Thiết kế bộ nhận và điều khiển hệ thống san phẳng lasler bằng hệ suy luận mờ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGUYỄN ĐĂNG KHOA

THIẾT KẾ BỘ NHẬN VÀ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG
SAN PHẲNG LASER BẰNG HỆ SUY LUẬN MỜ

NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - 60520203

S K C0 0 4 7 0 5

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2015


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGUYỄN ĐĂNG KHOA

THIẾT KẾ BỘ NHẬN VÀ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG SAN
PHẲNG LASER BẰNG HỆ SUY LUẬN MỜ

NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ- 60520203

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2015

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGUYỄN ĐĂNG KHOA

THIẾT KẾ BỘ NHẬN VÀ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG
SAN PHẲNG LASER BẰNG HỆ SUY LUẬN MỜ

NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - 60520203
Hƣớng dẫn khoa học:
PGS.TS NGUYỄN TRƢỜNG THỊNH
PGS.TS NGUYỄN VĂN HÙNG

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2015


LÝ LỊCH KHOA HỌC

I. LÝ LỊCH SƠ LƢỢC:
Họ & tên: Nguyễn Đăng Khoa

Giới tính: Nam

Ngày, tháng, năm sinh: 04/04/1988

Nơi sinh: Tiền Giang

Quê quán: Mỹ Tho, Tiền Giang

Dân tộc:Kinh

Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: Khoa Cơ Khí-Công Nghệ Trƣờng Đại Học
Nông Lâm Tp.HCM.
Điện thoại cơ quan:

Điện thoại nhà riêng: 01229905412

Fax:

E-mail:

II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO:
1. Trung học chuyên nghiệp:
Hệ đào tạo:

Thời gian đào tạo từ……/….đến …./ …..

Nơi học (trƣờng, thành phố):
Ngành học:
2. Đại học:
Hệ đào tạo: Chính Quy

Thời gian đào tạo từ 09/2006 đến 09/2010

Nơi học (trƣờng, thành phố): Trƣờng Đại Học Nông Lâm Tp.HCM.
Ngành học: Cơ Điện Tử
Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp: Nghiên cứu, điều khiển tự động

các thông số làm việc của máy đánh lông gà trong dây truyền giết mổ gia
cầm ứng dụng PLC-S7200.
Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: tháng 08/2010 tại trƣờng
Đại Học Nông Lâm Tp.HCM.
Ngƣời hƣớng dẫn:TS. Nguyễn Văn Hùng

i


III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP
ĐẠI HỌC:
Thời gian
03/2011 đến
này

Nơi công tác

Công việc đảm nhiệm

Làm việc tại Khoa Cơ Khí – Công
Nghệ Trƣờng Đại Học Nông Lâm

Giảng Viên

Tp.HCM
Theo học Cao học ngành Kỹ Thuật

10/2013

Điện Tử Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm

Học Viên Cao Học

Kỹ Thuật Tp.HCM

ii


LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi.Các số liệu, kết quả nêu
trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình
nào khác.
Tp. Hồ Chí Minh, ngày …, tháng ….,năm 2015
(Ký tên và ghi rõ họ tên)

Nguyễn Đăng Khoa

iii


LỜI CẢM ƠN
Tôi xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc đến:
- Thầy PGS.TS.Nguyễn Trƣờng Thịnhvà thầy PGS.TS. Nguyễn Văn
Hùngđã tận tình hƣớng dẫn và động viên tôi trong suốt quá trình thực hiện luận
văn.
- Ban giám hiệu, phòng đào tạo Sau Đại Học, ban chủ nhiệm khoa Điện –
Điện tử trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật Tp. Hồ Chí Minh đã cho phép và tạo
điều kiện thuận lợi cho tôi thực hiện luận văn này.
- Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Trƣờng Đại Học Nông Lâm Tp.HCM đã cho
phép và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi thực hiện lắp đặt và khảo nghiệm để thực

hiện đề tài.
- Tập thể giảng viên khoa Điện – Điện Tử Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ
ThuậtTp. Hồ Chí Minh đã tận tình giảng dạy và truyền đạt những kiến thức quý báu
cho tôi trong suốt quá trình tôi học tại trƣờng.
- Tập thể học viên lớp cao học điện tử khoá 2013Bđã giúp đỡ tôi trong quá
trình học tập và thực hiện đề tài.

iv


TÓM TẮT
Thiết bị nhận laser ứng dụng trong san phẳng đồng ruộng là một phần hết
sức quan trọng trong hệ thống san phẳng đồng ruộng dùng công nghệ laser. Thiết bị
đƣợc gắn trên gàu san của hệ thống san phẳng. Hoạt động chính của thiết bị là nhận
chùm tia laser từ bộ phát theo mặt phẳng cân bằng từ đó nhận biết đƣợc gàu san
đang nằm ở vị trí cao hay thấp trên mặt đồng để phát lệnh điều khiển gàu đi lên
hoặc đi xuống so với vị trí cân bằngthông qua xi lanh thuỷ lực. Để làm đƣợc điều
này thiết bị phải có bốn mạch cảm biến (gồm nhiều cảm biến laser đƣợc sắp xếp
theo độ cao) để nhận biết độ cao của mặt đồng. Bốn mạch cảm biến đƣợc bố trí
nghiêng một góc 45ovề bốn phía cho góc nhận tia laser là 360ođảm bảo thiết bị hoạt
động khi hệ thống di chuyển. Để tăng độ chính xác và giảm hao mòn thiết bị lý
thuyết mờ Fuzzy logic đƣợc ứng dụng điều khiển độ mở của van thuỷ lực thông qua
hộp điều khiển khi nhận tín hiệu từ bộ phát. Hộp điều khiển có nhiệm vụ chuyển đổi
công suất từ tín hiệu điều khiển và phát lệnh điều khiển các van điện từ đóng mở từ
đó điều khiển vị trí của gàu san bằng cách nâng hạ xi lanh thuỷ lực. Kết quả chế tạo
và kiểm nghiệm cho thấy cho thấy thiết bị nhận có kết cấu đơn giản, góc nhận tín
hiệu laser là 360ođảm bảo hệ thống làm việc khi máy kéo di chuyển. Sai số mặt
phẳng là 15mm trong phạm vi bán kính 100m.

v

ABSTRACT
A laser receiver applied to laser-controlled fieldleveling is a very important
part of field leveling equipment using laser control systems. The laser receiver is
mounted on the mast attached to the land grading implement. The principle of the
device is receiving the laser beam from the laser emission device. This plane of
laser light can be used as the leveling reference whichis transmitted to the control
system which actuates the hydraulic system to raise or lower the implement. To do
this, the device must have four sensor circuits (including a series of detectors
situated vertically) to identify the field level. Four sensor circuits are arranged at an
angle of 45 degrees on four sides so that the laser beam angle is 360 °, which
ensures effective operation when moving. To increase accuracy and limit the
equipment in be being eroded, Fuzzy logic theory is applied to the controlling of
hydraulic valve aperture through a control box when receiving signals from the
transmitter. The control box is responsible for converting an output of the control
signal and commands the solenoid valve opens resulting in controlling the position
of the implement by raising or lowering the hydraulic lifting cylinder. Results from
manufacturing and testing show that the laser receiver has a simple structure. 360 °
laser receiving angle ensures the system works when the tractor moves. 15mm
plane error is within a radius of 100m.

vi


MỤC LỤC
Trang tựa
Quyết định giao đề tài
LÝ LỊCH KHOA HỌC .................................................................................................... i
LỜI CAM ĐOAN .......................................................................................................... iii

LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................ iv
TÓM TẮT ....................................................................................................................... v
ABSTRACT ................................................................................................................... vi
MỤC LỤC ..................................................................................................................... vii
DANH SÁCH CÁC HÌNH ............................................................................................. x
DANH SÁCH CÁC BẢNG ......................................................................................... xiii
Chƣơng 1 TỔNG QUAN ................................................................................................ 1
1.1 Đặt vấn đề............................................................................................................. 1
1.2 Mục tiêu nghiên cứu đề tài ................................................................................... 4
1.3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn đề tài: ................................................................... 5
1.4 Tính mới của đề tài ............................................................................................... 5
1.5 Phạm vi và nội dung nghiên cứu .......................................................................... 6
1.6 Phƣơng pháp nghiên cứu:..................................................................................... 6
1.7 Cấu trúc của luận văn: .......................................................................................... 6
Chƣơng 2 HỆ THỐNG LASER ỨNG DỤNG TRONG SAN PHẲNG ĐỒNG RUỘNG
......................................................................................................................................... 8
2.1 Sơ lƣợc về hệ thống san phẳng ứng dụng công nghệ laser .................................. 8
2.2 Các thành phần chính của hệ thống Laser trong san phẳng đồng ruộng .............. 9

vii


2.2.1 Đầu phát laser ............................................................................................... 9
2.2.2 Thiết bị nhận và điều khiển ........................................................................ 10
2.2.3 Hệ thống gàu san ........................................................................................ 14
2.2.4 Hệ thống điều khiển gàu san ...................................................................... 15
2.3 Phân tích nguyên lý, tính toán động học hệ thống gàu san ................................ 17
2.3.1 Nguyên lý làm việc của hệ thống gàu san .................................................. 17
2.3.2 Bậc tự do của cơ cấu .................................................................................. 17
2.3.3 Mối quan hệ khi d2thay đổi và góc quay 1. .............................................. 19

Chƣơng 3 HỆ THỐNG THU THẬP DỮ LIỆU SAN PHẲNG .................................... 22
3.1 Phân tích đặc tính của chùm laser phát từ bộ phát ............................................. 22
3.2 Chọn cảm biến quang ......................................................................................... 24
3.3. Thiết kế bộ nhận laser và hộp điều khiển ứng dụng trong san phẳng ............... 26
3.3.1. Thiết kế mạch cảm biến ............................................................................ 27
3.3.2 Bố trí các mạch cảm biến cho bộ nhận ...................................................... 30
3.3.3 Xử lý tín hiệu laser trƣớc khi đƣa vào bộ điều khiển ................................. 30
3.3.4 Thiết kế phần cứng mạch điều khiển ........................................................ 32
3.4 Kết quả chế tạo ................................................................................................... 35
Chƣơng 4 ĐIỀU KHIỂN GÀU SAN TRONG HỆ THỐNG SAN PHẲNG ĐỒNG
RUỘNG ......................................................................................................................... 37
4.1 Lựa chọn phƣơng pháp điều khiển hệ thống ...................................................... 37
4.1.1 Điều khiển theo mức .................................................................................. 37
4.1.2 Điều khiển bằng PID .................................................................................. 37
4.1.3 Điều khiển mờ luật Nếu…Thì… ................................................................. 38

viii


4.1.4 Điều khiển mờ ANFIS ............................................................................... 38
4.2 Thuật toán điều khiển thiết bị nhận laser ........................................................... 39
4.3 Ứng dụng Logic mờ (Fuzzy logic) trong điều khiển gàu san ............................ 41
4.3.1 Logic mờ (Fuzzy logic) là gì ? Tại sao sử dụng? ....................................... 41
4.3.2 Ứng dụng Fuzzy logic trong điều khiển bộ nhận laser .............................. 41
4.3.3 Xây dựng các hàm thành viên .................................................................... 45
4.3.4 Kết quả chạy mô phỏng .............................................................................. 48
Chƣơng 5 THỬ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ .............................................. 51
5.1 Phƣơng pháp tiến hành khảo nghiệm ................................................................. 51
5.2 Kết quả đo đạc và đánh giá hiệu quả của thiết bị ............................................... 52
Chƣơng 6 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ .......................................................................... 56

6.1 Kết luận .............................................................................................................. 56
6.2 Đề nghị ............................................................................................................... 56
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 57
PHỤ LỤC ...................................................................................................................... 59
Phụ lục 1: Mã nguồn điều khiển hệ thống san phẳng .............................................. 59
Phụ lục 2: Một số hình ảnh trong quá trình chế tạo lắp đặt thiết bị nhận laser ........ 68

ix


DANH SÁCH CÁC HÌNH
HÌNH

TRANG

Hình 1.1: San ƣớt bằng tay..........................................................................................1
Hình 1.2: San ƣớt dùng trâu ........................................................................................1
Hình 1.3: Cày đất ........................................................................................................2
Hình 1.4: San ƣớt bằng bừa trên máy kéo tay .............................................................2
Hình 1.5: San phẳng mặt đồng ứng dụng công nghệ phát tia laser.............................2
Hình 1.6: Hệ thống san phẳng ở Mỹ (a) và Úc (b) .....................................................3
Hình 1.7: Liên hợp máy hệ thống san phẳng ..............................................................4
Hình 2.1: Sơ đồ cấu tạo của liên hợp máy san laser ...................................................8
Hình 2.2: Cấu tạo bộ phát laser ...................................................................................9
Hình 2.3: Bộ nhận lắp trên dụng cụ đo độ cao ..........................................................11
Hình 2.4: Bộ nhận lắp trên gàu san ...........................................................................11
Hình 2.5: Đầu nhận Laser LR 40 của Trimble ..........................................................12
Hình 2.6: Đầu nhận Laser của Trimble .....................................................................12
Hình 2.7: Hộp điều khiển (Control box) ...................................................................13
Hình 2.8: Sơ đồ kết nối hộp điều khiển với các thiết bị ............................................14

Hình 2.9: Các thành phần hệ thống gàu san ..............................................................15
Hình 2.10: Sơ đồ thuỷ lực điều khiển gàu san ..........................................................16
Hình 2.11: Hệ thống gàu san phẳng đồng ruộng.......................................................17
Hình 2.12: Mô hình vật lý hệ thống gàu san .............................................................18
Hình 2.13: Phân tích chuyển vị của gàu san .............................................................19
Hình 3.1: Chùm tia laser phát ra từ bộ phát ..............................................................22

x


Hình 3.2: Mối quan hệ vận tốc góc và vận tốc dài tại điểm A..................................23
Hình 3.3:Sơ đồ nguyên lý IC 9684 ...........................................................................24
Hình 3.4: Phổ đáp ứng của IC9684 ...........................................................................25
Hình 3.5: Sơ đồ khối thiết bị nhận laser ....................................................................27
Hình 3.6: Nguyên lý ghép các phần tử cảm biến ......................................................28
Hình 3.7: Mạch nguyên lý mạch kết nối 9681 và board mạch thực tế .....................29
Hình 3.8: Sơ đồ bố trí phần cứng bộ phận laser........................................................30
Hình 3.9: Sơ đồ khối bộ nhận laser ...........................................................................31
Hình 3.10: Thiết kế bộ lọc nhiễu ánh sáng trắng ......................................................31
Hình 3.11: Sơ đồ khối bộ điều khiển ........................................................................32
Hình 3.12: Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển trung tâm STM32 .............................33
Hình 3.13: Kết quả chế tạo board mạch điều khiển STM32 .....................................33
Hình 3.14: Solid Sate Relay (SSR) ...........................................................................34
Hình 3.15: Sơ đồ mạch hộp điều khiển .....................................................................35
Hình 3.16: Mạch cảm biến và board điều khiển trung tâm .......................................35
Hình 3.17: Hộp điều khiển chế tạo thực tế................................................................36
Hình 3.18: Hộp nhận tín hiệu laser ...........................................................................36
Hình 3.19: Lắp thiết bị nhận laser trên gàu ...............................................................36
Hình 4.1: Điều khiển góc nâng gàu san bằng bộ điều khiển theo mức .....................37
Hình 4.2: Điều khiển góc nâng của gàu san dựa vào phƣơng trình toán và PID ......37

Hình 4.3: Điều khiển góc nâng gàu san bằng hệ suy luận mờ luật Nếu…Thì…. ......38
Hình 4.4: Điều khiển gàu san dựa vào hệ suy luận mờ ANFIS ................................38
Hình 4.5: Bộ điều khiển theo mức điều khiển di chuyển của gàu san ......................39

xi


Hình 4.6: Giải thuật điều khiển trung tâm ................................................................40
Hình 4.7: Sơ đồ khối bộ điều khiển gàu san bằng Fuzzy logic .................................42
Hình 4.8 Ý tƣởng hình hài hàm tốc độ di chuyển của gàu san .................................43
Hình 4.9 Tốc độ thay đổi vị trí của gàu với chiều cao đo lƣờng...............................43
Hình 4.10: Bộ điều khiển Fuzzy logic dạng Mamdani .............................................45
Hình 4.11: Các hàm thành viên ngõ vào Fuzzy logic biến “Level” .........................45
Hình 4.12: Hàm thành viên ngõ vào Fuzzy logic biến “Rate”..................................46
Hình 4.13: Hàm thành viên ngõ ra Fuzzy logic biến “Valve” ..................................47
Hình 4.14: Điều khiển Fuzzy Logic dùng Rule Viewer ...........................................49
Hình 4.15: Điều khiển Fuzzy Logic dùng Rule Viewer ...........................................49
Hình 4.16: Đồ thị thể hiện mặt phẳng sai số cho hai yếu tố đầu vào ........................50
Hình 5.1: Phƣơng pháp đo độ cao mặt đồng .............................................................51
Hình 5.2: Mối quan hệ giữa hmin, hmaxvà htb. .............................................................52
Hình 5.3: Đồ thị mô phỏng mặt đồng trƣớc và sau san phẳng..................................55

xii


DANH SÁCH CÁC BẢNG
BẢNG

TRANG

Bảng 3.1: Kết quả khảo nghiệm chu kỳ quét tia laser...............................................23
Bảng 3.2: Bảng thông số của photo IC 9684 ............................................................26
Bảng 4.1: Các thông số thiết kế của bộ nhận laser ...................................................42
Bảng 4.2: Các tham số của bộ điều khiển Fuzzy logic .............................................44
Bảng 4.3: Không gian vào của các hàm thành viên ngõ vào cho biến “Level” ........46
Bảng 4.4: Không gian vào của các hàm thành viên cho biến ngôn ngữ “Rate” .......46
Bảng 4.5: Không gian ngõ ra của các hàm thành viên của biến ngõ ra “Valve” ......47
Bảng 4.6: Bảng tóm tắt luật suy diễn mờ ..................................................................48
Bảng 5.1: Độ cao mặt đồng trƣớc khi san phẳng ......................................................52
Bảng 5.2: Bảng mô tả độ mấp mô mặt đồng so với độ cao trung bình. ....................53
Bảng 5.3: Độ cao mặt đồng sau khi san phẳng .........................................................53

xiii


Chƣơng 1

TỔNG QUAN
1.1 Đặt vấn đề
Trong sản xuất nông nghiệp chuẩn bị đất là một trong những công đoạn quan
trọng. Trong đó, khâu làm đất đặc biệt là khâu san phẳng có ý nghĩa lớn giúp cho
mặt đồng phẳng dễ hứng và thấm nƣớc ở mức tốt nhất. Công việc này trƣớc đây chủ
yếu do ngƣời nông dân thực hiện một cách thủ công tốn nhiều công và độ chính xác
không cao. Ở Việt Nam trong những năm trƣớc thế kỷ 19, san phẳng đƣợc thực hiện
nhờ vào sức kéo trâu bò hoặc bằng tay con ngƣời là chủ yếu (hình 1.1 và 1.2 ) [1].

Hình 1.1: San ƣớt bằng tay

Hình 1.2: San ƣớt dùng trâu

Bƣớc sang thế kỷ 19, cơ giới hoá đƣợc ứng dụng trong nông nghiệp việc san
phẳng đƣợc thực hiện với các khâu cày đất và san khô bằ ng máy ủi (hình 1.3), san
tinh dùng mực nƣớc với bánh lồng và bừa gắn trên máy kéo (hình 1.4) [1].

1


Hình 1.3: Cày đất

Hình 1.4: San ƣớt bằng bừa trên máy kéo tay

San thủ công hoă ̣c bằ ng máy dƣ̣a theo mƣ́c nƣớc trên mă ̣t đồ ng tố n nhiề u thời
gian và công sƣ́c. Nhƣơ ̣c điể m lớn nhấ t là không chính xác nên đô ̣ chênh lê ̣ch vẫn
còn cao, dẫn đế n các tổ n ha ̣i về nƣớc, phân bón,…và tổ n thấ t sản phẩ m .
Hiện nay trên thế giới vấn đề san phẳng đồng ruộng đƣợc thực hiện tự động
hoàn toàn bằng công nghệ laser (hình 1.5) [2].
Máy canh tác

Chùm tia Laser

Hình 1.5: San phẳng mặt đồng ứng dụng công nghệ phát tia laser
(Nguồn: International Rice Reseach Institute (IRRI))

2


Chùm tia laser đƣợc phát từ bộ pháttheo một phẳng ngang trên mặt đồng. Các
máy canh tác chạy trên mặt đồng đƣợc gắn thiết bị nhận tín hiệu laser điều khiển cơ
cấu chấp hành của máy. Ở một số nƣớc việc san phẳng còn đƣợc phát triển điều
khiển tự động bằng công nghệ GPS (hình 1.6) [3].

a)

b)

Hình 1.6: Hệ thống san phẳng ở Mỹ (a) và Úc (b)
(Nguồ n:Trầ n Văn Khanh, và ctv, 2013)
Sử dụng hệ thống định vị toàn cầu GPS có thể định đƣợc vị trí, khoảng cách
của đối tƣợng. Tuy nhiên hạn chế của phƣơng pháp bao gồm việc giá thành đắt, chế
tạo phức tạp. Trong ứng ứng dụng san phẳng mặt động ở nƣớc ta hiện nay khó có
thể thực hiện đƣợc.
Việc ứng dụng hệ thống san phẳng điều khiển bằng laser (hình 1.7) tại Việt
Nam từ năm 2005 đến năm 2008 cho thấy tiết kiệm đƣợc khoảng 25 - 30% lƣợng
nƣớc tƣới tiêu, giảm mật độ cỏ dại từ 45 - 66%, cỏ phát sinh chậm hơn và có năng
suất lúa cao hơn khoảng 350 kg/ha so với đồng ruộng không san phẳng [2,8].
Tuy nhiên, việc triển khai trên diện rộng hệ thống san phẳng điều khiển bằng
laser đã gặp phải nhiều trở ngại do hệ thống thiết bị nhận và điều khiển phải nhập
ngoại, giá thành cao. Ngoài ra, vấn đề bảo trì, sửa chữa không thể chủ động đƣợc vì
đây là thiết bị công nghệ cao, độc quyền phải phụ thuộc vào đối tác cung cấp. Từ

3


các lý do trên, việc nghiên cứu thiết kế chế tạo hệ thống thiết bị san phẳng đồng
ruộng, trong đó nghiên cứu thiết kếchế tạo thiết bị nhận và điều khiển bằng laser là
cần thiết và cấp bách nhằm đáp ứng nhu cầu, cho phép hạ giá thành, chủ động đƣợc
công việc sửa chữa, bảo trì. Qua đó, cho phép làm chủ công nghệ để có thể cải tiến,
phát triển các kết cấu phù hợp với điều kiện canh tác trong nƣớc, tạo ra sản phẩm
cạnh tranh trên thị trƣờng thế giới và góp phần ứng dụng tiến bộ kỹ thuật vào sản
xuất nông nghiệp.

Hình 1.7: Liên hợp máy hệ thống san phẳng
Xuất phát từ những nhu cầu trên, với mong muốn làm chủ công nghệ và nội
địa hoá sản phẩm để kỹ thuật san phẳng bằng tia laser đƣợc ứng dụng rộng rãi trong
sản xuất nông nghiệp là điều hết sức cần thiết.
Vì vậy, với sự chấp thuận của phòng sau đại học, Khoa Điện – Điện tử
trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật Tp. Hồ Chí Mình, dƣới sự hƣớng dẫn của Thầy
PGS.TS Nguyễn Trƣờng Thịnh và Thầy PGS.TS Nguyễn Văn Hùng, học viên
Nguyễn Đăng Khoa thực hiện đề tài:
”Thiết kế bộ nhận và điều khiển hệ thống san phẳng laser bằng hệ suy
luận mờ”
1.2 Mục tiêu nghiên cứu đề tài
Nghiên cứu, thiết kế thiết bị nhận laser và hộp điều khiển hệ thống gàu san
ứng dụng trong san phẳng đồng ruộng dựa trên thuật toán Fuzzy Logic nhằm hạ giá

4


thành, tăng độ chính xác, giảm hao mòn máy và sự phá vỡ các thiết bị. Bên cạnh đó
làm chủ công nghệ, chủ động về thiết bị và giảm chi phí sửa chữa, bảo hành, đóng
góp vào sự phát triển ứng dụng kỹ thuật laser và san phẳng đồng ruộng nói riêng và
nông nghiệp Việt Nam nói chung.
1.3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn đề tài:
Với sự phát triển không ngừng của khoa học và công nghệ hiện nay, việc
ứng dụng hệ thống san phẳng mặt đồng sử dụng kỹ thuật laser là hết sức cần thiết,
giúp hạn chế cỏ dại, tiết kiệm nƣớc trong khâu tƣới tiêu, giảm thời gian tƣới tiêu,
tăng năng suất và chất lƣợng. Theo thống kê của Trung tâm Năng lƣợng và Máy
Nông nghiệp (CAEM), Trƣờng Đại học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh về việc
ứng dụng hệ thống san phẳng laser (Laser levelling) từ năm 2005 đến năm 2008 cho
thấy:

- Tiết kiệm khoảng 25% ÷ 30% lƣợng nƣớc tƣới tiêu.
- Giảm mất độ cỏ dại từ 45% ÷ 66% và cỏ phát sinh chậm hơn.
- Giảm công lao động.
- Năng suất lúa cao hơn khoảng 350 kg/ha so với cánh đồng không san
phẳng [2,8].
Đề xuất một phƣơng án thiết kế hoàn toàn mới, thiết bị nhận và điều khiển
gàu san ứng dụng trong san phẳng đồng ruộng dựa vào thuật toán mờ Fuzzy logic.
1.4 Tính mới của đề tài
Thực trạng hiện nay trong nƣớc, việc nghiên cứu các thiết bị điều khiển bằng
tia laser chƣa đƣợc phát triển mạnh, đặc biệt là chƣa có đối với việc ứng dụng cải
tạo mặt đồng. Với nhận xét và nội dung đề xuất nhƣ trên, đề tài chứa đựng tính mới
và khoa học là thiết kế chế tạo thiết bị nhậnlaser phù hợp với liên kết điều khiển
thuỷ lực và điều kiện san phẳng đất lúa ở Việt Nam và nhất là yêu cầu cánh đồng
mẫu lớn ở Đồng bằng sông Cửu Long.

5


S

K

L

0

0

2

1

5

4