Dieu Khien Toc Do Dong Co Bang Thuc Toan PID

8/6/2019 Dieu Khien Toc Do Dong Co Bang Thuc Toan PID

1/12

TR NG I H C S PH M K THU T TP. H CH MINH

KHOA: I N- I N T B MN I U KHI N T NG

----- -----

BO CO

N MN H C 1

TI : I U KHI N T C NG C DCB NG THU T TON PID

GVHD:TS.NG VN THUYN

Thnh ph H Ch Minh Thng 1-2010


2/12

I U KHI N NG C DC B NG THU T TON PID GVHD:TS. NG VN THUYN

PHATTRIENCONGNGHE.COM Trang 2

TI: I U KHI N T C NG C DC B NG THU T TON PID

N I DUNG:

I- Gi i thi u chung :1.Cc ph ng php i u khi n t c ng c DC.

1.1.Ph ng php i u khi n vng h .1.2.Ph ng php i u khi n vng kin.

2.V n n nh t c ng c DC.3.V n l a ch n b i u khi n cho ng c DC.

II- Thu t ton PID s

1.L thuy t v PID.2.Kh o st s nh h ng c a cc khu P,I,D b ng Simulink i v i p ng c a ng c DC.3.Tuning PID.

III- Thi t k b i u khi n PID s trn vi i u khi n AT89S52.

1.S k t n i ph n c ng.

2.Gi i thu t ch ng trnh.

3.Ch ng trinh C cho vi i u khi n.

IV- K t lu n:


3/12



I- Gi i thi u chung:ng c i n DC ngy nay vn cn c s d ng r ng ri trong nhi u l nh v c

khc nhau.V n n nh t c ng c l c n thi t trong m t s qu trinh cngnghi p.C r t nhi u ph ng php khc nhau th c hi n yu c u ny m ph ngphp i u khi n t c theo thu t ton PID l kh ph bi n .

I.1.Kh o st m t s c tnh c a ng c i n DC.

Ph ng trnh cn b ng i n p ph n ng:

v i ea = Ke * *w.

Ph ng trnh cn b ng moment:

Mdt = J. + TL + B.wV i Mdt = Km * * ia .T cc ph ng trnh trn , ta c h ph ng trnh bi n tr ng thi c a ng c :

= .i a - w +

= - . w -

I.2. ng c DC v i b i u khi n PID:Hm truy n c a b PID: GPID(s) = Kp + Kd.s + .H th ng i u khi n ng c c m t nh sau:

R(s) C(s)

-

S m ph ng trn Simulink:

DU

L

GPID(s) DC motor


4/12




5/12



K t qu m ph ng thu c nh sau:

B ng cch thay i cc h s Kp, Ki, Kd c a b i u khi n PID, ta c th a ra m t s k tlu n t ng quan nh t v nh h ng c a cc khu P,I,D i v i ch t l ng p ng c a ngc nh sau:

nh h ng c a vi c tng cc thng s Kp, Ki, Kd

Ch s ch t l ng Rise Time v t l Th i gian xc l p Sai s xc l p

Kp Gi m t ng Thay i nh Gi m

Ki Gi m t ng t ng Lo i b

Kd Gi m t or t ng Gi m t ng Khng tc d ng

Nh v y: p ng (t c ) c a ng c v i b i u khi n PID c c i thi n m t cchng k v cc ch s ch t l ng nh v t l , th i gian xc lp, sai s xc l p.


6/12



II- Thu t ton PID:

Setpoint (Gi tr t) l gi tr mong mu n t c t i ng rac a i t ng i u khi n.

Process variable (Bin qutrnh ): tn hi u h i ti p m b i u khin nh n c t i

t ng i u khi n.Control variable : gi tr ng

ra c a b i u khi n.Error: gi tr sai l ch gi a gi tr t v gi tr hi n t i ng ra c a i t ng i u

khi n v b i u khi n PID lun a ra tn hi u i u khi n CV d a trn gi tr c a error.Output : gi tr ng ra c a i t ng i u khi n.

1) Ho t ng c a khu P: (khu t l ) ,khu ny lun a ra tn hi u i u khi nlun t l v i gi tr sai l ch:Hm truy n c a khu P lin t c:

(t)

V i Kp: h s t l .error = setpoint process variable.Pout: ng ra c a b i u khi n P.

Khi chuy n qua mi n r i r c th ta cph ng trnh : Pout(k) = Kp* error(k).Nh v y, th c hi n khu P trong min r i r c ta lm nh sau:

*Ti n hnh l y m u (thu th p d li u t i ng ra v so snh v i gi tr t) t i th i i m(k-1).Ts v th i i m kTs.

* Tnh gi tr sai l ch error t i th i i m kTs.* a ra tn hi u i u khi n theo nguyen tc : Pout = Kp* error.

Ta th y tn hi u Pout ph thu c vo h s Kp, h s n y c c gi tr t i u nh qutrnh tunning b PID .N u Kp qu l n c th lm cho h th ng dao ng c chu k , gyra v t l cao.N u Kp qu nh th t o ra tn hi u Pout nh .Nh v y, khi thay i kplm nh h ng n cc ch tiu ch t l ng nh v t l , gi tr offset.


7/12



2.Ho t ng c a khu D ( khu vi phn): lun a ra tn hi u i u khi n t l v i t c thay i c a gi tri sai lch.

Dout(t) = Kd*

R i r c ph ng trnh trn theoph ng php sai phn li ta c:Dout(k) = Kd *( e(k) e(k-1) ).Nh v y, th c hi n khu D trongmi n r i r c ta ti n hnh nh sau:

* L y m u t i th i i m k Ts r i t tnh gi tr sai l ch t i th i i mny.*Tnh gi tr sai l ch gi a gi tr sail ch tai th i i m l y m u v th ii m tr c 1 chu k l y m u.

S k t h p c a khu P v D: ( b i u khi n PD):

Ng ra c a b PD: CV=Kp*error(t) + Kd* = Kp*(Sp Pv) + Kd* . T i th i i m t =0+ , lc ny ng c ch a quay, t c l Pv=0, trong khi Sp thayi t 0 n gi tr t tr c Sp , nh v y ng ra c a b PD so v i b P th c c ng

thm 1 i l ng Kd* , v nh v y s lm ng c gia t c nhanh h n.

T i th i i m t >0, lc ny ng c quay , do Sp l hng s nn

Kd* = - Kd* ,v nh v y khi ng c gia t c r i khu th D c tcd ng lm gi m Cv , chnh c i m ny khu D c th gi m v t l c a p ng.

K t lu n: Tc d ng c a khu D l kh c ph c c hi n t ng v t l v dao ng l

nh c i m c a khu P nh ng v m t ton h c th khu D khng c tc dng lmgi m offset ( gi trxc l p c a p ng v gi tr t ).

3.Ho t ng c a khu I: (khu tch phn ): a ra tn hi u i u khi n d a trn gi tr c a sai l ch v th i gian x y ra sai l ch.Ph ng trnh c a khu I lin t c: u(t) = Ki* dt .


8/12



Khi chuy n qua mi n r i r c : u(KT) = Ki. dt + Ki. dt

hay: u(KT) = [u(k-1)T] + .(e[(k-1)T] + e[kT]).

Nh v y, khu I lun a ra tn hi u i u khi n Iout > 0 khi cn tn t i gi tri sai lche(t) t i th i i m hi n t i v th i i m tr c m t chu k l y m u.th c hi n khu I trong mi n r i r c ta ti n hnh nh sau:

L y m u t i th i i m hi n t i , t tnh gi tr sai l ch t i th i i m ny.L y t ng gi tri sai lch ny v gi tr sai l ch tr c r i nhn cho Ki.C ng d n gi tr Iout ny v i Iout tr c m t chu k l y m u.L u gi tr sai l ch v Iout hin t i cho l n tnh ti p theo.

4. B i u khi n PID: l s k t h p c a cc khu P,I,D do n kh c ph c cnh c i m c a m i khu ring l .Nh v y , ng ra c a b PID l:CV(kT) = Kp*[ Sp Pv(KT)] + Iout[(k-1)T] + Ki*( e(kT) +e[(k-1)T] ) +

+ Kd*[ e(kT) e(k-1)T ].Hi n t ng Reset Wind_up: th c ch t y l hi n t ng gy ra b i c i m ho tng c a khu I. Khu I lin t c l y t ng gi tr sai l ch t i th i i m l y m u hi n t i

v th i i m tr c , nh ng v l do no m khi b PID ho t ng, gi tr sai l cherror lun lun t n t i th khu I s a ra tn hi u Iout r t l n t c l gi tr Cv t ln

i t ng i u khi n s r t l n, nhuwg th ng th cc i t ng i u khi n b gi i h nb i m t s c tnh c , i n

5. V n tunning b PID:

Tunning PID l tm cc thng s Kp,Ki,Kd ti u sao cho p ng t i ng ra th a mnyu c u v ch t l ng cho tr c.

i t ng i u khi n trong ph m vi ti l ng c DC l i t ng khng ph c t pl m, tuy nhin do ch a bi t cc thng s v c tnh c , i n , do v y vi c tm c th m hnh ton h c c a ng c l kh khn, do v y s ti n hnh tunning PID cho ngc theo ph ng php i u ch nh v quan st .

Tng d n h s Kp , n gi tr no th x y ra v t l ho c dao d ng c a v n t c.

Tng gi tr Kd ln lo i b v t l do khu P gy ra., nh ng v n cn t n t i offset.Tng d n gi tr Ki ln lo i b gi tr offset ,nu tng Ki qu l n s gy ra daong.


9/12



C- Thi t k b i u khi n PID s cho ng c DC trn vi i u khi n AT89S52.

Cc c i m v ph n c ng c a Vi i u khi n AT89S52 v a cho ng d ng thi tk b PID cho ng c DC, tuy nhin do mt s nguyn nhn ch quan cng nh khchquan khng cho php thit k m t cch hon h o b PID, cng l h n ch c a ti.

I. S nguyn l phn c ng.1.Kh i ngu n:

NGUON 5V

12

7805

1 3

2

I N OU T

G N D

AC 15v

12

2200uF

- +

BRIDGE

1

4

3

2

0

D2

LED

2200uF

1K

2.Vi i u khi n AT89S52:

0

P0.0

P3.0RN 3

2345678

1

9

P0.7

P0.5P1.6

RN 1

2345678

1

9

P2.6P3.6

P1.5

P3.1

P3.7

P2.0

P1.7

12Mhz

P2.2

1uFP0.2

RN 1

2345678

1

9

P3.3

P1.4

P3.2

P2.7P3.4

+Vcc

P2.4

P1.2

P3.5

0

HI

P0.1

10k

+VccAT89S52

9

1918

2 0

293031

4012345678

2122232425262728

1011121314151617

3938373635343332

RST

XTAL2XTAL1

G N D

PSENALE/PROG

EA/VPP

VCCP1.0/T2P1.1/T2-EXP1.2P1.3P1.4P1.5P1.6

P1.7

P2.0/A8P2.1/A9

P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15

P3.0/RXDP3.1/TXDP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.6/WRP3.7/RD

P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4

P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7

P0.4P0.3

P0.6

+Vcc

P1.3

HI

P1.0

P2.3

P2.1

+Vcc

P1.1

P2.5

RN 2

2345678

1

9


10/12



3.Encorder:

Encoder cnhi m v thu th p gi tr v n t cc a ng c t i cc th i i m l y m u d id ng xung , ng ra xung ny c a vochn T0 c a b m C0 trn vi i u khi n .Gi tr v n t c c tnh theo cng th c:

n = ( vng/ pht).Trong N0=200 xung/ vng.N: s xung c c trong kho ng th i gian Ts.

Ng ra c a encoder c a vocc c ng Smitch trigger tr c khi a vo chn T0 ca b m.

74HC14

1 2

ENCODER

123

0

TO

74HC14

1 2

+Vcc


11/12



4.Module hin th LCD:

P 1 . 4

P 1 . 3

0

P 1 . 2

P 1 . 6

H I

P 1 . 0

P 0 . 2

P 1 . 1

P 1 . 7

HI

P 0 . 3 10K

1

3

2

P 1 . 5

0

LCD-1602

2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1

V D D

V o

R S

R / W

E D B 0

D B 1

D B 2

D B 3

D B 4

D B 5

D B 6

D B 7

K ( L E D - )

A ( L E D + )

V S S ( G N D )

P 0 . 1

5.M ch cng sut i u khi n ng c :

1K

1k

P0.7

D4

LED

0

MOTOR DC

1

2

24V DC

OPTO

1

2

3

4

10k

10K

H1061

+Vcc

P0.4

10K

Q1C1815

DIODE

0


12/12



6.Kh i nh p li u (keypad 4x4)

P2.4

10

5

14 15

6

42

P2.7

P2.2

11

P2.3

P2.5

P2.6

129

16

P2.1

1

7 8

P2.0

13

Dieu Khien Toc Do Dong Co Bang Thuc Toan PID

Documents

Transcript of Dieu Khien Toc Do Dong Co Bang Thuc Toan PID