điều khiển tự chỉnh ứng dụng phương pháp dặt cực để diều khiển nhiệt độ

1

Bài 9: Điều khiển tự chỉnh dung phương pháp đặt cực để điều khiển nhiệt độ.
8.1.Mục tiêu:
-Tìm hiểu phương pháp điều khiển thích nghi tự chỉnh (STR: self tuning regulator)
dung phương pháp đặt cực.
-Nhận dạng mô hình lò nhiệt dung đáp ứng nấc hệ hở và suy ra hàm truyền đạt lò
nhiệt.
-So sánh phương pháp điều khiển PID số với bộ điều khiển tự chỉnh.
-Làm quen với mô hình lò điện thực tế, cách lập trình cho vi điều khiển P89V51RD2
và viết giao diện dùng phần mềm Matlab và Simulink.
8.2. Nội dung
8.2.1. Cơ sở lý thuyết
8.2.1.1 Bộ điều khiển tự chỉnh STR :
8.2.1.1.1 Ý tưởng cơ bản:
Trong hệ thống thích nghi, người ta giả sử rằng tham số điều khiển được điều
chỉnh liên tục. Điều này có nghĩa là tham số điều khiển thay đổi theo quá trình. Tuy
nhiên, việc phân tích các tính chất hội tụ và ổn định đối với các hệ thống như vậy là
khó. Để đơn giản bài toán, người ta giả sử rằng quá trình có các tham số là hằng số
nhưng không biết. Khi biết được quá trình, thủ tục thiết kế xác định một tập hợp các
tham số điều khiển mong muốn. Bộ điều khiển thích nghi phải hội tụ về các giá trị
tham số này ngay cả khi quá trình không biết. Bộ điều khiển với tính chất này được
gọi là tự chỉnh, bởi vì nó tinh chỉnh bộ điều khiển đến chất lượng mong muốn.
Bộ điều khiển tự chỉnh (STR) dựa vào ý tưởng tách ước lượng tham số chưa
biết ra khỏi thiết kế bộ điều khiển. Ý tưởng này được minh họa ở Hình A3.1.
Tham số chưa biết được ước lượng trực tuyến, sử dụng các phương pháp ước
lượng đệ quy. Các tham số ước lượng được coi như đúng, nghĩa là không xét đến độ
không chắc chắn. Điều này được gọi là Nguyên lý Tương đương Chắc chắn. Nhiều sơ
đồ ước lượng khác nhau có thể được sử dụng, chẳng hạn như bình phương cực tiểu,
bình phương cực tiểu mở rộng,… Các phương pháp thiết kế có thể được sử dụng
là thay đổi cực tiểu, bình phương tuyến tính, đặt cực và mô hình tham chiếu.

Phương pháp thiết kế được chọn phụ thuộc vào yêu cầu chất lượng vòng kín và điều
khiển thực tế. Dưới đây là bộ điều khiển tự chỉnh định đặt cực.
Khối “Ước lượng” tượng trưng cho ước lượng trực tuyến tham số quá trình
sử dụng các thuật toán bình phương cực tiểu. Khối “Thiết kế” tượng trưng cho lời
giải trực tuyến đối với bài toán thiết kế cho hệ thống với tham số đã biết. Đây được
gọi là bài toán thiết kế cơ bản. Khối “Bộ điều khiển” tính toán tín hiệu điều khiển từ
các tham số được tính toán ở khối trước. Đôi khi thuật toán STR được đơn giản bằng
cách tham số hóa lại và ước lượng trực tiếp các tham số bộ điều khiển, không cần phải
ước lượng các tham số quá trình.
Hướng dẫn thí nghiệm điều khiển tự động-©Huỳnh Minh Ngọc


2

Hình 8.1: Sơ đồ khối bộ tự chỉnh định
Phương pháp ước lượng tham số bình phương tối thiểu (LS-Least Square).

Giả sử ta cần ước lượng một mô hình như sau:
̂y (t )= A(q− 1) . y ( t− 1)+ B (q− 1) . u( t− 1)

Như đã giới thiệu ở trên A và B là các đa thức của q-1, toán tử dịch về trước. ̂y là
giá trị dự đoán của hệ thống. Tiếp theo để viết mô hình về dạng tuyến tính ta đặt
như sau:

Như vậy mô hình hệ thống có thể viết dưới dạng biểu thức vector như sau:
Phương pháp bình phương tối thiểu bắt đầu từ tiêu chí sau:

Phương pháp bình phương tối thiểu phát biểu rằng nếu ta có thể dự đoán một bộ
tham số làm chỉ tiêu trên trở thành tối thiểu thì bộ tham số đó là giá trị hội tụ
về giá trị thực của tham số. Và từ các công trình nghiên cứu khác, quá trình ước

lượng các thông số sẽ được thực hiện một cách qui hồi như sau:

Hướng dẫn thí nghiệm điều khiển tự động-©Huỳnh Minh Ngọc


3

Và thông thường ta cũng hay thay tỉ lệ 1/t ở công thức thứ 2 bằng các dãy số
giảm chậm hơn tỉ số 1/t nhằm tiêu trừ ảnh hưởng của các thông số quá cũ.
Và đặc biệt đối với các hệ thống có thông thay đổi chậm theo thời gian ta
thường sử dụng dãy số
, tương ứng với hệ số quên cấp số nhân. Khi
đó biểu thức thứ 3 sẽ được viết dưới dạng
.

8.2.1.1.2 Bộ điều khiển hai bậc tự do:

Hình 8.2: Bộ điều khiển hai bậc tự do
Xét quá trình được mô tả bởi hệ thống một ngõ vào, một ngõ ra (SISO) :

A q −1 y ( k ) = B q −1 u ( k ) + C q −1 e ( k )

( )

( )

( )

Và bộ điều khiển hai bậc tự do :
P q −1 u ( k ) = R q −1 w ( k ) − Q q −1 y ( k )

( )

( )

( )

Trong đó :
−np
P q −1 = p + p q −1 + p q −2 + ... + pnp q
0 1
2
−nq
Q q −1 = q + q q −1 + q q −2 + ... + qnq q
0 1
2
R q −1 = r + r q −1 + r q −2 + ... + rnr q −nr
0 1
2

( )
( )
( )

np, nq, nr là bậc của các đa thức P, Q, R tương ứng.
Hướng dẫn thí nghiệm điều khiển tự động-©Huỳnh Minh Ngọc


4

Bộ điều khiển này gồm có thành phần nuôi tiến (feedforword) với hàm truyền
−
1
R q
Q q −1
và thành phần hồi tiếp (feedback) với hàm truyền
. Do đó, nó có
P q −1
P q −1

( )
( )

( )
( )

hai bậc tự do. Sơ đồ khối của hệ thống vòng kín được minh họa ở Hình A3.2.
Khử u(k) ta được đáp ứng vòng kín :
y (k ) =

BR
CP
w(k ) +
e(k )
AP + BQ
AP + BQ

Trong đó AP + BQ là đa thức đặc trưng vòng kín.
Mong muốn có đáp ứng vòng kín:
B

ym ( k ) = m w ( k )
Am

Từ đó, ta có (giả sử e(k)=0):
B
BR
= m
AP + BQ Am

Một cách tổng quát, deg ( AP + BQ ) > deg ( Am ) . Suy ra, BR và AP + BQ có
thừa số chung A0, gọi là đa thức quan sát.
Theo như mong muốn, chỉ khử bỏ các zero ổn định. Do đó, phân tích
B thành B+B-.
Trong đó:

B+ : chứa các zero ổn định và bị khử
B- : chứa các zero không ổn định và không bị khử

Từ đó, ta có:
A Bm
B
BR
B+ B− R
0
= m⇔
=
AP + BQ Am
AP + B + B −Q A0 Am

Suy ra:

P = P B+
1

Do đó:
AP + B −Q = A Am
1
0
Hướng dẫn thí nghiệm điều khiển tự động-©Huỳnh Minh Ngọc


5

Điều kiện để bộ điều khiển nhân quả:

deg ( Q ) ≤ deg ( P )
deg ( R ) ≤ deg ( P )
deg ( Am ) − deg ( Bm ) ≥ deg ( A ) − deg ( B )
deg A ≥ 2deg ( A ) − deg B + − deg ( Am ) − 1
0

( )

( )

8.2.1.1.3 Các thuật toán đặt cực:
Thuật toán 3: Thiết kế đặt cực với tất cả zero không bị khử

Các dữ liệu cho: đa thức A, B
Các chỉ tiêu chất lượng: đa thức Am, Bm, A0
Các điều kiện tương thích:

B chia hết Bm
deg(Am)-deg(Bm) ≥ deg(A)-deg(B)
deg(A0) ≥ 2deg(A) - deg(Am) – 1
Bước 1. Giải phương trình: AP + BQ = A0Am
B
Bước 2. Tính R = m A
B 0
Bước 3. Tính luật điều khiển
P q −1 u ( k ) = R q −1 w ( k ) − Q q −1 y ( k )

( )

( )

( )

Trong đó đa thức R có thể được tính theo 2 cách sau:
Cách 1. Độ lợi DC
Đặt R = r ' A →
0 0

Br ' A
BR
B
y(k ) =
w ( k ) = 0 0 w ( k ) = r'
w k
0 Am ( )
AP + BQ
Am A

0
Để ngõ ra bám theo ngõ vào ở trạng thái xác lập thì:

A ( q = 1)
r' = m
0
B ( q = 1)
Cách 2. Ý tưởng nguyên lý mô hình mội:

Hướng dẫn thí nghiệm điều khiển tự động-©Huỳnh Minh Ngọc


6

e(k ) = w(k ) − y (k )
BR
= w(k ) −
w(k )
AP + BQ
 BR 
= 1 −
w(k )
D 

Với D = ama0
Gọi F là đa thức phát sinh của w(k) , tức là Fw(k)=[0]
Ví dụ nếu w(k) là hàm nấc thì: F = 1 − q −1
Còn nếu w(k) là hàm sine thì: F = 1 − 2 cos(ωT0 )q −1 + q −2
Để sai số xác lập bằng 0, thì D -BR = FS với S là đa thức bất kỳ.
Vì

 D − BR 
e(k ) = 
 w(k )
 D 
 FS 
S
=
 w ( k ) =    Fw ( k ) 
 D 
D
= [ 0]

Giải phương trình này sẽ được R.

8.2.1.2 Bộ điều khiển PID:
8.2.1.2.1 Giới thiệu:
Bộ điều khiển PID được sử dụng rất rộng rãi trong thực tế để điều khiển nhiều
loại đối tượng khác nhau như nhiệt độ lò nhiệt, tốc độ động cơ, mực chất lỏng trong
bồn chứa.… Theo các báo cáo thì hơn 98% các quá trình trong công nghiệp sử dụng
bộ điều khiển PID. Lý do bộ điều khiển này được sử dụng rộng rãi như vậy là nó có
khả năng triệt tiêu sai số xác lập, tăng đáp ứng quá độ, giảm độ vọt lố nếu các tham số
bộ điều khiển được chọn lựa thích hợp. Do sự thông dụng của nó nên nhiều hãng sản
xuất thiết bị điều khiển đã cho ra đời các bộ điều khiển thương mại rất thông dụng.
Thực tế các phương pháp thiết kế bộ điều khiển PID dùng quỹ đạo nghiệm số, giản đồ
Bode hay phương pháp giải tích rất ít được sử dụng do sự khó khăn trong việc xây
dựng hàm truyền đối tượng. Phương pháp phổ biến nhất để chọn tham số bộ điều
khiển PID thương mại hiện nay là phương pháp Ziegler-Nichols.

Bộ điều khiển PID có hàm truyền như sau:
Trong miền liên tục:

G ( s) = K p +

Ki
+ Kd s
s

Trong miền rời rạc:
Hướng dẫn thí nghiệm điều khiển tự động-©Huỳnh Minh Ngọc


7

G ( q −1 ) = K p +

KiT0 1 + q −1 K d
+
(1 − q −1 )
−1
2 1− q
T0

Dưới đây là sơ đồ bộ điều khiển PID.

Hình 8.3: Sơ đồ khối bộ điều khiển PID
Công thức tính tín hiệu điều khiển u(k) từ sai số e(k):


1k
d

u (k ) = K p e(k ) + ∫ e( s )ds + Td e(k ) 
Ti 0
dt



Trong đó :
u(k): tín hiệu điều khiển
e(k): là sai số được định nghĩa e(k) = w(k) – y(k)
w(k): là tín hiệu đặt
y(k): là ngõ ra
8.2.1.2.2 Phương pháp đáp ứng quá độ:
Nhiều mô hình công nghiệp có đáp ứng nấc như Hình A3.4

Hướng dẫn thí nghiệm điều khiển tự động-©Huỳnh Minh Ngọc


8

Hình 8.4: Đáp ứng nấc của một quá trình công nghiệp tiêu biểu
Đáp ứng này có thể xấp xỉ bằng hàm truyền sau :

k − Ls
G (s) =
e
ZN
Ts + 1
Trong đó :
k là độ lợi tĩnh
L là thời gian trễ

T là hằng số thời gian
Chú ý :
a=k

L
T

Một cách đơn giản để xác định các tham số của bộ điều khiển PID là dựa vào
đáp ứng nấc được Ziegler-Nichols phát triển. Phương pháp này chỉ sử dụng hai tham
số như Bảng A3.1 sau.
Bộ điều khiển
P
PI
PID

Kp
Ti
1/a
0.9/a
L/0,3
1.2/a
2L
Bảng 8.1

Td
L/2

Quy luật này được phát triển bởi các mô phỏng thực nghiệm nhiều hệ thống
khác nhau. Nó có nhược điểm là hệ thống vòng kín vọt lố nhiều. Có thể chỉnh sửa các
tham số để có kết quả tốt hơn.

8.2.1.3.Thiết kế phần cứng
Sơ đồ khối phần cứng:

Hướng dẫn thí nghiệm điều khiển tự động-©Huỳnh Minh Ngọc


9

PC
MAX232
VDK P89V51RD2

Mạch ADC

Mạch công suất

AC110V
Cảm biến nhiệt độ

Điện trở đốt nóng

Hình 8.5: Sơ đồ khối phần cứng
Sơ đồ nguyên lý mạch giao tiếp:

Hướng dẫn thí nghiệm điều khiển tự động-©Huỳnh Minh Ngọc


10

Hình 8.6: Sơ đồ nguyên lý mạch giao tiếp máy tính
Vi điều khiển P89V51RD2:
Phần cơ sở lý thuyết đã trình bày về vi điều khiển P89V51RD2. Ở đây chỉ xin
nói thêm về chức năng của IC này.
Hướng dẫn thí nghiệm điều khiển tự động-©Huỳnh Minh Ngọc


11

Vi điều khiển thực hiện nhận mã lệnh từ PC gởi xuống và gửi lên PC các mã
lệnh để cho PC phản hồi trạng thái của mạch giao tiếp về PC. Ngoài ra vi điều khiển
thực hiện các ngắt Timer để gửi mẫu tín hiệu nhiệt độ về PC theo chu ky lấy mẫu T0
do PC gửi xuống.
Vi mạch giao tiếp MAX 232:
Vi mạch MAX 232 của hãng MAXIM là một vi mạch chuyên dùng trong giao
diện nối tiếp với máy tính. Chúng có nhiệm vụ chuyển đổi mức TTL ở lối vào thành
mức +10V hoặc –10V ở phía truyền và các mức +3…+15V hoặc -3…-15V thành mức
TTL ở phía nhận.

Hình 8.7: IC MAX232
Vi mạch MAX 232 có hai bộ đệm và hai bộ nhận. Đường dẫn điều khiển lối
vào CTS, điều khiển việc xuất ra dữ liệu ở cổng nối tiếp khi cần thiết, được nối với
chân 9 của vi mạch MAX 232. Còn chân RST (chân 10 của vi mạch MAX) nối với
đường dẫn bắt tay để điều khiển quá trình nhận. Thường thì các đường dẫn bắt tay
được nối với cổng nối tiếp qua các cầu nối, để khi không dùng đến nữa có thể hở
mạch các cầu này. Cách truyền dữ liệu đơn giản nhất là chỉ dùng ba đường dẫn TxD,
RxD và GND (mass).
Cảm biến nhiệt độ:
Thang nhiệt độ động học tuyệt đối:
Thang Kelvin: Đơn vị là oK. Trong thang Kelvin này người ta gán cho nhiệt độ

của điểm cân bằng của ba trạng thái nước-nước đá-hơi một giá trị số bằng 273,15 oK.
Thang Celcius: Đơn vị là oC. Quan hệ giữa nhiệt độ Celcius và Kelvin được
định nghĩa bởi công thức:
T(oC)=T(oK)-273,15
Thang Fahrenheit: Đơn vị là oF
Hướng dẫn thí nghiệm điều khiển tự động-©Huỳnh Minh Ngọc


12

T(oC)={T(oF)-32}*5/9
T(oF)=T(oC)*9/5 +32
Các phương pháp đo nhiệt độ:
Nhiệt độ là một đại lượng không điện, đo nhiệt độ được chia thành nhiều dãi:
đo nhiệt độ thấp, đo nhiệt độ trung bình và đo nhiệt độ cao.
Việc đo nhiệt độ được tiến hành nhờ các dụng cụ chuyên biệt như: nhiệt điện
trở bán dẫn, nhiệt điện trở kim loại, cảm biến thạch anh, cặp nhiệt điện hoặc nhiệt điện
kế kim loại.
Việc sử dụng các IC cảm biến nhiệt để đo nhiệt độ là một phương pháp thông
dụng được sử dụng trong bài báo cáo đồ án này, nên ở đây chỉ giới thiệu về IC cảm
biến nhiệt.
Cảm biến LM35:
LM35 là IC cảm biến nhiệt độ có độ chính xác cao, 10mV/oC. Ở 25oC nó có sai
số là không quá 1%. Với tầm đo từ -55oC – 150oC, tín hiệu ngõ ra tuyến tính liên tục
với những thay đổi nhiệt độ ở ngõ vào.
Thông số kỹ thuật:
LM35 có độ biến thiên theo nhiệt độ: 10mV/1oC.
Độ chính xác cao, tính năng cảm biến nhiệt độ rất nhạy, ở nhiệt độ 25oC nó có
sai số khộng quá 1%. Tầm đo từ -55oC – 150oC, tín hiệu ngõ ra tuyến tính liên tục với
những thay đổi của tín hiệu ngõ vào.

Thông số kỹ thuật:
Ngõ ra điện áp.
Độ nhạy là 10 mV/1oC.
Phạm vi hoạt động: -55oC – 150oC.
Ở nhiệt độ 25oC sai số không quá 1%.
Áp làm việc từ 4 – 30 V.
Đặc tính điện:
Theo thông số của nhà sản xuất LM35, quan hệ giữa nhiệt độ và
điện áp ra như sau:
Vout = 0,01*ToC
Vậy ứng với tầm hoạt động từ 0oC – 100oC ta có sự biến thiên
điện áp ngõ ra là:
Ở 0oC thì Vout = 0V
Ở 5oC thì Vout = 0.05V
Ở 100oC thì Vout = 1V
Khối biến đổi ADC (IC ADC0809):

Hướng dẫn thí nghiệm điều khiển tự động-©Huỳnh Minh Ngọc


13

ADC0809 là IC để chuyển đổi tương tự sang số dùng kỹ thuật CMOS bao gồm
tám kênh làm việc độc lập với nhau để lựa chọn đầu vào từ IN0 – IN7 và giá trị nhiệt
độ sẽ được xuất ra dưới dạng 8 nhị phân 8 bit D0 – D7.

Hình 8.8: IC ADC0809
Sơ đồ chân:
IN0 – IN7: 8 ngõ vào tương tự.
A0 – A2: giải mã chọn một trong 8 ngõ vào.

D0 – D8: ngõ ra song song 8 bit.
ALE: cho phép chốt địa chỉ.
START: xung bắt đầu chuyển đổi.
CLK: xung đồng hồ cho IC hoạt động.
REF(+): điện thế tham chiếu (+).
REF(-): điện thế tham chiếu (-).
VCC: nguồn cung cấp.
EOC: báo kết thúc chuyển đổi.
OE: cho phép đọc dữ liệu sau chuyển đổi.
GND: chân nối đất.
Nguyên lý hoạt động:

Kích hoạt chân ALE (Address Latch Enable) cho phép chốt địa chỉ. Cần cấp
một xung thấp lên cao để chốt địa chỉ.
Sau khi kích xung START thì bộ chuyển đổi bắt đầu hoạt động ở cạnh xuống
của xung START, ngõ ra EOC (End Of Conversion) sẽ xuống mức thấp sau khoảng 8
xung clock tính từ cạnh xuống cảu xung START. Lúc này bít có trọng số lớn nhất
(MSB) được đặt lên mức 1, tất cả các bit còn lại xuống mức 0, đồng thời tạo giá trị
điện thế Vref/2, điện thế này được so sánh với điện thế vào Vin.
Nếu Vin>Vref/2 thì bit MSB vẫn ở mức 1.
Hướng dẫn thí nghiệm điều khiển tự động-©Huỳnh Minh Ngọc


14

Nếu VinTương tự như vậy bit kế tiếp MSB được đặt lên 1 và tạo ra điện thế có giá trị
Vref/4 và cũng so sánh với điện áp ngõ vào Vin. Quá trình cứ tiếp tục cho đến khi xác
định được bit cuối cùng. Khi đó chân EOC lên mức 1 báo cho biết quá trình chuyển
đổi đã hoàn tất. Để đọc được dữ liệu thì set bit OE (Output Enable) lên mức 1. Trong

quá trình chuyển đổi khi có xung START tác động thì ADC sẽ ngưng chuyển đổi.
Các bit A2A1A0 để định địa chỉ cổng vào tương tự theo bảng sau:
A2
0
0
0
0
1
1
1
1

A1

A0

0
0
0
1
1
0
1
1
0
0
0
1
1
0

1
1
Bảng 8.2: Ngõ vào analog tương ứng với giá trị ÀA1A0

Ngõ vào được
chọn
IN1
IN2
IN3
IN4
IN5
IN6
IN7
IN8

Mạch cấp xung đồng hồ cho ADC0809:

Hình 8.9: Mạch dao động cấp xung đồng hồ cho ADC0809
Trong ADC0809 không có đồng hồ riêng và do vậy phải cấp xung đồng bộ
ngoài đến chân CLK. Mặc dù tốc độ chuyển đổi phụ thuộc vào tần số xung đồng hồ
được nối đến CLK nhưng nó không nhanh hơn 100ms.
Tần số dao động của mạch: f = 0,7/(R*C)
Độ phân giải của ADC0809 là: N =

256*(Vin − Vref ( − ) )
Vref ( + ) − Vref ( − )

Hướng dẫn thí nghiệm điều khiển tự động-©Huỳnh Minh Ngọc

15

Nếu lấy chân Vref(+) = 5V, chân Vref(-) =0V thì độ phân giải của ADC0809 là
0,0196 V/byte.

Mạch công suất:

Opto-triac MOC3020: Để tạo vùng cách ly giữa hệ thống điều khiển và mạch
công suất.
Triac BT136: Mạch công suất dùng BT136 để kích thay đổi nhiệt độ của lò.
BT136 có thể chịu được dòng điện từ 4-25A, còn MOC3020 có thể chịu được
điện áp tới 400V nhưng dòng chỉ được 1,2A nên phải dùng thêm BT136 để có thể
điều khiển được tải có công suất lớn.

Hướng dẫn thí nghiệm điều khiển tự động-©Huỳnh Minh Ngọc


16

8.2.1.4.Lưu đồ giải thuật
2.1 Lưu đồ giải thuật chương trình cho vi điều khiển:

START

-

Ngắt port nối tiếp tích cực.
Khởi tạo giá trị cho TH0 & TL0, Timer1
(baudrate là 9600) và port nối tiếp.
Khởi tạo PCA cho chế độ điều rộng xung.

Trạng thái lò nhiệt State=OFF.

Hình 8.10: Trạng thái ban đầu của VDK hoặc khi được RESET

Có ngắt T0

-

ALE tích cực
START tích cực
OE tích cực
Chờ EOC lên mức tích cực

hoàn tất chuyển đổi ADC

Điều khiển chân ALE, START và OE trở về không tích cực

Gửi giá trị nhiệt độ dạng nhị phân lên PC

Hình 8.11: Chương trình phục vụ ngắt Timer0 của VDK

Hướng dẫn thí nghiệm điều khiển tự động-©Huỳnh Minh Ngọc


17

Có ngắt port nối tiếp

Đ

SBUF = #253
STOP

- Ngắt Timer0 không tích
cực.
- STATE = 0.
- Gửi mã #253 lên PC

S
Đ

Gửi mã #255 lên PC

SBUF = #255
LINK
S
Đ

SBUF = #254
RUN

- Ngắt Timer0 tích cực.
- Trạng thái lò nhiệt
State=ON.

S
Đ

SBUF=252
SAMPLE

S
Đ

SAMPLE=1

- SAMPLE = 1.
- Gửi mã #252 lên PC.
- Nhận T0 do PC gửi
xuống.
- Gửi mã #251 lên PC.
- SAMPLE=0.

S
Đ

State=ON

CCAP4H=SBUF

S

END

Hình 8.12: Lưu đồ chương trình phục vụ ngắt port nối tiếp của VDK
2.2 Lưu đồ giải thuật chương trình Matlab:
Các mã được dùng để giao tiếp PC với VDK:
Mã #255: Mã kiểm tra kết nối.
Mã #254: Mã vận hành.
Mã #254: Mã ngừng vận hành.
Hướng dẫn thí nghiệm điều khiển tự động-©Huỳnh Minh Ngọc

18

Mã #252: Mã thiết lập trạng thái sẵn sàng cho VDK để nhận thời gian lấy
mẫu từ PC gửi xuống.
Mã #251: Mã xác nhận rằng VDK đã nhận thời gian lấy mẫu.

Mở cửa sổ giao diện chạy thực

-

Các nút LINK, HELP và CLOSE
sáng.
Nút START, STOP mờ.
Tất cả các điều khiển trong phần cài
đặt thông số đều được cho phép.

Hình 8.13: Trạng thái ban đầu khi mở giao diện chạy thực

Hướng dẫn thí nghiệm điều khiển tự động-©Huỳnh Minh Ngọc


19

Nhập thông số vào giao diện

Nhấn nút START

- Nạp vào các thông số cố định

cho bộ điều khiển.
- Gửi mã #252 xuống VDK.

Khởi tạo sự kiện TimerFcn

Xảy ra sự kiện
TimerFcn
Đ

S

Hủy sự kiện TimerFcn

Thông báo “KHÔNG THỂ
KẾT NỐI PC VÀ VDK”

Nhận được mã
#252
Đ

S

Gửi giá trị thời gian lấy mẫu

Hướng dẫn thí nghiệm điều khiển tự động-©Huỳnh Minh Ngọc


20

Khởi tạo sự kiện TimerFcn

Xảy ra sự kiện
TimerFcn
Đ

S

Hủy sự kiện TimerFcn

Thông báo “KHÔNG THỂ
KẾT NỐI PC VÀ VDK”

Nhận được mã
#251
Đ

S

Gửi mã #254

Hiện thông báo “HỆ THỐNG LÒ
NHIỆT ĐANG VẬN HÀNH”

-

Làm mờ nút START.
Làm sáng nút STOP.

Hình 8.14: Trạng thái khi nhấn nút VẬN HÀNH

Hướng dẫn thí nghiệm điều khiển tự động-©Huỳnh Minh Ngọc


21

Xảy ra sự kiện
ByteAvailableFcn

Nhận nhiệt độ yk do VDK gửi lên đưa vào

Cập nhật giá trị Nhiệt độ đặt wk được nhập
từ giao diện
Nhận dạng tham số đối tượng: tính Theta và
ma trận C

Thiết kế bộ điều khiển: tính P, Q, R
Tính toán tín hiệu điều khiển uk
Gửi giá trị uk xuống VDK
Đưa giá trị uk, yk, wk lên đồ thị

Hình 8.15: Sự kiện BytesAvailable

Hướng dẫn thí nghiệm điều khiển tự động-©Huỳnh Minh Ngọc


22

Nhấn LINK
Mở cổng COM
Gửi mã #255

Khởi tạo sự kiện TimerFcn

Xảy ra sự kiện
TimerFcn
S

Đ

Hủy sự kiện TimerFcn

Thông báo
“KHÔNG THỂ KẾT
NỐI PC VÀ VDK”

Nhận được mã
#255
S

Đ

-

Hiện thông báo “KẾT NỐI
THÀNH CÔNG”.
Làm mờ nút LINK, làm
sáng nút START.

Hình 8.16: Trạng thái khi nhấn nút KIỂM TRA KẾT NỐI

Hướng dẫn thí nghiệm điều khiển tự động-©Huỳnh Minh Ngọc

23

Nhấn STOP
Hủy sự kiện ByteAvailableFcn
Gửi mã #253
Thiết lập sự kiện TimerFcn

Xảy ra sự kiện
TimerFcn
S

Đ

Hủy sự kiện TimerFcn

Thông báo “KHÔNG
THỂ KẾT NỐI PC VÀ
VDK”

Nhận được mã
#253
S

Đ

Đóng cổng COM

Thông báo “HỆ THỐNG LÒ NHIỆT

ĐÃ NGƯNG VẬN HÀNH HÀNH”
-

Làm sáng nút LINK.
Làm mờ nút STOP.
Hinh 8.17: Trạng thái khi nhấn nút NGỪNG

Hướng dẫn thí nghiệm điều khiển tự động-©Huỳnh Minh Ngọc