Sach LabVIEW - Bai 10 Cac Ung Dung Voi Card Hocdelan USB 9001 Va HDL-9000

BI 10: Cc

ng d ng v i card hocdelam USB 2001 v HDL-900

BI 10 CC NG D NG V I CARD HOCDELAM USB 9001 V HDL-9000

H c xong bi ny, b n s n m c: - Thng s k thu t c a card Hocdelam USB-9001 v HDL-9000 - Cch thu th p d li u nhanh chng v i Card Hodelam USB 9001 - i u khi n v n t c v v tr ng c DC theo thu t ton PID s d ng b th nghi m a nng HDL-9000. 10.1 Gi i thi u card Hocdelam USB-9001 Card giao ti p my tnh a nng gi r Hocdelam USB 9001 c ch c nng tng ng cc card thu th p d li u USB do cc hng n c ngoi s n xu t c trn th tr ng trong v ngoi n c nh NI USB 6008/6009-Hoa k, Advantech i Loan, vv. Card Hocdelam USB-9001 c th dng giao ti p v i my tnh qua c ng USB d a theo chu n RS232. c bi t, y l s n ph m ph n c ng do Hocdelam Group s n xu t v l p trnh th vi n y v d s d ng hn nh ng s n ph m trn th tr ng. V i card ny, ng i s d ng c h tr ti li u ti ng Vi t y v h tr tr c tuy n thng qua kho v d m u t i website http://labview.hocdelam.org nhanh chng xy d ng cc ng d ng c a mnh. Xem v d LabVIEW m u: CD> Bai 10> Vi du Hocdelam-9000 PI.vi bi t cch l p trnh PID i u khi n ng c DC. V Video clip demo: CD/Demo/DC motor control.

Hnh 10.1 i u khi n v tr ng c DC theo thu t ton PID89

L p trnh LabVIEW

TS. Nguy n B H i

M t v d khc l s d ng card Hocdelam USB 9001 i u khi n m t mobile robot nh hnh 10.2. Chi ti t v l p trnh Robot 3D v i u khi n PID v n t c robot s c c p nh t trong l n ti b n ti p theo c a cu n sch ny.

Hnh 10.2 Thu th p d li u t cc c m bi n vo my tnh ph c v i u khi n mobile robot B n cng c th s d ng card Hocdelam USB-9001 th c hi n bi ton i u khi n v n t c ng c DC th ng g p trong cng nghi p.

Hnh 10.3 i u khi n v n t c ng c DC theo thu t ton PID90

BI 10: Cc


T i by ny, b n c th ngh n vi c t trang b cho mnh m t b d ng c h c t p, nghin c u LabVIEW gi thnh th p (h tr gio d c) nh sau: STT 1 2 3 4 5 6 Tn Card Hocdelam USB-9001(*) S l ng 1 ci Gi tham kh o 890.000 30.000 5000 20.000 30.000 15000 990.000

C m bi n nhi t LM35, 1 b bi n tr , LED, TIP 122 Dy di n c nh , li c ng Dy USB ng c DC lo i b Tua vt nh , ki m, vv.. 1m 1 ci 1 ci 1 ci

T ng c ng (VN)

Gi m gi sinh vin v gi ng vin | Lin h : http://sanpham.hocdelam.org Hnh 10.4 B d ng c h c t p v nghin c u LabVIEW gi th p 10.2 Cc ng d ng v i Card Hocdelam USB-9001 Ph n ny l n l t h ng d n cc b n th c hi n xy d ng cc ng d ng th c t v i card Hocdelam USB-9001 g m:91

L p trnh LabVIEW

TS. Nguy n B H i

Thu th p d li u t kho ng cch, vv.

cc c m bi n nhi t , bi n tr , nh sng,

i u khi n ng c DC theo thu ton P trong b PID. i u khi n h th ng lm mt th c hi n m t ng d ng v i LabVIEW, ta ph i: 1-K t n i ph n c ng c n thi t, 2-ci t ph n m m c n thi t, v 3-ti n hnh l p trnh. 10.2.1 Ph n c ng Tr ng h p 1: B n s d ng card Hocdelam USB-9001 K t n i ph n c ng theo s hnh 10.15: N i chn Vout (chn gi a c a bi n tr , ho c chn Vout c a c m bi n LM35 vo chn ADC 1 c a card Hocdelam USB-9001)

Hnh 10.5: Cch k t n i bi n tr vo m ch i n Tr ng h p 1: N u b n s d ng b th nghi m a nng HDL-9000 B th nghi m a nng HDL-9000 l m t gi gi i php ton di n gi thnh th p (g m ph n c ng, ph n m m ti ng Vi t, bi gi ng so n s n, v kho th vi n v d m u) trong k thu t dng o t o o l ng c m bi n, i u khi n thi t b theo thu t ton PID, Fuzzy logic, i u khi n v gim st qua m ng Internet, vv. trong cc ngnh c i n t , t, t ng ha, v t l, vv. Hi n t i c hn 400 l t ng i v doanh nghi p trong v ngoi n c s d ng b th nghi m ny. Xem hnh 10.16.92

BI 10: Cc


Hnh 10.6 B th nghi m a nng HDL-9000 o c m bi n nhi t ho c bi n tr v i HDL-9000, b n n i c m bi n vo m ch i n nh hnh d i 10.17. Vout : Chn tn hi u c a c m bi n. V d : N u l bi n tr th chn tn hi u chnh l chn gi a. Hai chn ngu n 5V v 0V l hai chn ba c a bi n tr .

Hnh 10.7 K t n i c m bi n vo b th nghi m a nng HDL-9000T i y, b n hon t t ph n c ng, gi hy b t tay th c hi n vi c ci t ph n m m.

10.2.2 Ph n m mKhi giao ti p ta c n ci t m t s ph n m m nh sau: NI VISA, Hocdelam USB-9001 Driver. B n c th t i cc ph n m m ny trn website: http://labview.hocdelam.org > M c ti li u.93

L p trnh LabVIEW

TS. Nguy n B H i

Ci t NI-VISA (l cng c LabVIEW hi u c cc c ng giao ti p, y ta dng c ng USB). M CD km theo sch b n s th y NI-VISA theo ng d n: CD> Phan mem> NI VISA 4.2. (Cc hnh h ng d n ci t s khng c t tn)1. Gi i nn

2. Ch n OK

3. Ch n Unzip gi i nn.

4. Sau khi gi i nn ch n Run WinZip r i ch n Next

94

BI 10: Cc


5. Ch n Next

6. Ch n Next

7. Ch n Next

8. Sau khi ch ci t xong, b n ch n Finish

Ci t Hocdelam USB 9001 Driver card Hocdelam USB-9001 c th giao ti p c v i my tnh (H i u hnh) c a b n. N u my tnh c a b n l Windows XP B n vo CD > Phan mem > 002 Hocdelam USB 9001 Driver > Gi i nn Hocdelam USB 9001 Driver Windows XP.rar Ch y file: DRVINSTSE.EXE Chng trnh t ng ci t trong vi giy l hon thnh.B n th y h p tho i sau xu t hi n v t bi n m t nhanh trn mn hnh th qu trnh ci t thnh cng.

95

L p trnh LabVIEW

TS. Nguy n B H i

N u my tnh c a b n l Windows Vista ho c Windows 7 B n vo CD > Phan mem > 002 Hocdelam USB 9001 Driver > Gi i nn Hocdelam USB 9001 Windows7 Driver.rar Ch y file: Hocdelam USB 9001 Windows7 Driver.exe v lm theo h ng d n.Ch n Next khi h p tho i sau xu t hi n. Ch n Finish k t thc vi c ci t.

n y b n hon thnh cng vi c chu n b . Gi ta b t tay vo l p trnh LabVIEW thu th p d li u t m t bi n tr ho c m t c m bi n nhi t LM35.

10.2.3 o nhi t LM35M c tiu ta ph i thu th p c tn hi u t c m bi n nhi t ln my tnh v v m t th c a c m bi n ny theo th i gian th c (th i gian o).

Hnh 10.8: K t qu t c96

BI 10: Cc


Hy cng b t tay vo th c hi n vi c l p trnh

B c 1: Ki m tra c ng k t n i c a card giao ti p v i my tnhKi m tra xem my tnh nh n card cha.

RC ln My computer> Ch n Tab Hardware> Ch n vo Port.

Card nh n ng khi v ch khi c dng ch t xanh trong hnh.

97

L p trnh LabVIEW

TS. Nguy n B H i

Ki m tra c m bi n xem cn t t khng o C p ngu n 5V cho c m bi n. chn Vout t do. o o Vout b ng ng h o i n. Khi o, xoay bi n tr th b n th y Vout s thay i tng ng v i s thay i c a v tr bi n tr . B c 2: L p trnh thu th p d li u l p trnh thu th p d li u ta t i file m i b ng cch click vo File > New

Ch n select a VI

98

BI 10: Cc


Ch n IO Library Hocdelam USB 9001 2009.

-

Right click ln Card port > Create control

T o Indicator ADC1 (Tn hi u u ra c a bi n tr ph i c n i v i chn ADC 1 c a card Hocdelam USB 9001).

T o While loop nh hnh.

99

L p trnh LabVIEW

TS. Nguy n B H i

Ch nh s a l i front panel cho ti n dng v quan st. Ki m tra s c ng COM c a Card Hocdelam USB 9001.

Ch n card ph h p

Vi c c n lm ti p theo l chuy n tn hi u c a vi i u khi n (0-255) thnh tn hi u i n p (0-5Volt). Ta bi t r ng, phn gi i c a knh ADC c a card Hocdelam USB-9001 l 8bit nn gi tr t 0 n 5Volt c a c m bi n s c chia thnh 28=256 gi tr (t c t 0 n 255). Do v y ta c cng th c chuy n gi tr s thnh gi tr i n p th c nh sau: V o Nh v y, Vo ny chnh l gi tr i n p Vout c a c m bi n m ta o c b ng ng h Voltmeter. 5S card 255

100

BI 10: Cc


B n hon thnh t t bi ton thu th p d li u t bi n tr ho c c m bi n nhi t ln my tnh. Cng chng trnh ny, b n c th thay th c m bi n nhi t ho c bi n tr , ng th i thay ng h b ng m t c t ch th nhi t nh hnh 10.16. ti n quan st.

Th o lu n v data flow, ki u d li u v k t n i ph n c ngTr c khi k t thc ph n ny, chng ta hy cng th o lu n v data flow (dng d li u), v ki u d li u trong LabVIEW.

Data flow LabVIEW th c thi cc l nh t tri qua ph i. quan st i u ny, b n ch n hnh bng n bn c nh nt Pause, sau ch y chng trnh. B n s th y cc h t tn hi u ch y t tri qua ph i.

Ki u d li u l cng c gn di gi tr cho m t bi n no . C nhi u lo i ki u d li u v i s bit khc nhau. S bit cng cao th bi n gn v i ki u d li u cng c gi tr l n. i khi, c n ph i thay i ki u d li u gi tr o c hi n th ra m t cch chnh xc.Lu : Trong LabVIEW, dy ho c control, ho c indicator mu xanh th c gi tr l Unsigned 8 bit. T c gi tr t i a c a cc kh i ny l 255).

101

L p trnh LabVIEW

TS. Nguy n B H i

Lu khi lm vi c v i ph n c ng trong LabVIEW l tr c khi kh i ng ph n m m LabVIEW, ta ph i c m card USB vo my. N u LabVIEW ang c m v card cha c m th ta t t LabVIEW i v c m card vo, sau kh i ng LabVIEW ln. N u lm ng h t cc b c m b n khng giao ti p c ph n c ng c tn hi u t c m bi n th hy lin l c [email protected] ho c [email protected] c h tr . 10.3 i u khi n PID ng c DC 10.3.1 L thuy t i u khi n PIDC th ni b i u khi n PID (vi t t t c a: ProportionalIntegral Derivative Controller) l m t trong nh ng b i u khi n ph bi n v quan tr ng nh t trong cc thi t b v h th ng cng nghi p t a CD t i v n t c xe t u c th c hi n b i cc thu t ton PID. Ti li u ny dng i u khi n cc h th ng v t l nh ng c DC (Xem hnh 10.9), h th ng li t ng trn robot, t, l nhi t, vv.

Hnh 10.9 S i u khi n ng c DC theo thu t ton PID i u khi n PID l g? B i u khi n PID (ProportionalIntegral Derivative Controller) l m t b hi u ch nh c ph n h i nh m lm gi tr sai l ch c a m t tn hi u ang c i u khi n b ng khng. B PID c ba thnh ph n: proportional - t l , integral - tch phn, v derivative - o hm), ba thnh ph n ny u c vai tr a sai l ch v khng. Tnh ch t tc ng c a m i thnh ph n c c i m ring c kh o st chi ti t trong ph n sau. Tn hi u ph n h i (feedback signal) th ng l tn hi u th c c o b ng c m bi n. Gi tr sai l ch l hi u c a tn hi u t (setpoint) tr cho tn hi u ph n h i.

102

BI 10: Cc


- PID l b i u khi n thng d ng nh t trong cng nghi p v tnh d p d ng, v mang l i ch t l ng i u khi n n nh cho h th ng. C th , b i u khi n PID th ng s d ng trong i u khi n ng c DC, robot, cc h th ng trong t, i u khi n p xu t, bng truy n, vv. V d : Bi i u khi n ng c trong hnh 10.9 c gi s c dng i u khi n v tr c a u 1 g n trn thanh kim lo i tr t khng ma st trn b m t 3 thanh di chuy n t A n B nh hnh 10.10.

Hnh 10.10 C c u c n i u khi n v tr 10.3.2 B n ch t ton h c c a thu t ton PIDS c a h th ng trong hnh 10.9 c v l i thnh hnh 10.11.

Hnh 10.11 B PID i u khi n v trM t b i u khi n PID c s nh hnh trn. Trong b i u khi n PID, sai l ch e c tnh b ng hi u gi tr t ho c i m t (Set point s ) tr cho gi tr th c t o c (measured value c a h th ng m ).

e = s m

(10.1)103

L p trnh LabVIEW

TS. Nguy n B H i

Ho t ng c a h th ng i u khi n v tr. B PID ny s c v hi u gi tr m ng i i u khi n mong mu n (g i l gi tr t, y l v tr c a B c t a xB=20cm), th ng ng i i u khi n a gi tr t vo b i u khi n PID thng qua GUI (Graphical user interface - giao di n ng i dng h a). B i u khi n PID s tnh sai l ch e, v qua b PID thnh tn hi u i u khi n u(t)1 tnh theo cng th c 10.2, sai l ch sau khi tnh ton c truy n ra ngoi h th ng th c thng qua card vo/ra (I/O) nh card Hocdelam USB-9001 ho c NI 6009 y tn hi u lc ny l tn hi u i n p v c g i l u(t)2. Sau , tn hi u ny c khu ch i nh m t b Driver (v d Motor driver) tng tn hi u cng su t i u khi n c c u ch p hnh ( ng c DC), g i l tn hi u U(t). Tn hi u i u khi n ng c s i u khi n c c u 5, khi ng c quay th thanh kim lo i tr c theo phng X v u 1 di chuy n d n t A t i B. Hon thnh m t vng i u khi n. Sau b i u khi n PID s lin t c th c hi n l i vi c tnh ton sai l ch c a v tr t (v tr B) so v i gi tr v tr th c t (measured signal) c a u 1 (nh vo b o v tr g n v i ng c), N u gi tr sai l ch v n cn th b i u khi n PID ti p t c pht ra tn hi u quay ng c cho t i khi gi tr th c t c a d ng c trng kh p v i gi tr t. T c khi sai l ch s b ng 0. Ch ng no cn sai l ch th b i u khi n PID cn ho t ng hi u ch nh tn hi u i u khi n. B n ch t ton h c c a b PID s c gi i thch trong cng th c 10.2. Gi tr tn hi u a vo ng c c tnh l:t

u (t ) = K p e(t ) + K i e( ) d + K d0

d e(t ) dt

(10.2)

u (t ) : tn hi u i u khi n, l tn hi u do b PID sinh ra, (th ng tn hi u ny i qua m t module cng su t) v i vo h th ng ( ng c m t chi u). C n v ph thu c ph n c ng, nh i v i i u khi n ng c m t chi u 24V thng qua module cng su t l m t Motor driver 24V th u (t ) c n v l Volt. K p e(t ) : Khu t l .

K p K , i , K d : cc h s t l , tch phn v vi phn c a b PID e(t ) sai l ch t i th i i m hi n t i. e( )d ( ) : Di n tch S t o b i ng cong gi tr th c t (xem hnh 1.21), ng th ng gi tr t, v cc c n l th i i m tr c v sau m t vng i u khi n (cng chnh l th i gian th c hi n h t m t vng l p ton b chng trnh i u khi n K trong th 10.12) hay ni cch khc K chnh l n v th i gian trch m u d ( ) (th ng th i gian trch d ( ) m u b kho ng ms th m ch nano giy).

104

BI 10: Cc


V y tch phn t 0 t c a sai l ch nhn v i th i gian l y m u (trong cng th c 10.2) chnh l t ng h p cc sai l ch t khi h th ng b t u c i u khi n t i th i i m h th ng ang ho t ng hi n t i.

Hnh 10.12 M t gi tr t, gi tr o c v di n tch sai l ch Cc h s lun khng m: T c K p K , i , K d 0 d [e(t )] / dt : T c thay i c a sai l ch t i th i i m hi n t i. K p Ki , Kd c

ngha cc h s gain trong b PID khi tng cc h s l p nhau

V i cng m t gi tr e(t ) , n u tng K p , th tn hi u i u khi n u (t ) tng. u (t ) tng ng ngha i n p tc ng vo ng c m t chi u tng ln, i n p tng s lm lm gi m e(t ) nhanh hn c ngha hi u gi tr t v gi tr o c s gi m nhanh hn. Khi ta g i kh nng p ng c a th ng nhanh. p ng c a h th ng c xem l cng nhanh khi th i gian c n thi t tn hi u u ra c a h th ng t t i gi tr t cng nh .105

L p trnh LabVIEW

TS. Nguy n B H i

Tuy nhin, khi K p qu l n, th h th ng khng n nh v c hi n t ng gi tr o c c a h th ng v t qu gi tr t, g i l v t l (overshoot). K i c tc d ng lm tng t c p ng v n cng lm tng i n p (U(t)) t vo ng c. ng th i khu ny lm sai l ch t nh (steady-state error) tr v 0 nh vo c tnh c ng d n sai l ch c a php ton tch phn. Sai l ch t nh l sai l ch sau khi tn hi u u ra c a h th ng n nh. K d Khu D c tc d ng lm n nh h th ng. Khi e(t ) i d u t c gi tr ph n h i l n hn gi tr setpoint, th khu D n c tc d ng lm gi m tn hi u i u khi n u (t )

Phng php nh b thng s K p K i , K d (Cc h s gain) th cng th ng d a vo vi c th nghi m cc thng s . Ta xc l p cc h s Kp, K i , K d b ng khng. Sau tng d n Kp cho t i khi v t l t b ng g n 1,5 l n gi tr t. Hi u ch nh K i cho sai l ch t nh b ng khng. V hi u ch nh K d cho h th ng gi m rung l c. Ngoi ra b n cn c th th c hi n vi c ch n cc h s ny b ng phng php tm cc h s c a ZiglerNichols nh b ng 10.1.

B ng 10.1: Phng php ch nh PID (Phng php ZieglerNichols) D ng i u khi nP PI PID

Kp0.50Ku 0.45K 0.60Ku

Ki

Kd

1.2Kp / Pu 2Kp / Pu KpPu / 8

Ku: Gi tr Kp lm cho h th ng m t n nh 150%. Pu: Kho ng th i gian dao ng c a tn hi u o c.

Cao hn phng php xc nh cc h s b ng tay th cn phng php xc nh b gain Kp, Ki, v Kd t ng s c c p nh t cc t p sch ti p theo cng tc gi .106

BI 10: Cc


10.3.4 Th c hnh i u khi n PID cho ng c DC th c hnh b i u khi n PID, chng ti ch n card Hocdelam USB 9001, ph n c ng hon thi n nh hnh 10.13 v s m ch i n hnh 10.14.

Hnh 10.13 S k t n i ph n c ng i u khi n PID ng c DC

Hnh 10.14 S m ch i n k t n i ph n c ng i u khi n PID ng c DC107

L p trnh LabVIEW

TS. Nguy n B H i

Thu t ton i u khi n ng c DC trong LabVIEW c lu d i d ng File CD>Bai 10> DC motor P control.vi

Hnh 10.23 K t qu l p trnh P control cho ng c DC

Hnh 10.16 Giao di n ng i dng i u khi n P cho ng c DCp ng c a v tr ng c DC theo thu t ton P kh t t. Th i gian p ng l 0.2 giy v i K p = 0.562 . Sai l ch ti n t i khng sau 0.5 giy. Xem hnh 10.17. ng mu tr ng l gi tr t, ng mu l gi tr p ng (gi tr o c t Encoder), mu vng l sai l ch.

Hnh 10.17 p ng c a v tr ng c DC108

BI 10: Cc


Do gi i h n cu n sch ny ch c p cc v n c b n nh t trong LabVIEW nn m r ng v t l p trnh c bi ton PID, b n hy c bi i u khi n ng c DC theo thu t ton PID cho m i ng i, TS. Nguy n B H i t i website LabVIEW Hocdelam theo ng d n : http://labview.hocdelam.org> Nghin c u> Bo khoa h c Qua CD km theo sch, tc gi cng t ng v d m u i u khi n PI cho cc b n t tm hi u v khm ph. BD c a bi ton i u khi n PI c cho hnh 10.26. Xem v d m u t i CD> Bai 10> Vi du Hocdelam-9000 PI.vi

Hnh 10.26 i u khi n khu PI v tr ng c DC B n c bi t?Xem video demo v i u khi n PID trong CD> Demo> DC Motor Control. B n c th lin l c [email protected] ho c hotline: 0937 159 700 ng k th c mi n ph hnh bi ton i u khi n ng c DC theo thu t ton PID t i phng th nghi m c a Hocdelam Group (t i Th c, Qu n 6, v H N i). Do l ch ng k th c hnh kh ng, nn b n s ph i ch theo th t ng k. Thng th ng, b n s c x p l ch sau 4 ngy tnh t khi ng k.

Bi t p: Cu 1: Th c hnh o l ng c m bi n nhi t LM35 vo my tnh v v th nhi t d a vo card Hocdelam USB-9001. Cu 2: Thu th p tn hi u t m t Encoder vo my tnh qua card Hocdelam USB-9001. (G i : Xem v d m u CD> Bai 10> Doc encoder.vi)109

L p trnh LabVIEW

TS. Nguy n B H i

Cu 3: Th c hnh i u khi n khu P cho ng c DC (v tr v v n t c). Cu 4: Hy m t ho t ng c a b i u khi n PID v cch ch n cc h s trong b i u khi n. Cu 5: Th c hnh l p trnh i u khi n khu PI v tr ng CD Cu 6: Hy gi i thch t i sao khu I trong b i u khi n PID c th kh c sai l ch t nh c a h th ng? Cu 7: B n c n n m m t s thu t ng ti ng Anh trong i u khi n t ng trong hnh sau (hy s d ng t i n tra t ).

(Ngu n hnh: Wikipedia)

Tham kh o bi 10[1] Wikipedia.org [2] Controls.ame.nd.edu/ame437/S2003/hw1 [3] TS. Nguy n B H i, i u khi n PID v tr ng c DC v i LabVIEW, Hocdelam Group, 2009. [4] TS. Nguy n B H i, Th c S Ng H i B c, PGS. TS. Jee-Hwan Ryu i u khi n b n v ng ng c DC H i th o khoa h c qu c t URAI, Seoul, Hn Qu c.110

Sach LabVIEW - Bai 10 Cac Ung Dung Voi Card Hocdelan USB 9001 Va HDL-9000

Documents

Transcript of Sach LabVIEW - Bai 10 Cac Ung Dung Voi Card Hocdelan USB 9001 Va HDL-9000