Thư viện tri thức trực tuyến
Kho tài liệu với 50,000+ tài liệu học thuật
© 2023 Siêu thị PDF - Kho tài liệu học thuật hàng đầu Việt Nam

Giám sát và điều khiển góc quay của tấm pin năng lượng mặt trời, thu năng lượng để diều khiển mức nước dùng PID :Khóa luận tốt nghiệp đại học khoa Công nghệ Điện
Nội dung xem thử
Mô tả chi tiết
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM
KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN GÓC QUAY CỦA TẤM
PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI, THU NĂNG LƯỢNG
ĐỂ ĐIỀU KHIỂN MỨC NƯỚC DÙNG PID
GVHD: Th.S NGUYỄN THỊ DIỆU AN
NGUYỄN XUÂN THỦY
TRẦN CÔNG VIÊN
PHẠM ĐÌNH NAM
TP.HCM, NĂM 2019
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
1. Họ tên nhóm sinh viên được giao đề tài
Nguyễn Xuân Thủy Mssv: 15080551
Trần Công Viên Mssv: 15076851
Phạm Đình Nam Mssv: 15094961
2. Tên đề tài
Giám sát, điều khiển góc quay của tấm pin năng lượng Mặt Trời, thu năng
lượng điều khiển mực nước dùng PID.
3. Nội dung
Giao tiếp card NI-6001 bằng Labview. Xây dựng thuật toán điều khiển tấm pin
Năng lượng Mặt Trời để thu năng lượng điều khiển mực nước dùng PID.
4. Kết quả
Thu được năng lượng để điều khiển mực nước dùng PID.
Giảng viên hướng dẫn Tp.hcm, ngày 20 tháng 3 năm 2019
Sinh viên
Trưởng bộ môn
i
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
TP. Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2019
CHỮ KÍ CỦA GVHD
(Kí và ghi rõ họ tên)
ii
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
TP. Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2019
CHỮ KÍ CỦA GVPB
(Kí và ghi rõ họ tên)
iii
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
MỤC LỤC
PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP...........................................................i
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN......................................................... ii
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN........................................................... iii
MỤC LỤC .....................................................................................................................iv
DANH SÁCH CÁC HÌNH ẢNH............................................................................... vii
DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU ................................................................................x
LỜI MỞ ĐẦU ...............................................................................................................xi
CHƯƠNG 1. DẪN NHẬP.............................................................................................1
1.1 Đặt vấn đề .............................................................................................................1
1.2 Giải quyết vấn đề..................................................................................................4
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT.............................................................................6
2.1 Nguyên lí hoạt động của hệ thống.......................................................................6
2.2 Bộ điều khiển PID ................................................................................................6
2.2.1 Khâu tỉ lệ: .......................................................................................................8
2.2.2 Khâu tích phân: .............................................................................................9
2.2.3 Khâu vi phân:...............................................................................................10
2.2.4 Phương trình động học của hệ thống.........................................................14
2.2.5 Hàm truyền...................................................................................................16
2.2.6 Hàm quá độ ..................................................................................................17
2.3 Pin năng lượng Mặt Trời...................................................................................18
2.4 Điều khiển động cơ bước step ...........................................................................19
2.4.1 Phân loại theo rotor của động cơ bước......................................................19
2.4.2 Phân loại theo cực của động cơ bước.........................................................19
2.4.3 Phân loại theo số pha của động cơ .............................................................20
2.4.4 Cách điều khiển động cơ step .....................................................................20
CHƯƠNG 3. GIỚI THIỆU VỀ LABVIEW..............................................................22
3.1 Giới thiệu LabView............................................................................................22
3.1.1 LabView là gì................................................................................................22
3.1.2 Các khả năng chính của LabView..............................................................22
3.1.3 Môi trường phát triển LabView.................................................................22
iv
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
3.1.4 Các tín hiệu đo được với LabView.............................................................23
3.1.5 Phân tích .......................................................................................................23
3.1.6 Hiển thị..........................................................................................................23
3.1.7 Điều khiển.....................................................................................................23
3.1.8 Giao tiếp với thiết bị ngoại vi......................................................................24
3.2 Những khái niệm cơ bản của LabView............................................................24
3.2.1 VI (Vitual Instrument) Thiết bị ảo.............................................................24
3.2.2 Front Panel ...................................................................................................24
3.2.3 Block Diagram .............................................................................................25
3.3 Lập trình trên LabView ....................................................................................26
3.3.1 Khởi tạo chương trình.................................................................................26
3.3.2 Các công cụ lập trình...................................................................................27
CHƯƠNG 4. TỔNG QUAN VỀ CARD NI-6001 .....................................................33
4.1 Giới thiệu về card NI-6001 ................................................................................33
4.2 Thông số kĩ thuật card NI-6001 ........................................................................35
4.2.1 Thông số chung ............................................................................................35
4.2.2 Đọc tín hiệu Analog .....................................................................................35
4.2.3 Xuất tín hiệu Analog....................................................................................35
4.2.4 Các chân xuất/nhập tín hiệu số...................................................................36
4.2.5 Bộ đếm và bộ hẹn giờ...................................................................................36
4.2.6 Tín hiệu vào ra .............................................................................................37
4.2.7 Đầu vào tương tự .........................................................................................38
4.2.8 Đầu ra tương tự............................................................................................41
4.2.9 Tín hiệu số DIO............................................................................................42
4.2.10 Nguồn +5V..................................................................................................44
CHƯƠNG 5. THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG ................................................................46
5.1 Thiết bị ................................................................................................................46
5.1.1 Pin Mặt trời ..................................................................................................46
5.1.2 Nguồn điện....................................................................................................47
5.1.3 Mạch giảm áp...............................................................................................47
5.1.4 Mạch hạ áp con chip buck của XL4016E1 ................................................48
5.1.5 Mạch cầu H...................................................................................................48
5.1.6 Động cơ step .................................................................................................50
v
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
5.1.7 Đai truyền .....................................................................................................51
5.1.8 Quang trở......................................................................................................51
5.1.9 Công tắt hành trình .....................................................................................52
5.1.10 Bạc đạn........................................................................................................52
5.1.11 Bộ giảm tốc .................................................................................................52
5.1.12 Cảm biến siêu âm US-016 .........................................................................53
5.1.13 Bơm HC-2203.............................................................................................55
5.2 Thi công phần cứng............................................................................................55
5.2.1 Sơ đồ phần cứng và sơ đồ đấu dây của điều hướng pin Mặt Trời..........55
5.2.2 Sơ đồ phần cứng và sơ đồ đấu dây của điều khiển mức nước.................56
5.2.3 Điều hướng pin Mặt Trời...........................................................................59
5.2.4 Bồn nước.......................................................................................................59
5.3 Lưu đồ giải thuật................................................................................................60
5.3.1 Lưu đồ giải thuật của góc quay pin Mặt Trời...........................................60
5.3.2 Lưu đồ giải thuật của PID mức nước ........................................................60
5.4 Giao diện .............................................................................................................61
5.4.1 Tấm pin điều khiển......................................................................................62
5.4.2 Bồn nước.......................................................................................................63
5.5 Chương trình ......................................................................................................64
5.5.1 Chương trình điều khiển góc quay tấm Pin Mặt Trời .............................64
5.5.2 Chương trình PID điều khiển ổn định mức nước.....................................64
5.5.3 Các khối trong chương trình ......................................................................66
5.6 Kết quả thực nghiệm..........................................................................................70
5.6.1 Kết quả điều khiển góc quay tấm pin Mặt Trời .......................................70
5.6.2 Kết quả điều khiển mức nước.....................................................................71
CHƯƠNG 6. KẾT LUẬN...........................................................................................74
6.1 Kết quả đạt được................................................................................................74
6.2 Ưu điểm – nhược điểm.......................................................................................74
6.3 Hướng phát triển................................................................................................74
vi
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
DANH SÁCH CÁC HÌNH ẢNH
Hình 1. 1 Trạm xe buýt chiếu sáng tự động ....................................................................1
Hình 1. 2 Ô tô chạy bằng năng lượng Mặt Trời..............................................................2
Hình 1. 3 Ứng dụng nuôi tôm..........................................................................................3
Hình 1. 4 Ứng dụng vào đèn đường ................................................................................4
Hình 2. 1 Bộ PID .............................................................................................................6
Hình 2. 2 Đáp ứng khâu tỉ lệ Kp .....................................................................................8
Hình 2. 3 Đáp ứng khâu tỉ lệ Ki ......................................................................................9
Hình 2. 4 Đáp ứng khâu tỉ lệ Kd ...................................................................................10
Hình 2. 5 Sơ đồ khối của hệ hở .....................................................................................12
Hình 2. 6 Đáp ứng của hệ hở.........................................................................................12
Hình 2. 7 Sơ Đồ khối của hệ kín ...................................................................................13
Hình 2. 8 Đáp ứng của hệ kín........................................................................................13
Hình 2. 9 Mô phỏng bồn nước ................................................................................15
Hình 2. 10 Pin Mặt Trời ................................................................................................18
Hình 2. 11 Động cơ bước ..............................................................................................19
Hình 2. 12 Động cơ bước đơn cực ................................................................................19
Hình 2. 13 Động cơ bước lưỡng cực .............................................................................20
Hình 2. 14 Phương pháp điều khiển động cơ bước bằng cách băm xung.....................21
Hình 3. 1 Giao tiếp Labview với thiết bị ngoại vi.........................................................24
Hình 3. 2 Front Panel.....................................................................................................25
Hình 3. 3 Block Diagram...............................................................................................26
Hình 3. 4 Bảng công cụ .................................................................................................27
Hình 3. 5 Bảng điều khiển.............................................................................................28
Hình 3. 6 Các điều khiển và dụng cụ chỉ thị số.............................................................29
Hình 3. 7 Các điều khiển và dụng cụ chỉ thị kiểu logic ................................................30
vii