Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu chế tạo card điều khiển thời gian thực trong hệ truyền động

• Tác giả: Trần Đức Quân
• Người hướng dẫn: TS. Đỗ Trung Hải
• Trường học: Trường Đại học Kỹ Thuật Công Nghiệp - Đại học Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa
• Đề tài: Nghiên cứu chế tạo và kiểm nghiệm card điều khiển thời gian thực trong điều khiển hệ truyền động
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sỹ
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: Thái Nguyên

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• MỞ ĐẦU
• 0.1. Tính cấp thiết của đề tài
• 0.2. Mục tiêu nghiên cứu
• 0.3. Dự kiến các kết quả đạt được
• 0.4. Phương pháp nghiên cứu
• 0.5. Cấu trúc của luận văn
• 1. CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ ĐO LƯỜNG VÀ ĐIỀU KHIỂN
• 1.1. Cơ sở lý thuyết về đo lường
• 1.2. Khái niệm đo lường
• 1.3. Lý thuyết đo lường cơ sở
• 1.4. Lý thuyết đo lường ứng dụng
• 1.5. Phân loại và cách thức thực hiện phép đo
• 1.6. Các đặc trưng cơ bản của kỹ thuật đo
• 1.7. Đại lượng đo
• 2. CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ CARD ĐIỀU KHIỂN
• 2.1. Thiết kế phần cứng
• 2.2. Yêu cầu về thiết kế phần cứng
• 2.3. Khối vi xử lý trung tâm. Khối xử lý tín hiệu tương tự
• 2.4. Khối xử lý tín hiệu số
• 2.5. Khối mạch nguồn nuôi. Card điều khiển hoàn chỉnh
• 2.6. Phần mềm cho vi xử lý trung tâm AT91SAM3X8E
• 2.7. Ngôn ngữ lập trình cho AT91SAM3X8E
• 2.8. Thuật toán chương trình chính
• 2.9. Thuật toán chương trình con xử lý dữ liệu từ Matlab/Simulink
• 2.10. Phần mềm cho Matlab – Simulink
• 2.11. Khối cài đặt – CardTNUT Setup
• 2.12. Khối đọc tín hiệu tương tự
• 2.13. Khối xuất tín hiệu tương tự
• 2.14. Khối đọc tín hiệu số
• 2.15. Khối xuất tín hiệu số
• 2.16. Khối xuất tín hiệu PWM
• 2.17. Khối đọc tín hiệu từ bộ mã hóa xung encoder
• 2.18. Khối xuất tín hiệu điều khiển động cơ servo một chiều
• 2.19. Khối ghép nối module điều khiển 16 kênh PWM 12bits
• 2.20. Khối ghép nối module điều khiển 32 servo
• 2.21. Khối xuất xung điều khiển Thyristor
• 2.22. Khối giao tiếp nối tiếp
• 2.23. Khối bộ điều khiển PID online
• 2.24. Khối cài đặt tham số bộ điều khiển PID trên Card
• 2.25. Kết luận chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP
• 3.1. Sơ đồ nguyên lý hệ truyền động động cơ một chiều kích từ độc lập
• 3.2. Tổng hợp hệ truyền động động cơ một chiều kích từ độc lập
• 3.3. Thực nghiệm điều khiển hệ truyền động động cơ một chiều
• 3.4. Hệ chuyển động robot nhện (Spider Robot)
• 3.4.1. Giới thiệu về hệ chuyển động robot nhện
• 3.4.2. Thuật toán điều khiển di chuyển robot nhện
• 3.4.3. Cấu trúc điều khiển hệ chuyển động robot nhện
• 3.4.4. Kết quả thực nghiệm điều khiển hệ chuyển động robot nhện
• 3.5. Hệ thống điều khiển robot đi theo quỹ đạo mê cung
• 3.5.1. Mô hình robot đi theo quỹ đạo mê cung
• 3.5.2. Cấu tạo của robot đi theo quỹ đạo mê cung
• 3.5.3. Sơ đồ nguyên lý hệ thống robot đi theo quỹ đạo mê cung
• 3.5.4. Cấu trúc điều khiển robot đi theo quỹ đạo mê cung
• 3.5.5. Kết luận chương 3
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

I. Tổng quan về nghiên cứu card điều khiển thời gian thực

Nghiên cứu và phát triển card điều khiển thời gian thực cho hệ truyền động là một lĩnh vực quan trọng trong kỹ thuật điều khiển và tự động hóa. Card này cho phép xử lý tín hiệu và điều khiển các thiết bị trong thời gian thực, đảm bảo tính chính xác và hiệu quả trong các ứng dụng công nghiệp. Việc phát triển card này không chỉ giúp nâng cao hiệu suất của hệ thống mà còn giảm thiểu chi phí so với các giải pháp thương mại hiện có.

1.1. Khái niệm về card điều khiển thời gian thực

Card điều khiển thời gian thực là thiết bị có khả năng xử lý và phản hồi tín hiệu trong thời gian thực. Điều này có nghĩa là các tín hiệu đầu vào được xử lý ngay lập tức để điều khiển các thiết bị đầu ra mà không có độ trễ đáng kể.

1.2. Vai trò của card trong hệ truyền động

Card điều khiển đóng vai trò trung tâm trong việc điều khiển các hệ thống truyền động, từ động cơ điện đến các thiết bị tự động khác. Nó giúp tối ưu hóa quá trình điều khiển và đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định.

II. Thách thức trong phát triển card điều khiển thời gian thực

Mặc dù có nhiều lợi ích, việc phát triển card điều khiển thời gian thực cũng gặp phải nhiều thách thức. Các vấn đề như độ chính xác, tốc độ xử lý và khả năng tương thích với các thiết bị khác là những yếu tố cần được xem xét kỹ lưỡng.

2.1. Độ chính xác trong điều khiển

Độ chính xác là yếu tố quan trọng trong việc phát triển card điều khiển. Các sai số trong quá trình đo lường và điều khiển có thể dẫn đến hiệu suất kém và ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm.

2.2. Tốc độ xử lý tín hiệu

Tốc độ xử lý tín hiệu là một thách thức lớn. Card cần phải xử lý hàng triệu phép toán mỗi giây để đảm bảo phản hồi kịp thời cho các thiết bị điều khiển.

III. Phương pháp thiết kế card điều khiển hiệu quả

Để phát triển một card điều khiển thời gian thực hiệu quả, cần áp dụng các phương pháp thiết kế hiện đại. Việc sử dụng các công nghệ mới và phần mềm lập trình tiên tiến sẽ giúp tối ưu hóa quá trình thiết kế và phát triển.

3.1. Thiết kế phần cứng card điều khiển

Thiết kế phần cứng là bước đầu tiên trong quá trình phát triển card. Cần lựa chọn các linh kiện phù hợp để đảm bảo card hoạt động ổn định và hiệu quả.

3.2. Lập trình phần mềm cho card

Phần mềm điều khiển là yếu tố quyết định đến hiệu suất của card. Việc lập trình cần phải đảm bảo tính linh hoạt và khả năng mở rộng cho các ứng dụng trong tương lai.

IV. Ứng dụng thực tiễn của card điều khiển thời gian thực

Card điều khiển thời gian thực có nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau như tự động hóa công nghiệp, robot, và hệ thống điều khiển thông minh. Những ứng dụng này không chỉ giúp nâng cao hiệu suất mà còn giảm thiểu chi phí sản xuất.

4.1. Ứng dụng trong tự động hóa công nghiệp

Trong tự động hóa công nghiệp, card điều khiển giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất, giảm thiểu lỗi và tăng năng suất.

4.2. Ứng dụng trong robot

Card điều khiển cũng được sử dụng trong các hệ thống robot, giúp điều khiển chính xác các chuyển động và tương tác với môi trường.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của card điều khiển

Nghiên cứu và phát triển card điều khiển thời gian thực sẽ tiếp tục đóng vai trò quan trọng trong tương lai. Với sự phát triển của công nghệ, các card này sẽ ngày càng trở nên mạnh mẽ và linh hoạt hơn, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường.

5.1. Xu hướng phát triển công nghệ

Công nghệ điều khiển sẽ tiếp tục phát triển, với việc tích hợp trí tuệ nhân tạo và học máy vào các card điều khiển, giúp nâng cao khả năng tự động hóa.

5.2. Tương lai của hệ thống điều khiển tự động

Hệ thống điều khiển tự động sẽ trở nên phổ biến hơn trong các lĩnh vực như giao thông, y tế và sản xuất, mở ra nhiều cơ hội mới cho các nhà nghiên cứu và phát triển.