Đang tải... (xem toàn văn)
1.1. GIỚI THIỆU:Ngày nay với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, đặc biệt trong ngành điện tử với những bước tiến vượt bậc về lĩnh vực vi xử lý và các vi mạch số. đã thực sự mang lại những hiệu qủa chính xác và gọn nhẹ trong quá trình điều khiển, sản xuất. Do đó việc chế tạo robot để phục vụ cho con người trong lĩnh vực sản xuất đối với chúng ta không còn là vấn đề quá xa vời. Tập đồ án này trình bày những nghiên cứu và thiết kế một chiếc xe được điều khiển bởi chip vi điều khiển 8051 để có thể di chuyển trong các nhà xưởng, xí nghiệp và thực hiện một công việc nào đó thay cho con người.1.2. GIỚI HẠN ĐỀ TÀI :Với thời gian thực hiện đề tài, cũng như trình độ chuyên môn có hạn, em đã cố gắng hết sức để hoàn thành tập luận văn này, nhưng chỉ giải quyết được những vấn đề sau : Xe di chuyển theo những lộ trình định trước bằng cách kẽ sẵn những đường vạch sáng dưới sàn có màu tối. Xe hoạt động trong khoảng thời gian từ 0 đến 99 phút. Tại mỗi điểm dừng xe chỉ bật đèn báo hiệu thay vì phải làm một công việc tương ứng. Nghiên cứu và thiết kế một chiếc xe được điều khiển bởi chip vi điều khiển 8051 Thu Vien Luan Van kinh te, luan van marketing, luan van cong nghe thong tin, luan van thac si, luan van tot nghiep, de tai thuc tap, luan van co khi, luan van ngoai ngu, luan van tai chinh
MÔ HÌNH HÓA VÀ MÔ PHỎNG VỚI MATLAB/SIMULINK Soạn bởi: Trần Vĩnh Thái B/m Thiết bị điện – điện tử ĐHBK Hà nội Mô hình hóa mô thiết bị điện – dành cho sinh viên chuyên ngành TBĐ-ĐT NỘI DUNG Vai trò mô hình hóa mô Mô hình toán phương pháp số Mô hình toán hệ vật lý Phương pháp số giải phương trình vi phân Công cụ MATLAB/Simulink MATLAB Simulink Phân tích, mô số mô hình thiết bị điện với MATLAB/Simulink ĐHBK Hànội B/m Thiết bị điện – điện tử Yêu cầu với sinh viên Tham dự lớp đầy đủ Làm tập nhà Hoàn thành tập lớn Thi cuối học kỳ ĐHBK Hànội B/m Thiết bị điện – điện tử Vai trò mô hình hóa mô Mô hình – dạng biểu diễn đơn giản hóa hệ vật lý Chương trình giới hạn mô hình dạng thức mô tả toán học, mô hình toán Mô hình hóa mô – kỹ thuật cho phép xây dựng mô hình hệ vật lý thực thực nghiệm mô hình Môn học sử dụng công cụ MATLAB/Simulink để biểu diễn mô hình toán hệ máy tính số cho phép phân tích, nghiên cứu Vai trò mô hình hóa mô Được sử dụng hệ vật lý không tồn tại, tốn và/hoặc tốn thời gian xây dựng… Cho phép quan sát trình, đáp ứng động hệ thống thiết kế trước thực nghiệm thiết bị thực Là công cụ hữu hiệu với chi phí thấp cho nghiên cứu, dễ sử dụng, dễ dàng thay đổi phương án… ĐHBK Hànội B/m Thiết bị điện – điện tử Mô hình toán phương pháp số Phân loại mô hình toán Mô hình tuyến tính, phi tuyến Mô hình thông số tập trung, thông số rải Mô hình tĩnh, động Mô hình liên tục, gián đoạn Mô hình xác định, bất định Trình tự xây dựng mô hình Xác định mục tiêu điều kiện toán Đặt giả thiết đơn giản hóa loại bỏ yếu tố không quan trọng Xác định tham số cho mô hình theo mục tiêu điều kiện Kiểm chứng mô hình mức độ phù hợp với hệ thống vật lý ĐHBK Hànội B/m Thiết bị điện – điện tử Mô hình toán phương pháp số Mô tả toán học thường gặp Phương trình vi phân Hàm truyền Không gian trạng thái ĐHBK Hànội B/m Thiết bị điện – điện tử Mô hình toán phương pháp số Phương trình vi phân – Thí dụ 1: Phân tích mạch điện hình vẽ Nguồn DC V, điều kiện đầu i(0) = A, uc(0) = V Xác định trình độ i(t), uc(t) đóng công tắc wBTVN: Xây dựng mô hình toán động DC kích thích độc lập ĐHBK Hànội B/m Thiết bị điện – điện tử Mô hình toán phương pháp số Hàm truyền Định nghĩa: The transfer function of a linear, time-invariant, differential equation system is defined as the ratio of the Laplace transform of the output variable to the Laplace transform ofthe input variable, with all initial conditions assumed to be zero Tiếp theo thí dụ – mô tả toán dạng hàm truyền Ri + L RC di + vC = Vs dt dvC d 2v + LC 2C + vC = Vs dt dt Biểu thức: Y ( s) = VC ( s) VS ( s) wBTVN: Chuyển mô hình toán động DC kích thích độc lập dạng hàm truyền Điều kiện: Mạch từ tuyến tính, kích thích không đổi ĐHBK Hànội B/m Thiết bị điện – điện tử Mô hình toán phương pháp số Mô tả không gian trạng thái Dạng thức Tiếp theo thí dụ – mô tả toán dạng thức không gian trạng thái Đặt Từ tìm ma trận A, B, C, D wBTVN: Chuyển mô hình toán động DC kích thích độc lập mô hình không gian trạng thái Điều kiện: Mạch từ tuyến tính, kích thích không đổi ĐHBK Hànội B/m Thiết bị điện – điện tử Mô hình toán phương pháp số Phương pháp số giải phương trình vi phân Phương pháp Euler: Giải phương trình y’ = f(t,y) khoản [a,b], với y(a) = y(0) = y0: – Chia đoạn [a,b] thành n khoảng h đủ nhỏ – Giá trị y y(k) tính theo giá trị biết y(k-1) hàm f(tk, yk) theo biểu thức: yk = yk −1 + h f (t k −1 , yk −1 ) với k = n ĐHBK Hànội B/m Thiết bị điện – điện tử 11 Thí dụ ph.pháp Euler viết MATLAB ĐHBK Hànội B/m Thiết bị điện – điện tử 12 Sai số phương pháp Euler w Sai số tỉ lệ với h2 ĐHBK Hànội B/m Thiết bị điện – điện tử 13 Mô hình toán phương pháp số Các phương pháp số khác Phương pháp Runge-Kutta bậc – MATLAB ODE23 Phương pháp Runge-Kutta bậc – MATLAB ODE45 Phương pháp chuỗi Taylor Các phương pháp Predictor-Correctors … wThí dụ ODE45: ĐHBK Hànội B/m Thiết bị điện – điện tử 14 Thí dụ: Runge-Kutta Order ĐHBK Hànội B/m Thiết bị điện – điện tử 15 MATLAB/Simulink Tại chọn MATLAB/Simulink? Đây công cụ: Mạnh cho việc thực mô mô hình toán Dễ học, dễ sử dụng Æ tốn thời gian đầu tư cho công cụ Các công cụ khác Dymola với ngôn ngữ Modelica 20-Sim với phương pháp Bond Graph Maple, Mathematica, ACSL, Saber, Dynast… Tài liệu tham khảo MATLAB/Simulink dành cho kỹ sư điều khiển tự động – Nguyễn Phùng Quang … ĐHBK Hànội B/m Thiết bị điện – điện tử 16 MATLAB Môi trường MATLAB, demo help Tạo biến MATLAB Thao tác với ma trận, toán tử logic hàm toán học Công cụ hiển thị M-file Viết chương trình MATLAB Lưu biến buổi làm việc; thư mục đường dẫn GUI Giải hệ phương trình vi phân với MATLAB … ĐHBK Hànội B/m Thiết bị điện – điện tử 17 Môi trường MATLAB To get started, select "MATLAB Help" from the Help menu ĐHBK Hànội B/m Thiết bị điện – điện tử 18 Tạo biến môi trường MATLAB MATLAB – máy tính tay »» -5/(4.8+5.32)^2 -5/(4.8+5.32)^2 ans ans == -0.0488 -0.0488 »» (3+4i)*(3-4i) (3+4i)*(3-4i) ans ans == 25 25 »» cos(pi/2) cos(pi/2) ans ans == 6.1230e-017 6.1230e-017 »» exp(acos(0.3)) exp(acos(0.3)) ans ans == 3.5470 3.5470 Gán biến MATLAB »» »» aa == 2; 2; bb == 5; 5; »» a^b a^b ans ans == 32 32 »» xx == 5/2*pi; 5/2*pi; »» yy == sin(x) sin(x) Tác dụng dấu “;” Kết gán cho “ans” không đặt tên biến yy == 11 »» zz == asin(y) asin(y) zz == Dấu () để truy cập hàm 1.5708 1.5708 ĐHBK Hànội B/m Thiết bị điện – điện tử 19 Một số lệnh tiện ích Các lệnh tiện ích who whos – liệt kê biến clear, clear x, clear all – xóa biến close – xóa cửa sổ đồ họa hành cd – đổi thư mục hành dir – liệt kê nội dung thư mục hành format – đặt định dạng biến lưu môi trường help “tên hàm” – tra cứu nhanh clc – xóa hình lệnh … ĐHBK Hànội B/m Thiết bị điện – điện tử 20 Thao tác với ma trận khái niệm đại số tuyến tính Vô hướng – số hay từ (có giá trị đơn nhất) Véc-tơ – mảng 1-D chứa dãy vô hướng, biến biểu thức Ma trận – mảng n-D chứa vô hướng, biến biểu thức Trong MATLAB Vô hướng – ma trận 1x1 Véc-tơ – ma trận 1xn nx1 Ma trận nxm ĐHBK Hànội B/m Thiết bị điện – điện tử 21