Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
4 Mô phỏng bằng Matlab và Simulink

4 Mô phỏng bằng Matlab và Simulink

Tải bản đầy đủ - 0trang

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



4.2 Các khối chức năng của mơ hình

4.2.1

Khối cảm biến



MPU-6050 là cảm biến của hãng InvenSense. MPU-6050 là một trong những

giải pháp cảm biến chuyển động đầu tiên trên thế giới có tới 6 (mở rộng tới 9) trục

cảm biến tích hợp trong 1 chip duy nhất. MPU-6050 sử dụng công nghệ độc quyền

MotionFusion của InvenSense có thể chạy trên các thiết bị di động, tay điều khiển...

MPU-6050 tích hợp 6 trục cảm biến bao gồm: 3 trục con quay hồi chuyển và cảm biến



gia tốc 3 chiều.

Hình 4.2 Module cảm biến MPU-6050

Ngồi ra, MPU-6050 còn có 1 đơn vị tăng tốc phần cứng chuyên xử lý tín hiệu

(Digital Motion Processor - DMP) do cảm biến thu thập và thực hiện các tính tốn cần

thiết. Điều này giúp giảm bớt đáng kể phần xử lý tính tốn của vi điều khiển, cải thiện

tốc độ xử lý và cho ra phản hồi nhanh hơn. Đây chính là 1 điểm khác biệt đáng kể của

MPU-6050 so với các cảm biến gia tốc và gyro khác. MPU-6050 có thể kết hợp với

cảm biến từ trường (bên ngồi) để tạo thành bộ cảm biến 9 góc đầy đủ thông qua giao

tiếp I2C.

Các cảm biến bên trong MPU-6050 sử dụng bộ chuyển đổi tương tự - số (Anolog

to Digital Converter - ADC) 16-bit cho ra kết quả chi tiết về góc quay, tọa độ... Với 16bit sẽ có 216 = 65536 giá trị cho 1 cảm biến. Hơn nữa, MPU-6050 có sẵn bộ đệm dữ



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

4 Mô phỏng bằng Matlab và Simulink

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×