1
LỜI MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết cua đề tài.
Chúng ta đang sống trong một kỷ nguyên hiện đại và đang được thừa hưởng
những thành quả tiến bộ nhất của khoa học kỹ thuật. Cùng với sự phát triển của các
nghành khoa học kỹ thuật khác như điện tử, tin học, công nghệ điện tử viễn thông, tự
động hóa các dây truyền sản xuát vì vậy ngành tự động hóa đang phát triển mạnh mẽ
nó góp phần tăng năng xuất lao động và giảm chi phí về giá thành của các mặt hàng vì
vậy tự động hóa không chỉ hiện đại và đa dạng mà còn có nhiều phương án tối ưu
nhằm tiết kiệm chi phí và nâng cao hiệu quả trong sản xuất.
Là một giáo viên của khoa Điện - Trường Đại học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái
Nguyên – Đại học Thái Nguyên. trực tiếp tham gia đào tạo, nên tôi rất quan tâm đến
hệ thống sử dụng điều khiển số vào ứng dụng điều khiển, trong đề tài này tôi muốn đề
cập đến việc sử dụng TMS320 vào trong điều khiển.
Xuất phát từ những lý do trên tôi chọn đề tài : “Ứng dụng vi xử lý tín hiệu số
TMS320 trong điều khiển, phục vụ công tác đào tạo tại trung tâm thí nghiệm
Trường Đại học KTCN Thái Nguyên”.
2. Mục tiêu của luận văn
Xây dựng hệ thí nghiệm điều khiển động cơ sử dụng vi xử lý TMS phục vụ cho
công tác đào tào tại Trường Đại học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên – Đại học
Thái Nguyên.
Trên cơ sở thiết bị hiện có của trường và nội dung chương trình đào tạo, dựa vào
kết quả nghiên cứu này, tiến hành triển khai thành các modul thực hành phục vụ công
tác đào tạo cho Trường Đại học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên – Đại học Thái
Nguyên.
3. Ý nghĩ khoa học và thực tiễn của đề tài
Nâng cao được chất lượng đào tạo nghề của nhà trường
Đáp ứng được yêu cầu của thực tế sản xuất do hiện nay trong thực tế đang sử
dụng rộng rãi hệ thông này trong các thiết bị đòi hỏi chất lượng điều khiển.
2
CHƯƠNG 1

17. Ngoại vi nối tiếp [6]
18. On- chip ADC. [6]
1.1.2. Cổng vào ra số ( Digital I/O )
1.1.3 Chuyển đổi tương tự số ( ADC)
1.1.4. Hệ thống ngắt F2812
1.1.5. Modul quản lý sự kiện (EV )
1.2. Các môi trường phần mềm hỗ trợ phát triển dsp f281x
Môi trường làm việc có thể có sử dụng trình biên dịch CCS, môi trường lập trình đồ
họa ViSsim, Matlab…
1.2.1 Sử dụng trình biên dịch CCS (Code Composer Studio)
1.2.2. Sử dụng môi trường lập trình đồ họa ViSsim
1.2.3. Matlab và gói phần mềm hỗ trợ lập trình cho DSP TIC2000
1.3. Ví dụ ứng dụng tms320 vào trong điều khiển
 !" #$%&'()(*+,)-&./01.2
Việc kết hợp giữa IC DSP TMS320F28x và Matlab sẽ tạo ra nhiều bộ điều
khiển linh hoạt, giúp người học nắm rõ hơn các giải thuật điều khiển trong lĩnh vực tự
động hóa mà không cần thiết phải thí nghiệm trên nhiều đối tượng.
 !34 +,/01252/
Động cơ này có gắn sẵn một encoder để phản hồi tốc độ và vị trí được kết nối
với các chân QEP tương ứng của DSP TMS320F2812.
4
67+8/013&9+2#63:+&,;<
DSP TMS320F12812 nhận và đếm các xung này bằng bộ định thời mục đích
chung. Căn cứ trên số xung đếm được và khoảng thời gian lấy mẫu để tính toán ra tốc
độ động cơ và vị trí .
5
CHƯƠNG 2
ỨNG DỤNG VI XỬ LÝ TMS320 VÀO THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN
2.1. Đặt vấn đề.
Trong thực tế sản xuất hiện nay, chuyển động thẳng là dạng chuyển động phổ

- Có thể áp dụng các phương pháp điều khiển quen biết cho ĐCTT tương ứng.
2.2.2 Khái quát về các phương pháp điều khiển động cơ tuyến tính.
ĐCTT có nguyên lý kế thừa từ động cơ quay nên phần lớn những nghiên cứu
đối với động cơ này có nguồn gốc từ các nội dung đã thực hiện đối với động cơ quay
bởi mối quan hệ tương đương về cấu tạo giữa hai nhóm động cơ này. Tuy vậy, do còn
có những đặc điểm riêng đặc trưng cho ĐCTT
2.2.2.1 Nguyên lý điều khiển chung
Cũng như những phương pháp đã được thực hiện đối với động cơ quay, lúc này
phương pháp điều khiển cho ĐCTT vẫn dựa trên hai hướng chính dựa vào nguyên lý
điều khiển vector và nguyên lý điều khiển vô hướng.
2.2.2.2 Phương pháp điều khiển.
Cũng như đối với động cơ quay, nhiệm vụ điều khiển ĐCTT gồm hai nội dung
chính, đó là đảm bảo chất lượng về mặt động học và động lực học.
2.3. Mô hình hóa ĐCTT
Chất lượng làm việc của hệ thống điều khiển phụ thuộc nhiều vào tính chính
xác của mô hình đối tượng điều khiển mà cụ thể ở đây là ĐCTT. Do đó những nghiên
cứu liên quan đến bản chất cấu tạo hay phương pháp mô hình hóa động cơ cũng được
quan tâm. Về bản chất cấu tạo của động cơ, các nghiên cứu đi sâu vào việc khai thác
đặc điểm tổng quát về động cơ khi họ coi những thành phần như: phân bố mật độ từ
trường,… không phải là hàm điều hòa theo vị trí mà chỉ có tính chất tuần hoàn hay xác
định mô hình động cơ bằng phương pháp phần tử hữu hạn,…
ĐCTT có nguồn gốc từ động cơ quay nhưng ở ĐCTT vẫn tồn tại những đặc
điểm riêng mà không có ở động cơ quay. Không giống như động cơ quay, các điểm
phân bố dọc theo bề mặt khe hở có vai trò tương đương nhau thì ở ĐCTT, có sự phân
biệt giữa 2 khu vực đầu, cuối với nhóm các điểm nằm giữa về mặt diễn biến điện từ và
xuất hiện hiện tượng đầu – cuối (Endeffect) trong động cơ loại này, gây ảnh hưởng
đến lực, từ thông hình thành trong động cơ kéo theo cần những cấu trúc điều khiển có
khả năng khắc phục hiện tượng này.
Vậy ưu thế của việc sử dụng ĐCTT trong hệ chuyển động thẳng nói chung. Với
những hệ thống đòi hỏi độ chính xác cao thì sử dụng ĐCTT là phù hợp.

8
Nguyên lý chuyển đổi:
!6A15CD(+,,+FG24(*>
N
S
Coil 1 Coil 2 Coil 3
Coil 4
S
N
NS N SS N
Step 1
S
Coil 1 Coil 2 Coil 3
Coil 4
N
NS N SS N
Step 2
S
S
Coil 1 Coil 2 Coil 3
Coil 4
N
N
NS N SS N
Step 3
S
Coil 1 Coil 2 Coil 3
Coil 4
N
NS N SS N

+ Giản đồ xung cho chế độ nửa bước như sau:
H<C%FG24(*>
- Chế độ bước đủ một pha được cấp xung (một pha ON) (wave drive)
I!5J<G2*>D52;(>?7;%
+ Giản đồ xung cho chế độ một pha ON:
S
Coil 1 Coil 2 Coil 3
Coil 4
N
N
N
N
N
S N SS N
Step 1
N
Coil 1 Coil 2 Coil 3
Coil 4
S
S N SS N
Step 2
N
Coil 1 Coil 2 Coil 3
Coil 4
S
S N SS N
Step 3
s
Coil 1 Coil 2 Coil 3
Coil 4

3
Coil
4
N
N
NS N SS N
Step 2
S
N
Coil
1
Coil
2
Coil
3
Coil
4
N
S
N
N
S N SS N
Step 3
N
N
Coil
1
Coil
2
Coil

=
tải tăng tốc (2.10)
( R sin(N )
( ( ( 5
R  R 0
 S
θ
− +
=
dòng điện qua cuộn a (2.11)
dòng điện qua qua cuộn b (2.12)
2.3.3. Mô hình hóa động cơ tuyến tính ba pha loại ĐB – KTVC
TQ1UVC)>?&W)XJ@(+ Y(2+,=601=Q
Z[6;(
1. Khi xét trên hệ
$
$
, ,@ @
αβ

2
sin
3
3 3 3 3 ;
 &
 \  S

α
α α α
π

3 3@
3 3 3
S
 \ &
 
 S S S
π
τ
 
= − + +
 ÷
 
(2.15)
12
2 2
3@ ; 3@
3 3
3@ 3@
3 3 3 3
 
\ S& &
 
 S S S S
ψ
π π
τ τ
   
= − + + +
 ÷  ÷
   

3 3 3 ;
 
`  Q  M   &

ψ
= + + +
(2.17)
_
`
là ma trận hệthống.
_
Q
là ma trận đầu vào. N là ma trận ghép phi tuyến. S là ma
trận nhiễu.
1
0
1
0
3
_
3@

`

 
−
 
 
=
 

S
S
M
S
S
π
τ
π
τ
 
−
 
 
=
 
−
 
 
;
0
2
3@

S
π
τ
 
 
=
 

(2.38)
Phương trình chuyển động
:

&5
 
; 
− =
(2.39)
( ) ( )
cos sin
2 2
cos sin
3 3
2 2
cos sin
3 3
: :
3(
3
3* : :
3@
3
: :





θ θ

( )
( )
2 2
cos cos cos
3 3
2 2
sin sin sin
3 3
3(
: : :
3
3*
3@
: : :
3





π π
θ θ θ
π π
θ θ θ
 
   
− +
 
 ÷  ÷
 

không chỉ tác động đến phân bố từ thông ở 2 biên mà còn ảnh hưởng dọc theo khe hở
giữa 2 phần động và tĩnh [7]. Ảnh hưởng đó sẽ càng lớn khi tốc độ của động cơ càng
nhanh. Sở dĩ có điều này là do hình thành 2 dòng điện xoáy ở 2 biên sinh ra từ trường
tác động đến từ trường tổng và phân bố từ thông ở khu vực ở giữa 2 biên này sẽ chịu
tác động của từ thông gây ra bởi dòng điện xoáy khi đã suy giảm [7].
2.4. KHÁI QUÁT PHẦN CỨNG
Cấu hình phần cứng về cơ bản là sự kết hợp của một động cơ tuyến và vi điều
khiển với một kết nối nối tiếp với PC. Mô tả sơ đồ phần cứng mạch hoàn thiện sẽ tiến
hành xây dựng thuật toán phần mềm .
2.4.1 Mô tả cấu trúc điều khiển.
2.4.1.1 Đối tượng điều khiển:
2.4.1.2 Thiết bị điều khiển
Giới thiệu chung về TOP2812
2.4.1.3 Thiết bị đo lường
2.4.1.4 Bộ biến đổi (dùng biến tần)
Với động cơ tuyến tính có đặc điểm như động cơ bước mạch cứng sẽ sử dụng
TMS320 với ULN2803, với động cơ tuyến tính ĐB-KTVC thì ta sẽ sử dụng biến tần
ghép nối với động cơ như hình 2.34 và hình 2.35.
14
2.4.2. Mạch cứng sử dụng TMS320 và ULN2803
Hình 2. 10 Mạch cứng sử dụng TMS320 và ULN2803 ghép nối với các cuận dây của
động cơ
15
2.5. MÔ PHỎNG VÀ PHẦN MỀM ĐIỀU KHIỂN
2.5.1 ĐCTT đồng bộ được sử dụng khi mạch từ là nam châm vĩnh cửu.
1. Sơ đồ chi tiết cho hệ
- mạch hở
ab
dq
ab->dq

STEP
DIR
Iref
Ia
Ib
Ia1
Ib1
V+
V-
A+
A-
B+
B-
C+
C-
D+
D-
Driver
100
28 VDC
<Vph (V)>
<Iph (A)>
<Te (N* m)>
<w (rad/s)>
<w (rad/s)>
Theta (degrees)<Th eta (rad)>
05CF
- Mạch kín
ab
dq

Hybrid Step pe r Mot or
STEP
DI R
Iref
Ia
Ib
Ia1
Ib1
V+
V-
A+
A-
B+
B-
C+
C-
D+
D-
Driver
PID(z)
Discrete PID Controll er
100
28 VDC
<Vph (V)>
<Iph (A)>
<Te (N* m)>
<w (rad/s )>
<w (rad/s )>
Theta (degrees)<Theta (rad)>
05C0

2
 
( 
 &  (  & 
= + = +
(2.44)
2
1 1 2
. .t .t (  (= +
(2.45)
0 ≤ S ≤ S
max
; t
1
≥ 0; t
2≥ t
1
Hàm mục tiêu cần đạt được là
1 2
2. min  = + →
Nên ta có:

17
1 1 1
2 2
1
2

Mô phỏng hệ điều khển ĐCTT 3 pha thiết kế trên cơ sở phương pháp TTHCX
NJ5J;a/01=6),C=QZ[6:,;>;V;
6e
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
-50
0
50
100
150
200
250
300
speed (rad/s)
time (s)
[G@<V;f25J;a:,;>;V;6e
Kết quả mô phỏng cho thấy với phương pháp TTHCX có khả năng làm cho
chất lượng điều khiển tốt hơn, bám, và ít sai lệch hơn nhiều
2.5.3. Phần mềm điều khiển
Trong phần mềm điều khiển, sử dụng CCS 3.3.0 để lập trình và upload trương
trình vào TOP2812 để đưa tín hiệu ra cho động cơ cần điều khiển
2.5.3.1. Mã chương trình đối với mạch hở
6>++g66f&G2_))+&:+h(;(LMi
#include "DSP28_Device.h"
const Uint16 Forward[]={0X30,0X24,0X0C,0X18};
const Uint16 Backward[]={0X30,0X18,0X0C,0X24};
const Uint16 StopCtrl=0x00;
void Delay(Uint16);
void main(void)
{
unsigned int i;

#include "DSP28_Device.h"
const Uint16 Forward[]={0x08,0x10,0x20,0x04};
const Uint16 Backward[]={0x08,0x04,0x20,0x10};
const Uint16 StopCtrl=0x00;
void Delay(Uint16);
void main(void)
{
unsigned int i;
InitSysCtrl();
DINT;
IER = 0x0000;
IFR = 0x0000;
21
InitPieCtrl();
InitPieVectTable();
InitGpio();
EINT;
ERTM;
for(;;)
{
for(i=0;i<4;i++)
{
GpioDataRegs.GPADAT.all=Backward[i];
Delay(300);
}
}
}
void Delay(Uint16 data)
{
Uint16 i;

Delay(300);
}
}
}
void Delay(Uint16 data)
{
Uint16 i;
int k;
for (i=0;i<data;i++)
{
for(k=0;k<20;k++)
{ ; }
}
}
KẾT LUẬN CHƯƠNG 2
Trong chương 2 nêu được việc ứng dụng của ĐCTT ngày càng rộng rãi. Tìm
hiểu về động cơ tuyến tính nói chung và tìm hiều nguyên lý hoạt động, mô hình toán
học cho hai loại động cơ tuyến tính, thứ một là xét cho động cơ tuyến tính có nguyên
lý như động cơ bước, thứ hai là xét cho loại động cơ tuyến tính ĐB-KTVC. Đồng thời
đã đi xây dựng được mô hình phục vụ cho việc thí nghiệm cho hai loại ĐCTTkể trên
đồng thời tiến hành mô phỏng.
23
CHƯƠNG 3
THỰC NGHIỆM VÀ KẾT LUẬN
3.1. THỰC NGHIỆM
Sau quá trình triển khai lắp ráp và thử nghiệm tôi đã hoàn tất được mạch thực
nghiệm có sơ đồ nguyên lí giống trong luận văn, trong quá trình bảo vệ sẽ trình bày cụ
thể quá trình hoạt động của mạch.
Việc kết hợp giữa IC DSP TMS320F28x và CCS sẽ tạo ra nhiều bộ điều khiển
linh hoạt, giúp người học nắm rõ hơn các giải thuật điều khiển trong lĩnh vực tự động

Đối với động cơ tuyến tính ĐB-KTVC sau khi tiến hành thực nghiệm ta được
kết quả thực nghiệm như giả thiết,
Như vậy có thể thấy qua quá trình thí nghiện ở trên ta có thể rút ra kết luận sử
dụng TMS320 có nhiều ưu điểm. Có thể giúp việc điều khiển đối tượng đơn giản hơn.
Việc ứng dụng TMS320 cùng với việc kết hợp với các phần mềm như Matlab… sẽ tạo
ra nhiều bộ điều khiển linh hoạt như bộ điều khiểm mờ, thích nghi… Và có thể áp
dụng để điều khiển nhiều đối tượng khác nhau như động cơ bước, động cơ một chiều,
xoay chiều,…