Đồ án tốt nghiệp - Biên soạn các bài học cho môn thực tập lập trình điều khiển ô tô

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

BIÊN SOẠN CÁC BÀI HỌC CHO MÔN THỰC TẬP
LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN Ô TÔ

SVTH: MAI NGUYỄN ANH ĐỨC
MSSV: 17145278
SVTH: NGUYỄN HỮU VINH
MSSV: 17145404
GVHD: Th.S NGUYỄN TRỌNG THỨC

Tp. Hồ Chí Minh, ngày 24 tháng 08 năm 2021

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật ô tô

Tên đề tài

BIÊN SOẠN CÁC BÀI HỌC CHO MÔN
THỰC TẬP LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN Ô TÔ

SVTH: MAI NGUYỄN ANH ĐỨC
MSSV: 17145278
SVTH: NGUYỄN HỮU VINH
MSSV: 17145404
GVHD: Th.S NGUYỄN TRỌNG THỨC

Tp. Hồ Chí Minh, ngày 24 tháng 08 năm 2021

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA
VIỆT NAM
Độc lập - Tự do – Hạnh phúc

TP. Hồ Chí Minh, ngày

tháng

năm 2021

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên:

1.Mai Nguyễn Anh Đức

MSSV: 17145278

2. Nguyễn Hữu Vinh

MSSV: 17145404

Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật Ô tô

Mã ngành đào tạo: 7510205D

Hệ đào tạo: Đại học chính quy

Mã hệ đào tạo: K145278

Khóa: K17

Lớp: 171452A, 171451A

1. Tên đề tài
Biên soạn các bài học cho môn thực tập lập trình điều khiển ô tô.
2. Nhiệm vụ đề tài
-

Tìm hiểu về dòng vi điều khiển AVR và vi điều khiển ATmega328.

-

Biên soạn các bài học cho môn thực tập lập trình điều khiển ô tô.

-

Tạo sẵn các thư viện, chương trình mẫu hỗ trợ học tập và phát triển.

-

Thiết kế mô hình và chương trình Web Server hỗ trợ hiển thị dữ liệu.

3. Sản phẩm của đề tài
-

Tập bài giảng môn thực tập lập trình điều khiển ô tô.

-

Các chương trình mẫu và ba thư viện Arduino hỗ trợ lập trình:
+ Thư viện Button: Lọc nhiễu và xử lý sự kiện nút nhấn digital (bắt đầu nhấn,
nhấn giữ, thả nhấn).
+ Thư viện AnalogButton: Sử dụng cho các nút nhấn analog.
+ Thư viện Led7: Sử dụng nhanh led 7 đoạn.

-

Hai mô hình Web Server hỗ trợ hiển thị dữ liệu phục vụ quá trình dạy học, thực
hành và sử dụng trên các mô hình:
+ Mô hình Web Socket sử dụng mạng cục bộ hoặc internet.
+ Mô hình Web Server chạy trên mạch NodeMCU (ESP8266).

4. Ngày giao nhiệm vụ đề tài: 24/05/2021
5. Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 24/08/2021
TRƯỞNG BỘ MÔN

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA

TP. HCM

VIỆT NAM

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

Độc lập - Tự do – Hạnh phúc

Bộ môn: Điện – Điện tử ô tô

PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
(Dành cho giảng viên hướng dẫn)
Họ và tên sinh viên:

Mai Nguyễn Anh Đức

MSSV: 17145278

...

...
h là trục thời gian có 500 điểm, hai
điểm giá trị liên tiếp cách nhau 5ms.
85

Lập trình điều khiển vị trí động cơ GA25-370
Động cơ GA25-370 như đã tìm hiểu, khi quay encoder sẽ trả về hai xung lệch pha với
nhau, ta có thể dựa vào đó để xác định được vị trí của trục động cơ, góc xoay trục… Và tương
tự yêu cầu điều khiển tốc độ động cơ DC, điều khiển vị trí động cơ cũng là một yêu cầu phổ
biến, trong phần này cũng sẽ sử dụng giải thuật PID để điều khiển được vị trí trục động cơ
GA25-370. Mô hình điều khiển như sau:
Vị trí trục mong
muốn

Controller
Arduino nano

Process
Động cơ GA25370

Actuator
L298N

Vị trí trục động
cơ (độ)

Encoder

Hình 8.13. Mô hình điều khiển vị trí động cơ GA25-370
Start
IN

IN
Cài đặt ngắt ngoài INT
Cài đặt ngắt tràn T/C1 1ms
Đặt chế độ các chân

Đặt lại timer T/C1

Quay ngược
chiều kim đồng
hồ?

Giải thuật PID tính độ rộng xung
PWM điều khiển động cơ (output):
err = set_pos - pos
P = Kp*err
D = Kd*1000*(err-last_err)
I += Ki*err/1000
output = P+I+D
last_err = err

Đặt vị trí trục (pos) ban đầu
(Quy đổi giá trị VR1)

Đọc VR1 gán giá trị
set_pos (0~360)
(vị trí mong muốn)

Output 0

Đúng

Sai

Đúng

count++

count

Cài đặt ĐC quay
ngược chiều kim
đồng hồ

Tính vị trí trục:
pos = 360*count/495

Sai
is_changed
là true?
(Có ngắt tràn?)

Sai

Đúng
is_changed = false

In các giá trị:
set_pos
pos (vị trí trục)
output

Cài đặt ĐC quay cùng
chiều kim đồng hồ

OUT

Xuất xung PWM điều khiển
với độ rộng xung là |output|

Is_changed = true

OUT

Hình 8.14. Lưu đồ PID điều khiển vị trí động cơ
86

87

Kết quả chương trình:

Hình 8.15. Kết quả PID điều khiển vị trí động cơ
Đường màu xanh trong đồ thị là giá trị set_pos (vị trí trục động cơ mong muốn)(độ),
giá trị đường màu đỏ là pos (độ) (vị trí thực tế của trục động cơ). Trục tung có đơn vị là độ,
trục hoành là trục thời gian chia làm 500 điểm, thời gian hai điểm liên tiếp là 1ms.
Khi cài đặt vị trí trục mong muốn bằng biến trở VR1, giải thuật PID sẽ tính toán độ
rộng xung PWM và chiều để điều khiển động cơ đưa trục tới vị trí đã đặt. Có thể lựa chọn giá
trị các thông số theo cách sau:
• Chọn Kp trước: điều chỉnh Kp sao cho thời gian đáp ứng đủ nhanh, chấp nhận overshot
nhỏ.
• Thêm thành phần D để loại overshot, tăng Kd từ từ, thử nghiệm và chọn giá trị thích
hợp. Sai số tĩnh có thể xuất hiện, vị trí trục khi ổn định sẽ có thể bị lệch.
• Thêm thành phần I để giảm sai số tĩnh. Nên tăng Ki từ bé đến lớn đồng thời không để
cho overshot xuất hiện trở lại.

88