Luận án Nâng cao chất lượng các hệ truyền động bám công suất nhỏ trên cơ sở điều khiển bù đặc tính tĩnh và thích nghi modal

BỘ QUỐC PHÒNG 
VŨ HỮU THÍCH 
NÂNG CAO CHẤT LƢỢNG 
CÁC HỆ TRUYỀN ĐỘNG BÁM CÔNG SUẤT NHỎ 
TRÊN CƠ SỞ ĐIỀU KHIỂN BÙ ĐẶC TÍNH TĨNH 
VÀ THÍCH NGHI MODAL 
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT 
HÀ NỘI – NĂM 2016 
HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ 
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO 
VŨ HỮU THÍCH 
NÂNG CAO CHẤT LƢỢNG 
CÁC HỆ TRUYỀN ĐỘNG BÁM CÔNG SUẤT NHỎ 
TRÊN CƠ SỞ ĐIỀU KHIỂN BÙ ĐẶC TÍNH TĨNH 
VÀ THÍCH NGHI MODAL 
 Chuyên ngành: Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa 
 Mã số: 62.52.02.16 
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT 
HÀ NỘI – NĂM 2016 
 NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: 
1. PGS.TS. PHẠM TUẤN THÀNH 
2. PGS.TS. ĐÀO HOA VIỆT 
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG 
HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ 
 i 
Lời cam đoan 
 Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của cá nhân tôi dƣới sự 
hƣớng dẫn khoa học của PGS.TS. Phạm Tuấn Thành, PGS.TS. Đào Hoa Việt 
cùng với các tài liệu tham khảo đã trích dẫn. 
Các kết quả, số liệu nêu trong luận án là hoàn toàn trung thực và chƣa 
từng đƣợc công bố trong bất kỳ công trình nào. 
 Tác giả luận án 
 ii 
Lời cảm ơn 
Trƣớc hết, tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành nhất tới Ban Giám 
Đốc, khoa Kỹ thuật Điều khiển, bộ môn Kỹ thuật Điện - Học viện Kỹ thuật 
Quân sự, cùng với Ban Giám Hiệu, khoa Điện, bộ môn Tự động hóa - Trƣờng 
Đại học Công nghiệp Hà Nội, đã luôn tạo mọi điều kiện tốt nhất để tôi hoàn 
thành bản luận án này. 
 Tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS. Phạm Tuấn Thành, ngƣời hƣớng 
dẫn khoa học thứ nhất và PGS.TS. Đào Hoa Việt, ngƣời hƣớng dẫn thứ hai, 
đã tận tình hƣớng dẫn, chỉ ra những nội dung chính cần phải giải quyết để tôi 
hoàn thành bản luận án này. 
 Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè và các đồng 
nghiệp đã luôn động viên, chia sẻ và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện 
luận án. 
 Tác giả luận án 
 iii 
Mục lục 
Lời cam đoan. i 
Mục lục.. iii 
Danh mục các kí hiệu, các chữ viết tắt... vi 
Danh mục các hình vẽ, đồ thị.. viii 
MỞ ĐẦU.. 1 
Chƣơng 1-TỔNG QUAN VỀ HỆ TRUYỀN ĐỘNG BÁM VÀ VẤN 
ĐỀ NÂNG CAO CHẤT LƢỢNG CỦA HỆ TRUYỀN ĐỘNG BÁM.. 11 
1.1. Đặt vấn đề. 11 
1.2. Tổng quan về vấn đề nâng cao chất lƣợng của HTĐB. 12 
 1.3. Động cơ chấp hành trong các HTĐB công suất nhỏ.. 13 
1.4. Phân tích đặc điểm và các phƣơng pháp điều khiển hệ bám ĐCV 
 công suất nhỏ... 19 
 1.4.1. Đặc điểm của hệ truyền động bám ĐCV công suất nhỏ.. 19 
 1.4.2. Các phƣơng pháp điều khiển hệ bám ĐCV công suất nhỏ. 21 
 1.4.2.1. Phƣơng pháp điều khiển phản hồi tuyến tính hóa.. 24 
 1.4.2.2. Phƣơng pháp điều khiển PD bù trọng trƣờng. 20 
 1.4.2.3. Phƣơng pháp điều khiển bền vững 23 
 1.4.2.4. Phƣơng pháp điều khiển thích nghi... 23 
1.5. Phân tích những ảnh hƣởng của cấu trúc phần cơ đến chất lƣợng 
 của hệ thống truyền động bám. 26 
1.6. Phân tích những nghiên cứu trong và ngoài nƣớc liên quan đến 
 lĩnh vực điều khiển hệ bám ĐCV công suất nhỏ 33 
 1.6.1 Vấn đề điều khiển ĐCV 34 
 1.6.2. Vấn đề điều khiển hệ thống bám 37 
1.7. Một số phƣơng pháp điều khiển hệ truyền động bám trên cơ sở 
 có xét đến ảnh hƣởng của cấu trúc phần cơ.. 39 
1.8. Xây dựng bài toán nghiên cứu. 42 
Kết luận của chương 1. 44 
 iv 
Chƣơng 2-ĐIỀU KHIỂN BÙ CÁC ĐẶC TÍNH TĨNH ĐCV CÔNG 
SUẤT NHỎ TRONG HỆ TRUYỀN ĐỘNG BÁM GÓC. 46 
2.1. Điều khiển véc tơ động cơ van.. 46 
 2.1.1. Cơ sở lý thuyết của phƣơng pháp điều khiển véc tơ. 46 
 2.1.1.1. Biến đổi thuận ngƣợc giữa các hệ trục tọa độ abc và αβ... 46 
 2.1.1.2. Biến đổi thuận ngƣợc giữa các hệ trục tọa độ αβ và dq. 47 
 2.1.2. Điều khiển động cơ van trong hệ trục tọa độ dq... 48 
2.2. Điều khiển bù các đặc tính tĩnh động cơ van... 48 
 2.2.1. Bản chất của phƣơng pháp bù các đặc tính tĩnh động cơ van.. 48 
 2.2.2. Các thuật toán điều khiển bù đặc tĩnh tĩnh động cơ van.. 52 
2.3. Xây dựng thuật toán điều khiển bù các đặc tính tĩnh ĐCV. 54 
 2.3.1. Xây dựng thuật toán... 54 
 2.3.2. Phân tích ảnh hƣởng của các thông số ĐCV đến đặc tính bù.. 56 
 2.3.2.1. Ảnh hƣởng của điện áp nguồn... 56 
 2.3.2.2. Ảnh hƣởng của điện cảm pha stato. 57 
 2.3.2.3. Ảnh hƣởng của điện trở pha stato 57 
 2.3.2.4. Ảnh hƣởng của hệ số sức phản điện động.. 58 
2.4. Xây dựng sơ đồ điều khiển hệ truyền động bám ĐCV trên cơ sở 
 phƣơng pháp điều khiển BĐTT 58 
Kết luận của chương 2. 60 
Chƣơng 3- ĐIỀU KHIỂN THÍCH NGHI MODAL KẾT HỢP VỚI 
ĐIỀU KHIỂN BÙ CÁC ĐẶC TÍNH TĨNH NHẰM NÂNG CAO 
CHẤT LƢỢNG CÁC HỆ TRUYỀN ĐỘNG BÁM GÓC SỬ DỤNG 
ĐCV CÔNG SUẤT NHỎ. 61 
3.1. Đặt bài toán nghiên cứu. 61 
3.2. Điều khiển thích nghi modal hệ truyền động bám sử dụng ĐCV 
 công suất nhỏ... 64 
 3.2.1. Hàm truyền đạt và sơ đồ cấu trúc của ĐCV 64 
 3.2.2. Mô hình toán học ĐCV và máy công tác khi tính đến liên 
 kết đàn hồi, khe hở và ma sát... 68 
 v 
 3.2.3. Phân tích và tổng hợp hệ truyền động bám ĐCV công suất 
nhỏ điều khiển TNMD kết hợp BĐTT có xét đến cấu trúc phần cơ.... 71 
 3.2.3.1. Mô hình toán học hệ thống trong không gian trạng thái 72 
 3.2.3.2. Xây dựng bộ quan sát trạng thái... 74 
 3.2.3.3. Lựa chọn luật điều khiển... 78 
 3.2.3.4. Tính toán tham số cho khâu thích nghi modal. 82 
3.3. Tổng hợp bộ điều khiển vị trí cho hệ thống bám ĐCV.. 87 
Kết luận của chương 3. 91 
Chƣơng 4 - MÔ PHỎNG, KHẢO SÁT HỆ TRUYỀN ĐỘNG BÁM 
GÓC SỬ DỤNG ĐỘNG CƠ VAN ĐIỀU KHIỂN BẰNG PHƢƠNG 
PHÁP THÍCH NGHI MODAL KẾT HỢP BÙ CÁC ĐẶC TÍNH 
TĨNH... 92 
4.1. Mô phỏng đánh giá chất lƣợng thuật toán điều khiển BĐTT. 93 
 4.1.1. Sơ đồ mô phỏng trên Simulink... 93 
 4.1.2. Các kết quả mô phỏng và nhận xét đánh giá.. 95 
4.2. Mô phỏng đánh giá chất lƣợng hệ truyền động bám ĐCV. 98 
 4.2.1. Các sơ đồ mô phỏng trên Simulink.. 99 
 4.2.2. Các kết quả mô phỏng và nhận xét đánh giá.. 100 
4.3. Đánh giá thuật toán BĐTT trên mô hình thực nghiệm... 109 
 4.3.1. Xây dựng mô hình thực nghiệm. 109 
 4.3.2. Kết quả thực nghiệm và nhận xét đánh giá.. 111 
4.4. Đánh giá mức độ hoàn thành mục tiêu luận án.. 113 
 4.4.1. Đánh giá thông qua thuật toán điều khiển BĐTT 113 
 4.4.2. Đánh giá thông qua ứng dụng điều khiển thích nghi modal. 114 
Kết luận của chương 4. 118 
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ. 119 
DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ. 122 
TÀI LIỆU THAM KHẢO. 124 
PHỤ LỤC 134 
 vi 
Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt 
1. Chữ viết tắt Ý nghĩa 
TĐĐ Truyền động điện 
HTĐB Hệ truyền động bám 
ĐC Động cơ 
ĐCV Động cơ van 
ĐCMC Động cơ điện một chiều có cổ góp 
ĐKB Động cơ điện không đồng bộ 
PMSM Permanent Magnet Synchronous Motor (động cơ đồng 
bộ kích thích vĩnh cửu) 
ĐKVT Điều khiển véc tơ 
ĐKBT Điều khiển bù các đặc tính tĩnh 
BĐTT Bù đặc tính tĩnh 
KBT Khối bù tĩnh 
BĐK Bộ điều khiển 
TNMD Thích nghi modal 
ĐKTNMD Điều khiển thích nghi modal 
ĐTTSLG Đặc tính tần số lôgarit 
CBVT Cảm biến vị trí góc rôto 
ĐKTN Điều khiển thích nghi 
BQSTT Bộ quan sát trạng thái 
BQSTN Bộ quan sát thích nghi 
PID Bộ điều khiển tỉ lệ, tích phân, đạo hàm 
PI Bộ điều khiển tỉ lệ, tích phân 
RB Robot 
KĐCS Khuếch đại công suất 
BĐ-KĐ Biến đổi - khuếch đại 
ĐCVTKG Điều chế véc tơ không gian 
VĐK Vi điều khiển 
 vii 
BĐC Bộ điều chỉnh 
MCT Máy công tác 
2. Ký hiệu Ý nghĩa 
Mdc, Mdh, Mc, 
Mms 
Mô men động cơ, mô men đàn hồi, mô men cản, mô men 
ma sát 
1 2,  Tốc độ góc đầu trục động cơ, tốc độ góc cơ cấu công tác 
n,p Tốc độ góc từ trƣờng quay, số đôi cực từ của động cơ 
J1, J2 Mô men quán tính động cơ và của cơ cấu công tác 
 Tần số cộng hƣởng 
1 2, Góc quay của trục động cơ, góc quay của cơ cấu công tác 
abc,  , dq Hệ tọa độ abc, hệ tọa độ stato, hệ tọa độ rôto 
d qR,L,L ,L Điện trở pha, điện cảm pha , điện cảm trên trục d và q 
, d qi i ,i ,i  Thành phần dòng điện stato trên các trục ,  , d và q 
u e mT ,T ,T Hằng số thời gian: điện từ, điện tử , cơ điện của động cơ 
Cm, Ce Hệ số mô men, hệ số sức phản điện động 
Um, ud, uq Biên độ điện áp pha, thành phần điện áp trên trục d và q 
3. Chỉ số trên Ý nghĩa 
0 Độ 
ᶺ 
 Đại lƣợng đánh giá 
T 
Chuyển vị 
* Lƣợng đặt 
4. Chỉ số dƣới Ý nghĩa 
, ,d,q  Tọa độ trục , trục  , trục d, trục q 
dc Động cơ 
xn Xoắn 
ms 
Ma sát 
c Cản 
 viii 
Danh mục các hình vẽ, đồ thị 
Tên hình vẽ, đồ thị Trang 
Hình 1.1. Sơ đồ chức năng hệ truyền động bám 11 
Hình 1.2. Sơ đồ khối động cơ van 14 
Hình 1.3. Sơ đồ dây quấn và các hệ trục tọa độ 16 
Hình 1.4. Biến đổi một đoạn sơ đồ cấu trúc trong máy đồng bộ 17 
Hình 1.5. Mô hình động cơ van trên hệ tọa độ quay dq 18 
Hình 1.6. Họ đặc tính cơ và đặc tính cơ điện của ĐCV 19 
Hình 1.7. Quan hệ giữa mô men với thành phần dòng điện id và iq 19 
Hình 1.8. Hình ảnh robot APHЭ-0 (a) và robot APHЭ-02(b) 21 
Hình 1.9. Sơ đồ cấu trúc hệ truyền động bám ĐCV 22 
Hình 1.10. Sơ đồ cấu trúc hệ điều khiển phản hồi tuyến tính hóa 24 
Hình 1.11. Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển PD bù trọng trƣờng 25 
Hình 1.12. Mối quan hệ giữa các phần tử trong phần cơ 27 
Hình 1.13. Mô hình phần cơ có liên hệ đàn hồi, khe hở và ma sát 28 
Hình 1.14. Sơ đồ phần cơ dạng hàm truyền 28 
Hình 1.15. Sơ đồ cấu trúc hệ thống TĐĐ có xét đến phần cơ 29 
Hình 1.16. Đặc tính logarit của hệ thống khảo sát trên Simulink 30 
Hình 1.17. Các hình dạng của lực và mô men ma sát 33 
Hình 1.18. Sơ đồ cấu trúc hệ thống ĐKVT kinh điển. 35 
Hình 1.19. Biến đổi các hệ trục tọa độ trong ĐKVT kinh điển 36 
Hình 1.20. Sơ đồ cấu trúc ĐCV với phƣơng pháp điều khiển BĐTT 37 
Hình 1.21. Điều khiển bù khe hở, mô men ma sát và mô men đàn 
hồi 
40 
Hình 1.22. Mô hình tuyến tính xấp xỉ của hệ truyền động khớp nối 
mềm có khe hở 
41 
 ix 
Hình 2.1. Biến đổi véc tơ giữa các hệ trục tọa độ 47 
Hình 2.2. Dạng điện áp và dòng điện pha 49 
Hình 2.3. Dạng mong muốn của điện áp và dòng điện khi bù 49 
Hình 2.4. Góc bù ở các chế độ làm việc khác nhau của động cơ 51 
Hình 2.5. Sơ đồ điều khiển ĐCV sử dụng mạch phản hồi dòng điện 52 
Hình 2.6. Đặc tính bù khi điện áp nguồn của động cơ U 12V 10% 56 
Hình 2.7. Đặc tính bù khi điện cảm của động cơ L 0,8 mH 5% 57 
Hình 2.8. Đặc tính bù ở các giá trị thay đổi của điện trở pha động 
cơ ở dải nhiệt độ từ -40oC đến +80oC 
58 
Hình 2.9. Đặc tính bù ở các giá trị khác nhau của hệ số sức phản 
điện động của động cơ 
58 
Hình 2.10. Cấu trúc hệ truyền động bám ĐCV trên cơ sở BĐTT 59 
Hình 3.1. Sơ đồ cấu trúc HTĐ bám góc điều khiển TNMD 
kết hợp với BĐTT sử dụng động cơ van công suất nhỏ 
63 
Hình 3.2. a) Sơ đồ cấu trúc ĐCV dạng tổng quát 
 b) Sơ đồ cấu trúc ĐCV khi tốc độ quay nhỏ 
67 
Hình 3.3. Mô hình cơ hệ khi xét đến đàn hồi, khe hở và ma sát 70 
Hình 3.4. Sơ đồ cấu trúc của động cơ và cơ cấu công tác. 71 
Hình 3.5. Sơ đồ cấu trúc khâu thích nghi modal hệ bám ĐCV 88 
Hình 3.6. Cấu trúc mạch vòng vị trí 88 
Hình 3.7. Hệ thống điều khiển thích nghi modal kết hợp điều khiển 
bù đặc tính tĩnh có xét đến cấu trúc phần cơ 
90 
Hình 4.1. Sơ đồ mô phỏng hệ thống ĐKVT ĐCV trên Simulink 94 
Hình 4.2. Sơ đồ mô phỏng hệ thống BĐTT ĐCV trên Simulink 94 
Hình 4.3. Dạng dòng điện id và iq trong chế độ ĐKVT (a) và BĐTT 95 
Hình 4.4. Đặc tính cơ trong chế độ ĐKVT (a) và BĐTT (b) 95 
Hình 4.5. Đặc tính hiệu suất trong chế độ ĐKVT(a) và BĐTT(b) 95 
 x 
Hình 4.6. Đặc tính công suất cơ khi ĐKVT(a) và BĐTT(b) 96 
Hình 4.7a. Toàn cảnh dạng điện áp,đảo của sức phản điện động và 
dòng điện pha ĐCV trong chế độ điều khiển BĐTT 
98 
Hình 4.7b. Phóng to dạng điện áp, đảo của sức phản điện động và 
dòng điện pha ĐCV trong chế độ điều khiển BĐTT 
98 
Hình 4.8. Sơ đồ mô phỏng bộ quan sát thích nghi 99 
Hình 4.9. Sơ đồ mô phỏng hệ truyền động bám với điều khiển 
thích nghi modal mạch vòng tốc độ trên Simulink 
99 
Hình 4.10 Sơ đồ mô phỏng bộ điều chỉnh tốc độ thích nghi modal 100 
Hình 4.11. Sơ đồ mô phỏng với BĐK PID mạch vòng tốc độ 100 
Hình 4.12. Đáp ứng góc quay với BĐK PID (a) và BĐK TNMD 
với khe hở bánh răng 0,005 rad, tín hiệu vào là hàm bƣớc nhảy 
101 
Hình 4.13. Đáp ứng góc quay với BĐK PID (a) và BĐK TNMD 
(b) với khe hở bánh răng 0,005 rad, tín hiệu vào hình sin 
101 
Hình 4.14. Đáp ứng góc quay với BĐK PID (a) và BĐK TNMD 
với khe hở bánh răng 0,005 rad, tín hiệu vào là hàm vận tốc 
102 
Hình 4.15. Đáp ứng góc quay với BĐK PID (a) và BĐK TNMD 
(b) với khe hở bánh răng 0,005 rad, tín hiệu vào là hàm gia tốc 
102 
Hình 4.16. Đáp ứng góc quay với BĐK PID (a) và BĐK TNMD 
với khe hở bánh răng 0,05 rad, tín hiệu vào là hàm bƣớc nhảy 
103 
Hình 4.17. Đáp ứng góc quay với BĐK PID (a) và BĐK TNMD 
(b) với khe hở bánh răng 0,05 rad, tín hiệu vào hình sin. 
103 
Hình 4.18. Đáp ứng góc quay với BĐK PID (a) và BĐK TNMD 
(b) với khe hở bánh răng 0,05 rad, tín hiệu vào là hàm vận tốc 
104 
Hình 4.19. Đáp ứng góc quay với BĐK PID (a) và BĐK TNMD 
(b) với khe hở bánh răng 0,05 rad, tín hiệu vào là hàm gia tốc 
104 
Hình 4.20. Đáp ứng góc quay với BĐK PID (a) và BĐK TNMD 
với khe hở bánh răng 0,15 rad, tín hiệu vào là hàm bƣớc nhảy 
105 
 xi 
Hình 4.21. Đáp ứng góc quay với BĐK PID (a) và BĐK TNMD 
(b) với khe hở bánh răng 0,15 rad, tín hiệu vào hình sin 
105 
Hình 4.22. Đáp ứng góc quay với BĐK PID (a) và BĐK TNMD 
(b) với khe hở bánh răng 0,15 rad , tín hiệu vào là hàm vận tốc 
105 
Hình 4.23. Đáp ứng góc quay với BĐK PID (a) và BĐK TNMD 
(b) với khe hở bánh răng 0,15 rad, tín hiệu vào là hàm gia tốc 
106 
Hình 4.24. Đáp ứng góc quay với BĐK PID (a) và BĐK TNMD 
(b) khi xét đến ảnh hƣởng của mô men ma sát trên tải 
107 
Hình 4.25. Đáp ứng góc quay của cơ cấu công tác với BĐK 
TNMD với mô men quán tính 
2 1J 2J (a) và 2 1J 4J (b) 
107 
Hình 4.26. Đáp ứng góc quay của cơ cấu công tác với BĐK 
TNMD khi hệ số đàn hồi c 240 Nm rad (a) và c 120 Nm rad 
108 
Hình 4.27. Đáp ứng tốc độ với BĐK PID (a) và BĐK TNMD 
(b)với khe hở bánh răng 0,15 rad, tín hiệu vào nhảy bậc 
108 
Hình 4.28. Đáp ứng tốc độ với BĐK PID (a) và BĐK TNMD (b) 
với khe hở bánh răng 0,15 rad, tín hiệu vào hình sin 
109 
Hình 4.29. Sơ đồ cấu trúc mô hình thực nghiệm 110 
Hình 4.30. Hình ảnh mô hình thực nghiệm 111 
Hình 4.31. Đặc tính cơ khi điều khiển không bù và có BĐTT 111 
Hình 4.32. Đặc tính hiệu suất khi điều khiển không bù và có BĐTT 112 
Hình 4.33. Khôi phục hoạt động cho máy in OFFSET 5 màu của 
hãng HEIDELBERG bằng thuật toán điều khiển BĐTT tại CTCP 
In bao bì Hà Nội có trụ sở tại khi công nghiệp vừa và nhỏ - Từ 
Liêm – Hà Nội. 
113 
Hình 4.34. Độ quá điều chỉnh khi tín hiệu vào là hàm Step 116 
Hình 4.35. Sai số tĩnh khi tín hiệu vào là hàm step 116 
Hình 4.36. Sai số tĩnh khi tín hiệu vào là hàm điều hòa 116 
Hình 4.37. Sai số tĩnh, tín hiệu vào là hàm vận tốc, hàm gia tốc 117 
 1 
MỞ ĐẦU 
Hệ truyền động điện bám góc sử dụng động cơ truyền động công suất nhỏ từ 
vài W đến vài chục W có vai trò đặc biệt quan trọng trong rất nhiều tổ hợp 
thiết bị kĩ thuật thuộc các lĩnh vực công nghiệp và quân sự [dưới đây gọi tắt 
là hệ truyền động bám (HTĐB) công suất nhỏ]. Thời gian gần đây, với sự ra 
đời và phát triển của nhiều ngành kĩ thuật mới nhƣ kĩ thuật điện tử công suất, 
kĩ thuật vi điều khiển, đã làm cho chất lƣợng của các HTĐB có những tiến bộ 
vƣợt bậc. Tuy nhiên với những đòi hỏi ngày càng cao củ ... CR3CL = 0; //Khoa Valve V6 
 //Dieu khien pha C 
 if (Ub > 0){ 
 OCR1BL = 255*Uc; //Mo V2 
 } 
 else{ 
 OCR3BL = -255*Uc; //Mo V5 
 } 
 //Dieu khien pha A 
 if (Ua > 0){ 
 OCR1AL = 255*Ub; //Mo V1 
 } 
 else{ 
 OCR3AL = -255*Ub; //Mo V4 
 } 
 } 
} 
//================================================================ 
//Subroutine InitVar 
//Chuong trinh khoi tao cac bien so, hang so 
//Input: None 
//Output: None 
//================================================================ 
void InitVar(void){ 
 phi = 0; //Khoi tao goc rotor ban dau: = 0 
 Ts = 0.001; //Chu ky lay mau Ts = 1ms 
 Pi = 3.1415926; //Hang so Pi 
 141 
 Uq = 0.5; //Khoi tao Uq la" 50% 
 Phi0 = 0; //Goc ban dau rotor 
 Te = 0.0001; //Te = 0.1ms 
 Tu = 0.0007; //Tu = 0.7ms 
 Ky = 13.5; //He so khuech dai bo khuech dai cong suat 
 Pn = 4; //So doi cuc dong co 
 OCR1AL = 0; //Dong V1, Pha A duong 
 OCR1BL = 0; //Dong V2, Pha B duong 
 OCR1CL = 0; //Dong V3, Pha C duong 
 OCR3AL = 0; //Dong V4, Pha A am 
 OCR3BL = 0; //Dong V5, Pha B am 
 OCR3CL = 0; //Dong V6, Pha C am 
} 
//================================================================ 
//Subroutine Main 
//Chuong trinh chinh khoi tao cac ngoai vi phu hop ung dung 
//Input: None 
//Output: None 
//================================================================ 
void main(void) 
{ 
 // Declare your local variables here 
 // Input/Output Ports initialization 
 // Port A initialization 
 // Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In 
Func1=In 
 //Func0=In 
 // State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T 
State1=T 
 //State0=T 
 PORTA=0x00; 
 DDRA=0x00; 
 // Port B initialization 
 // Func7=Out Func6=Out Func5=Out Func4=Out Func3=Out Func2=Out 
Func1=Out 
 //Func0=Out 
 // State7=0 State6=0 State5=0 State4=0 State3=0 State2=0 
State1=0 
 //State0=0 
 PORTB=0x00; 
 142 
 DDRB=0xFF; 
 // Port C initialization 
 // Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In 
Func1=In 
 //Func0=In 
 // State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T 
State1=T 
 //State0=T 
 PORTC=0x00; 
 DDRC=0x00; 
 // Port D initialization 
 // Func7=Out Func6=Out Func5=Out Func4=Out Func3=Out Func2=Out 
Func1=Out 
 //Func0=Out 
 // State7=0 State6=0 State5=0 State4=0 State3=0 State2=0 
State1=0 
 //State0=0 
 PORTD=0x00; 
 DDRD=0xFF; 
 // Port E initialization 
 // Func7=Out Func6=Out Func5=Out Func4=Out Func3=Out Func2=Out 
Func1=Out 
 //Func0=Out 
 // State7=0 State6=0 State5=0 State4=0 State3=0 State2=0 
State1=0 
 //State0=0 
 PORTE=0x00; 
 DDRE=0xFF; 
 // Port F initialization 
 // Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In 
Func1=In 
 //Func0=In 
 // State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T 
 //State0=T 
 PORTF=0x00; 
 DDRF=0x00; 
 // Port G initialization 
 // Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In 
 // State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T 
 PORTG=0x00; 
 143 
 DDRG=0x00; 
 // Timer/Counter 0 initialization 
 // Clock source: System Clock 
 // Clock value: 500.000 kHz 
 // Mode: Normal top=FFh 
 // OC0 output: Disconnected 
 ASSR=0x00; 
 TCCR0=0x02; 
 TCNT0=0x82; //Tao chu ky lay mau Ts = 1ms 
 OCR0=0x00; 
 // Timer/Counter 1 initialization 
 // Clock source: System Clock 
 // Clock value: 4000.000 kHz 
 // Mode: Fast PWM top=00FFh 
 // OC1A output: Non-Inv. 
 // OC1B output: Non-Inv. 
 // OC1C output: Non-Inv. 
 // Noise Canceler: Off 
 // Input Capture on Falling Edge 
 // Timer1 Overflow Interrupt: Off 
 // Input Capture Interrupt: Off 
 // Compare A Match Interrupt: Off 
 // Compare B Match Interrupt: Off 
 // Compare C Match Interrupt: Off 
 TCCR1A=0xA9; 
 TCCR1B=0x09; 
 TCNT1H=0x00; 
 TCNT1L=0x00; 
 ICR1H=0x00; 
 ICR1L=0x00; 
 OCR1AH=0x00; 
 OCR1AL=0xFA; 
 OCR1BH=0x00; 
 OCR1BL=0x7F; 
 OCR1CH=0x00; 
 OCR1CL=0x7F; 
 // Timer/Counter 2 initialization 
 // Clock source: System Clock 
 // Clock value: Timer2 Stopped 
 // Mode: Normal top=FFh 
 144 
 // OC2 output: Disconnected 
 TCCR2=0x00; 
 TCNT2=0x00; 
 OCR2=0x00; 
 // Timer/Counter 3 initialization 
 // Clock source: System Clock 
 // Clock value: 4000.000 kHz 
 // Mode: Fast PWM top=00FFh 
 // OC3A output: Non-Inv. 
 // OC3B output: Non-Inv. 
 // OC3C output: Non-Inv. 
 // Noise Canceler: Off 
 // Input Capture on Falling Edge 
 // Timer3 Overflow Interrupt: Off 
 // Input Capture Interrupt: Off 
 // Compare A Match Interrupt: Off 
 // Compare B Match Interrupt: Off 
 // Compare C Match Interrupt: Off 
 TCCR3A=0xA9; 
 TCCR3B=0x09; 
 TCNT3H=0x00; 
 TCNT3L=0x00; 
 ICR3H=0x00; 
 ICR3L=0x00; 
 OCR3AH=0x00; 
 OCR3AL=0x7F; 
 OCR3BH=0x00; 
 OCR3BL=0x7F; 
 OCR3CH=0x00; 
 OCR3CL=0x7F; 
 // External Interrupt(s) initialization 
 // INT0: Off 
 // INT1: Off 
 // INT2: Off 
 // INT3: Off 
 // INT4: Off 
 // INT5: Off 
 // INT6: Off 
 // INT7: Off 
 EICRA=0x00; 
 145 
 EICRB=0x00; 
 EIMSK=0x00; 
 // Timer(s)/Counter(s) Interrupt(s) initialization 
 TIMSK=0x01; 
 ETIMSK=0x00; 
 // Analog Comparator initialization 
 // Analog Comparator: Off 
 // Analog Comparator Input Capture by Timer/Counter 1: Off 
 ACSR=0x80; 
 SFIOR=0x00; 
 // Global enable interrupts 
 #asm("sei") 
 InitVar(); //Khoi tao cac bien so, hang so 
//================================================================ 
while (1) 
 { 
 // Place your code here 
 // Wait for Interrupt 
 }; 
} 
//================================================================
6. Thiết kế phần cứng mạch điều khiển 
 146 
VCC
LED8
A2
RB6
VCC
A3
RB4
A3
A6
B2
RLED7_74K7
GH2
C7
30P
UgL1
A7
SW2
SW_TC_SPST
1 4
2 3
VCC
B3
GH3
PG2
A3
RLED7_34K7
VCC
B5
S_IN2
RB3
C_H2
X
T
A
L
1
A6
IN
M
5
PG0
C
_
L
3
Q4
A564
3
1
2
VCC
IN
T
1
C_L1
LED_SIG_13
LED
OUT3
D_B3
C_L2
JG_OUT_0
HEADER 5X2
2
4
6
8
10
1
3
5
7
9
RB0
C
_
L
1
B0
S_VCC
A4
+
C1000_1
1000UF
IN
T
0
UgH3
LED_SIG_11
LEDD_B7
LED_VCC_1
LED
VCC
VCC
GH3
P
F
0
A4
A2
J13
HEADER 4
1
2
3
4
C
_
L
2
C104_VCC2104
A1
C
_
H
2
A1
JGH123
HEADER 6
1
2
3
4
5
6
B0
INM3
INM0
VCC
A8
OUT7
B7
Y1
ZTA
J_PORT4 HEADER 16
1234567891
0
1
1
1
2
1
3
1
4
1
5
1
6
Q7
A564
3
1
2
VCC
D_B2
RB5
UgH1
B6
P
A
1
IN
M
7
GH1
PG2
Reset_1
RB1
B688_2
B688
23
1
LED1
UgL1
VCC
C104_12
104
MISO_1
A7
RB2
INM1
PE2
C104_VCC3104
D_B1
T
X
D
RN_PC_0 4K7
2 3 4 5 6 7 8
1
9
LED6
D_B5
J12V_03
CON3
1
2
3
VCC
LED3
RN_PWM_1 4K7
2 3 4 5 6 7 8
1
9
8.8.8.8.
ULed_2
4xLed7Segs
1
2
9 8
6
1
1
1
0
7
54321
A
1
A
2
A
3
A
4
a f b
gcD
o
t
de
C_H1
P
F
4
D_B1
LM7805_2
7805
1 3
2
VIN VOUT
G
N
D
VCC
SCK_1
B6
UgL2
U_2803_1
ULN2803
10
9
1
2
3
4
5
6
7
8
18
17
16
15
14
13
12
11
COM G
N
D
IN1
IN2
IN3
IN4
IN5
IN6
IN7
IN8
OUT1
OUT2
OUT3
OUT4
OUT5
OUT6
OUT7
OUT8
P
A
0
LED6
D_B3
+
C1000_2
1000UF
C8
30P
MOSI_1
OUT4
+ C33_2
C0.33
VCC
OUT5
Q5
A564
3
1
2
VCC
D_B0
A5
RNOUT_0 4K7
2 3 4 5 6 7 8
1
9
VCC
UgL3
CNT2
LED_SIG_9
LED
B5
D_B5
U138_1
74LS138
1
2
3 15
14
13
12
11
10
9
7
1
6
8
6
4
5
A
B
C Y0
Y1
Y2
Y3
Y4
Y5
Y6
Y7
V
C
C
G
N
D
G1
G2A
G2B
B4
B7
LED5
Q1
A564
3
1
2
PA6
Reset_1
UgH2
P
F
5
LED_SIG_14
LED
P
F
1
UgH1
VCC
B1
LED_SIG_12
LED
INM2
S_VCC
VCC
A5
RLED7_44K7
C
_
L
3
OUT1
P
F
3
GH2
S_VCC
D_B0
C104_11
104
VCC
R
X
D
RLED_VCC1
4K7
RLED7_64K7
VCC
PG0
+C9
10UF
LED_SIG_8
LED
OUT2
GL123
B1
D_B7
VCC
D_B6
RB7
A2
CNT3
IN
M
4
R_PEN1
4K7
C104_15
104
R5.6_2
R5.6
VCC
LED5
RLED7_84K7
B4
MOSI_1
D_B4
LED7
PA4
JPORT3
HEADER 16
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
VCC
PA5
LED1
C104_10
104
VCC PF
7
IN_PE2
LED7
JADC_2
4 HEADER
1
2
3
4
A5
GL123
Q3
A564
3
1
2
VCC
C
_
H
1
PG1
VCC
X
T
A
L
2
Q8
A564
3
1
2
A1
LED3
UgH2
R_RS4
10K
LED4
VCC
P
F
6
A4
D_B6
GH1
A6
RLED7_24K7
UgL3
UgH3
PA7
XTAL2
LED_SIG_15
LED
RLED7_54K7
VCC
UgL2
OUT6
PA3
ATMEGA128_1
ATMEGA128
9
1
8
1
9
2
0
2
9
3
0
3
1
40
2
1
2
2
2
3
2
4
2
5
2
6
2
7
2
8
10
11
12
13
14
15
16
1
7
1
2
3
4
5
6
7
8
39
38
37
36
35
34
33
3
2
41
42
43
44
45
46
47
48
4
9
5
0
5
1
5
2
5
3
5
4
5
5
5
6
5
7
5
8
5
9
6
0
6
1
6
2
6
3
6
4
PE7/ICP3/INT7
P
G
3
/T
O
S
C
2
P
G
4
/T
O
S
C
1
R
E
S
E
T
P
D
4
/I
C
P
1
P
D
5
/X
C
K
1
P
D
6
/T
1
PC5/A13
V
C
C
G
N
D
X
T
A
L
2
X
T
A
L
1
P
D
0
/S
C
L
/I
N
T
0
P
D
1
/S
D
A
/I
N
T
1
P
D
2
/R
X
D
1
/I
N
T
2
P
D
3
/T
X
D
1
/I
N
T
3
PB0/SS
PB1/SCK
PB2/MOSI
PB3/MISO
PB4/OC0
PB5/OC1A
PB6/OC1B
P
B
7
/O
C
2
/O
C
1
C
PEN
PE0/RXD0/PDI
PE1/TXD0/PD0
PE2/XCK0/AIN0
PE3/OC3A/AIN1
PE4/OC3B/INT4
PE5/OC3C/INT5
PE6/T3/INT6
PC4/A12
PC3/A11
PC2/A10
PC1/A9
PC0/A8
PG1/RD
PG0/WR
P
D
7
/T
2
PC6/A14
PC7/A15
PG2/ALE
PA7/AD7
PA6/AD6
PA5/AD5
PA4/AD4
PA3/AD3
P
A
2
/A
D
2
P
A
1
/A
D
1
P
A
0
/A
D
0
V
C
C
G
N
D
P
F
7
/A
D
C
7
/T
D
I
P
F
6
/A
D
C
6
/T
D
O
P
F
5
/A
D
C
5
/T
M
S
P
F
4
/A
D
C
4
/T
C
K
P
F
3
/A
D
C
3
P
F
2
/A
D
C
2
P
F
1
/A
D
C
1
P
F
0
/A
D
C
0
A
R
E
F
G
N
D
A
V
C
C
A7LED8
P
A
2
D_B4
LED4
VCC
LED_SIG_10
LED
SCK_1
B3
JPORT2
HEADER 16
1 2 3 4 5 6 7 8 9 1
0
1
1
1
2
1
3
1
4
1
5
1
6
R
e
s
e
t_
1
C104_VCC1104
C
_
H
3
Q6
A564
3
1
2
LED2
XTAL1
8.8.8.8.
ULed_1
4xLed7Segs
1
2
9 8
6
1
1
1
0
7
54321
A
1
A
2
A
3
A
4
a f b
gcD
o
t
de
PG1
J_ISP_0
HEADER 5X2
2
4
6
8
10
1
3
5
7
9
OUT8
LED2
VCC
A8
JPORT1
HEADER 16
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
C_H3
IN
M
6
B2
P
F
2
MISO_1
RLED7_14K7
A8
Q2
A564
3
1
2
D_B2
 147 
R
P
_
IN
5
RP1T2
4K7
VCC
LED_PE2
LED
RP1INT1
4K7
DB9_1
CONNECTOR DB9
5
9
4
8
3
7
2
6
1
Q_INT0
C2383
1
2
3
IN5
JINT1
HEADER 2
1
2
PC4_2B
4_PC817
3
4
1
4
1
3
R
P
_
IN
2
INM5 INM6
+ C100_3
100uF
Q_INT1
C2383
1
2
3
R
P
_
IN
7
IN2
+ C100_1
100uF
RLED_CNT2
4K7
LED_CNT3
LED
+ C11
1uF
IN4
IN7
LED_SIG_6
LED
IN6
+ C100_4
100uF
VCC
RLED_CNT3
4K7
IN
M
6
LED_SIG_5
LED
PC4_2D
4_PC817
7
8
1
0
9
PC4_1A
4_PC817
1
2
1
6
1
5
IN
M
2
R
P
_
IN
5
Q_CNT2
C2383
1
2
3
VCC
IN6
PC4_1D
4_PC817
7
8
1
0
9
RB_INT0
1K
VCC
Q_CNT3
C2383
1
2
3
INM0
RP1T3
4K7
LED_SIG_0
LED
CNT2
PE2
IN
M
3
R_CNT2
1K
IN
M
7
R
P
_
IN
4
LED_SIG_1
LED
R
P
_
IN
2
INM4
R_470_PE2
1K
R
P
_
IN
6
+ C12
1uF
R
P
_
IN
1
UMAX_1
MAX232
1
3
4
5
1
6
1
5
26
12
9
11
10
13
8
14
7
C1+
C1-
C2+
C2-
V
C
C
G
N
D V+V-
R1OUT
R2OUT
T1IN
T2IN
R1IN
R2IN
T1OUT
T2OUT
PC4_2A
4_PC817
1
2
1
6
1
5
INM1
LED_INT0
LED
LED_INT1
LED
R_INT1
1K
VCC
VCC
R
P
_
IN
1
+
C13
1uF
RN_IN_1 4K7
2 3 4 5 6 7 8
1
9
INM2
RP1PE2
4K7
RP1INT0
4K7
S_VCC
IN5
+ C100_2
100uF
+ C14
10uF
VCC
INT0
H1
SINGLE_HOLE
1
Hole
IN0
R
P
_
IN
6
RNLED_IN0 4K7
2 3 4 5 6 7 8
1
9
VCC
+C10U_0
10UF
1
2
PC4_1C
4_PC817
5
6
1
2
1
1
VCC
H2
SINGLE_HOLE
1
Hole
PC4_2C
4_PC817
5
6
1
2
1
1
VCC
R
P
_
IN
7
LED_CNT2
LED
VCC
+C10U_4
10UF
1
2
INM3
R
P
_
IN
0
RB_INPE2
1K
+C10U_6
10UF
1
2
VCC
R
P
_
IN
3
RLED_INT1
4K7
IN
M
0
RB_INT1
1K
+C10U_1
10UF
1
2
IN1
RB_EN_3
1K
LED_SIG_7
LED
IN
M
5
R_EN_2
1K
VCC
INM7
CNT3
INT1
Q_PE2
C2383
1
2
3
IN3
IN
M
1
VCC
R
P
_
IN
3
TXD
+C10U_3
10UF
1
2
R
P
_
IN
0
R_PE2
4K7
IN2
RXD
JEN_1
4 HEADER
1
2
3
4
+C10U_5
10UF
1
2
R_CNT3
1K
IN3
IN0
R_INT0
1K
IN7
LED_SIG_2
LED
R
P
_
IN
4
JLS_0
HEADER 8
1
2
3
4
5
6
7
8
LED_SIG_3
LED
VCC
IN
M
4
+C10U_7
10UF
1
2
VCC
RLED_INT0
4K7
VCC
H3
SINGLE_HOLE
1
Hole
IN_PE2
H4
SINGLE_HOLE
1
Hole
VCC
IN1
PC4_1B
4_PC817
3
4
1
4
1
3
+ C10
1uF
IN4
+C10U_2
10UF
1
2
LED_SIG_4
LED
 148 
VCC
PF3
QAH2
A564
3
1
2
D0L3
DIODE
GH1
RP2H3
33C104_H32
104
C_H3
LEDL2
LED
QC2H1
C2383
1
2
3
VCC
12V_L123
RP1H3
470
12V_H2
PF0
PA5
OUT3
PC1B
2_PC817
3
4
6
5
RLED12VH2
4K7
RP2H2
33
U3B
7400
4
5
6
1
4
7
PF2
D0H3
DIODE
VCC
12V_H2
RLEDH1
4K7
RP1H1
470
C104_L123 104
GL123
VCC
C_L1
PA6
PC1A
2_PC817
1
2
8
7
J12V_H2
CON3
1
2
3
VCC
12V_L123
U2D
7400
12
13
11
1
4
7
+CF2
10UF
+CF0
10UF
C_H2
C104_H12
104
12V_H3
12V_L123
12V_H1
C104_H3 104
QAL3
A564
3
1
2
RLED12VL123
4K7
RLED12VH3
4K7
VCC
PA7
D0H1
DIODE
PC3B
2_PC817
3
4
6
5
RP3H3
33
PF2
VCC
GH2
RLEDL1
4K7
S_VCC
12V_H3
U2B
7400
4
5
6
1
4
7
PA3
RP2L3
33
VCC
PC2B
2_PC817
3
4
6
5
U3D
7400
12
13
11
1
4
7
GH1
RN_P2_0 4K7
2 3 4 5 6 7 8
1
9
U3A
7400
1
2
3
1
4
7
RP3L2
33
12V_L123
RP3L1
33
U1A
7400
1
2
3
1
4
7
LEDH3
LED
RGH1
330_2W
PF1
PA1
C_H1
RLEDL2
4K7
JLS_1
HEADER 8
1
2
3
4
5
6
7
8
QC2H2
C2383
1
2
3
PF1
PC2A
2_PC817
1
2
8
7
VCC
GH3
LED12VH3
LED
QAL1
A564
3
1
2
UgH2
D0L1
DIODE
RP3H1
33
GL123
GH1
U2A
7400
1
2
3
1
4
7
RP3H2
33
VCC
RLEDH2
4K7
QC1H2
C2383
1
2
3
RP1L1
470
C_L2
UgH1
U1D
7400
12
13
11
1
4
7
QAH3
A564
3
1
2
QC1L3
C2383
1
2
3
VCC
OUT7
C104_H1 104
RP2L1
33OUT1
C104_L123_2
104
QAL2
A564
3
1
2
UgL2
J12V_H3
CON3
1
2
3
RGH2
330_2W
LEDH2
LED
VCC
JADC_1
4 HEADER
1
2
3
4
RP1L2
470
U3C
7400
9
10
8
1
4
7
RGL1
330_2W
UgL1
GH3
U1C
7400
9
10
8
1
4
7
J12V_L123
CON3
1
2
3
VCC
RP2L2
33
QC1H1
C2383
1
2
3
D0H2
DIODE
GL123
VCC
RP2H1
33
GH2
LEDL1
LED
U2C
7400
9
10
8
1
4
7
C104_H2 104
LED12VL123
LED
OUT6
QC2H3
C2383
1
2
3
RP1H2
470
QC2L2
C2383
1
2
3
RGL2
330_2W
PA4
RGH3
330_2W
12V_H1
OUT2
C104_H22
104
OUT5
PA2
LED12VH2
LED
RLEDH3
4K7
OUT4
U_2803_2
ULN2803
10
9
1
2
3
4
5
6
7
8
18
17
16
15
14
13
12
11
COM G
N
D
IN1
IN2
IN3
IN4
IN5
IN6
IN7
IN8
OUT1
OUT2
OUT3
OUT4
OUT5
OUT6
OUT7
OUT8
LEDL3
LED
RP3L3
33
GL123
GH3
J12V_H1
CON3
1
2
3
VCC
12V_H3
C104_L123_3
104
QC1H3
C2383
1
2
3
VCC
D0L2
DIODE C_L3
12V_L123
QC2L3
C2383
1
2
3
UgH3
RGL3
330_2W
U1B
7400
4
5
6
1
4
7
UgL3
QAH1
A564
3
1
2
RLED12VH1
4K7
GL123
PC3A
2_PC817
1
2
8
7VCC
12V_H2
QC2L1
C2383
1
2
3
GH2
VCC
+CF1
10UF
LED12VH1
LED
QC1L2
C2383
1
2
3
+CF3
10UF
OUT8
QC1L1
C2383
1
2
3
RLEDL3
4K7
12V_H1
RP1L3
470
PA0
LEDH1
LED
PF3
VCC
PF0
 149