Thiết Kế Bộ Điều Khiển Động Cơ Điện Một Chiều Sử Dụng Vi Điều Khiển

Chuyên khảo kỹ thuật phân tích Luận văn thiết kế bộ điều khiển động cơ điện một chiều dùng vi điều khiển, đánh giá các khía cạnh quan trọng, đề xuất hướng nghiên cứu tiếp theo.

• Tác giả: Vũ Bá Việt Anh
• Người hướng dẫn: Nguyễn Đoàn Phong
• Trường học: Trường Đại học Dân lập Hải Phòng
• Chuyên ngành: Điện Tự Động Công Nghiệp
• Đề tài: Thiết kế bộ điều khiển động cơ điện một chiều dùng vi điều khiển
• Loại tài liệu: đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Hải Phòng

Mục lục chi tiết

• LỜI NÓI ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: CÁC BỘ ĐIỀU KHIỂN DÙNG TRONG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN
• 1.1. Bộ điều khiển P
• 1.2. Kỹ thuật điều chỉnh P
• 1.3. Bộ điều khiển PI
• 1.4. Kỹ thuật điều chỉnh PI
• 1.5. Bộ điều khiển PID
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU
• 2.1. Cấu tạo động cơ điện một chiều
• 2.2. Đặc tính cơ của động cơ điện một chiều
• 2.3. Các phương pháp điều khiển động cơ một chiều
• 2.3.1. Phương pháp thay đổi điện trở phần ứng
• 2.3.2. Phương pháp thay đổi điện áp phần ứng
• 2.4. Giới thiệu một số hệ truyền động một chiều
• 2.4.1. Hệ truyền động máy phát - động cơ điện một chiều (F - Đ)
• 2.4.2. Hệ truyền động xung áp – động cơ (XA – ĐC)
• 2.4.3. Hệ truyền động chỉnh lưu – động cơ điện một chiều CL – ĐC
• 3. CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU THUẬT TOÁN PID DÙNG PIC16F877A
• 3.1. Khái quát về mô hình
• 3.2. Giới thiệu sơ lược về các modul của mạch
• 3.3. Cách vận hành mạch
• 3.4. Giới thiệu các linh kiện, phần tử sử dụng trong mạch
• 3.4.1. Vi điều khiển PIC 16F8774
• 3.4.2. Khái quát về điều khiển PIC 16F8774
• 3.4.3. Tổ chức bộ nhớ
• 3.4.4. Khái quát về chức năng của các port trong vi điều khiển PIC16F877A
• 3.4.5. Các vấn đề về Timer
• 3.5. Thiết kế mạch phần cứng, code chương trình và lưu đồ giải thuật
• 3.6. Giới thiệu về chương trình viết code và biên dịch
• 3.7. Một số hình ảnh thực tế của Bộ điều khiển
• KẾT LUẬN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Giới thiệu về bộ điều khiển động cơ điện một chiều

Bộ điều khiển động cơ điện một chiều là một hệ thống quan trọng trong các ứng dụng công nghiệp và tự động hóa. Việc sử dụng vi điều khiển để thiết kế bộ điều khiển này mang lại hiệu quả cao, đặc biệt là trong việc điều chỉnh tốc độ động cơ và điện áp. Bài viết này hướng dẫn chi tiết cách thiết kế bộ điều khiển động cơ điện một chiều bằng vi điều khiển, tập trung vào các phương pháp điều khiển như PID, PI, và P.

1.1. Tổng quan về động cơ điện một chiều

Động cơ điện một chiều là thiết bị chuyển đổi năng lượng điện thành cơ năng, được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống truyền động. Cấu tạo của động cơ bao gồm các thành phần chính như phần ứng, phần cảm, và cổ góp. Đặc tính cơ của động cơ phụ thuộc vào điện áp phần ứng và điện trở phần ứng. Các phương pháp điều khiển động cơ bao gồm thay đổi điện trở phần ứng, thay đổi điện áp phần ứng, và sử dụng các hệ truyền động như máy phát - động cơ hoặc chỉnh lưu - động cơ.

1.2. Ứng dụng của vi điều khiển trong điều khiển động cơ

Vi điều khiển đóng vai trò quan trọng trong việc điều khiển động cơ điện một chiều. Với khả năng xử lý tín hiệu nhanh và chính xác, vi điều khiển giúp tối ưu hóa hiệu suất của hệ thống. Các vi điều khiển như PIC16F877A được sử dụng phổ biến nhờ tính linh hoạt và dễ dàng lập trình. Việc kết hợp vi điều khiển với các thuật toán điều khiển như PID giúp cải thiện độ chính xác và ổn định của hệ thống.

II. Thiết kế bộ điều khiển động cơ điện một chiều

Thiết kế bộ điều khiển động cơ điện một chiều đòi hỏi sự hiểu biết sâu về mạch điện, linh kiện điện tử, và lập trình vi điều khiển. Bài viết này hướng dẫn từng bước thiết kế bộ điều khiển, bao gồm việc lựa chọn linh kiện, thiết kế mạch điện, và viết chương trình điều khiển.

2.1. Lựa chọn linh kiện và thiết kế mạch điện

Việc lựa chọn linh kiện phù hợp là bước đầu tiên trong thiết kế bộ điều khiển. Các linh kiện cần thiết bao gồm vi điều khiển PIC16F877A, cảm biến tốc độ, mạch điều khiển công suất, và các linh kiện phụ trợ như điện trở, tụ điện. Thiết kế mạch điện cần đảm bảo tính ổn định và hiệu quả, đặc biệt là trong việc điều khiển điện áp và tốc độ động cơ.

2.2. Lập trình vi điều khiển và thuật toán PID

Lập trình vi điều khiển là bước quan trọng để thực hiện các thuật toán điều khiển. Thuật toán PID được sử dụng rộng rãi nhờ khả năng điều chỉnh chính xác và ổn định. Việc lập trình bao gồm việc tính toán các tham số P, I, và D để tối ưu hóa hiệu suất của hệ thống. Các bước lập trình cần được thực hiện cẩn thận để đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định và đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật.

III. Đánh giá và ứng dụng thực tế

Sau khi thiết kế và lập trình, bộ điều khiển cần được đánh giá để đảm bảo tính hiệu quả và ổn định. Các bài kiểm tra thực tế sẽ giúp xác định các vấn đề cần cải thiện và tối ưu hóa hệ thống.

3.1. Kiểm tra và đánh giá hiệu suất

Việc kiểm tra hiệu suất của bộ điều khiển bao gồm đo lường tốc độ động cơ, điện áp, và công suất trong các điều kiện làm việc khác nhau. Các kết quả đo lường sẽ được so sánh với các giá trị lý thuyết để đánh giá độ chính xác và ổn định của hệ thống. Các vấn đề như sai lệch tĩnh và dao động cần được xác định và khắc phục.

3.2. Ứng dụng thực tế trong công nghiệp

Bộ điều khiển động cơ điện một chiều được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như tự động hóa, sản xuất, và giao thông vận tải. Việc sử dụng vi điều khiển và thuật toán PID giúp cải thiện hiệu suất và độ tin cậy của các hệ thống điều khiển. Các ứng dụng thực tế bao gồm điều khiển robot công nghiệp, hệ thống băng tải, và xe điện.