ĐATN Thiết kế chế tạo hệ thống điều khiển và ổn định tốc độ động cơ điện 1 chiều dựa trên phần mền labview

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Đề tài : “ Thiết kế và chế tạo hệ thống điều khiển và ổn định tốc độ
Labview”

động cơ điện một chiều dựa trên phần mềm

GVHD : T.S Nguyễn Viết Ngư
SVTH : Phùng Văn Quang

1


NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI

GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM LABVIEW

BỘ ĐIỀU KHIỂN PID

THIẾT KẾ CHẾ TẠO MẠCH

KẾT LUẬN

2


GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI

-

Với sự phát triển nhanh chóng của nền kinh tế đòi hỏi sự tăng trưởng tương ứng trong hạ tầng cơ sở

kỹ thuật. Nhiệm vụ của người kỹ sư là tìm xử lý các bài toán đặt ra trong quá tình đó, đồng thời giám sát
và đưa ra các hình ảnh mô phỏng cụ thể.
- Một trong những bài toán khó đó là điều khiển ổn định tốc độ và vị trí của một đối tượng cụ thể là
động cơ. Công cụ rất mạnh có thể xử lý và mô phỏng bài toán trên là Labview.

=> Do đó em chọn đề tài “Thiết kế chế tạo hệ thống điều khiển và ổn định tốc độ động cơ điện một chiều
dựa trên phần mền Labview” làm đề tài tốt nghiệp của mình.

3


GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM LABVIEW

•

Tổng Quan Về Labview

- Labview là ngôn ngữ lập trình đồ họa sử dụng các biểu tượng (Icon) thay cho những
dòng lệnh để tạo ứng dụng.

- Vai trò của Labview:
• Kiểm tra phân tích tín hiệu trong kỹ thuật đo
• Điều khiển các thiết bị (động cơ,nhiệt độ trong lò…)
• Phân loại sản phẩm.
• Giao tiếp máy tính và truyền dẫn dữ liệu qua các cổng giao tiếp.

4

GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM LABVIEW



Thành phần chính của Labview


1.
2.
3.

Labview gồm có 3 thành phần chính đó là:

Bảng giao diện (The Front Panel).
Sơ đồ khối (The Block Diagram).
Biểu tượng và đầu nối (The icon-connect).

5


GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM LABVIEW



Bảng giao diện (The Front Panel)
Front Panel là giao diện mà người sử dụng hệ thống nhìn thấy.Bảng giao diện có thể bao gồm
các núm,các nút đẩy các đồ thị và điều khiển khác.

6

GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM LABVIEW



Sơ đồ khối (The Block Diagram)
Sơ đồ khối chứa đựng mã nguồn đồ thị, sử dụng đồ thị biểu diễn các chức năng để điều
khiển các đối tượng trên giao diện

7


GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM LABVIEW


•

Một số hàm cơ bản trong Labview.
Hàm số học-Numeric Function:
Thực hiện những thao tác số học,lượng giác,logarit

số phức

8


GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM LABVIEW



Một số hàm cơ bản trong Labview.

•

Hàm so sánh-Comparison Functions:
So sánh các giá trị đại số Bool, các chuỗi, các giá trị số, các mảng và các cụm

9


GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM LABVIEW


•

Một số hàm cơ bản trong Labview.
Hàm Thời gian- Time function :

Xác định dòng thời gian, đo khoảng thời gian trôi hoặc trì hoãn một tiến trình trong một khoảng thời
gian xác định

10


BỘ ĐIỀU KHIỂN PID


•

Giới thiệu chung
PID là cách viết tắt của các từ Propotional (tỉ lệ), Integral (tích phân) và Derivative (vi
phân)

•

Bộ điều khiển PID được sử dụng rộng rãi trong thực tế để điều khiển các đối tượng khác
nhau như nhiệt độ lò nhiệt, tốc độ động cơ, mức chất lỏng trong bồn chứa…

11


BỘ ĐIỀU KHIỂN PID

‾ PID là bộ điều khiển hoàn hảo gồm ba tính chất sau:
Phục tùng và thực hiện chính xác nhiệm vụ được giao (tỷ lệ).
Làm việc có tích lũy kinh nghiệm để thực hiện tốt nhiệm vụ (tích phân).
Luôn có sang kiến và phản ứng nhanh nhạy với sự thay đổi tình huống trong quá trình
thực hiện nhiệm vụ (vi phân).

12


BỘ ĐIỀU KHIỂN PID



Luật PID trên miền thời gian liên tục được mô tả bởi công thức:

U(t) = KR[e(t) + +]

Trong đó:
KR = hệ số tỷ lệ
= hằng số tích phân
= hằng số vi phân

13


BỘ ĐIỀU KHIỂN PID

 các phương pháp thiết kế bộ điều khiển PID số:
1.

Phương pháp Ziegler-Nichols thứ nhất.

2.

Phương pháp Ziegler-Nichols thứ hai.

3.

Phương pháp Chien-Hrones-Reswick.

14


THIẾT KẾ CHẾ TẠO MẠCH

 Thiết kế phần cứng:

1.cấu trúc hệ điều khiển.

15


THIẾT KẾ CHẾ TẠO MẠCH

 Thiết kế phần cứng:
2.Mạch công suất

16


THIẾT KẾ CHẾ TẠO MẠCH

Thành phần chính trong modul công suất này là IC L298.
L298 là một Driver tích hợp 2 mạch cầu H bên trong với chuẩn điều
khiểnTTL, không có diode nội bảo vệ MOSFET.

chịu tải tối đa trên mỗi cầu là 2A, điện áp vào tối đa là 40VDC.

17


THIẾT KẾ CHẾ TẠO MẠCH



Mô hình điều khiển PID:

18


THIẾT KẾ CHẾ TẠO MẠCH



Chương trình điều khiển:

19


THIẾT KẾ CHẾ TẠO MẠCH



Chương trình điều khiển:

20


THIẾT KẾ CHẾ TẠO MẠCH



Kết quả điều khiển vận tốc khi sử dụng PID

21

KẾT LUẬN

 Các kết quả thu được:


Tìm hiểu về LabVIEW cơ bản, các giao thức kết nối, phần mềm nhúng vào LabVIEW, các bộ công cụ đi kèm.



Thiết kế và thi công hoàn thành giao diện người dùng ( Front Panel) và sơ đồ khối ( Block Diagram) trên
LabVIEW để điều khiển tốc độ động cơ.



Thiết kế và thi công hoàn thành mạch điều khiển



Hoàn thành bản thuyết minh theo đúng thời gian được giao

22


 Những hạn chế:
•

Ứng dụng của LabVIEW là rất nhiều, nhưng do thời gian có hạn nên chúng em chưa tìm hiểu được
nhiều.Giao thức kết nối giữa LabVIEW với thiết bị rất đa dạng nhưng chỉ thực hiện trên giao thức USB.

•

Đối tượng thực hiện chỉ là động cơ một chiều, chưa thể thực hiện được với nhiều loại động cơ khác nhau
như 3 pha, 1 pha…

23


 Hướng phát triển đề tài:
Sử dụng ứng dụng của LabVIEW điều khiển được nhiều đối tượng trong các lĩnh vực khác nhau :



để kiểm tra, giám sát tự động trong các quá trình sản xuất hay đánh giá chất lượng sản phẩm



để đo tín hiệu tương tự tốc độ cao



liên kết với PLC hoặc các phần cứng công nghiệp khác

24