TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Ngành Công nghệ kỹ thuật điều khiển và tự động hóa
ĐỀ TÀI:

XÂY DỰNG VÀ ỨNG DỤNG BỘ ĐIỀU KHIỂN
TRƯỢT CHO HỆ
CON LẮC NGƯỢC QUAY MỘT BẬC

GVHD

PhD. Nguyễn Văn Đông Hải
Phạm Minh Hiếu

MSSV: 15151145

Lê Thành Danh

MSSV: 17151176

SVTH

Tp.Hồ Chí Minh, tháng 6 năm 2023

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
1. TÊN ĐỀ TÀI: “Xây dựng và ứng dụng bộ điều khiển trượt cho hệ con lắc ngược
quay một bậc”
2. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG
 Nghiên cứu phương pháp điều khiển trượt.
 Xây dựng phương trình động lực học của hệ con lắc ngược quay.
 Xây dựng bộ điều khiển trượt và mô phỏng hệ thống trên phần mềm Matlab
Simulink.
 Tiến hành thu thập dữ liệu trên Terminal để vẽ đồ thị.
3. GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: PhD. Nguyễn Văn Đông Hải
4. NGÀY GIAO ĐỀ TÀI: Ngày 05 tháng 02 năm 2023
5. NGÀY HOÀN THÀNH ĐỀ TÀI: Ngày 25 tháng 6 năm 2023
TP.HCM, ngày… tháng … năm 2023

TP. HCM, ngày … tháng … năm 2023

Giáo viên hướng dẫn

Chủ nhiệm bộ môn

BẢNG NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA GIÁO VIÊN PHẢN
BIỆN
1. Tiêu chí và điểm đánh giá
Grade
Criteria

Very
Poor

Poor

Adequate

Very Good

Ideal

0-2

3-5

6-7

8-9

10

Quá dễ
thực hiện

Thực hiện
được nhưng
thực tế không
cần

Vấn đề vừa
sức/Cần phải
dành thời gian
nghiên cứu

Vấn đề khó/Cần
nhiều kiến thức
tổng hợp đã học

Vấn đề rất khó/Cần nhiều
kiến thức tổng hợp đã học

Mục 2: Tính
ứng dụng
của đề tài
vào thực
tiễn

0-2

3-5

6-7

8-9

10

Không
có ứng
dụng

Thỉnh thoảng
có ứng dụng

Có ứng dụng

Thực tế bên
ngoài đang cần

Thực tế bên ngoài đang rất
cần và cấp thiết

Mục 3: Tính
đúng đắn
của đề tài,
phương
pháp nghiên
cứu hợp lý

0-2

3-5

6-7

8-9

10

Không
hợp lý

Có phương
pháp nghiên
cứu, nhưng
chưa rõ ràng

Có phương pháp
nghiên cứu, định
hướng đúng

Phương pháp
nghiên cứu rõ
ràng, định hướng
đúng

Phương pháp nghiên cứu rõ
ràng, khoa học, phù hợp với
đề tài, sáng tạo

0-6

7-15

16-21

22-27

28-30

Không
có

Giải pháp sơ
sài

Giải pháp rõ
ràng, có thi công
mô hình/mô
phỏng

Giải pháp rõ
ràng, có quy
trình thực hiện
thi công/mô
phỏng vận hành
được

Giải pháp rõ ràng, có quy
trình thực hiện thi công/mô
phỏng vận hành được, kết
quả mô phỏng/vận hành tốt,
sáng tạo

0-8

9-20

21-28

29-36

37-40

Nội dung
không
phù hợp
với mục
tiêu

Báo cáo đơn
giản, chưa đầy
đủ cấu trúc,
nội dung như
đã đề ra

Có đủ cấu trúc,
nội dung

Có đầy đủ cấu
trúc nội dung,
trình bày hợp lý,
khoa học

Có đầy đủ cấu trúc nội dung,
trình bày hợp
...

...
úc T = 32s, và duy trì ổn định tới khi vọt lố một lần
nữa và lúc T = 170s.
 Gía trị lớn nhất của sai số là 0.08
 Thời gian vọt lố của sai số thấp

Nhận xét: dựa vào đồ thị đáp ứng của hệ thống và đồ thị sai số của hệ thống ta
có thể kết luận bộ điều khiển trượt được xây dựng cho hệ mang lại khả năng điều
khiển hiệu quả.

58

CHƯƠNG 6: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM

CHƯƠNG 7: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
7.1 Kết luận
Trong đồ án này, nhóm đã đạt được những kết quả sau đây:
-

Xây dựng phương trình động lực học cho hệ con lắc ngược quay.

-

Nghiên cứu phương pháp điều khiển trượt cho hệ con lắc ngược quay

-

Xây dựng được mô hình Simulink nhúng cho STM32F407.

-

Điều khiển thành công mô hình thực tế của con lắc ngược quay

7.2 Hạn chế
-

Điều khiển trượt có một hạn chế lớn chính là hiện tượng Chattering. Hiện tượng
này sẽ làm nóng động cơ lên. Đây là một đặc trưng của điều khiển trượt do sự
thay đổi hàm sign không liên tục dẫn đến tín hiệu điều khiển dao động xung
quanh mặt trượt.

Hình 7.1: Mô tả hiện tượng chattering
-

Các hệ số c1, c2, c3, c4, k và nuy được tìm ra thông qua phương pháp thử sai
nên mất nhiều thời gian.

59

CHƯƠNG 6: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM
7.3 Hướng phát triển
-

Thiết kế cơ khí lại cho mô hình nhằm hỗ trợ việc tản nhiệt cho động cơ hoặc sử
dụng loại động cơ chịu nhiệt độ cao.

-

Ứng dụng giải thuật GA hỗ trợ giảm thiểu thời gian tính toán số liệu

60

TÀI LIỆU THAM KHẢO

TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Vo Anh Khoa, Nguyen Minh Tam, Tran Vi Do, Nguyen Thien Van, Nguyen Van
Dong Hai, Model and control algorithm construction for rotary inverted pendulum in
laboratory, Journal of Technical Education Science No.49, pp. 32-40, 2018.

2. Võ Minh Tài, Điều khiển backstepping cho hệ con lắc ngược quay, Luận văn đại học,
Đại học sư phạm kĩ thuật TPHCM, 2020.
3. Vũ Đình Đạt, Hùynh Xuân Dũng, Phan Văn Kiểm, Nguyễn Minh Tâm, Nguyễn

Văn Đông Hải, Điều khiển mờ trượt cho hệ pendubot, Số 11 (120), quyển 1, pp.
12-16, Tạp chí công nghệ Đà nẵng, 12/ 2017
4. Ho Trong Nguyen, Nguyen Minh Tam, Nguyen Van Dong Hai, Application of
genetic algorithm in optimization controller for cart and pole system, Journal
of Technical Education Science, ISSN: 1859-127, No. 44A, pp. 41-47,
November, 2017.
5. Limaverde Filho, José &amp Fortaleza, Eugenio. (2014). Control of the Ball and
Beam using Kalman Filter - A Flatness Based Approach.
6. (PDF) Điều khiển xe hai bánh tự cân bằng mô hình bất định dựa trên phương
pháp quy hoạch động thích nghi (researchgate.net)

61