Đang tải... (xem toàn văn)
Hoàn thiện cấu trúc điều khiển động cơ 3 pha không đồng bộ rô to lồng sóc trên cơ sở nguyên lý thụ động
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Họ tên: Bùi Huy Hoàng | ĐỀ TÀI: HOÀN THIỆN CẤU TRÚC ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ PHA KHƠNG ĐỒNG BỘ RƠ TO LỒNG SĨC TRÊN CƠ SỞ NGUYÊN LÝ THỤ ĐỘNG | Chuyên ngành: Điều khiển tự động LUẬN VĂN THẠC SỸ ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TSKH, TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHF HÀ NỘI - 2008 luyễn Phùng Quang ugh Trang wos Luận vận tắt nghiệp Thạc sỹ MỤC LỤC Trang Lai noi đầu CHUONG I TONG QUAN PHUONG PHAP BIEU KHIEN THEO NGUYEN LY THY BONG 1q, He tuyén tinh thy 1.2, Hệ phi tuyển thụ động : 1.3 Những tính chất Hệ thụ động 14, Hé Euler-Lagrange (FL) va tinh chất thụ động 15, Nguyên lý điều khiển theo nguyên lý thụ động 1.6 Phương trình Euler-Lagranqe Các đặc tính hệ FI tu 1/8, Đặc tính ổn định hệ El CHƯƠNG II ON cee eee iit vu m MO HINH HOA DONG CO KHONG BONG BO ROTOR LONG SOC THEO NGUYEN LY THY BONG atk Biểu diễn dạng vector đại lượng pha 22, €ẩu trúc hệ thống điêu khiển theo phương pháp Tựa theo từ thông rotor (T1R) 26 23 Mư hình hóa động KDBRTLS 27 34 Đặc điểm thụ đơng mơ hình ĐCKĐB pha 34 CHUONG ILL THIET KE CAU TRUC DIEU KHIỂN PHI TUYỂN TRÊN CƠ SỞ NGUYÊN LY THY BONG 3h Thiết kể cẩu trúc điêu khiển theo nguyên lý thụ động 40 40 3.2 Xây dựng cấu trúc điêu khiển .‹.: 42 321, Phát biểu toán 42 Luậnt tắt nghiệp Thạc sỹ Trang 4204 323 Cấu trúc hệ thổng điều khiển PBG, , Thực điều khiển dòng theo phương phái; 324 Thiết kể điều khiển tổc độ theo luật PL, 42 PBC Mơ hình từ thông v14 3.2.5, CHUONG IV sx se KIỂM CHỨNG CẤU TRÚC ĐẨ THIẾT KỸ BẰNG MÔ PHONG DUNG MATLAB & SIMULINK VA PLECS 50 d6 m6 phdng thdng điêu khiển Matlab: 56 Simulink - Plees Sơ đồ điều khiển PBC , EH)B4 #4 Sở đô điều chỉnh từ thông,, 60 Sơ đồ điều ehÌnh tốc độ , Sø đồ mồ hình từ thơng_ , CNN 61 xong Ea tne Sơ đồ khâu biển tần - động cd ,, Khẩu điều chế veclor TO Hạ G vạn Mạch nghịch lưu điện áp - động cơ,,, ,„,, Vinh tham số động cd,,., , " Kết mô trường hợp không tải, , Kết tô trường hợp cỏ tải đột biển m6 men định tức đồng vào sau 0,8 giây, Kết mô trưởng hợp đảo chiêu quay 412 CHƯƠNG không tải V KẾT LUẬN VÀ ĐÁNH GIÁ Tải liệu tham khảo ., A Wa 0á Ne PAN 56 Cee Ne dbs 61 62 62 73 lội 76 BL 86 91 92 Trang 893 Luận vấn tắt nghiệp Thao sỹ Lời nói đầu năm gần đây, phương pháp điều khiển theo nguyên lý thụ động (/49ss4y f8used Gorol = PB) đặc biệt quan tâm nghiên cứu, phải điều khiển đổi tượng Robot, hệ EulerLagrange, Điều khiển theo nguyên lý thụ động thuật tốn điều khiển dựa đặc tính thụ động hệ thống với mục tiêu làm cho hệ kín hệ thu dong, Hé thụ động hệ ổn định theo tiêu chuẩn Lyapunov, Mục tiêu đề tài nghiên cứu, hồn thiện cẩu trúc điều khiển đơng pha khơng đồng rơ to lồng sóc sở nguyên lý thụ đồng, Nói dung luận văn bạo gồm chương: Chương mô tả tổng quan phương pháp điệu khiển theo nguyên lý thụ đồng, Chương 1T lý thuyết mơ hình hóa động khổng đồng bô rotor lông súc dựa nguyên lý thụ động Chương II trình bày bước thiết kể cãu trúc điêu khiển phi tuyển sở nguyên lý thụ động, Chương 1V phân kiểm chứng cẩu trúc thiết kể bảng mô Matlab Simulink va Plecs, Chương V kết luận đảnh giá hệ thống Em xin cảm ơn thay Nguyễn Phùng Quang hướng dẫn bảo để em hoàn thành luận văn này, Em xin cảm ơn thây, cô mỗn Điệu khiển tự động Trung tâm đào tạo sau đại học Trường Đại học Bách khoa Hà nội trang bị kiển thức tạo điều kiên để em hoàn thành Luận vấn tốt thghiộp Thực sỹ Trùng 63 khóa đảo tạo cao học, em xin cảm ơn Ban giám đốc Trung tâm công nghệ cao bạn Phịng thí nghiệm Tự động hóa Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đá tạo điều kiện giúp đở để em hoàn thành đê tài tốt nghiép Hà Nội, ngày 26/03/2008, Trang i 7/83 +uận văn z tốt nghiệp aThạc sỹ CHƯƠNG - TỔNG QUAN NGUYÊN LÝ THỤ ĐỘNG 11 PHƯƠNG ĐIỀU PHÁP KHIỂN THEO Hệ tuyến tính thụ động Hệ thụ động hệ không sinh lượng Sự thay đổi lượng bên lớn thay đổi lượng từ bên ngồi đưa vào Hệ thụ động tuyến tính hệ có hàm truyền đạt G(s) thỏa mãn: Re(G(s))>0 _ Re(s) >0 Re() ký hiệu phép tính lấy phần thực số phức Những hàm truyền đạt thỏa mãn điều kiện gọi hàm thực-dương, có tính chất sau: - Khơng có điểm khơng điểm cực nằm bên phải trục ảo Các điểm không điểm cực nằm trục ảo điểm đơn - C6 bac tương đối không lớn Tên gọi hệ thụ động tuyến tính bắt ngưồn mạch điện gồm phan tử tiêu thụ điện cuộn dây L, tụ điện C Tự thân mạch từ mạch RLC, điện trở R, RLC không sinh lượng nên gọi mạch thụ động Đặc biệt, mạch điện thụ động có điện trở phức G(s) hàm thực dương Có thể mơ tả hệ thụ động SISO hệ phương trình trạng thái: [es = F(x) dt | y= 8Q.n) Với x vector trạng thái, ¿là tín hiệu đầu vào, y tín hiệu đầu Luận vain văn tốt nghiệp Thạc sỹ Trang 1g 8/93 Hé SISO thụ động, tuyến tính, điều khiển quan sát được, với phương trình trạng thái [Beas eon dt | yae'x+dy) xR" vector biến trang thai ln có hàm truyền đạt G(s) hàm thực dương ngược lại, hàm thực dương hàm truyền đạt mô tả hệ thụ động Hệ tuyến tính thụ động chặt Re(G(s)>0 hàm truyền đạt G(s) có: Re(s)>0 Phát biểu cho hệ nhiều chiêu MIMO thụ động chặt, tuyến tính với mơ hình trạng thái aye tat Bu) y=Cx xeR”; wyeR’ (hệ có n biến trạng thái, r tín hiệu vào hay: AcP™; 1.2 BER™; CoR™ Hệ phi tuyến thụ động Hệ phi tuyến MIMO gọi a) Thụ động - tôn hàm xác định dương S(x), gọi hàm dự trữ lượng cho với t>0 ln có: Luận vấn tốt nghiệp Thạc sỹ S Trang 9/93 b) Thụ động chất - tôn hàm trữ nắng lượng 5(x), hàm xác định dương s(x) gọi hàm tiêu tán nắng lượng cho: N(x) " dt 1.3 yay Những tính chat co Hệ thụ động 1,3,1, Hệ phi tuyển MIMO a)— Nếu hệ thụ động sế ổn định Lyapunov gốc 0, b) Nếu hệ thụ động chắt ổn định tiêm edn Lyapunov tai gốc 0, €)— Nếu hệ thụ động chặt pha cực tiểu, tức chế độ động học không, quỹ đạo trạng thái tiệm cận gốc 0, đ) Nếu hệ thụ động (không chat) thi chế độ động học không, (quý đạo trạng thái bị chắn tron4 lân cân gốc 0, gọi hệ pha eự€ tiểu yếu 1.3.2 Hệ hôi tiếp “sano | y L ram | Hinh 1.1 - Hệ thụ động có hồi tiên? Giả sử hệ hồi tiếp H1 H2 /w phương trình trạng thái: 7.7 hệ thụ động có Luận vân tốt nghiệp Thạc sỹ XI, HH: {HỆ Yo Oxy) Trang 10/93 lều yh nar Va + trau Pty) tụ Hạ,(x,y) Thi: a) Hệ kin hệ thụ động b) Hệ kín thụ đơng chặt, hai hệ H1 H2 thụ động chặt 144 Hệ Euler-Lagrange (EL) tỉnh chất thụ động Hệ Euler-Lagrange hệ mà động học chúng dạng phương trình Euler-Lagrange, Trong thực tổ đượcmô hệ tả thống hệ EL, Ngoài ra, người ta đá chứng minh rắng hệ EL phí tuyển thụ động, có nghĩa thân hệ thống không tự sinh lượng Một số tính chất hệ EL; + hệ EL xác định quan hệ thụ động qua hàm dự trữ tổng lượng hệ thống + Khi EL EL, theo kiểu phản hồi âm hệ thay thé hệ + Dưới giả thuyết hợp lý, ta phản tích hệ FL thành hệ EI mắc theo kiểu phản hồi âm, 1.5 Nguyên lý điêu khiển theo nguyên lý thụ động Điều khiển theo nguyên lý thụ động thuật toản điều khiển dựa đặc tính thụ động hệ thống với mục tiêu làm eho hệ kín hệ thụ đông với hàm lưu trữ lượng mong muốn, Sự tiếp cần phương pháp PBG coi mở rộng kỹ thuật chọn Luan van tt nghiop Thae sy - — Trang 11/93 ham nang lượng kỹ thuật phun tín hiệu suy giảm, Kỹ thuật chọn hầm lượng trình thay đổi hệ thống để cho hàm thể nhỏ trạng thái cân bằng, Tiếp theo trình phụn tín hiệu suy giảm, đồ giai đoạn lầm thay đổi nắng lượng tiêu thụ để đảm bảo tính ổn định tiệm cân hệ thống Giai đoạn chọn hàm nắng lượng trình thiết lập quan hệ thụ đồng đầu vào đầu cần điêu khiển để đạt hàm lưu trữ lượng mong muốn, Hàm bạo gôm động bạn đâu thể mong muốn hệ thống , Còn phun tín hiệu suy giảm q trình củng cỡ thêm đặc điểm thụ động đầu Ngoài ta, để xảy dựng nguyên lý điều khiển PBG hịan chỉnh cân phải bổ sung nhận thức quan trọng sau: xem nhự nguyên tắc trình xây dựng điều khiển PBC, + Khi trạng thái hệ thống khả nắng đo tín hiệu suy giảm phải phún vào hệ thổng qua việc mở rộng động học thang + Đổi với hệ hụt eớ cẩu chấp hành thể hệ thống khơng bỏ qua mà đóng vai trị định điều khién PBC Va cần thay đổi động nằng điều khiển xây dựng dạng không tường minh (chưa có quan hệ tường minh tín hiệu điêu khiển tín hiệu tín hiệu cân điều khiển) qua bước "đảo" động học hệ thống để dat đàng tưởng + Trong hầu hết trường hợp, động tham gia vào xây dựng điệu khiển nên phải thay đổi, Điều nói hàm lưu trữ nắng lượng mong muốn gán cho hệ kín khơng đơn giản ... hợp lý, ta phản tích hệ FL thành hệ EI mắc theo kiểu phản hồi âm, 1.5 Nguyên lý điêu khiển theo nguyên lý thụ động Điều khiển theo nguyên lý thụ động thuật to? ??n điều khiển dựa đặc tính thụ động. .. đông pha không đồng rơ to lồng sóc sở ngun lý thụ đồng, Nói dung luận văn bạo gồm chương: Chương mô tả tổng quan phương pháp điệu khiển theo nguyên lý thụ đồng, Chương 1T lý thuyết mơ hình hóa động. .. 27 34 Đặc điểm thụ đơng mơ hình ĐCKĐB pha 34 CHUONG ILL THIET KE CAU TRUC DIEU KHIỂN PHI TUYỂN TRÊN CƠ SỞ NGUYÊN LY THY BONG 3h Thiết kể cẩu trúc điêu khiển theo nguyên lý thụ động 40 40 3. 2