Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật điện tử: Thiết kế bộ nhận và điều khiển hệ thống san phẳng laser bằng hệ suy luận mờ

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:86

Thêm vào BST

Báo xấu

12
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài "Thiết kế bộ nhận và điều khiển hệ thống san phẳng laser bằng hệ suy luận mờ" nhằm nghiên cứu, thiết kế thiết bị nhận laser và hộp điều khiển hệ thống gàu san ứng dụng trong san phẳng đồng ruộng dựa trên thuật toán Fuzzy Logic nhằm hạ giá thành, tăng độ chính xác, giảm hao mòn máy và sự phá vỡ các thiết bị. Bên cạnh đó làm chủ công nghệ, chủ động về thiết bị và giảm chi phí sửa chữa, bảo hành, đóng góp vào sự phát triển ứng dụng kỹ thuật laser và san phẳng đồng ruộng nói riêng và nông nghiệp Việt Nam nói chung.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật điện tử: Thiết kế bộ nhận và điều khiển hệ thống san phẳng laser bằng hệ suy luận mờ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN ĐĂNG KHOA THIẾT KẾ BỘ NHẬN VÀ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG SAN PHẲNG LASER BẰNG HỆ SUY LUẬN MỜ NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - 60520203 S K C0 0 4 7 0 5 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2015
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN ĐĂNG KHOA THIẾT KẾ BỘ NHẬN VÀ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG SAN PHẲNG LASER BẰNG HỆ SUY LUẬN MỜ NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ- 60520203 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2015
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN ĐĂNG KHOA THIẾT KẾ BỘ NHẬN VÀ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG SAN PHẲNG LASER BẰNG HỆ SUY LUẬN MỜ NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - 60520203 Hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS NGUYỄN TRƢỜNG THỊNH PGS.TS NGUYỄN VĂN HÙNG Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2015
LÝ LỊCH KHOA HỌC I. LÝ LỊCH SƠ LƢỢC: Họ & tên: Nguyễn Đăng Khoa Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 04/04/1988 Nơi sinh: Tiền Giang Quê quán: Mỹ Tho, Tiền Giang Dân tộc:Kinh Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: Khoa Cơ Khí-Công Nghệ Trƣờng Đại Học Nông Lâm Tp.HCM. Điện thoại cơ quan: Điện thoại nhà riêng: 01229905412 Fax: E-mail: dangkhoa@hcmuaf.edu.vn II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 1. Trung học chuyên nghiệp: Hệ đào tạo: Thời gian đào tạo từ……/….đến …./ ….. Nơi học (trƣờng, thành phố): Ngành học: 2. Đại học: Hệ đào tạo: Chính Quy Thời gian đào tạo từ 09/2006 đến 09/2010 Nơi học (trƣờng, thành phố): Trƣờng Đại Học Nông Lâm Tp.HCM. Ngành học: Cơ Điện Tử Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp: Nghiên cứu, điều khiển tự động các thông số làm việc của máy đánh lông gà trong dây truyền giết mổ gia cầm ứng dụng PLC-S7200. Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: tháng 08/2010 tại trƣờng Đại Học Nông Lâm Tp.HCM. Ngƣời hƣớng dẫn:TS. Nguyễn Văn Hùng i
III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm Làm việc tại Khoa Cơ Khí – Công 03/2011 đến Nghệ Trƣờng Đại Học Nông Lâm Giảng Viên này Tp.HCM Theo học Cao học ngành Kỹ Thuật 10/2013 Điện Tử Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Học Viên Cao Học Kỹ Thuật Tp.HCM ii
LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi.Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tp. Hồ Chí Minh, ngày …, tháng ….,năm 2015 (Ký tên và ghi rõ họ tên) Nguyễn Đăng Khoa iii
LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc đến: - Thầy PGS.TS.Nguyễn Trƣờng Thịnhvà thầy PGS.TS. Nguyễn Văn Hùngđã tận tình hƣớng dẫn và động viên tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn. - Ban giám hiệu, phòng đào tạo Sau Đại Học, ban chủ nhiệm khoa Điện – Điện tử trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật Tp. Hồ Chí Minh đã cho phép và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi thực hiện luận văn này. - Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Trƣờng Đại Học Nông Lâm Tp.HCM đã cho phép và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi thực hiện lắp đặt và khảo nghiệm để thực hiện đề tài. - Tập thể giảng viên khoa Điện – Điện Tử Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ ThuậtTp. Hồ Chí Minh đã tận tình giảng dạy và truyền đạt những kiến thức quý báu cho tôi trong suốt quá trình tôi học tại trƣờng. - Tập thể học viên lớp cao học điện tử khoá 2013Bđã giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và thực hiện đề tài. iv
TÓM TẮT Thiết bị nhận laser ứng dụng trong san phẳng đồng ruộng là một phần hết sức quan trọng trong hệ thống san phẳng đồng ruộng dùng công nghệ laser. Thiết bị đƣợc gắn trên gàu san của hệ thống san phẳng. Hoạt động chính của thiết bị là nhận chùm tia laser từ bộ phát theo mặt phẳng cân bằng từ đó nhận biết đƣợc gàu san đang nằm ở vị trí cao hay thấp trên mặt đồng để phát lệnh điều khiển gàu đi lên hoặc đi xuống so với vị trí cân bằngthông qua xi lanh thuỷ lực. Để làm đƣợc điều này thiết bị phải có bốn mạch cảm biến (gồm nhiều cảm biến laser đƣợc sắp xếp theo độ cao) để nhận biết độ cao của mặt đồng. Bốn mạch cảm biến đƣợc bố trí nghiêng một góc 45ovề bốn phía cho góc nhận tia laser là 360ođảm bảo thiết bị hoạt động khi hệ thống di chuyển. Để tăng độ chính xác và giảm hao mòn thiết bị lý thuyết mờ Fuzzy logic đƣợc ứng dụng điều khiển độ mở của van thuỷ lực thông qua hộp điều khiển khi nhận tín hiệu từ bộ phát. Hộp điều khiển có nhiệm vụ chuyển đổi công suất từ tín hiệu điều khiển và phát lệnh điều khiển các van điện từ đóng mở từ đó điều khiển vị trí của gàu san bằng cách nâng hạ xi lanh thuỷ lực. Kết quả chế tạo và kiểm nghiệm cho thấy cho thấy thiết bị nhận có kết cấu đơn giản, góc nhận tín hiệu laser là 360ođảm bảo hệ thống làm việc khi máy kéo di chuyển. Sai số mặt phẳng là 15mm trong phạm vi bán kính 100m. v
ABSTRACT A laser receiver applied to laser-controlled fieldleveling is a very important part of field leveling equipment using laser control systems. The laser receiver is mounted on the mast attached to the land grading implement. The principle of the device is receiving the laser beam from the laser emission device. This plane of laser light can be used as the leveling reference whichis transmitted to the control system which actuates the hydraulic system to raise or lower the implement. To do this, the device must have four sensor circuits (including a series of detectors situated vertically) to identify the field level. Four sensor circuits are arranged at an angle of 45 degrees on four sides so that the laser beam angle is 360 °, which ensures effective operation when moving. To increase accuracy and limit the equipment in be being eroded, Fuzzy logic theory is applied to the controlling of hydraulic valve aperture through a control box when receiving signals from the transmitter. The control box is responsible for converting an output of the control signal and commands the solenoid valve opens resulting in controlling the position of the implement by raising or lowering the hydraulic lifting cylinder. Results from manufacturing and testing show that the laser receiver has a simple structure. 360 ° laser receiving angle ensures the system works when the tractor moves. 15mm plane error is within a radius of 100m. vi
MỤC LỤC Trang tựa Quyết định giao đề tài LÝ LỊCH KHOA HỌC .................................................................................................... i LỜI CAM ĐOAN .......................................................................................................... iii LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................ iv TÓM TẮT ....................................................................................................................... v ABSTRACT ................................................................................................................... vi MỤC LỤC ..................................................................................................................... vii DANH SÁCH CÁC HÌNH ............................................................................................. x DANH SÁCH CÁC BẢNG ......................................................................................... xiii Chƣơng 1 TỔNG QUAN ................................................................................................ 1 1.1 Đặt vấn đề............................................................................................................. 1 1.2 Mục tiêu nghiên cứu đề tài ................................................................................... 4 1.3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn đề tài: ................................................................... 5 1.4 Tính mới của đề tài ............................................................................................... 5 1.5 Phạm vi và nội dung nghiên cứu .......................................................................... 6 1.6 Phƣơng pháp nghiên cứu:..................................................................................... 6 1.7 Cấu trúc của luận văn: .......................................................................................... 6 Chƣơng 2 HỆ THỐNG LASER ỨNG DỤNG TRONG SAN PHẲNG ĐỒNG RUỘNG ......................................................................................................................................... 8 2.1 Sơ lƣợc về hệ thống san phẳng ứng dụng công nghệ laser .................................. 8 2.2 Các thành phần chính của hệ thống Laser trong san phẳng đồng ruộng .............. 9 vii
2.2.1 Đầu phát laser ............................................................................................... 9 2.2.2 Thiết bị nhận và điều khiển ........................................................................ 10 2.2.3 Hệ thống gàu san ........................................................................................ 14 2.2.4 Hệ thống điều khiển gàu san ...................................................................... 15 2.3 Phân tích nguyên lý, tính toán động học hệ thống gàu san ................................ 17 2.3.1 Nguyên lý làm việc của hệ thống gàu san .................................................. 17 2.3.2 Bậc tự do của cơ cấu .................................................................................. 17 2.3.3 Mối quan hệ khi d2thay đổi và góc quay 1. .............................................. 19 Chƣơng 3 HỆ THỐNG THU THẬP DỮ LIỆU SAN PHẲNG .................................... 22 3.1 Phân tích đặc tính của chùm laser phát từ bộ phát ............................................. 22 3.2 Chọn cảm biến quang ......................................................................................... 24 3.3. Thiết kế bộ nhận laser và hộp điều khiển ứng dụng trong san phẳng ............... 26 3.3.1. Thiết kế mạch cảm biến ............................................................................ 27 3.3.2 Bố trí các mạch cảm biến cho bộ nhận ...................................................... 30 3.3.3 Xử lý tín hiệu laser trƣớc khi đƣa vào bộ điều khiển ................................. 30 3.3.4 Thiết kế phần cứng mạch điều khiển ........................................................ 32 3.4 Kết quả chế tạo ................................................................................................... 35 Chƣơng 4 ĐIỀU KHIỂN GÀU SAN TRONG HỆ THỐNG SAN PHẲNG ĐỒNG RUỘNG ......................................................................................................................... 37 4.1 Lựa chọn phƣơng pháp điều khiển hệ thống ...................................................... 37 4.1.1 Điều khiển theo mức .................................................................................. 37 4.1.2 Điều khiển bằng PID .................................................................................. 37 4.1.3 Điều khiển mờ luật Nếu…Thì… ................................................................. 38 viii
4.1.4 Điều khiển mờ ANFIS ............................................................................... 38 4.2 Thuật toán điều khiển thiết bị nhận laser ........................................................... 39 4.3 Ứng dụng Logic mờ (Fuzzy logic) trong điều khiển gàu san ............................ 41 4.3.1 Logic mờ (Fuzzy logic) là gì ? Tại sao sử dụng? ....................................... 41 4.3.2 Ứng dụng Fuzzy logic trong điều khiển bộ nhận laser .............................. 41 4.3.3 Xây dựng các hàm thành viên .................................................................... 45 4.3.4 Kết quả chạy mô phỏng .............................................................................. 48 Chƣơng 5 THỬ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ .............................................. 51 5.1 Phƣơng pháp tiến hành khảo nghiệm ................................................................. 51 5.2 Kết quả đo đạc và đánh giá hiệu quả của thiết bị ............................................... 52 Chƣơng 6 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ .......................................................................... 56 6.1 Kết luận .............................................................................................................. 56 6.2 Đề nghị ............................................................................................................... 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 57 PHỤ LỤC ...................................................................................................................... 59 Phụ lục 1: Mã nguồn điều khiển hệ thống san phẳng .............................................. 59 Phụ lục 2: Một số hình ảnh trong quá trình chế tạo lắp đặt thiết bị nhận laser ........ 68 ix
DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH TRANG Hình 1.1: San ƣớt bằng tay..........................................................................................1 Hình 1.2: San ƣớt dùng trâu ........................................................................................1 Hình 1.3: Cày đất ........................................................................................................2 Hình 1.4: San ƣớt bằng bừa trên máy kéo tay .............................................................2 Hình 1.5: San phẳng mặt đồng ứng dụng công nghệ phát tia laser.............................2 Hình 1.6: Hệ thống san phẳng ở Mỹ (a) và Úc (b) .....................................................3 Hình 1.7: Liên hợp máy hệ thống san phẳng ..............................................................4 Hình 2.1: Sơ đồ cấu tạo của liên hợp máy san laser ...................................................8 Hình 2.2: Cấu tạo bộ phát laser ...................................................................................9 Hình 2.3: Bộ nhận lắp trên dụng cụ đo độ cao ..........................................................11 Hình 2.4: Bộ nhận lắp trên gàu san ...........................................................................11 Hình 2.5: Đầu nhận Laser LR 40 của Trimble ..........................................................12 Hình 2.6: Đầu nhận Laser của Trimble .....................................................................12 Hình 2.7: Hộp điều khiển (Control box) ...................................................................13 Hình 2.8: Sơ đồ kết nối hộp điều khiển với các thiết bị ............................................14 Hình 2.9: Các thành phần hệ thống gàu san ..............................................................15 Hình 2.10: Sơ đồ thuỷ lực điều khiển gàu san ..........................................................16 Hình 2.11: Hệ thống gàu san phẳng đồng ruộng.......................................................17 Hình 2.12: Mô hình vật lý hệ thống gàu san .............................................................18 Hình 2.13: Phân tích chuyển vị của gàu san .............................................................19 Hình 3.1: Chùm tia laser phát ra từ bộ phát ..............................................................22 x
Hình 3.2: Mối quan hệ vận tốc góc và vận tốc dài tại điểm A..................................23 Hình 3.3:Sơ đồ nguyên lý IC 9684 ...........................................................................24 Hình 3.4: Phổ đáp ứng của IC9684 ...........................................................................25 Hình 3.5: Sơ đồ khối thiết bị nhận laser ....................................................................27 Hình 3.6: Nguyên lý ghép các phần tử cảm biến ......................................................28 Hình 3.7: Mạch nguyên lý mạch kết nối 9681 và board mạch thực tế .....................29 Hình 3.8: Sơ đồ bố trí phần cứng bộ phận laser........................................................30 Hình 3.9: Sơ đồ khối bộ nhận laser ...........................................................................31 Hình 3.10: Thiết kế bộ lọc nhiễu ánh sáng trắng ......................................................31 Hình 3.11: Sơ đồ khối bộ điều khiển ........................................................................32 Hình 3.12: Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển trung tâm STM32 .............................33 Hình 3.13: Kết quả chế tạo board mạch điều khiển STM32 .....................................33 Hình 3.14: Solid Sate Relay (SSR) ...........................................................................34 Hình 3.15: Sơ đồ mạch hộp điều khiển .....................................................................35 Hình 3.16: Mạch cảm biến và board điều khiển trung tâm .......................................35 Hình 3.17: Hộp điều khiển chế tạo thực tế................................................................36 Hình 3.18: Hộp nhận tín hiệu laser ...........................................................................36 Hình 3.19: Lắp thiết bị nhận laser trên gàu ...............................................................36 Hình 4.1: Điều khiển góc nâng gàu san bằng bộ điều khiển theo mức .....................37 Hình 4.2: Điều khiển góc nâng của gàu san dựa vào phƣơng trình toán và PID ......37 Hình 4.3: Điều khiển góc nâng gàu san bằng hệ suy luận mờ luật Nếu…Thì…. ......38 Hình 4.4: Điều khiển gàu san dựa vào hệ suy luận mờ ANFIS ................................38 Hình 4.5: Bộ điều khiển theo mức điều khiển di chuyển của gàu san ......................39 xi
Hình 4.6: Giải thuật điều khiển trung tâm ................................................................40 Hình 4.7: Sơ đồ khối bộ điều khiển gàu san bằng Fuzzy logic .................................42 Hình 4.8 Ý tƣởng hình hài hàm tốc độ di chuyển của gàu san .................................43 Hình 4.9 Tốc độ thay đổi vị trí của gàu với chiều cao đo lƣờng...............................43 Hình 4.10: Bộ điều khiển Fuzzy logic dạng Mamdani .............................................45 Hình 4.11: Các hàm thành viên ngõ vào Fuzzy logic biến “Level” .........................45 Hình 4.12: Hàm thành viên ngõ vào Fuzzy logic biến “Rate”..................................46 Hình 4.13: Hàm thành viên ngõ ra Fuzzy logic biến “Valve” ..................................47 Hình 4.14: Điều khiển Fuzzy Logic dùng Rule Viewer ...........................................49 Hình 4.15: Điều khiển Fuzzy Logic dùng Rule Viewer ...........................................49 Hình 4.16: Đồ thị thể hiện mặt phẳng sai số cho hai yếu tố đầu vào ........................50 Hình 5.1: Phƣơng pháp đo độ cao mặt đồng .............................................................51 Hình 5.2: Mối quan hệ giữa hmin, hmaxvà htb. .............................................................52 Hình 5.3: Đồ thị mô phỏng mặt đồng trƣớc và sau san phẳng..................................55 xii
DANH SÁCH CÁC BẢNG BẢNG TRANG Bảng 3.1: Kết quả khảo nghiệm chu kỳ quét tia laser...............................................23 Bảng 3.2: Bảng thông số của photo IC 9684 ............................................................26 Bảng 4.1: Các thông số thiết kế của bộ nhận laser ...................................................42 Bảng 4.2: Các tham số của bộ điều khiển Fuzzy logic .............................................44 Bảng 4.3: Không gian vào của các hàm thành viên ngõ vào cho biến “Level” ........46 Bảng 4.4: Không gian vào của các hàm thành viên cho biến ngôn ngữ “Rate” .......46 Bảng 4.5: Không gian ngõ ra của các hàm thành viên của biến ngõ ra “Valve” ......47 Bảng 4.6: Bảng tóm tắt luật suy diễn mờ ..................................................................48 Bảng 5.1: Độ cao mặt đồng trƣớc khi san phẳng ......................................................52 Bảng 5.2: Bảng mô tả độ mấp mô mặt đồng so với độ cao trung bình. ....................53 Bảng 5.3: Độ cao mặt đồng sau khi san phẳng .........................................................53 xiii
Chƣơng 1 TỔNG QUAN 1.1 Đặt vấn đề Trong sản xuất nông nghiệp chuẩn bị đất là một trong những công đoạn quan trọng. Trong đó, khâu làm đất đặc biệt là khâu san phẳng có ý nghĩa lớn giúp cho mặt đồng phẳng dễ hứng và thấm nƣớc ở mức tốt nhất. Công việc này trƣớc đây chủ yếu do ngƣời nông dân thực hiện một cách thủ công tốn nhiều công và độ chính xác không cao. Ở Việt Nam trong những năm trƣớc thế kỷ 19, san phẳng đƣợc thực hiện nhờ vào sức kéo trâu bò hoặc bằng tay con ngƣời là chủ yếu (hình 1.1 và 1.2 ) [1]. Hình 1.1: San ƣớt bằng tay Hình 1.2: San ƣớt dùng trâu Bƣớc sang thế kỷ 19, cơ giới hoá đƣợc ứng dụng trong nông nghiệp việc san phẳng đƣợc thực hiện với các khâu cày đất và san khô bằ ng máy ủi (hình 1.3), san tinh dùng mực nƣớc với bánh lồng và bừa gắn trên máy kéo (hình 1.4) [1]. 1
Hình 1.3: Cày đất Hình 1.4: San ƣớt bằng bừa trên máy kéo tay San thủ công hoă ̣c bằ ng máy dƣ̣a theo mƣ́c nƣớc trên mă ̣t đồ ng tố n nhiề u thời gian và công sƣ́c. Nhƣơ ̣c điể m lớn nhấ t là không chính xác nên đô ̣ chênh lê ̣ch vẫn còn cao, dẫn đế n các tổ n ha ̣i về nƣớc, phân bón,…và tổ n thấ t sản phẩ m . Hiện nay trên thế giới vấn đề san phẳng đồng ruộng đƣợc thực hiện tự động hoàn toàn bằng công nghệ laser (hình 1.5) [2]. Máy canh tác Chùm tia Laser Hình 1.5: San phẳng mặt đồng ứng dụng công nghệ phát tia laser (Nguồn: International Rice Reseach Institute (IRRI)) 2
Chùm tia laser đƣợc phát từ bộ pháttheo một phẳng ngang trên mặt đồng. Các máy canh tác chạy trên mặt đồng đƣợc gắn thiết bị nhận tín hiệu laser điều khiển cơ cấu chấp hành của máy. Ở một số nƣớc việc san phẳng còn đƣợc phát triển điều khiển tự động bằng công nghệ GPS (hình 1.6) [3]. a) b) Hình 1.6: Hệ thống san phẳng ở Mỹ (a) và Úc (b) (Nguồ n:Trầ n Văn Khanh, và ctv, 2013) Sử dụng hệ thống định vị toàn cầu GPS có thể định đƣợc vị trí, khoảng cách của đối tƣợng. Tuy nhiên hạn chế của phƣơng pháp bao gồm việc giá thành đắt, chế tạo phức tạp. Trong ứng ứng dụng san phẳng mặt động ở nƣớc ta hiện nay khó có thể thực hiện đƣợc. Việc ứng dụng hệ thống san phẳng điều khiển bằng laser (hình 1.7) tại Việt Nam từ năm 2005 đến năm 2008 cho thấy tiết kiệm đƣợc khoảng 25 - 30% lƣợng nƣớc tƣới tiêu, giảm mật độ cỏ dại từ 45 - 66%, cỏ phát sinh chậm hơn và có năng suất lúa cao hơn khoảng 350 kg/ha so với đồng ruộng không san phẳng [2,8]. Tuy nhiên, việc triển khai trên diện rộng hệ thống san phẳng điều khiển bằng laser đã gặp phải nhiều trở ngại do hệ thống thiết bị nhận và điều khiển phải nhập ngoại, giá thành cao. Ngoài ra, vấn đề bảo trì, sửa chữa không thể chủ động đƣợc vì đây là thiết bị công nghệ cao, độc quyền phải phụ thuộc vào đối tác cung cấp. Từ 3
các lý do trên, việc nghiên cứu thiết kế chế tạo hệ thống thiết bị san phẳng đồng ruộng, trong đó nghiên cứu thiết kếchế tạo thiết bị nhận và điều khiển bằng laser là cần thiết và cấp bách nhằm đáp ứng nhu cầu, cho phép hạ giá thành, chủ động đƣợc công việc sửa chữa, bảo trì. Qua đó, cho phép làm chủ công nghệ để có thể cải tiến, phát triển các kết cấu phù hợp với điều kiện canh tác trong nƣớc, tạo ra sản phẩm cạnh tranh trên thị trƣờng thế giới và góp phần ứng dụng tiến bộ kỹ thuật vào sản xuất nông nghiệp. Hình 1.7: Liên hợp máy hệ thống san phẳng Xuất phát từ những nhu cầu trên, với mong muốn làm chủ công nghệ và nội địa hoá sản phẩm để kỹ thuật san phẳng bằng tia laser đƣợc ứng dụng rộng rãi trong sản xuất nông nghiệp là điều hết sức cần thiết. Vì vậy, với sự chấp thuận của phòng sau đại học, Khoa Điện – Điện tử trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật Tp. Hồ Chí Mình, dƣới sự hƣớng dẫn của Thầy PGS.TS Nguyễn Trƣờng Thịnh và Thầy PGS.TS Nguyễn Văn Hùng, học viên Nguyễn Đăng Khoa thực hiện đề tài: ”Thiết kế bộ nhận và điều khiển hệ thống san phẳng laser bằng hệ suy luận mờ” 1.2 Mục tiêu nghiên cứu đề tài Nghiên cứu, thiết kế thiết bị nhận laser và hộp điều khiển hệ thống gàu san ứng dụng trong san phẳng đồng ruộng dựa trên thuật toán Fuzzy Logic nhằm hạ giá 4