PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG NÂNG BI TRONG TỪ TRƯỜNG

Abstract

Hệ thống nâng bi trong từ trường là một hệ phi tuyến bao gồm một nam châm điện được quấn bởi dây đồng quanh lõi thép để nâng một viên bi sắt. Viên bi được nâng lên bởi từ trường sinh ra từ cuộn nam châm điện được một hệ thống điều khiển để giữ cho viên bi nằm lơ lửng ở một khoảng cách (giữa viên bi và nam châm điện) được đặt trước. Mục tiêu của việc nghiên cứu này nhằm: Tìm hiểu các phương pháp xây dựng mô hình toán học điều khiển một hệ thống phi tuyến và không ổn định để điều khiển vị trí của vật được nâng; so sánh các bộ điều khiển khác nhau giữa lý thuyết mô phỏng và hệ thống thực tế; hoàn thành một mô hình hoàn chỉnh để ứng dụng trong việc nghiên cứu học tập về điều khiển tự động. Để đáp ứng được mục tiêu đề ra, xây dựng mô hình toán học của hệ thống; khảo sát cảm biến khoảng cách để xác định vị trí viên bi; thực hiện mô phỏng các giải thuật: điều khiển trượt, điều khiển LQR (Linear – Quadratic Regulator) bằng MATLAB; cải thiện mô hình thực tế; thử nghiệm điều khiển và hiệu chỉnh để so sánh với kết quả mô phỏng; tạo giao diện điều khiển GUI liên kết giữa MATLAB với mô hình. Kết quả đạt được là mô hình thực nghiệm có thể giữ viên bi ở các điểm cân bằng đặt trước bởi bộ điều khiển trượt, tín hiệu thực tế gần sát với mô hình đã được mô phỏng. Ngoài ra, chương trình giao diện cũng được thiết kế dựa trên phần mềm MATLAB\GUI cho phép người sử dụng có thể thay đổi các thông số của bộ điều khiển trong lúc mô hình đang hoạt động.