
sƍ{
a
e
L
g
×
$=,-&!%)@!XaHamY
aa
a
eeo
a
a
e
l
lmLg
L
m
−⋅
=
σ
Xy%YXaHanY
1.5. Băng tải cao su
/ !%:S!%?E8!%",J!(="!-!%3$R-./(u" ;!G
)!%1!%%$!HG7!S!%"#$/ !%:S!%?3"G!$(G!%"^=(
,-NN#$G=5!!%!'(/ !%E8!%:S!%?$(",J!(="!-!%GH
Hình 1. 13 Băng tải cao su
1.6. Sensor đo tốc độ
1.6.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động:
"'("! ,<!%F($=$=,J! !%&@[!%$!*N?U%3
F($=#$!%&HO &!%G3"8^!%"CG;!%3F($=#$!%&:$%K
$ZZ)XJ)$$ZZ),J! F($=Y58^!%:N!)QC$=5R8^!%L3$C(!%Z!8Z)H
)!%3e&!%G2(>! &!%G&!%M,-8^!%Z!8Z)F($!%(!3
&!%G H/ !%Z!8Z)F($!%:$%K!%(K!GF($!%XB!% K!%!%+•
!•)$)Z8Y5?:N!F($!%,-|$3$)L!HZ!8Z)F($!%.+$-!e.+0
Z!8Z)(=/ X$:.(Z$.Z!8Z)Y,-Z!8Z)&!% X!)ZZ!$.$.Z!8Z)YH
)!%/ !%]!:S!%;!.!%P2!CG;! !%&-1!%2!CG;!\!CG
,;)\!%&!>!B!%E8!%Z!8Z)&!% "CG;! !%&Hu:]=%B$
!3Z!8Z)7 Z!8Z)&!% H@!8T 1@!#$Z!8Z).+!-=H
Hình 1. 14 Encoder quang tương đối
)!%30 aH%(K!G!%eH*(\!
gH|$F($=iH2((F($!%
ae
1.6.2. Đo vận tốc băng tải
"CG;!,J! 8-#$:S!%?@$?U F($=#$$!%:;!%H
)!%/ !%!-=[!%$E8!%&!%GL3$,<!%F($=-!C(!%XZ!8Z)Y.+
&!% "CG;! F($=$!%:;!%H™!8Z)%!K!%),T$!%:;!%H
Hình 1. 15 Mạch đo tín hiệu tốc độ
\!/(I
(
$,-2(,-#$df"CG,J! 8-#$:S!%?H
1.7. Đo khối lượng liệu trên băng.
"CG;! .!%./()>!:S!%?$?E8!%?:N!)U!%.MXf$8Z YR
8T:S!%?H\!/()$?:N!)U!%.M)*!‡A,-I^=.+?:N!5B!%a•e
I_IH3"!J!:N\!/(3$?E8!%+H\!/($(+(N+
$,'dfCE.\H
Hình 1. 16 Mạch đo khối lượng
O+/!!-=8^!%"@)$/( 5R$ %6$e/!G-”/!G3"
!]!,T,-W!% !-3HGW!% !-=CG;!!BG/!)QH
/!G)$#$+0
a
e a a
X Y
X Y
f g f
out
g
R R R R
V V V
R R R R
+ −
+ ×
= × − ×
÷
÷
+ ×
XaHeoY
4!%)Q,$%6$e]!2(,-ž
!
s‘
a
—‘
e
N(‘
a
s‘
e
,-‘
•
s‘
%
@0I
(
sˆXI
e
•I
a
Y
/ (N+,$0ˆs‘
•
_‘
a
I
(
I
I
a
O
G
O
(
ag
1.8. Kết luận chương 1
&!%aL)@!:-=GF(G(!%,'/ !%]!:S!%;!.!%H•]=8M!%
*()[(!%#$/ !%]!:S!%;!.!%DG-!2!#$/ !%%K!%&
)(='!!%/!5:N!2!5:S!%?5:J!%? D.p(=N,'N:-]!D.p(=N,'&!%
GCG;! F($=8^!%&!%GL3$C(!%DG2!E"(J\!'(?!K
/ !%}!%!G1!%7\!G+.!%,J! 5 .!%uG\!/(?!K3H
ai
CHƯƠNG 2. TỔNG HỢP HỆ CÂN BĂNG ĐỊNH LƯỢNG
2.1. Sơ đồ cấu trúc hệ thống cân băng định lượng
•(*Gu*()[/ !%]!:S!%;!.!%)@!:-=)!%&!%a5$C]=
8M!%&K*()[/ !%]!:S!%;!.!%)@!:-=!@!eHaH
Hình 2. 1 Cấu trúc hệ thống cân băng định lượng
Hình 2. 2 Sơ đồ cấu trúc hệ thống cân băng định lượng
)!%30
r
0 f(.!%RH
hy0 h'("!H
h0 hN!2!H
0 !%&)(='!!%H
0 hJ!%? 5)(='!(="!!%F($=#$!%&-!(="!!%;!N!
#$:S!%?H
h%0 hS!%?H
I0 IJ! 8-#$:S!%?X_YH
0 y .!%./()>!&!,;8-:S!%?Xy%_YH
r0 G7!%.(.!%./(Xy%_YH
Z0 `$./\!/(R,-G7!%2()$H
0 \!/('("!H
BT ĐC
GT Bg
T
r
B
ĐK
X
Y
I
m
!%
r
Z
aj
"4!%/ !%5@)$.(J'("!$?CG;!1@!G!U1?G
-!2!)!%*()[/ !%H3!'(&!%G"CG;!1@!G!UZ
F($!/G+.!%#$u!%-!2!H(=!>!5)!%+,.(J!,S!G%?E8!%1!%
!J!8+!%1@!XSystem Identification toolbox)#$2!'O$.$:XO$’)Y"CG;!
1@!G!UHy3$ !%'("!%K:N!2!5!%&5:J!%? ,-:S!%
?5,T\!/(,- \!/('("!:N!2!
,-\!/()$ ,J! 8-#$:S!%?IHy
3*()[/ !%""!)>!@!eHgH
Hình 2. 3 Sơ đồ cấu trúc hệ
2.2. Nhận dạng mô hình toán học đối tượng
Thu thập dữ liệu vào/ra của đối tượng:
"!J!8+!%1@!G!U !%X/ !%:S!%?Y$M/!*\!/('(
"!
:N!2!5G7!%,J! #$:S!%?H
Hình 2. 4 Sơ đồ thu thập dữ liệu nhận dạng
`$(M/!(J86./(\!/('("!,-G7!%,J! :S!%?,TB%$!
)\„(a5$(R\!#$G86./(!$(0
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
0
2
4
6
8
10
12
Tin hieu dieu khien bien tan (volt)
time (s)
Hình 2. 5 Dữ liệu tín hiệu điều khiển (volt)
Z
r
BĐ
K
XY
I
m
r
Hệ thống
Băng tải
I
Hệ thống
Băng tải
ak
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
x 10
4
Dap ung van toc bang tai (m/h)
time (s)
Hình 2. 6 Dữ liệu tín hiệu vận tốc dài băng tải (mm/h)
`$((J86./(,-_)$#$/:S!%?5$N!-!!J!8+!% !%E8!%1!%
#$O$.$:XSystem Identification toolboxYHy!J!8+!% !%E8!%86./()!%'!
B%$!Z•$!$$HG:TN!-!!J!8+!%)>!O$.$:3.!$(H
Giao diện công cụ nhận dạng mô hình:
Hình 2. 7 Giao diện công cụ nhận dạng mô hình
J86./(,-_)$ZB%$!,TB%$!)\„(oHoa0
Hình 2. 8 Nhập dữ liệu nhận dạng mô hình
fM$U!.+1@!,-!J!8+!%0
al
Hình 2. 9 Nhận dạng mô hình
O1@!G!U!J!8+!%1?/ !%0
Hình 2. 10 Giao diện kết quả nhận dạng
Hình 2. 11 Đánh giá kết quả nhận dạng mô hình
R\!F(G0
am
Hình 2. 12 Đặc tính quá độ đối tượng
O1@!G!U !%0
a e
Xa YXa Y
DT
dk
V K
W
U s s
τ τ
= =
+ +
XeHaY
)!%30 ysmkniHi5
Ÿ
a
soHlmoij5
Ÿ
e
soHiaongH
$= $-)(='!/ !%]!:S!%0
mkniHi
Xa oHlmoij YXa oHiaong Y
DT
W
s s
=
+ +
XeHeY
IJ=1@!G!U!J!8+!%L1?F($!/%6$\!/(,-_)$#$
!%H
2.3. Xác định bộ điều khiển
›]=$?M/!$:-G!0
2.3.1. Bài toán 1 (Xác định luật điều khiển)
h-G!!-=M/!8M$)>!,/4!%:'("!.(.!%/ !%]!
:S!%;!.!%H
`&K*()[/ !%'("!'("!.(.!%/]!:S!%;!.!%)@!
:-=)!%@!eHagH
Hình 2. 13 Cấu trúc điều khiển hệ thống
)!%30 r
0 \!/(.(.!%R
‘
r
0 h'(P!.(.!%
X_Y
0 1 2 3 4 5 6
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
10000
Time
Step Response
r
r
X
Y
,
‘
r
•
(
8
Z
ƒ
an
ƒ
0 !%'("!5/ !%]!:S!%
r0 f(.!%Xy%_Y
,0 IJ! 8-:S!%?X_Y
0 y .!%)>!:S!%?Xy%_Y
(
0 \!/('("!
Z0 `$./'("!
›]=$?CG;!F(=.(J'("!#$:'("!.(.!%‘
r
$)!%F(G
)@! ,/.(.!%./(M#$/ !%.(1!:GZ.!%R)THh'("!
‘
r
4!%Z&!%G8(. (5\!/()$#$:'("! \!/(2(,-
"'("! &!%X\! \!/('("!:N!2!":N!2!*/!!%&5b
:S!%?YHh'("!!-=F(=N;!N!*.!%!%,-|!#$/ !%]!:S!%;!
.!%H
$*=)W!%5)!%*()['("!/ !%3-!]!X%6$,J! :S!%,,-
.!%Y5$•1!%" !%'(P!‘
r
Z&!%G8(. .(H"M/!
4!%‘
r
$%?N .!% W!% X!%(=>!./()>!:S!% K!%!*YH)!%F(G)@!
E!%// !%]!:S!%,T!%(=>!./(K!%!*5G%?8$!%C(!%F($!%G);
aHj%_!>!G%?U!saHj%_Hy35$3":N!4*()['("!,'8+!%$(H
Hình 2. 14 Cấu trúc điều khiển hệ thống (m là hằng số)
hN!4&!%&!%*()[,-$=G1!% H
S
a e
Xa YXa Y
h
m K
W
s s
τ τ
×
=
+ +
Z&!%G8(.Z ($?CG;!‘
r
$-)(='!/\!,T?!
KXaY?‡$L!'(/!(˜!8(. (5$=0
e e
‘ ƒ
a
ƒ
a ƒ e e a
Q h
k
Q h
R s s
τ τ
= =
+ + +
XeHgY
( )
( )
a e
a a
e a
e a
Xa YXa Y
Q
h
R
m K
W s s
s s
s s
τ τ
τ τ
τ τ
= =
×
× +
+
+ +
XeHiY
U!ŸsŸ
a
soHlmoij5$0
r
r
XY
,
‘
r
(
8
Z
ƒ
r
r
X
Y
‘
r
(
8
Z
eo
( )
a a
a e
e e
a a a
a
e a
Xa YXa Y
a a a
e e e
Q
R
mK
s s
s s
s
mK s mK mK s
τ τ
τ τ
τ τ
τ τ τ
=
+
+ +
+
= = + ×
XeHjY
$= $0
j j
oHiaong a a
e aHj mkniHi oHlmoij e aHj mkniHi oHlmoij
a
eHoamk ao iHnaei ao
Q
R
s
s
− −
= + ×
× × × × × ×
= × + × ×
XeHkY
,J=.(J'("!#$:'("!.(.!%M/!ZXeHkYH
2.3.2. Bài toán 2 (Lựa chọn thiết bị thực hiện luật điều khiển)
3!'(&!%G"M/!.(J'("!XeHkY!E8!%+&!%MR
E8!%+ H)!%+ 3"8^!%,CE.pRG=\!"M/!.(J'("!H
)!%.(J!,S!E8!%2!'O$.$:_`(.!"M/!.(J'("!Q)>!H
2.4. Card ghép nối và điều khiển
ˆ)8(! / !%?!C(*G:+L!%(K!Q@!-!,-G)"!u
!SeoojHG:+ L!%(K!Q!>!N!!$=/ !%!-=LG)"!)*+!•,-3
,/!”)!%BE8!%)*$8+!%5!%[Hf-N:;2!7!%5ˆ)8(!3"
+!%.J,T7!S!%M/!G.(J'("!5N! ,TG=\!5RN:;
ˆ)8(!G5GN:;/!EGHHHH)!%.(J!,S!PE8!%$)8ˆ)8(!,T$!/,0
f-N:;N! %6$G=\!,-N:;!%+,H
M/!F(.(J'("!ZXeHkYH
h+ˆ)8(!(ZE8!%,'("!ge:8L!%ˆZ.?!C(*H`&K+,CE
.p)(!%]!@!eHajH
`
ja
•
gj
•
gk
• ge
in
•ge
im
`O
gm
x`O
ig
`d
gl
x`d
ie
Ih
io
dˆo
eg
dˆa
ei
dˆe
mj
dˆg
mi
dˆi
mg
dˆj
ej
dˆk
me
dˆl
ek
dˆm
el
dˆn
e
dˆao
g
dˆaa
i
dˆae
j
dˆag
k
dˆai
l
dˆaj
m
dˆak
lm
dˆal
n
dˆam
lo
dˆan
la
dˆeo
le
dˆea
aol
dˆee
ma
dˆeg
mo
dˆei
ln
dˆej
aom
dˆek
aon
dˆel
aao
dˆem
aaa
dˆen
aae
d h o
a a g
d h a
a a i
d h e
a a j
d h g
a a m
d h i
a a n
d h j
a e o
d h k
a e a
d h l
a e e
d h m
a e g
d h n
a e l
d h a o
a e m
d h a a
a e n
d h a e
m k
d h a g
m l
d h a i
a i o
d h a j
l k
d h a k
l l
d h a l
m m
d h a m
m n
d h a n
n o
d h e o
n a
d h e a
n e
d h e e
a i a
d h e g
a i e
d h e i
a i g
d h e j
a i i
d h e k
a
d h e l
k m
d h e m
e m
d h e n
e n
d h g o
g o
d h g a
g a
a
ae
e
jm
g
aok
i
aek
dao
ge
dn
ee
dm
ea
dl
eo
dk
an
dj
am
di
al
dg
ak
de
aj
da
ai
do
ag
dgo
aog
den
aoe
dem
agn
del
agm
dek
agl
dej
agk
dei
agj
deg
agi
dee
agg
dea
age
deo
aga
dan
aoa
dam
aoo
dal
nn
dak
nm
daj
nl
dai
nk
dag
nj
dae
ni
daa
ng
dao
aal
dn
kl
dm
kk
dl
kj
dk
ki
dj
kg
di
aak
dg
ko
de
jn
da
jj
do
ago
I h `
g n
¡ ˆ ` ™ f
i k
x ƒ d
j g
`
j o
‘ ` h
i l
‘ ` h
k n
ˆ I ‘ ™ x
l j
I
j l
I a
a a
I e
k e
I g
a o j
I i
a e j
I ˆ ˆ
l g
I h
j e
I O
i a
I
j k
I d f f
g i
I ‘ ™ a
a o
I ‘ ™ e
i j
I ‘ ™ g
k a
I ‘ ™ i
a o i
I ‘ ™ j
a e i
ˆ ˆ
l i
d f f
g g
h
j i
O
i i
taˆ$gCmZ$$(
aeO‰
ge5lkmy‰
j
aoox
k
aoox
l
aoox
m
aoox
‘e
a
‘i
a‘j
a
‘k
a
aa
aoox
—
•
•
• ge
•ge
Ih
ˆ•o
ˆ‘•o
ˆl
ˆk
ˆj
ˆi
™•
dga
‘•
•
‘•e
•e
•a
‘•a
deg
dei
ˆo
`ˆa
`fa
die
dig
•f
ˆg
ˆe
ˆa
O`
O `
`dy
``o_dƒOao
``a_dƒOi
dge
dgo
dƒOaa
dƒOae
dej
dek
del
dem
den
‘•o
•o
‘•f
``o_dƒOao
dƒOg
``a_dƒOi
``a_dƒOj
dƒOj
dƒOk
dƒOl
dƒOm
dƒOn
dii
dij
dik
dil
dim
din
djo
dja
dgg
dgi
dgj
dgk
dgl
dgm
dgn
dio
dia
™ • ¢ f y
™ • ¢ ™
™ • o
™ • a
™ ‘ • ¢ I
™ ‘ • o
™ ‘ • a
™ ‘ • ™ ‘
™ O
™ O
I h x
` ˆ o g
` f o g
ˆ • a _
ˆ o X ˆ ‘ • a Y
ˆ a
ˆ m
ˆ n
ˆ a o
ˆ a a X • g Y
ˆ a i X ‘ • g Y
d ƒ O e
d e e
d ƒ O a g
¡ ˆ ¢ y
¡ ˆ ¢
¡ ˆ ¢
¡ ˆ ¢ O `
d ƒ O e
‘a
aooy
gIg
O ˆ ` ™ ‘ ‘ ™ ` ™
a
aoox
e
aoox
fa
ajo
gIg
I O
Iˆˆ
fe
ajo
i
aoi
g
ao(x
` h I e
Hình 2. 15 Sơ đồ mạch vi xử lý trung tâm ArduinoDue
ea
GR\!#$:+0
I'("! ˆna`ˆOg•m™
O.…ge:5b+!%)>!i:=Z86./()!%)!%C(!%!;d8(=!*H
/!G+!% gHgI
%(K!* laeI
` 2(,-_)$ jiX)!%33ae(!%*2()$dƒOY
2(,-&!%M ae
2()$&!%M eXˆY
<!%/!,-_)$ agoˆ
h!&&!%)@!Xx.$Y jaeyh
`‘ˆO nkyh
2! C(!%+!% miO‰
O+,CE.p)(!%]ˆ)8(!(ZE8!%,CE.pge:,-G+),CE.p
+!%!+8$!%5)ZZHICE.p)(!%]N! ,TGN:;G1!%F($G
2(N! !@!eHakH
a e
g i
j k
l m
n ao
aa ae
ag ai
aj ak
al am
an eo
ea ee
eg ei
ej ek
el em
en go
ga ge
gg gi
gj gk
de
•
a
e
g
i
j
k
l
m
n
ao
di
dƒO
a
e
g
i
j
k
l
m
dj
dƒO
a
e
g
i
j
k
l
m
dl
OOˆ
a
e
g
i
j
k
l
m
dm
ˆf
a
e
g
i
j
k
l
m
dn
ˆ
a
e
g
i
j
k
l
m
dk
d’Z)
—jI gIg
Oˆ`™‘‘™`™
I
`fa
`ˆa
ˆ‘™x
dƒOm
dƒOn
``o_dƒOao
dƒOaa
dƒOae
dƒOag
•
‘•
dƒOe
dƒOg
``a_dƒOi
dƒOj
dƒOk
dƒOl
`fog
`ˆog
‘•e
•e
‘•o
‘•a
•o
•a
ˆo
ˆa
ˆe
ˆg
ˆi
ˆj
ˆk
ˆl
ˆm
ˆn
ˆao
ˆaa
ˆoXˆ‘•aY
ˆa
ˆ•o
ˆ‘•o
deedeg
deidej
dekdel
demden
dgodga
dgedgg
dgidgj
dgkdgl
dgmdgn
diodia
diedig
diidij
dikdil
dimdin
djodja
ˆ•a_ ˆaiX‘•gY
—jI
Hình 2. 16 Các đầu kết nối ngoại vi ArduinoDue
"M/!7!S!%+\!/('("!5}!%!"!;$?N!
ˆ)8(!(Z,TG=\!"!+&!%)@!'("!ˆ)8(!(ZH`&KN! ,TG=\!
!@!gHalH
I
a
e
—
g
i
j
`ha
`h¢O
‘ZZXda_ƒY
ei
•ˆfeXdoY
e
•ˆfa
a
ˆI
ge
I
i
g
ˆd
el
I
ga
go
—
en
em
dˆ
gg
Xdl_ oˆ_ aYdhl
ea
XdkYdhk
eo
XdjYdhj
an
Xa_diYdhi
am
Xdo_O` _dgYdhg
al
Xd_O `_deYdhe
ak
X`fy_daYdha
aj
X``_doYdho
ai
Xi_da_fyoYdl
ee
X aˆ_dmYdk
eg
Xdn_ ahYdj
ej
XdaoYdi
ek
Xˆe_daaYde
j
X`_ƒh_ _lYdl
ag
X‘`_ˆj_kYdk
ae
X•y_ˆi_daeYdj
aa
Xj_ˆgYdi
ao
X•a_gYdg
n
X‘•a_ˆa_eYde
m
Xˆo_aYda
l
X oh_oYdo
k
te
ˆO™ˆakeO
a e
g i
j k
dg
Z$8Z)g•e
a e
g i
da
Z$8Z)e•e
aeO‰
n
aoox
ae
aoox
ag
aoi
ai
aoi
‘—
‘
`hIe
Iˆd
—jI
‘l
a
‘n
a
xa
xaˆ
fg
ajo
ao
aoi
`hIe
I
‘g
a
a
aeok`oajlj
m d h i
m d h j
m d h k
m d h l
O` e
`ye
‘™`™e
• I
h
h—
`ye
O `e
O` e
‘m
a
‘ao
a
‘aa
a
‘ag
a
Oˆ`™‘‘™`™‘™`™¢O
`hI
‘ae
a
f™
f™
•fe
‘•fe
—j
ˆ ¡ _
a
e
g $:
i
e
fOaaal
aj
aoo(x_gjI
ak
aoo(x_gjI
al
aoo(x_gjI
am
aoi
an
aoi
eo
aoi
ˆ ¡ _
a
e
g $:
i
a
fOaaal
e
aiool
—
a
e
g
¡a
¡$
—jI gIg
a
a
f™g
f™
Hình 2. 17 Sơ đồ mạch kết nối ArduinoDue với máy tính
ee
Thư viện ArduinoIO
,/!ˆ)8(! ,/!)!%:1!%`(.!”)G:+ˆ)8(!
,/,TO$.$:`(.!H,/!!-=%KG 7!S!%"-R,-E8!%G\!
!S!%#$ˆ)8(!(ZH
Hình 2. 18 Các khối chức năng trong thư viện ArduinoIO
y 7!S!%ˆ)8(! Z(0N.J-R%$N,Tˆ)8(!H
y 7!S!%‘Z$.Zd$Z)0-R`(.!+=,TB%$!MH
y 7!S!%ˆ)8(!ˆ!$.% ‘Z$80U%G);ˆ)>!G2(,-$!$.%#$
ˆ)8(!H
y 7!S!%ˆ)8(!%$.‘Z$80U%G);G2(,- #$ˆ)8(!H
y 7!S!%ˆ)8(!ˆ!$.%ƒ)Z0C(*%G);&!%M)>!G2()$&!%M#$
ˆ)8(!H
y 7!S!%ˆ)8(!%$.ƒ)Z0%%G);G2()$ #$ˆ)8(!H
y 7!S!%™!8Z)‘Z$80N.J,-U%G);:NC(!%#$ˆ)8(!H
y 7!S!%™!8Z)‘ZZH
y 7!S!%O)0'("!!%&'(H
y 7!S!%`ZZ)O)0'("!!%&:TH
y 7!S!%`Z),‘Z$85`Z),ƒ)Z0'("!!%&Z),H
2.5. Tạo tín hiệu đặt và hiển thị:
)!%.(J!,S!E8!%G=\!N! ,T$)8ˆ)8(!:W!%!%1!!%6O$.$:"M/!
7!S!%$(0
+\!/(R.(.!%X\!/(#+Y
+&!%)@!,CE.p
"!;NF(?H
2.6. Kết luận chương 2
&!%eL)@!:-=,/C]=8M!%&K*()[/ !%]!:S!%;!.!%D!J!8+!%
1@!G!U/ !%]!:S!%;!.!%D4!%:'(P!.(.!%/D.M$U!
N:;M/!.(J'("!D:+'("!$!S!%ˆ)8(!(Z^!%,/!ˆ)8(! H
f(J'("!.(.!%XeHkYCG;!Z&!%G8(. (H"M/!.(J'(
"!G%?U!E8!%N:;'("! 3 2!'O$.$:_`(.!H%-7!S!%
'("!G=\!<! G!/,G!+\!/(#+54!%G\!/(,-"!
eg
;NF(?H"%b! GN:;!%+,,TG=\!E8!%$)8ˆ)8(!5]= $)83!'(
\!!S!%!!%.(J!,S!PE8!%\!!S!%%$NH
