Luận văn Điều khiển mờ và giao thức can trong đồng bộ tốc độ hệ động cơ dc

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI . .1

1.1 Đặt vấn đề.1

1.2 Các phương pháp đã được sử dụng để đồng bộ tốc độ động cơ và ứng dụng thực tế.2

1.3 Nhiệm vụ của luận văn.5

1.4 Thực hiện .5

1.5 Sơ lược về mô hình hệ thống.7

1.5.1 Sơ đồ khối của mô hình hệ thống.7

1.5.2 Mô tả hoạt động của mô hình hệ thống.7

CHƯƠNG 2: LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN MỜ , ĐIỀU KHIỂN PID. . .9

2.1 Lý thuyết điều khiển Mờ.9

2.1.1 Giới thiệu về Logic Mờ .9

2.1.2 Một số khái niệm cơ bản.11

2.1.3 Mệnh đề hợp thành mờ, luật hợp thành mờ.14

2.1.4 Bộ điều khiển mờ .17

2.2 Lý thuyết điều khiển PID.20

2.2.1 Khâu hiệu chỉnh tỷ lệ P.20

2.2.2 Khâu hiệu chỉnh vi phân tỷ lệ PD.20

2.2.3 Khâu hiệu chỉnh tích phân tỷ lệ PI .21

2.2.4 Khâu hiệu chỉnh vi tích phân tỷ lệ PID.21

2.2.5 Thiết kế bộ điều khiển PID.22

CHƯƠNG 3: LÝ THUYẾT GIAO THỨC CAN .24

3.1. Giới thiệu ( CAN: Controller Area Network ) .24

3.2. Giao thức CAN ( CAN Protocol ) .26

3.2.1 Nội dung giao thức.26

v

3.2.2 Mô hình CAN trong OSI .27

3.2.3 Lớp vật lý .29

3.2.4 Cấu trúc bức điện .32

3.2.5 Cấu trúc bit trong giao thức CAN.35

3.2.6 Truy cập và giải quyết tranh chấp trên đường truyền.37

3.2.7 Sự đồng bộ xung clock.38

CHƯƠNG 4: ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN .40

4.1 Đặc tính cơ tĩnh của động cơ điện một chiều ( Động cơ DC ) .40

4.2 Sơ lược về các phương pháp điều khiển tốc độ động cơ DC.44

4.2.1 Điều khiển từ thông.45

4.2.2 Điều khiển điện áp phần ứng .46

4.2.3 Điều khiển hỗn hợp điện áp phần ứng và từ thông kích từ.47

4.3 Phương pháp điều rộng xung (PWM: Pulse Width Modulation).48

4.4 Giới thiệu về Encoder được sử dụng trong luận văn .50

CHƯƠNG 5: HỌ VI ĐIỀU KHIỂN HCS12 VÀ VI ĐIỀU KHIỂN MC9S12DP512 .53

5.1 Giới thiệu chung về họ vi điều khiển HCS12.53

5.1.1 Các thành phần cơ bản của bộ xử lý.55

5.1.2 Các chế độ hoạt động.56

5.2 Vi điều khiển được sử dụng trong Luận văn - MC9S12DP512.58

5.2.1 Các Port xuất nhập đa dụng.60

5.2.2 Khối chức năng thời gian ( Timer ).63

5.2.3 Bộ điều rộng xung ( PWM ).67

5.2.4 Giao tiếp nối tiếp bất đồng bộ ( SCI ) .70

5.2.5 Khối chức năng Key-WakeUp.72

5.2.6 Khối Mô-đun chức năng CAN ( Controller Area Network ).73

CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH PHẦN CỨNG .79

6.1 Cấu trúc phần cứng của các mô-đun trong mô hình.79

6.2 Các khối mạch chức năng trên mô-đun điều khiển động cơ và mô-đun trung tâm. .80

6.2.1 Khối mạch vi điều khiển trung tâm.81

6.2.2 Khối mạch giao tiếp máy vi tính qua cổng nối tiếp.82

6.2.3 Khối giao tiếp CAN.84

6.2.4 Khối giao tiếp song song giữa 2 mô-đun điều khiển 2 động cơ.85

6.2.5 Khối bàn phím điều khiển động cơ ( 4 phím) .85

6.2.6 Khối bàn phím chọn các chế độ hoạt động cho mô hình.86

vi

6.2.7 Khối mạch nguồn 5 Vdc cho hệ thống điều khiển.87

6.2.8 Khối thời gian thực .87

6.2.9 Khối hiển thị LCD.91

6.2.10 Khối mạch động lực điều khiển động cơ.92

6.2 Khối nguồn 24/12/5 Vdc cung cấp cho mạch động lực và động cơ .94

6.3 Sơ đồ mạch BDM-Pod :Mạch dùng để Nạp ,Debug cho họ HCS12.95

Hình ảnh thật của mô hình phần cứng luận văn . .96

CHƯƠNG 7: GIẢI THUẬT CHƯƠNG TRÌNH . .97

7.1 Thiết kế bộ điều khiển PI-Mờ , ổn định tốc độ động cơ DC.97

7.1.1 Sơ lược sơ đồ khối và hệ phương trình toán.97

7.1.2 Thiết kế bộ điều khiển PI-Mờ .98

7.1.3 Cách tính tốc độ của động cơ DC được sử dụng trong luận văn.102

7.2 Cách thức điều khiển từ máy vi tính ( PC ) .103

7.3 Lưu đồ giải thuật cho vi điều khiển trên các mô-đun.110

7.3.1 Lưu đồ giải thuật đoạn chương trình MAIN.112

7.3.2 Trình tự chi tiết trong các chương trình con và 5 chương trình phục vụ Ngắt.116

CHƯƠNG 8: KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC , HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI .123

8.1 Một số hình ảnh về hoạt động của hệ thống .123

8.1.1 Tại giao diện trên máy tính ở mô-đun điều khiển động cơ 1.123

8.1.2 Hình ảnh tại giao diện trên máy tính và mô-đun ở trung tâm điều khiển .125

8.2 Các kết quả đã đạt được.127

8.3 Một số điểm hạn chế.128

8.4 Hướng khắc phục các điểm hạn chế và phát triển đề tài .128

8.4.1 Hướng khắc phục các điểm hạn chế.128

8.4.2 Hướng phát triển đề tài.129

TÀI LIỆU THAM KHẢO 130

PHỤ LỤC: BẢN VẼ TỔNG HỢP SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ CÁC MẠCH