Đang tải... (xem toàn văn)
Trong những năm gần đây, với sự phát triển mạnh của khoa học kĩ thuật, công cuộc công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước đang được Đảng và nhà nước chú trọng. Trước tình hình đó thách thức đặt ra với ngành tự động hoá cũng hết sức cao, phải nắm băt công nghệ mới để đưa vào phục vụ sản suất thay thế cho công nghệ cũ, thủ công, lạc hậu nhằm tăng năng suất và chất lượng ổn định, tăng khả năng cạnh tranh cho hàng hoá trong nước. Công nghệ cân băng tải đă từ lâu là cần thiết và không thể thiếu trong các dây chuyền công nghiệp, đặc biệt là trong các nhà máy sản xuất xi măng, trong các nhà máy sản suất đá granite ..v..v… Các hệ điều khiển như Vi xử lý, PLC … không mới nhưng đang đổi mới rất nhanh về công nghệ phần cứng và các tính năng ứng dụng. Nó có nhiều ưu việt trong các quá trình điều khiển tự động, thay thế rất nhiều thiết bị phức tạp để thực hiện các công việc phức tạp, biến nó trở thành đơn giản. Ngày nay việc ứng dụng các thiết bị điều khiển như Vi xử lý, PLC… hết sức rông dăi trong các thiết bị công nghiệp. Cùng với đó, công nghệ biến tần phát triển cũng đă giúp điều chỉnh tốc độ động cơ xoay chiều 3 pha một cách linh hoạt, thay thế các động cơ một chiều phức tạp và đắt đỏ, với một dải điều chỉnh khá rộng. Vì vậy nghiên cứu thiết kế hệ thống cân băng định lượng trong nhà máy sản xuất xi măng, các nhà máy chế biến thức ăn gia xúc, chế biến thực phẩm ..... là cấp thiết.
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP TRẦN ĐỨC HÙNG XÂY DỰNG THUẬT TOÁN VÀ ỨNG DỤNG PHẦN MỀN MATLAB - SIMULINK ĐIỀU KHIỂN HỆ TRUYỀN ĐỘNG BIẾN TẦN - ĐỘNG CƠ TRONG CÔNG NGHỆ CÂN BĂNG ĐỊNH LƯỢNG Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển Tự động hóa Mã số: LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KHOA CHUYÊN MÔN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TRƯỞNG KHOA TS ĐỖ TRUNG HẢI PHÒNG ĐÀO TẠO Thái Nguyên – 2018 -i- LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi dựa hướng dẫn tập thể nhà khoa học tài liệu tham khảo trích dẫn Kết nghiên cứu trung thực Thái Nguyên, ngày tháng Học viên năm 2018 - ii - LỜI CẢM ƠN Đề tài luận văn thạc sĩ hoàn thành tại Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Có luận văn tốt nghiệp này, tơi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành sâu sắc tới Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên, Khoa Điện, Khoa đào tạo sau đại học, đặc biệt thầy giáo TS Đỗ Trung Hải, Trưởng khoa Điện trực tiếp hướng dẫn, dìu dắt, giúp đỡ tơi với dẫn khoa học quý giá suốt q trình triển khai, nghiên cứu hồn thành đề tài " Xây dựng thuật toán ứng dụng phần mền Matlab - Simulink điều khiển hệ truyền động biến tần - động công nghệ cân băng định lượng" Xin chân thành cảm ơn Thầy Cô giáo - Các nhà khoa học trực tiếp giảng dạy truyền đạt kiến thức khoa học chuyên ngành Kỹ thuật điều khiển Tự động hóa cho thân tơi năm tháng qua Tuy nhiên, có hạn chế về thời gian kiến thức nên Luận văn khơng tránh khỏi thiếu sót Tơi mong nhận ý kiến đóng góp Thầy Cô giáo - Các nhà khoa học để tiến Một lần xin chân thành cảm ơn tập thể cá nhân TS Đỗ Trung Hải, Trưởng khoa Điện hết lòng quan tâm, giúp đỡ, tạo điều kiện để tơi hồn thành Luận văn Trân trọng cám ơn./ Thái Nguyên, ngày tháng Học viên Trần đức Hùng năm 2018 - iii - MỤC LUC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC HÌNH v MỞ ĐẦU vii Tính cấp thiết đề tài vii Mục tiêu nghiên cứu vii Dự kiến kết đạt viii Phương pháp phương pháp luận viii Cấu trúc luận văn viii Chương 1: Tông quan về Hệ thống cân băng định lượng viii Chương 4: Thực nghiệm Hệ cân băng định lượng viii Kết luận kiến nghị viii CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CÂN BĂNG ĐỊNH LƯỢNG 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Khái niệm 1.3 Cấu tạo cân băng định lượng 1.4 Tế bào cân đo trọng lượng 1.4.1 Nguyên lý tế bào cân số SFT 1.4.2 Nguyên lý tế bào cân Tenzomet 1.5 Nguyên lý tính lưu lượng cân băng định lượng 1.5.1 Nguyên lý tính lưu lượng 1.5.2 Đo trọng lượng liệu băng tải 1.6 Sensor đo tốc độ (encoder quang) 1.7 Khái quát về điều chỉnh cấp liệu cho cân băng 10 1.8 Kết luận chương 12 CHƯƠNG CẤU TRÚC HỆ CÂN BĂNG ĐỊNH LƯỢNG 13 2.1 Cấu trúc hệ thống cân băng 13 2.2 Hệ điều chỉnh tốc độ động không đồng dùng biến tần 14 2.2.1 Động không đồng 14 2.2.2 Khái quát về biến tần 18 2.2.3 Điều chỉnh tần số động biến tần 20 - iv - 2.3 Cảm biến áp lực Loadcell 22 2.3.1 Khái niệm Load cell 22 2.3.2 Cấu tạo loadcell 22 2.3.3 Nguyên lý hoạt động loadcell 23 2.3.4 Thông số kĩ thuật 24 2.3.5 Phân loại loadcell 25 2.3.6 Cơng thức tính khối lượng LoadCell 25 2.4 Băng tải cao su 27 2.5 Đo tín hiệu phản hồi 28 2.5.1 Đo vận tốc băng tải 28 2.5.2 Đo khối lượng liệu băng 30 2.6 Kết luận chương 31 CHƯƠNG TỔNG HỢP HỆ CÂN BĂNG ĐỊNH LƯỢNG 32 3.1 Sơ đồ cấu trúc hệ thống cân băng định lượng 32 3.2 Nhận dạng mơ hình tốn học đối tượng 34 3.2.1 Thu thập liệu vào/ra đối tượng 34 3.3 Xác định điều khiển 38 3.3.1 Bài toán (Xác định luật điều khiển) 39 3.3.2 Bài toán (Lựa chọn thiết bị thực luật điều khiển) 41 3.4 Card ghép nối 42 3.4.1 Giới thiệu Arduino 42 3.4.2 Thư viện ArduinoIO 44 3.4 Kết luận chương 45 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM HỆ CÂN BĂNG ĐỊNH LƯỢNG 46 4.1 Các thiết bị thực nghiệm 46 4.1.1 Động 46 4.1.2 Biến tần 46 3.1.3 Tạo tín hiệu điều khiển 46 Cấu trúc mạch vòng điều khiển lưu lượng Matlab Simulink 47 4.1.4 Thiết bị hiển thị 47 4.1.5 Card ghép nối máy tính – Bo mạch ArduinoDue 47 4.1.6 Thiết bị đo khối lượng - Loadcell 48 -v- 4.1.7 Thiết bị đo vận tốcbăng tải 48 4.1.8 Thiết bị khuếch đại tín hiệu điều khiển 48 4.1.9 Mơ hình thực nghiệm hệ thống cân băng định lượng 48 4.2 Thực nghiệm 48 4.2.1 Cấu trúc thực nghiệm 48 4.2.2 Kết thực nghiệm 48 4.3 Kết luận chương 52 Tiếng Việt 53 Tiếng Anh 53 - vi - DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1 Sơ đồ cấu tạo cân băng định lượng Hình Sơ đồ tế bào cân số SFT Hình Sơ đồ cầu tế bào cân Tezomet Hình Encoder quang tương đối Hình Định lượng gián đoạn 11 Hình Định lượng liên tục 11 Hình Cấu trúc hệ thống cân băng định lượng 13 Hình 2 Đặc tính thay đổi tần số động khơng đồng 16 Hình Sơ đồ cấu trúc hệ truyền động 16 Hình Biến tần 18 Hình Nguyên lý hoạt động biến tần 19 Hình Sơ đồ mạch lực biến tần nguồn áp dùng Tranzitor 21 Hình Giản đồ điện điện áp pha A dùng phương pháp PWM 21 Hình Cấu tạo Loadcell 23 Hình Nguyên lý hoạt động Loadcell 23 Hình 10 Cấu trúc cầu cân mô men lực 25 Hình 11 Băng tải cao su 27 Hình 12 Encoder tương đối 29 Hình 13 Mạch đo tín hiệu tốc độ 29 Hình 14 Mạch đo khối lượng 30 - vii - MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Trong năm gần đây, với phát triển mạnh khoa học kĩ thuật, cơng cơng nghiệp hố, đại hoá đất nước Đảng nhà nước trọng Trước tình hình thách thức đặt với ngành tự động hoá cao, phải nắm băt công nghệ để đưa vào phục vụ sản suất thay cho công nghệ cũ, thủ công, lạc hậu nhằm tăng suất chất lượng ổn định, tăng khả cạnh tranh cho hàng hoá nước Công nghệ cân băng tải đă từ lâu cần thiết thiếu dây chuyền công nghiệp, đặc biệt nhà máy sản xuất xi măng, nhà máy sản suất đá granite v v… Các hệ điều khiển Vi xử lý, PLC … không đổi nhanh về cơng nghệ phần cứng tính ứng dụng Nó có nhiều ưu việt trình điều khiển tự động, thay nhiều thiết bị phức tạp để thực công việc phức tạp, biến trở thành đơn giản Ngày việc ứng dụng thiết bị điều khiển Vi xử lý, PLC… rông dăi thiết bị cơng nghiệp Cùng với đó, cơng nghệ biến tần phát triển đă giúp điều chỉnh tốc độ động xoay chiều pha cách linh hoạt, thay động chiều phức tạp đắt đỏ, với dải điều chỉnh rộng Vì nghiên cứu thiết kế hệ thống cân băng định lượng nhà máy sản xuất xi măng, nhà máy chế biến thức ăn gia xúc, chế biến thực phẩm cấp thiết Mục tiêu nghiên cứu - Xây dựng mô tả công nghệ nguyên lý điều khiển hệ thống cân băng định lượng - Tính tốn, thiết kế, viết chương trình điều khiển để điều khiển hệ thống - Mô thực nghiệm về điều khiển cân băng định lượng thiết bị thực tại trường - viii - Dự kiến các kết đạt - Mơ hình tốn học hệ thống cân băng định lượng - Chương trình điều khiển hệ thống - Cấu trúc mô hệ thống Matlab/Simulink Phương pháp phương pháp luận - Nghiên cứu tài liệu khoa học (Trên mạng internet, Trung tâm học liệu Đại học Thái Nguyên) - Nghiên cứu thực tế Cân băng định lượng tại nhà máy xi măng La hiên Thái Nguyên - Làm thực tế mơ hình Cân băng định lượng tại Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Cấu trúc luận văn Luận văn chia làm chương: Chương 1: Tông quan về Hệ thống cân băng định lượng Chương 2: Cấu trúc Hệ cân băng định lượng Chương 3: Tổng hợp Hệ cân băng định lượng Chương 4: Thực nghiệm Hệ cân băng định lượng Kết luận kiến nghị -1- CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CÂN BĂNG ĐỊNH LƯỢNG 1.1 Đặt vấn đề Việc đo lường kiểm soát khối lượng nhà máy, xí nghiệp quan trọng Trong nhiều q trình, việc đo lường kiểm sốt khối lượng khơng thể thiếu để đạt chất lượng sản phẩm cuối tốt nhất, với suất cao giá thành thấp Trước có hệ thống đo khối lượng dùng đối trọng lò xo kết cấu khí, việc sử dụng loại cân cồng kềnh độ xác khơng cao Ngày q trình/ hệ thống đại địi hỏi phải có độ xác cao việc đo lường thiết bị Vấn đề công nghệ đo phù hợp, hiển thị xác thơng số đo lường vấn đề nhiều kỹ sư tích hợp, đo lường điều khiển quan tâm Hệ thống cân băng định lượng hệ thống có vai trị quan trọng dây trùn sản xuất cơng nghiệp, thương mại Các q trình cơng nghệ nói chung đều từ xử lý nguyên liệu thô ban đầu để tạo thành phẩm Vậy làm để định lượng khối lượng nguyên liệu đầu vào cách xác đời sản phẩm đạt tiêu chuẩn chất lượng với chi phí sản xuất thấp nhất? Trong nhà máy, xí nghiệp cơng đoạn xử lý nguyên liệu đều cần định lượng, từ lĩnh vực đơn giản đưa khối lượng nguyên liệu đầu vào để sản xuất, đến công việc phức tạp sử dụng thương mại để buôn bán, trao đổi Vai trò việc cân định lượng thiếu hệ thống tự động hoá như: nhà máy xi măng, nhà máy nhiệt điện, Hệ thống cân băng định lượng tham gia vào trình sản xuất xi măng bao gồm: cân đo nguyên liệu cho máy nghiền nguyên liệu theo tỷ lệ, thành phần suất đặt trước, cung cấp nhiên liệu để đốt đảm bảo lưu lượng cho phù hợp với điều kiện trước, sau lị nung Ngồi hệ thống cân băng định lượng cân đo - 39 - 3.3.1 Bài toán (Xác định luật điều khiển) Bài toán thực dựa việc tổng hợp điều khiển lưu lượng hệ thống cân băng định lượng Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển điều khiển lưu lượng hệ cân băng định lượng trình bày hình 3.13 m Qđ e RQ udk WDT v Q X (-) Hình 13 Cấu trúc điều khiển hệ thống Trong đó: - Qđ : Tín hiệu lưu lượng đặt - RQ: Bộ điều chỉnh lưu lượng - WDT: Đối tượng điều khiển, hệ thống cân băng - Q: Lưu lượng (Kg/h) - v: Vận tốc dài băng tải (m/h) - m: Khối lượng băng tải (Kg/m) - uđk: Tín hiệu điều khiển - e: Sai lệch điều khiển Ở ta phải xác định quy luật điều khiển điều khiển lưu lượng RQ cho trình làm việc lưu lượng liệu thực hệ thống bám theo lượng đặt cho trước Bộ điều khiển RQ tổng hợp theo phương pháp modul tối ưu, tín hiệu điều khiển là tín hiệu đầu vào để điều khiển đối tương - 40 - (chính tín hiệu điều khiển biến tần để biến tần cấp điện cho động cơ, kéo băng tải) Bộ điều khiển định đến chất lượng động tĩnh hệ thống cân băng định lượng Ta thấy rằng, cấu trúc điều khiển hệ thống có hàm nhân (giữa vận tốc băng v khối lượng m), ta tống hợp điều chỉnh R Q theo phương pháp modul tối ưu Để thực tổng hợp RQ ta giả thiết khối lượng m số (nguyên liệu băng đồng nhất) Trong trình thử nghiệm hệ thống cân băng với nguyên liệu đồng nhất, tác giả đo m dao động xung quanh giá trị 1.5kg/m nên tác giả chon m = 1.5 kg/m Khi đó, ta biến đổi cấu trúc điều khiển về dạng sau Qđ e udk RQ WDT v Q m (-) Hình 14 Cấu trúc điều khiển hệ thống (m số) Biến đổi tương đương cấu trúc thay thông số Qđ e RQ (-) Đăt Wh udk m K (1 1s)(1 s) Q m K (1 1s)(1 s) Theo phương pháp module tối ưu ta phải xác định R Q cho hàm truyền hệ kín với phản hồi (-1) phải thỏa mãn điều kiện chuẩn modul tối ưu, hay: - 41 - Wk RQ R Q Wh RQ Wh 2 s 2 s (3.3) 2 Wh 2 s s 1 m K 2 s s 1 (1 1s)(1 s) (3.4) Chọn τ = τ1 = 0.78045, ta được: RQ mK 2 1s 1s 1 (1 1s )(1 s ) 1 2s 2 1 2mK 1s 2mK 2mK s (3.5) Thay số ta được: 0.41093 1 1.5 8694.4 0.78045 1.5 8694.4 0.78045 s 2.0186 105 4.9124 105 s RQ (3.6) Như luật điều khiển điều khiển lưu lượng thực theo (3.6) 3.3.2 Bài toán (Lựa chọn thiết bị thực luật điều khiển) Có nhiều phương pháp để thực luật điều khiển (3.6) sử dụng mạch tương tự sử dụng mạch số Trong mạch số dùng vi xử lý, PLC máy tính để thực luật điều khiển MATLAB mơi trường tính tốn số lập trình, thiết kế cơng ty MathWorks MATLAB cho phép tính tốn số với ma trận, vẽ đồ thị hàm số hay biểu đồ thơng tin, thực thuật tốn, tạo giao diện than thiện với người dùng, liên kết với chương trình máy tính viết nhiều ngơn ngữ lập trình khác trùn thơng kết nối thiết bị thực Đặc biệt với công cụ Simulink thư viện, MATLAB cho phép mơ q trình điều khiển nhiều mơ hình thực tế - 42 - kỹ thuật Matlab đóng vai trị trung tâm điều khiển hệ thống điều khiển số Trong luận văn, tác giả sử dụng máy tính với phần mềm MATLAB-SIMULINK để thực luật điều khiển hệ điều khiển cân băng định lượng Như máy tính với phần mềm Matlab – Simulink cấu trúc thực chức sau: - Tạo tín hiệu chủ đạo (hay tín hiệu đặt lưu lượng) - Tổng hợp tạo tín hiệu điều khiển theo (3.6) - Hiển thị kết 3.4 Card ghép nối Thực nhiệm vụ gửi tín hiệu điều khiển từ máy tính qua phần mềm MatLab-Simulink tới biến đổi lượng – điều khiển biến tần kéo băng tải, thông tin phản hồi hệ quay trở về tham gia vào trình điều khiển luận văn sử dụng card ghép nối ArduinoDue Arduino sản xuất, kèm theo thư viện ArduinoIO MathWorks cung cấp 3.4.1 Giới thiệu Arduino Arduino hệ thống sản xuất bo mạch mã nguồn mở hình thành phát triển từ năm 2005 Do bo mạch mã nguồn mở nên đến hệ thống phát triển mạnh mẽ có thư viện hỗ trợ cho người sử dụng đa dạng, phong phú Là thiết bị phần cứng, Arduino hoạt động độc lập với chức thực luật điều khiển, kết nối với máy tính, thiết bị Arduino khác, thiết bị điện tử khác Trong luận văn sử dụng Card Arduino với vai trò thiết bị kết nối Bo mạch ArduinoDue sử dụng vi điều khiển 32bit hãng Atmel sản xuất Sơ đồ kết nối với máy tính hình 3.15 - 43 - P1 Header 2X2 VCC P3 R3 1k Header 3X2 GND D1 CD1206-S01575 GND 104 C10 XVCC L3 USB1 VCC DD+ ID GND *2 24 C9 100pF USBVCCU2 GND 150mH 12Mhz C12 R7 R9 1k 1k BDBD+ 32 100pF +5V USB_M C13 104 GND GND VUCAP USBVCCU2 RDRD+ GND C14 104 GND 27 31 30 29 28 21 20 19 18 17 16 15 14 (PCINT7/OC0A/OC1C)PB7 Reset(PC1/DW) (PCINT6)PB6 (PCINT5)PB5 (T1/PCINT4)PB4 XTAL2(PC0) (PD0/MISO/PCINT3)PB3 (PDI/MOSI/PCINT2)PB2 XTAL1 (SCLK/PCINT1)PB1 (SS/PCINT0)PB0 AVCC (INT4/ICP1/CLK0)PC7 (OC1A/PCINT8)PC6 VCC (PCINT9/OC1B)PC5 GND (PCINT10)PC4 (AIN2/PCINT11)PC2 8PB5 8PB4 8PB6 8PB7 MISO2 SCK2 RESET2 MISO2 MOSI2 SCK2 22 RESET_CMD 23 25 26 13 12 11 10 UCAP UVCC DD+ UGND (CTS/HWB/TO/INT7)PD7 (RTS/AIN5/INT6)PD6 (XCK/AIN4/PCINT12)PD5 (INT5/AIN3)PD4 (TXD1/INT3)PD3 (RXD1/AIN1/INT2)PD2 33 (AIN0/INT1)PD1 PAD (OC0B/INT0)PD0 ATMEGA16U2-MU R8 MASTER-RESET 1k R10 USBVCC 1k R11 GND TXL-U2 RXL-U2 1k +5 R12 LED 1k R13 LED 1k GND +5V F1A Jac DC IN OUT C15 C18 100uF/35V 104 1N4007 C16 C19 100uF/35V 104 3V3 IC1 IN ADJ/G -DC D2 Tab OUT +DC Tab JDC1 ADJ/G IC2 F1 LM1117 C17 C20 100uF/35V 104 LM1117 1k LED3 LED GND Hình 15 Sơ đồ mạch kết nối ArduinoDue với máy tính Các thơng số bo mạch Vi điều khiển: AT91SAM3X8E Một lõi 32-bit, cho phép hoạt động byte liệu rộng xung nhịp CPU Điện áp hoạt động: 3.3 V Nguồn cấp: 7-12 V Số đầu vào/ra số: 54 (trong có 12 cung cấp đầu PWM) Đầu vào tương tự: 12 Đầu tương tự: (DAC) Dòng điện vào/ra số: 130 mA - 44 - Bộ nhơ chương trình (Flash): 512 KB SRAM: 96 KB Tần số xung hoạt động: 84 MHz 3.4.2 Thư viện ArduinoIO Thư viện ArduinoIO thư viện công cụ Simulink hỗ trợ bo mạch Arduino làm việc với Matlab-Simulink.Thư viện gồm khối chức để cài đặt sử dụng tính ArduinoDue Hình 16 Các khối chức thư viện ArduinoIO - Khối chức Arduino IO setup: thiết lập cài đặt giao tiếp với Arduino - Khối chức Real-Time Pacer: Cài đặt cho Simulink chạy với thời gian thực - Khối chức Arduino Analog Read: đọc giá trị ADC đầu vào analog Arduino - Khối chức Arduino Digital Read: đọc giá trị đầu vào số Arduino - Khối chức Arduino Analog Write: xuất giá trị tương tự đầu tương tự Arduino - 45 - - Khối chức Arduino Digital Write: ghi giá trị đầu số Arduino - Khối chức Encoder Read: thiết lập đọc giá trị đếm xung Arduino - Khối chức Encoder Reset - Khối chức DC Motor: điều khiển động chiều - Khối chức Stepper Motor: điều khiển động bước - Khối chức Servo Read, Servo Write: điều khiển động servo 3.4 Kết luận chương Chương trình bày việc xây dựng sơ đồ cấu trúc hệ thống cân băng định lượng; nhận dạng mơ hình tốn học hệ thống cân băng định lượng; tổng hợp điều chỉnh lưu lượng cho hệ; lựa chọn thiết bị thực luật điều khiển; bo mạch điều khiển da ArduinoDue thư viện ArduinoIO Luật điều khiển lưu lượng (3.6) xác định theo phương pháp modul tối ưu Để thực luật điều khiển tác giả chọn sử dụng thiết bị điều khiển số phần mềm Matlab/Simulink Ngồi chứng điều khiển máy tính cịn làm nhiệm vụ khác tạo tín hiệu chủ đạo, tổng hợp tín hiệu hiển thị kết Để ghép nối thiết bị ngoại vi với máy tính sử dụng Card Arduino, card có nhiều tính luận văn sử dụng tính giao tiếp - 46 - CHƯƠNG THỰC NGHIỆM HỆ CÂN BĂNG ĐỊNH LƯỢNG 4.1 Các thiết bị thực nghiệm 4.1.1 Động 4.1.2 Biến tần 3.1.3 Tạo tín hiệu điều khiển Trong phạm vi đề tài, ta sử dụng Matlab Simulink để điều khiển hệ thống cân băng định lượng Máy tính có cài đặt Matlab Simulink Cấu trúc mạch vịng điều khiển lưu lượng khiển hệ thống cân băng định lượng Matlab Simulink - 47 - Cấu trúc mạch vòng điều khiển lưu lượng Matlab Simulink 4.1.4 Thiết bị hiển thị Thiết bị hiển thị thiết bị cho ta quan sát trạng thái, đặc tính hệ thống Để làm việc đó, có nhiều cơng cụ thực được, ví dụ phần mềm Control-desk kèm card điều khiển DSP1104 Tuy nhiên để sử dụng Control-desk ta bắt buộc phải có DSP1104 Như ta sử dụng Matlab-Simulink để thực điều khiển Thông qua card ghép nối Arduino máy tính nhận tín hiệu trạng thái vận tốc băng khối lượng liệu băng tải Do đó, ta sử dụng công cụ hiển thị Simulink để vẽ đặc tính thể trạng thái động hệ thống 4.1.5 Card ghép nối máy tính – Bo mạch ArduinoDue Card ghép nối máy tính với thiết bị ngoại vi hình sau Card ghép nối ArduinoDue - 48 - 4.1.6 Thiết bị đo khối lượng - Loadcell 4.1.7 Thiết bị đo vận tốcbăng tải 4.1.8 Thiết bị khuếch đại tín hiệu điều khiển 4.1.9 Mơ hình thực nghiệm hệ thống cân băng định lượng 4.2 Thực nghiệm 4.2.1 Cấu trúc thực nghiệm Cấu trúc điều khiển hệ thống cân băng định lượng hình sau - Tham số điều khiển lưu lượng theo quy luật (3.6) 4.2.2 Kết thực nghiệm 4.2.2.1 Đáp ứng hệ với tín hiệu đầu vào hàm bước nhảy - Tín hiệu tốc độ đặt: Qđ = kg/h - Đáp ứng lưu lượng hệ: - 49 - Đáp ứng lưu lượng hệ với tín hiệu đặt dạng hàm bước nhảy - Đáp ứng vận tốc dài băng tải: Đáp ứng vận tốc dài băng tải với tín hiệu đặt dạng hàm bước nhảy - 50 - 4.2.2.2 Đáp ứng hệ với tín hiệu đầu vào hàm sin - Tín hiệu tốc độ đặt: Qđ = kg/h - Đáp ứng lưu lượng hệ: Đáp ứng lưu lượng hệ với tín hiệu đặt dạng hàm sin - Đáp ứng vận tốc dài băng tải: Đáp ứng vận tốc dài băng tải với tín hiệu đặt dạng hàm sin - 51 - 4.2.2.3 Đáp ứng hệ với tín hiệu đầu vào dạng bậc thang - Tín hiệu tốc độ đặt: Qđ = kg/h - Đáp ứng lưu lượng hệ: Đáp ứng lưu lượng hệ với tín hiệu đặt dạng bậc thang - Đáp ứng vận tốc dài băng tải: Đáp ứng vận tốc dài băng tải với tín hiệu đặt dạng bậc thang - 52 - 3.2.2.4 Đánh giá kết thực nghiệm Từ kết thực nghiệm trên, thấy số đặc điểm sau: - Đáp ứng hệ thống ln bám theo tín hiệu đặt cho dù tín hiệu đặt dạng khác - Thời gian xác lập nhanh, lượng điều chỉnh nhỏ 4.3 Kết luận chương Chương trình bày về thiết bị phục vụ thực nghiệm hệ thống cân băng định lượng với điều khiển lưu lượng thực vi xử lý Thực thực nghiệm điều khiển hệ thống cân băng định lượng với dạng lưu lượng đặt khác thu kết đạt với lý thuyết phân tích Bộ điều chỉnh lưu lượng trình bày chương thực tốt chức điều chỉnh lưu lượng - 53 - TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Bùi Quốc Khánh – Phạm Quốc Hải – Dương Văn Nghi (1999), Điều chỉnh tự động truyền động điện, nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Nguyễn Phùng Quang (1996), Điều khiển động không đồng xoay chiều ba pha, nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Nguyễn Phùng Quang (2004), Matlab & Simulink dành cho kỹ sư điều khiển tự động, nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Tiếng Anh 48531EMS – Chapter 12 Brushless DC motors Bhim Singh – B P Singh – (Ms) K Jain (2002), Implementation of DSP based Digital Speed for Permanent Magnet Brushless dc Motor, Department of Electrical Engineering, IIT, New Delhi Bimal K Bose (1996), Power Electronics and Variable Frequency Drives, University of Tennessee, Knoxville, Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc., NewYork Devendra Rai, Brushless dc Motor – Simulink simulator, Department of Electronics and Communication Engineering, National Institute of Technology Karnataka, India DSP-based Electric Drives Laboratory, Getting Started with dSPACE, University of Minnesota Jianwen Shao (2003), Direct Back EMF Detection Method for Sensorless Brushless DC (BLDC) Motor Drives, Virginia Tech University Texas Instruments (1997), DSP Solutions for BLDC Motors, Literature Number: BPRA055 Arduino, http://arduino.cc ... nghiên cứu hoàn thành đề tài " Xây dựng thuật toán ứng dụng phần mền Matlab - Simulink điều khiển hệ truyền động biến tần - động công nghệ cân băng định lượng" Xin chân thành cảm ơn Thầy... Tông quan về Hệ thống cân băng định lượng Chương 2: Cấu trúc Hệ cân băng định lượng Chương 3: Tổng hợp Hệ cân băng định lượng Chương 4: Thực nghiệm Hệ cân băng định lượng Kết luận kiến nghị... (Xác định luật điều khiển) Bài toán thực dựa việc tổng hợp điều khiển lưu lượng hệ thống cân băng định lượng Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển điều khiển lưu lượng hệ cân băng định lượng