Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Tải bản đầy đủ - 0trang

các chương trình điều khiển giao tiếp với bộ vi xử lý thông qua các phần tử ngoại vi

như cảm biến. Phần cứng và phần mềm có quan hệ chặt chẽ với nhau để tạo nên một

mơ hình xe hai bánh tự cân bằng có chất lượng và hiệu quả.

Mơ hình được xây dựng từ các tấm mica mỏng nhẹ làm thân xe, trên khung gắn

hai động cơ DC, hai động cơ gắn đồng trục với nhau. Sử dụng board mạch Arduino

làm bộ điều khiển trung tâm, điều khiển mạch lái động cơ và đọc các giá trị thô từ cảm

biến MPU6050. Nguồn cung cấp cho xe hoạt động gồm: nguồn 12V cung cấp cho

mạch lái động cơ, nguồn 9V cung cấp cho board mạch Arduino. Xe có thể điều khiển

tới, lui, quay trái, quay phải bằng smart phone truyền nhận qua module Bluetooth HC06.

3.4



Mô phỏng bằng Matlab và Simulink

Ta đã thiết lập được mơ hình con lắc ngược trong Chương 2, mơ hình gồm chiếc



xe có gắn một thanh con lắc ngược. Tín hiệu điều khiển là lực F tác động theo phương

ngang, ngõ ra của hệ thống gồm góc của con lắc so với phương thẳng đứng và vị trí

của xe x.



Hình 3.1 Mơ hình con lắc ngược



Để mơ phỏng góc của con lắc, ta tạo một m-file như trong hình 3.2:



Hình 3.2 Mơ phỏng bằng Matlab

Ta có đáp ứng xung của hệ thống như hình 3.3:



Hình 3.3 Đáp ứng xung của hệ thống với Kp, Ki, Kd = 1



Đáp ứng này chưa ổn định, ta tăng hệ số Kp đến khi nào thấy hệ thống ổn định.



Hình 3.4 Đáp ứng xung với Kp = 100, Ki = Kd = 1

Thời gian quá độ 2s ở hình 3.4 là chấp nhận được. Với sai số xác lập đã về 0 nên

ta không cần điều chỉnh Kp thêm nữa. Nhưng ta nhận thấy độ vọt lố là quá lớn, nên

cần phải tăng Kd. Với Kd = 20 ta có kết quả như trong hình 3.5:



Hình 3.5 Đáp ứng xung với Kp = 100, Ki = 1, Kd = 20

Ta xây dựng mơ hình simulink để mơ phỏng mơ hình con lắc ngược:

- Tổng các lực tác dụng lên xe theo phương ngang:



M+b+N=F



[3.1]



- Tổng các lực tác dụng lên con lắc theo phương ngang:



N = m + mL + mL



[3.2]



- Từ [3.1], [3.2] suy ra:



(M + m) + b + mL - mL = F



[3.3]



- Tổng lực tác dụng ở phương vng góc với con lắc:



P + N + mg = + mL + m



[3.4]



- Tổng moment tại khối tâm con lắc ta có:



- PL - NL = I



[3.5]



- Kết hợp hai phương trình trên:



(I + m) - mgL = - mL



[3.6]



Tuyến tính hố:

- Chúng em mong muốn rằng con lắc không đi lệch hơn 30o so với phương thẳng



đứng.

.

( là một độ lệch nhỏ từ trạng thái cân bằng)

- Ta có:



[3.7]

[3.8]

[3.9]

- Phương trình tuyến tính của chuyển động. Lưu ý: u thay thế cho đầu vào F.



[3.10]



[3.11]

Xác định hàm truyền:

- Biến đổi Laplace



[3.12]

[3.13]

- Ta có được hàm truyền của con lắc:



[3.14]

Sau khi có hàm truyền ta tạo mơ hình Simulink như sau:



Hình 3.6 Mơ hình Simulink



Hình 3.7 Góc nghiêng của xe khi Kp =100, Ki =1, Kd = 20

Ta nhận thấy với hệ số Kp =100, Ki =1, Kd = 20 mơ hình đã cân bằng.



Chương 4:



KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN



4.1 Sơ đồ khối tổng quát



Hình 4.1 Sơ đồ khối của tồn bộ mơ hình



Nguồn



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×