Page 92 - Kỷ yếu hội thảo khoa học quốc tế - Ứng dụng công nghệ mới trong công trình xanh , lần thứ 8

th
HỘI THẢO KHOA HỌC QUỐC TẾ ATiGB LẦN THỨ TÁM - The 8 ATiGB 2023 75

NÂNG CAO ĐỘ CHÍNH XÁC

TRONG ƯỚC LƯỢNG TỐC ĐỘ VÀ

GÓC QUAY TRONG TRƯỜNG HỢP

ENCODER CÓ ĐỘ PHÂN GIẢI THẤP

Improved Accuracy For Rate and Angle

Estimation Using a Low-Resolution Encoder

Phạm Duy Dưởng
Khoa Điện - Điện tử
Đại học Sư phạm Kỹ thuật - Đại học Đà Nẵng
Đà Nẵng, Việt Nam
pdduong@ute.udn.vn

Tóm tắt: Động cơ một chiều được sử dụng rất phổ biến Abstract: DC motors are very commonly used in
trong kỹ thuật và đời sống. Trong nhiều ứng dụng cần phải engineering and daily life. In many applications it is
ước lượng và điều khiển chính xác tốc độ đặt cho động cơ necessary to accurately estimate and control the motor
trong khi tải và điện áp nguồn cấp có thể thay đổi. Nghiên speed while the load and supply voltage may vary. This
cứu này trình bày phương pháp để nâng cao độ chính xác research presents a method to improve the accuracy of
ước lượng góc quay và tốc độ quay của động cơ một chiều estimating the rotation angle and rotational speed of a DC
trong trường hợp encoder có độ phân giải thấp và cấu hình motor in the case of a low-resolution encoder and simple
phần cứng đơn giản bằng cách sử dụng bộ lọc Kalman để hardware configuration by using Kalman filter to combines
kết hợp việc dự đoán góc quay và tốc độ quay dựa trên mô model-based rotation and speed prediction with updating
hình với việc cập nhật chúng dựa trên dữ liệu encoder có độ them based on encoder’s data. Since the application to the
phân giải thấp. Do ứng dụng cho hệ thống có phần cứng system has simple hardware, the model is built by
đơn giản nên mô hình được xây dựng bằng nội suy từ chính interpolating from the previously estimated angle, estimated
góc quay và tốc độ quay đã ước lượng trước đó kết hợp rate and control value without measured voltage, current
thông tin điều khiển động cơ mà không cần phải đặt các and load torque for building the system’s model. The
cảm biến để xác định điện áp, dòng điện và mô men tải experimental system is made with an Arduino Uno R3, a
phục vụ cho việc xây dựng phương trình đặt tính cơ của low resolution encoder (20 ppr). In which, an high
động cơ. Hệ thống thực nghiệm được thực hiện với Arduino resolution encoder (600 ppr) is used to compare the results
Uno R3, encoder có độ phân giải thấp (20 xung/vòng). and demonstrate the effectiveness of the proposed method.
Trong hệ thống thực nghiệm còn gắn thêm 1 encoder có độ Experimental results show that the proposed method
phân giải cao (600 xung/vòng) để so sánh kết quả và minh improves the accuracy more than 10 times in comparation
chứng cho hiệu quả của phương pháp đề xuất. Kết quả thực of using only low-resolution encoder.
nghiệm cho thấy phương pháp đề xuất nâng cao độ chính
xác hơn 10 lần so với việc chỉ sử dụng encoder có độ phân
giải thấp.
Keywords: Kalman Filter; motor; DC motor; encoder;
Từ khóa: Bộ lọc Kalman; động cơ; động cơ một chiều; estimated angle.
encoder; ước lượng góc quay.
I. GIỚI THIỆU lượng và điều khiển chính xác tốc độ đặt cho động cơ
trong khi tải và điện áp nguồn cấp có thể thay đổi.
Động cơ điện một chiều là một loại động cơ sử
dụng nguồn cung cấp điện một chiều để tạo ra chuyển Encoder là thiết bị được sử dụng rất phổ biến
động. Đây là loại động cơ rất phổ biến và thu hút nhiều trong bài toán điều khiển và ổn định tốc độ động cơ.
chủ đề nghiên cứu liên quan đến điều khiển tốc độ Trong đó, đo vị trí hoặc vận tốc quay của động cơ và
động cơ một chiều. Điều khiển tốc độ của động cơ điện cung cấp thông tin phản hồi cho hệ thống điều khiển
một chiều là quá trình điều chỉnh tốc độ quay của động [1]. Encoder quang học sử dụng nguyên lý ánh sáng
cơ thông qua việc thay đổi điện áp hoặc dòng điện đưa để đo chuyển động. Nó bao gồm một bộ phận phát
vào động cơ. Trong nhiều ứng dụng cần phải ước sáng (như đèn LED) và một bộ phận thu (như cảm
ISBN: 978-604-80-9122-4