Đồ án tốt nghiệp - Khảo sát điều khiển Linear quadratic regulator cho hệ bóng trên bánh xe

BỘ GIÁO DỤC &amp ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI: KHẢO SÁT ĐIỀU KHIỂN
LINEAR QUADRATIC REGULATOR
CHO HỆ BÓNG TRÊN BÁNH XE

GVHD: TS. NGUYỄN VĂN ĐÔNG HẢI
SVTH:

MSSV:

NGUYỄN THANH NHÂN

20151526

LÊ NGỌC TRUNG NHÂN

20151525

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên 1: Nguyễn Thanh Nhân

MSSV: 20151526

Họ và tên sinh viên 2: Lê Ngọc Trung Nhân

MSSV: 20151525

Chuyên ngành:

Công nghệ Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa

Hệ đào tạo:

Đại học chính quy

Khóa: Điện – Điện tử

Lớp: 201513A

I. TÊN ĐỀ TÀI: KHẢO SÁT ĐIỀU KHIỂN LINEAR QUADRATIC REGULATOR CHO HỆ BÓNG
TRÊN BÁNH XE
II. NHIỆM VỤ
1.

Các số liệu ban đầu:
- Mô hình có hình dạng giá đỡ một mặt phẳng với động cơ điều khiển bánh xe
Bộ xử lý trung tâm STM32 kết nối máy tính thông qua cổng USB
- Thiết bị cảm biến khoảng cách hồng ngoại dùng để xác định vị trí quả bóng
- Thiết bị khuếch đại tín hiệu điện áp H HI216 cho động cơ
- Động cơ NISCA 24VDC để vận hành hệ thống
- Quả bóng có bán kính 33.29mm
- Bánh xe có bán kính 110 mm

2. Nội dung thực hiện:
 Tìm hiểu phương pháp điều khiển LQR
 Nghiên cứu nguyên lý hoạt động của hệ thống để lựa chọn thiết bị, linh kiện phù hợp
 Thiết kế phần cứng của mô hình
 Xây dựng chương trình điều khiển
 Vận hành thử nghiệm, chỉnh sửa và hoàn thiện hệ thống
 Khảo sát, nhận xét và đánh giá mô hình
 Thiết kế GUI (Graphic User Interface) để điều khiển mô hình, giao tiếp giữa máy tính và
STM32
 Viết báo cáo luận văn
 Báo cáo đề tài tốt nghiệp
III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 05/03/2024
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 02/07/2024
V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN:

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

TS. Nguyễn Văn Đông Hải

BỘ MÔN TỰ ĐỘNG
ĐIỀU KHIỂN

Tp. HCM, ngày tháng năm

LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ tên sinh viên 1: Nguyễn Thanh Nhân

MSSV: 20151526

Họ tên sinh viên 2: Lê Ngọc Trung Nhân

MSSV: 20151525

Tên đề tài: Khảo Sát Điều Khiển Linear Quadratic Cho Hệ Bóng Trên
Bánh Xe
XÁC NHẬN
GVHD

TUẦN/NGÀY

NỘI DUNG

1-2
3

Thực hiện chọn đề tài
Nhận đề tài, gặp GVHD để phổ biến
quy định
Nghiên cứu, tìm hiểu các thông tin
liên quan đến đề tài
Viết đề cương chi tiết
Nghiên cứu cơ sở lý thuyết
Xây dựng và thi công phần cứng
Tính toán thông số, viết chương trình,
xây dựng GUI
Tiến hành vận hành thử nghiệm hệ
thống, sau đó khảo sát, đánh giá và
cải thiện hệ thống
Viết báo cáo. Báo cáo đề tài tốt
nghiệp

4-5
6
7-8
9-11
12-14
15

16-17

GV HƯỚNG DẪN
(Ký và ghi rõ họ và tên
...

...
xác cao trong quá trình cân bằng quả bóng trên bánh xe.
51

 Tích hợp công nghệ mới:
Nghiên cứu khả năng tích hợp công nghệ mới như trí tuệ nhân
tạo hoặc học máy để nâng cao khả năng dự đoán và tương tác của hệ
thống.

52

TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] K.Furuta, M.Yamakita, S.Kobayashi, and M.Nishimura, “A new
inverted pendulum apparatus for education,” in Proc. IFAC Symp. Advances
in Control Education, Boston, MA, 1994 , pp. 191 –196.
[2] J.Aracil and F. Gordillo, “The inverted pendulum: a in
nonlinear control,” Proceedings World Automation Congress, pp. 468-482,
2004.
[3] S. Latif, E. Muhammad and U. Naeem, “Implementation of ball and
beam system using classical and advanced control techniques,” 2019
International Conference on Applied and Engineering Mathematics, pp. 7479, 2019
[4] J.Hauser, S.Sastry, and P.Kokotovic, “Nonlinear control via
approximate input-output: The ball and beam example,” IEEE Trans.
Automat. Control, vol. 37, no. 3, pp. 392 –398, 1992.
[5] Ming-Tzu Ho, Yi-Wei Tu and Hao- Shuan Lin, “Controlling a ball and
wheel system using full-state-feedback linearization [Focus on Education],”
Control Systems Magazine, Vol. 29, No. 5, pp. 93-101, 2009.
[6] Chunhong He, Bin Ren “Design of wind pendulum control system
based on STM32 ” IEEE Trans. 2021 2nd International Seminar on Artificial
Intelligence, Networking and Information Technology (AINIT),pp.5054,2021.
[7] A. E. Hajjaji and M. Ouladsine, “Modeling and nonlinear control of
magnetic levitation systems,” IEEE Trans. Ind. Electron. , vol. 48, no. 4, pp.
831 –838, 2001 .
[8] M. Spong, P. Corke, and R. Lozano, “Nonlinear control of the inertia
wheel pendulum,” Automatica , vol. 37, pp. 1845 –1851, 2001 .
[9] M. Bodson, J. N. Chiasson, R. T. Novotnak, and R. B. Rekowski,
“High-performance nonlinear feedback control of a permanent magnet
stepper motor,” IEEE Trans. Control Syst. Technol. , vol. 1, no. 1, pp. 5 –14,
1993 .
[10] J. Chiasson and M. Bodson, “Nonlinear control of a shunt DC motor,”
IEEE Trans. Automat. Control , vol. 38, no. 11, pp. 1662 –1666, 1993 .
[11] B. Grcar, P. Cafuta, M. Znidaric, andF. Gausch, “Backstepping
dynamic compensator design for the PMAC servo-drive,” IEEE Trans.
Energy Conversion , vol. 14, no. 4, pp. 1396 –1401, 1999 .
[12] J. Solsona, M. I. Valla, and C. Muravchik, “Nonlinear control of a
permanent magnet synchronous motor with disturbance torque estimation,”
IEEE Trans. Energy Conversion , vol. 15, no. 2, pp. 163 –168, 2000 .

53