Đang tải... (xem toàn văn)
LUẬN VĂN ĐIỆN TỬ
Đồ án tốt nghiệp BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: ĐIỀU KHIỂN PID ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ PHA VỚI PIC 18F4520 GVHD: SVTH: MSSV: LỚP: KHĨA: GVHD: Trần Hữu Tồn Thầy TRẦN HỮU TOÀN ĐẶNG XUÂN CƯỜNG 05021401 DHDT1B 2005-2009 SVTH: Đặng Xuân Cường Đồ án tốt nghiệp Tp Hồ ChÍ Minh, tháng năm 2009 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: ĐIỀU KHIỂN PID ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ PHA VỚI PIC 18F4520 GVHD: SVTH: MSSV: LỚP: KHĨA: GVHD: Trần Hữu Tồn Thầy TRẦN HỮU TOÀN ĐẶNG XUÂN CƯỜNG 05021401 DHDT1B 2005-2009 SVTH: Đặng Xuân Cường Đồ án tốt nghiệp Tp Hồ ChÍ Minh, tháng năm 2009 LỜI MỞ ĐẦU Hiện nước ta tiến hành q trình cơng nghiệp hóa - đại hóa với mục tiêu giúp cho đất nước thoát khỏi cảnh nghèo nàn, lạc hậu phấn đấu trở thành nước công nghiệp vào năm 2020.Ứng dụng thành tựu khoa học kĩ thuật sản xuất, ngành kĩ thuật nói chung ngành điện tử - điều khiển tự động nói riêng đóng góp khơng nhỏ vào q trình phát triển đất nước Lĩnh lực tự động hóa cần quan tâm phát triển để nâng cao hiệu sản xuất, cốt lõi sản xuất đại Trong dây chuyền công nghệ sản xuất cơng nghiệp hệ thống truyền động băng tải phận quan trọng thiếu Để cung cấp sức kéo cho hệ thống so với loại động khác, động điện không đồng ba pha sử dụng rộng rãi phổ biến nhất, từ công suất nhỏ, trung bình đến cơng suất lớn có nhiều tính ưu việt như: kết cấu đơn giản, độ bền cao, giá thành hạ, dễ lắp đặt bảo trì Nhờ phát triển kĩ thuật chế tạo khóa bán dẫn có cơng suất lớn nên việc điều khiển động không đồng ba pha trở nên dễ dàng tính động khai thác tốt Thêm vào phát triển của kĩ thuật điện tử lĩnh vực điều khiển tự động hóa, nhiều phương pháp điều khiển đời ngày hoàn thiện nên việc điều chỉnh moment ổn định tốc độ động trở nên linh hoạt hơn, đáp ứng đòi hỏi quy trình cơng nghệ q trình sản xuất cơng nghiệp Trong phương pháp điều khiển vịng kín thuật tốn điều khiển PID phương pháp tương đối đơn giản, dễ thiết kế, thực hiện, lại có chất lượng chấp nhận nên sử dụng rộng rãi điều khiển trình nhiều đối tượng khác Xuất phát từ điều kể trên, đồ án tơi ứng dụng thuật tốn điều khiển PID việc điều khiển ổn định tốc độ động không đồng ba pha Dù cố gắng thực đề tài này, kiến thức cịn hạn chế, chưa có kinh nghiệm sản xuất thực tế nên không tránh khỏi sai sót, mong đóng góp nhận xét từ phía thầy bạn, tơi xin chân thành cảm ơn Sinh viên thực Đặng Xuân Cường GVHD: Trần Hữu Toàn SVTH: Đặng Xuân Cường Đồ án tốt nghiệp Lời Cảm Ơn ! Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến quý thầy cô trường Đại Học Cơng Nghiệp TP.Hồ Chí Mình, người truyền đạt cho kiến thức kinh nghiệm quý báu suốt thời gian học tập trường Tôi xin chân trọng gửi lời cảm ơn đến tất thầy cô khoa Điện Tử : Thầy Trần Hữu Toàn, thầy Trần Văn Trinh, thầy Trần Nguyên Bảo Trân, thầy Trần Văn Hùng…đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi để hồn thành đồ án tốt nghiệp Tơi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, tất người bạn, người anh em, người gắn bó học tập, giúp đỡ, động viên tơi năm qua suốt trình thực đề tài tốt nghiệp GVHD: Trần Hữu Toàn SVTH: Đặng Xuân Cường Đồ án tốt nghiệp NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… GVHD: Trần Hữu Toàn SVTH: Đặng Xuân Cường Đồ án tốt nghiệp TP Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2009 Giáo Viên Hướng Dẫn NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… TP Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2009 Giáo Viên Phản Biện GVHD: Trần Hữu Toàn SVTH: Đặng Xuân Cường Đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG 1: LÝ THUYẾT LIÊN QUAN 1.1 Động không đồng pha Trong loại động điện sử dụng cơng nghiệp động khơng đồng pha sử dụng rộng rãi có nhiều tính ưu việt như: kết cấu đơn giản, độ bền cao, dễ lắp đặt bảo trì, chi phí thấp Động không đồng pha sử dụng phổ biến hầu hết hệ thống máy công nghiệp ngày với cơng suất đạt đến 500 KW ( tương đương 670 HP ), thiết kế theo quy chuẩn cụ thể nên thay đổi dễ dàng nhà cung cấp 1.1.1 Cấu tạo Hình 1.1 – Động khơng đồng pha Động khơng đồng pha có cấu tạo gồm phần : phần tĩnh phần động - Phần tĩnh (stator): gồm vỏ máy, lõi sắt, dây quấn + Vỏ máy Có tác dụng cố định lõi sắt dây quấn, không dùng làm mạch dẫn từ Vỏ máy thường làm gang, máy có cơng suất lớn ( 500 KW ) vỏ máy thường GVHD: Trần Hữu Toàn SVTH: Đặng Xuân Cường Đồ án tốt nghiệp dùng thép ghép lại Tùy theo cách làm mát mà cấu tạo vỏ máy khác nhau, động có cơng suất lớn, vỏ máy thường có nhiều tản nhiệt giúp làm mát tốt + Lõi sắt Là phần dẫn từ Vì từ trường qua lõi sắt từ trường quay nên để giảm tổn hao lõi sắt chế tạo từ thép kỹ thuật điện ghép lại với + Dây quấn Dây quấn đặt vào rãnh lõi sắt cách điện với lõi sắt Dây quấn Stator gồm cuộn dây đặt lệch 120o - Phần động (Rotor) Có loại rotor chính, rotor kiểu lồng sóc rotor kiểu dây quấn + Trục rotor Làm thép, dùng để đỡ lõi sắt rotor +Lõi sắt Gồm thép kỹ thuật điện giống phần stator Lõi sắt ép trực tiếp lên trục Bên ngồi lõi sắt có xẻ rãnh để đặt dây quấn Dây quấn rotor: kiểu dây quấn kiểu lồng sóc +Kiểu dây quấn Loại giống với dây quấn stator Dây quấn pha rotor thường đấu hình sao, cịn đầu thường nối vào vành trượt làm đồng đặt cố định đầu trục thông qua chổi than đấu với mạch điện bên ngồi Đặc điểm rotor loại thơng qua chổi than đưa điện trở phụ hay suất điện động phụ vào mạch điện rotor để cải thiện tính mở máy, điều chỉnh tốc độ cải thiện hệ số công suất máy Khi động làm việc bình thường dây rotor thường nối ngắn mạch Nhược điểm so với rotor lồng sóc giá thành cao, dễ cháy nổ, khó làm việc mơi trường khắc nghiệt… + Kiểu lồng sóc Khác dây quấn stator Mỗi rãnh lõi sắt đặt dẫn đồng nhôm nối tắt hai đầu vòng ngắn mạch đồng nhơm 1.1.2 Ứng dụng GVHD: Trần Hữu Tồn SVTH: Đặng Xuân Cường Đồ án tốt nghiệp Do kết cấu đơn giản, làm việc chắn, hiệu suất cao, giá thành hạ nên động điện không đồng ba pha sử dụng ngày rộng rãi công nghiệp, nông nghiệp đời sống ngày Trong công nghiệp động điện pha thường dùng làm sức kéo cho hệ thống máy cán thép, máy công cụ nhà máy… Trong nông nghiệp thường dùng làm máy bơm nước loại máy gia công nông sản… Trong đời sống ngày, động ba pha ngày chiếm vị trí quan trọng, ứng dụng làm quạt gió hay sử dụng máy điện dân dụng… 1.1.3 Các phương pháp điều khiển So với máy điện DC, việc điều khiển máy điện xoay chiều gặp nhiều khó khăn thơng số máy điện xoay chiều thông số biến đổi theo thời gian Các phương pháp điều khiển phổ biến: - Điều khiển điện áp stator - Điều khiển điện trở rotor - Điều khiển tần số - Điều khiển công suất trượt rotor 1.2 Chỉnh lưu cầu pha Hình 1.2 – Mạch chỉnh lưu pha GVHD: Trần Hữu Toàn SVTH: Đặng Xuân Cường Đồ án tốt nghiệp Hình 1.3 – Dạng sóng ngõ vào Đặt U2(t) = U m sin θ ( với θ = wt ) điện áp vào mạch chỉnh lưu hình 1.3 ta có: + Trong khoảng < θ < π điện A dương VA > 0, VB < dòng điện từ A đến B, diode D1và D4 dẫn, D2 D3 tắt + Trong khoảng π < θ < π điện B dương điện A, dòng điện từ B đến A, D2 D3 dẫn, D1 D4 tắt Dạng sóng ngõ hình 1.4: Hình 1.4 – Dạng điện áp ngõ chưa có tụ lọc Các trị số điện áp tính sau: - Trị trung bình điện áp chỉnh lưu: π U AV U 2.U m = ∫ U m sin θ dθ = m (cos θ − cos π ) = π π π - Trị trung bình dịng điện tải: I AV = U AV 2U m = R R GVHD: Trần Hữu Toàn 10 SVTH: Đặng Xuân Cường Đồ án tốt nghiệp guilenh(0x28); guilenh(0x0c); guilenh(0x06); guilenh(0x01); guilenh(0x02); } void hienthi(char x[]) { int i; for(i=0;x[i]!=0;i++) { guidata(x[i]); } } void delay(void) { int i; for(i=0;i= 70) { tanso = 70; } GVHD: Trần Hữu Toàn 93 SVTH: Đặng Xuân Cường Đồ án tốt nghiệp else if (0 39) { switch(state) //lua chon trang thai { case 1: PORTD=0x00; Delay10TCYx(100); //dead time PORTD=t5; break; case 2: PORTD=0x00; Delay10TCYx(100); //dead time PORTD=t4; GVHD: Trần Hữu Toàn 98 SVTH: Đặng Xuân Cường Đồ án tốt nghiệp break; case 3: PORTD=0x00; Delay10TCYx(100); //dead time PORTD=t3; break; case 4: PORTD=0x00; Delay10TCYx(100); //dead time PORTD=t2; break; case 5: PORTD=0x00; Delay10TCYx(100); //dead time PORTD=t1; break; case 6: PORTD=0x00; Delay10TCYx(100); //dead time PORTD=t6; break; } } else { PORTD=0x00; } } T1CONbits.TMR1ON=1; } //TIMER1 INTERRUP }/* HIGH INTERUP */ GVHD: Trần Hữu Toàn //cho timer1 chay lai 99 SVTH: Đặng Xuân Cường Đồ án tốt nghiệp • Code xây dựng giao diện điều khiển: Option Explicit Dim ketnoi As Integer Dim command As Variant Dim vantoc As Variant Dim TempTime As Date Dim kp, kd, ki As Single Dim e0, e1, e2esum, edel As Single Dim vtecd, vtdat As Integer Dim FRE As Integer Dim timer As Long Private Declare Sub Sleep Lib "kernel32" (ByVal dwMilliseconds As Long) - GVHD: Trần Hữu Toàn 100 SVTH: Đặng Xuân Cường Đồ án tốt nghiệp Private Sub BAUD_Click() If (MSComm1.PortOpen = True) Then MSComm1.PortOpen = False End If MSComm1.Settings = BAUD.Text + "N,8,1" Command5.Enabled = True TBAO.Caption = " KIEM TRA LAI KET NOI." TBAO.ForeColor = vbRed Command1.Enabled = False End Sub Private Sub COM_Click() On Error GoTo TBAO If (MSComm1.PortOpen = True) Then MSComm1.PortOpen = False End If MSComm1.CommPort = Switch(COM.Text = "COM1", 1, COM.Text = "COM2", 2, COM.Text = "COM3", 3, COM.Text = "COM4", 4) Command5.Enabled = True TBAO.Caption = " KIEM TRA LAI KET NOI." TBAO.ForeColor = vbRed Command1.Enabled = False Exit Sub TBAO: MsgBox "CONG COM DA MO!", vbDefaultButton1, "LOI!" End Sub Private Sub Command1_Click() 'start On Error GoTo sendfalse timer = e0 = GVHD: Trần Hữu Toàn 101 SVTH: Đặng Xuân Cường Đồ án tốt nghiệp e1 = e2 = FRE = MSComm1.OutBufferCount = 'xoa bo dem truyen MSComm1.Output = Chr$(254) Call Sleep(500) 'delay 500ms If (Option1.Value = True) Then MSComm1.Output = Chr$(252) ElseIf (Option2.Value = True) Then MSComm1.Output = Chr$(251) End If Call Sleep(500) 'delay 500ms ' MSComm1.Output = Chr$(249) Timer1.Enabled = True Command2.Enabled = True Command1.Enabled = False Exit Sub sendfalse: MsgBox "Cong COM chua duoc mo, nhan CONNECT" End Sub Private Sub Command2_Click() 'stop MSComm1.OutBufferCount = 'xoa bo dem truyen MSComm1.Output = Chr$(253) Call Sleep(600) With TChart1 Series(0).Clear Series(1).Clear End With Text2.Text = "" vtecd = GVHD: Trần Hữu Toàn 102 SVTH: Đặng Xuân Cường Đồ án tốt nghiệp timer = e0 = e1 = e2 = FRE = List1.Clear ' xoa list Timer1.Enabled = False Command1.Enabled = True Command2.Enabled = False Call Sleep(100) End Sub -Private Sub Command3_Click() 'EXIT If MSComm1.PortOpen = True Then 'kiem tra neu cong dang mo thi dong MSComm1.PortOpen = False End If End End Sub Private Sub Command4_Click() 'ABOUT Form2.Show Form1.Enabled = False End Sub Private Sub Command5_Click() 'KET NOI On Error GoTo OpenFalse 'neu co loi thi nhay If MSComm1.PortOpen = False Then MSComm1.PortOpen = True End If MSComm1.Output = Chr$(250) 'gui ma kiem tra ket noi If (ketnoi = 0) Then GVHD: Trần Hữu Toàn 103 SVTH: Đặng Xuân Cường Đồ án tốt nghiệp TBAO.Caption = " KIEM TRA LAI KET NOI." TBAO.ForeColor = vbRed Command1.Enabled = False End If Exit Sub OpenFalse: MsgBox " KHONG THE MO CONG.KIEM TRA LAI KET NOI!", vbDefaultButton1, "LOI!" TBAO.Caption = " KIEM TRA LAI KET NOI." ' truong hop cong com da mo,hay chon sai cong End Sub Private Sub Form_Load() With MSComm1 Settings = " 9600,N,8,1" 'mac dinh RThreshold = 'SO BYTE TOI THIEU CUA BO THU DE BAO SU KIEN>ONCOMM SThreshold = 'so byte co bo dem truyen de bao su kien InBufferSize = 1024 OutBufferSize = 1024 InputMode = comInputModeText ParityReplace = "" CommPort = End With ketnoi = HScroll1.Value = Text1.Text / 10 End Sub Private Sub HScroll1_Change() Text1.Text = HScroll1.Value * 10 GVHD: Trần Hữu Toàn 104 SVTH: Đặng Xuân Cường Đồ án tốt nghiệp End Sub Private Sub MSComm1_OnComm() Select Case MSComm1.CommEvent ' Case comEvSend Case comEvReceive command = Asc(MSComm1.Input) If (command = 250) Then ketnoi = TBAO.Caption = " KET NOI THANH CONG!" TBAO.ForeColor = vbBlue Command1.Enabled = True Command5.Enabled = False Else vtecd = command * 10 PID Val(kp1.Text), Val(ki1.Text), Val(kd1.Text) MSComm1.Output = Chr$(FRE) Text2.Text = (vtecd) & " v/p" List1.AddItem vtecd & " v/p" 'dua list List1.ListIndex = List1.ListIndex + With TChart1.Series(0) AddXY timer * 10, vtecd, "", vbRed End With With TChart1.Series(1) AddXY timer * 10, vtdat, "", vbBlue End With Text3.Text = FRE & " Hz" End If End Select End Sub GVHD: Trần Hữu Toàn 105 SVTH: Đặng Xuân Cường Đồ án tốt nghiệp Sub PID(kp As Single, ki As Single, kd As Single) Dim T As Single T = 0.06 vtdat = Val(Text1.Text) e0 = vtdat - vtecd FRE = FRE + kp *(e0-e1) + ki * (e0 + e1 )/ + kd * (e0 - * e1 + e2) If FRE >= 70 Then FRE = 70 ElseIf (0 < FRE And FRE