Đang tải... (xem toàn văn)
Tác giả nghiên cứu thiết kế bộ PI mờ bằng việc sử dụng số luật điều khiển ít hơn, dễ điều chỉnh và đáp ứng tốt, nghiên cứu mô phỏng điều khiển mô hình động cơ dùng Matlab và cho kết quả tốt. Có thể nghiên cứu để ứng dụng thực tiễn trong điều khiển động cơ không đồng bộ ba pha do có đáp ứng tốt. Dùng làm tài liệu tham khảo cho các đề tài nghiên cứu khác về động cơ Làm tài liệu tham khảo cho thiết kế, vận hành máy điện
Chương TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan lĩnh vực nghiên cứu, kết nghiên cứu 1.1.1 Tổng quan lĩnh vực nghiên cứu Ngày phát triển nhiều phương pháp điều khiển động Phương pháp V/f: Phương pháp DTC: Phương pháp FOC: Là kỹ thuật sử dụng phổ biến với hiệu suất cao việc điều khiển động từ thơng moment điều khiển độc lập FOC phương pháp điều khiển dòng stator chủ yếu dựa vào biên độ góc pha đặc trưng vector Điều khiển dựa vào tham chiếu thời gian tốc độ hệ trục d – q, hệ trục bất biến Sự tham chiếu nhằm mục đích để hướng việc khảo sát động KĐB thành việc khảo sát động DC Điều khiển đại dựa kỹ thuật trí tuệ nhân tạo hay gọi điều khiển thơng minh, hệ thống ứng dụng trí tuệ nhân tạo gọi hệ thống tự tổ chức Hệ thống chun gia thuộc tính tốn cứng xem kỹ thuật trí tuệ nhân tạo Trong hai thập niên gần kỹ thuật tính tốn mềm sử dụng rộng rãi truyền động điện là: Hệ logic mờ Mạng nơ-ron – Mờ Mạng nơ-ron nhân tạo Giải thuật di truyền GA Giải thuật bầy đàn PSO 1.1.2 Một số cơng trình nghiên cứu có liên quan [1] P.Tripura and Y.Srinivasa Kishore Babu, “Fuzzy Logic Speed Control of Three Phase Induction Motor Drive”, World Academy of Science, Engineering and Technology 60 2011 Điều khiển tốc độ động cảm ứng pha dùng PI truyền thống thường cho đáp ứng tốt với tải tốc độ động ổn định, thực tế tải đầu trục động cơ, tốc độ động thừơng hay bị thay đổi thực tế sử dụng, nên PI tỏ hiệu quả, để cải thiện điều cách sử dụng logic mờ, tác giả sử dụng điều khiển FLC nhằm khắc phục hạn chế PI truyền thống, cho đáp ứng điều khiển tốt hơn, nhiên số luật điều khiển biến mờ nhiều, nên việc lựa chọ biến mờ luật mờ phức tạp nhiều thời gian điều chỉnh, mô thời gian mô dài số GVHD: TS NGUYẾN MINH TÂM Page HV: PHẠM THỊ HẰNG biến mờ luật mờ, kết mô thường cho độ vọt lố momen cao với PI [2] Biranchi Narayan Kar, K.B Mohanty, “Indirect Vector Control of Induction Motor Using Fuzzy Logic Controller”, Department of Electrical Engineering, National Institute of Technology, Rourkela-769008 Điều khiển véc tơ gián tiếp động không đồng pha sử dụng logic mờ cho kết tốt số luật điều khiển biến mờ nhiều dẫn đến phức tạp thiết kế PI mờ kết mô thu tương tự [1] [3] M N Uddin, T S Radwan and M A Rahman “Performances of FuzzyLogic Based Indirect Vector Control for Induction Motor Drive,” IEEE Transactions on Industry Applications, Vol 38, No 5, pp 1219-1225, September/October, 2002 Hệ thống điều khiển vector gián tiếp truyền thống sử dụng điều khiển PI thông thường cho hồi tiếp tốc độ đơn giản ổn định Tuy nhiên, thay đổi bất ngờ điều kiện tải trọng yếu tố môi trường tạo vọt lố, dao động tốc độ động cơ, dao động mô-men xoắn, thời gian để đạt ổn định kéo dài làm giảm hiệu suất truyền động Để khắc phục điều này, điều khiển thơng minh dựa vào logic mờ sử dụng gọi điều chỉnh PI mờ Logic mờ có lợi định so với điều khiển cổ điển điều khiển đơn giản, chi phí thấp, thiết kế mà khơng cần biết mơ hình tốn học xác đối tượng Kết điều khiển có tốt PI truyền thống số luật mờ, biến mờ vẫ nhiều phức tạp tương tự [1], [2] 1.2 Mục tiêu phạm vi nghiên cứu 1.2.1 Mục tiêu nghiên cứu Tìm hiểu điều khiển logic mờ điều khiển tốc độ động không đồng ba pha, áp dụng lý thuyết mờ vào kỹ thuật điều khiển đại FOC cho hệ truyền động động không đồng pha 1.2.2 Phạm vi nghiên cứu Đề tài tập trung nghiên cứu “Điều khiển tốc độ động điện không đồng ba pha sử dụng logic mờ” 1.2.3 Nhiệm vụ nghiên cứu GVHD: TS NGUYẾN MINH TÂM Page HV: PHẠM THỊ HẰNG Tìm hiểu số phương pháp điều khiển đại điều khiển động không đồng ba pha, đề xuất phương pháp điều khiển FOC Tìm hiểu, nghiên cứu sử dụng lý thuyết logic mờ điều khiển động không đồng ba pha, đề xuất điều khiển mờ FLC thay cho điều khiển PI cổ điển Mô hệ truyền động điều khiển động không đồng ba pha theo phương pháp FOC dùng điều khiển mờ thay cho PI truyền thống dùng phần mềm Matlab-Simulink 1.2.4 Phương pháp nghiên cứu Tìm hiểu tham khảo mơ hình tốn học động khơng đồng ba pha Tìm hiểu tham khảo mơ hình điều khiển động khơng đồng dung PI truyền thống Xây dựng mơ hình mơ hệ truyền động điều khiển tốc độ động không đồng dùng điều khiển logic mờ FLC Phân tích kết nhận so sánh với điều khiển PI Truyền thống Đánh giá, Kết luận Đề xuất hướng phát triển đề tài 1.3 Tính cần thiết đề tài - Có thể nghiên cứu để ứng dụng thực tiễn điều khiển động không đồng ba pha có đáp ứng tốt - Dùng làm tài liệu tham khảo cho đề tài nghiên cứu khác động - Làm tài liệu tham khảo cho thiết kế, vận hành máy điện 1.4 Tính để tài Tác giả nghiên cứu thiết kế PI mờ việc sử dụng số luật điều khiển hơn, dễ điều chỉnh đáp ứng tốt, nghiên cứu mơ điều khiển mơ hình động dùng Matlab cho kết tốt GVHD: TS NGUYẾN MINH TÂM Page HV: PHẠM THỊ HẰNG CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Động không đồng pha Máy điện không đồng loại máy điện xoay chiều, làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ, Dòng điện ba pha đối xứng dây quấn ba pha tạo từ trường quay với tốc độ đồng ω s (rad/s) làm cho roto quay với tốc độ ωr khác tốc độ từ trường quay Hình 2.1 Máy điện KĐB pha 2.2 Mạch điện tương đương động không đồng Mơ hình động xây dựng với giả thiết: Các tổn hao sắt từ bão hòa từ bỏ qua Dòng từ hóa từ trường phân bố hình sin bề mặt khe từ Các giá trị điện trở điện cảm coi không đổi R s Ls Is Vs Lr E 2 Lm Im E R r M a c h s ta to r M a c h ro to r Hình 2.2 Sơ đồ tương đương pha động không đồng Vs : Điện áp pha lưới điện cung cấp cho động Lm : Hỗ cảm stator rotor E : Sức điện động cảm ứng dây quấn stator 2.3 Vector không gian đại lượng ba pha.[4] Ba dòng điện thỏa mãn phương trình: isa(t) + isb(t) + isc(t) = (2.1) Trong dòng điện pha thỏa mãn công thức sau: GVHD: TS NGUYẾN MINH TÂM Page HV: PHẠM THỊ HẰNG i sa (t ) = i s cos(ω s t ) (2.2) i sb (t ) = i s cos(ω s t + 120 o ) (2.3) i sc (t ) = i s cos(ω s t + 240 o ) (2.4) 2.4 Các phương trình động ba pha Phương trình từ thông stator từ thông rotor: Ψ s = is Ls + ir Lm (2.25) Ψ r = is Lm + ir Lr (2.26) Động không đồng hệ điện nên ta có phương trình cơ: j dω Ce = M T + (2.27) p dt Với : j : Moment quán tính P : Số đôi cực động ω : Tốc độ góc rotor MT : Moment tải Ce : Moment điện từ 2.5 Mơ hình trạng thái động hệ tọa độ stator αβ Hình 2.12 Vec-tơ dòng stator hệ tọa độ cố định αβ hệ tọa độ dq 1−σ disα = − + dt σ Ts σ Tr 1−σ ' 1− σ Ψ rα + ωΨ 'r β + U sα ÷isα + σ T σ σ Ls r 1−σ 1− σ ' 1− σ = − + Ψ rβ − ωΨ 'rα + U sβ ÷is β + dt σ Tr σ σ Ls σ Ts σ Tr (2.54) dis β dΨ dt ' rα = 1 isα − Ψ 'rα − ωΨ 'r β Tr Tr GVHD: TS NGUYẾN MINH TÂM Page (2.55) (2.56) HV: PHẠM THỊ HẰNG d Ψ 'r β dt = 1 isβ − Ψ 'r β + ωΨ 'rα Tr Tr (2.57) p d ω L2m = p ( Ψ 'rα isβ − Ψ 'r β isα ) dt Lr j Lm Ce = p ( Ψ rα isβ − Ψ r β isα ) Lr (2.58) (2.59a) 2.6 Mơ hình trạng thái động hệ trục quay dq 2.6.1 Các phép chuyển đổi hệ trục tọa độ a) Phép chuyển đổi abc → αβ αβ → abc Hình 2.15 Dòng điện stator is hệ tọa độ abc hệ tọa độ αβ Triển khai cho vectơ dòng: iss = isa cos ( 00 ) + jsin ( 00 ) + isb cos ( 1200 ) + jsin ( 1200 ) + isc cos ( 2400 ) + jsin ( 2400 ) 1 iss = isa − isb − isc + 2 3 j isb − isc ÷ ÷ 2 iss = issα + jissβ (2.60) − i 2 = i 0 s sα s sβ Như : Do : + isa isb 3 isc − − =0 Ta ma trận chuyển đổi abc → αβ : GVHD: TS NGUYẾN MINH TÂM Page HV: PHẠM THỊ HẰNG 1 − issα s 2 isβ = 0 0 1 isa 3 − isb i sc − (2.62) Và phép chuyển đổi ngược αβ → abc : s isa isα s i = − isβ sb 2 isc − − 2 Hoặc: isa i = − sb isc − 3 − (2.63) 1 2 s isα issβ 1 (2.64) b) Phép chuyển đổi αβ → dq dq → αβ Hình 2.16 Vectơ dòng stator hệ tọa độ αβ hệ tọa độ dq Từ ta có phép chuyển đổi αβ → dq: GVHD: TS NGUYẾN MINH TÂM Page HV: PHẠM THỊ HẰNG usdf cos ( ωs t ) f = usq − sin ( ωs t ) sin ( ωs t ) ussα cos ( ωs t ) u ssβ (2.67) Và phép chuyển đổi dq → αβ: ussα cos ( ωs t ) s = usβ sin ( ωs t ) − sin ( ωs t ) usdf cos ( ωs t ) usqf (2.68) 2.6.2 Mơ hình trạng thái động hệ trục quay dq Ce = L2m ' p Ψ rd isq = p ( − σ ) Ls Ψ 'rd isq Lr (2.78) 1−σ disd 1−σ ' = − + Ψ rd + usd ÷isd + ωs isq + dt σ Tr σ Ls σ Ts σ Tr (2.79) 1−σ = −ωs isd − + dt σ Ts σ Tr (2.80) disq 1− σ ωΨ 'rd + usq ÷isq − σ σ Ls d Ψ 'rd 1 = isd − Ψ 'rd dt Tr Tr d Ψ 'rq dt (2.81) =0 Đối với ĐCKĐB pha, hệ tọa độ từ thông momen quay biểu diễn theo phần tử vecto dòng stator : Lm L Ψ r = Ψ rd = isd Ce = p m Ψ rd isq Lr + Tr s Nếu thành công việc áp đặt nhanh xác dòng ổn định từ thông điểm làm việc động thành cơng việc áp đặt nhanh xác dòng coi để điều khiển theo phương trình đại lương điều khiển momen C e động cơ, từ điều khiển tốc độ động uuu r isd → Ψ r isq → Ce → ω 2.7 Phương pháp điều khiển dịnh hướng từ thông (FOC - Field Oriented Control) + Phương pháp điều khiển gián tiếp (IFOC) GVHD: TS NGUYẾN MINH TÂM Page HV: PHẠM THỊ HẰNG Trong phương pháp điều khiển gián tiếp góc θ tính tốn dựa tốc độ trượt ωsl* thơng tin tốc độ động ωr Theo sơ đồ, ta thấy đặc tính hệ thống phụ thuộc nhiều vào việc xác định xác thơng số động Hình 2.25 Sơ đồ nguyên lý điều khiển FOC gián tiếp Điều khiển độc lập từ thơng dòng ứng thực dễ dàng động DC kích từ độc lập Đối với động khơng đồng bộ, cuộn ứng rotor từ thông sinh dòng cuộn stator Tuy nhiên, dòng rotor khơng trực tiếp điều khiển nguồn mà hệ sức điện động cảm ứng sinh kết chuyển động rotor so vối từ trường stator FOC phương pháp điều khiển dòng stator chủ yếu dựa vào biên độ góc pha đặc trưng vector Điều khiển dựa vào tham chiếu thời gian tốc độ hệ trục d – q, hệ trục bất biến Sự tham chiếu nhằm mục đích để hướng việc khảo sát động KĐB thành việc khảo sát động DC FOC cần phải có tham số ngõ vào là: + Thành phần moment (trục q) + Thành phần từ thông (trục d) Cấu trúc hệ thống điều khiển định hướng từ thông rotor điều khiển động không đồng ba pha trình bày hình 2.25 Bằng việc mơ tả thành phần động không đồng ba pha GVHD: TS NGUYẾN MINH TÂM Page HV: PHẠM THỊ HẰNG hệ tọa độ từ thông rotor (d, q) Vector dòng stator i s chia thành hai thành phần isd isq Thành phần isd điều khiển từ thơng rotor thành phần isq điều khiển moment quay Trong hình 2.25, động ni biến tần nguồn áp, đại lượng điều khiển điện áp đặt vào cuộn dây stator động Xây dựng thuật tốn điều khiển Hình 2.26 Cấu trúc đại hệ TĐĐ điều chỉnh tựa theo từ thông Nguyên tắc điều khiển FOC dựa việc điều khiển động chiều kích từ độc lập: từ thơng rotor giữ ổn định dòng i sd, moment tốc độ động điều khiển dòng tạo moment isq Các đại lượng đầu ĐC id ĐCiq gọi yd yq Các đại lượng có kích cỡ đơn vị đại lượng dòng điện Để ghép nối tín hiệu với u sd usq, ta phải dùng mạng tính áp (MTu) * * Ngồi ra, ta phải dùng thêm mạng dòng (MTi) để tính isd isq từ đại lượng từ thông rotor ψ r* tốc độ vượt trước ω r* từ thông rotor so với trục rotor Mạng tính dòng (MTi): isd* = (1 + sTr ) isq* = ψ r* Lm (2.90) Trψ r* * ωr Lm GVHD: TS NGUYẾN MINH TÂM (2.91) Page 10 HV: PHẠM THỊ HẰNG Như biết hai đại lượng dòng điện stator từ thông khung quy chiếu rotor quay tồn khâu trễ bậc với số thời gian T r biết dòng điện stator hệ quy chiếu rotor quay ta biết từ thông quay rotor Hệ quy chiếu quay rotor quay quanh hệ quy chiếu (α; β) với tốc độ ω nên có thề dùng phép biên đổi Park thuận để chuyển dòng stator từ hệ trục (α; β) lên hệ trục (d; q) rotor sau nhân thêm khâu trễ bậc 1/(1+s*Tr) để có từ thông hệ quy chiếu rotor quay tiếp đến dùng phép biên đổi Park ngược để đưa từ thông rotor hệ (α; β): fralfa (ψrα) frbeta (ψrβ) Từ tính costetaf (cosθ) sintetaf (sinθ) sau: cosθ = ψ rα ψ +ψ rα rβ ; sin θ = ψ rβ ψ + ψ 2rβ rα Hai đại lượng đầu vào khối chuyển tọa độ (α; β) → (d; q) dùng để chuyển đổi đại lượng dòng điện isα, isβ ngõ vào thành isd, isq ngõ Dòng từ hóa đưa vào khối dò từ thơng isf tính từ công thức: isf = ψ 2rα + ψ 2rβ Lm = ψr Lm * Động không đồng q trình vận hành thường có biến động tham số mơ hình tốn thay đổi nhiệt độ, tải đột ngột thay đổi… nên PI truyền thống thường cho đáp ứng không tốt gây sai số xác lập cao thời gian đáp ứng chậm làm giảm hiệu suất truyền động thay khâu PI truyền thống điều khiển mờ FLC cho đáp ứng động tốt Hình 3.10 Sơ đồ cấu trúc đại phương pháp IFOC sử dụng điều khiển mờ FLC GVHD: TS NGUYẾN MINH TÂM Page 18 HV: PHẠM THỊ HẰNG Chương XÂY DỰNG BỘ ĐIỀU KHIỂN LOGIC MỜ 4.1 Lý thuyết hệ mờ 4.1.1 Một số khái niệm a) Định nghĩa tập mờ Trong lý thuyết tập bình thường, tập thực (khơng mờ), phần tử nằm hồn tồn hay khơng nằm hoàn toàn tập Nhắc lại, hàm thành viên μA(x) x tập truyền thống A, tập vũ trụ X, định nghĩa là:[5] 1, x ∈ A, µ A ( x) = (4.1) 0, x ∉ A, b) Hàm liên thuộc Hàm liên thuộc đặc trưng cho độ phụ thuộc phần thuộc tập sở X vào tập mờ A Nói cách khác, tập mờ xác định hàm liên thuộc 1, x∈ A µA = , gọi hàm thuộc A 0, x∉ A c) Biến ngôn ngữ Mỗi giá trị ngôn ngữ biến xác định tập mờ định nghĩa tập tập số thực giá trị vật lý biến Ánh xạ gọi q trình Mờ hố giá trị rõ tốc độ chuyển động n 4.1.2 Mệnh đề hợp thành mờ, luật hợp thành mờ a) Mệnh đề hợp thành: - Khái niệm: Mệnh đề hợp thành tương ứng với luật điều khiển có dạng: IF THEN - Nguyên tắc Mamdani: “Độ phụ thuộc kết luận không lớn độ phụ thuộc điều kiện” (Nguyên tắc không sử dụng để mô tả mệnh đề hợp thành mờ điều khiển) - Nếu hệ thống có nhiều đầu vào nhiều đầu mệnh đề tổng qt có dạng sau: If N = ni and M = mi and … Then R = ri and K = ki and - Quy tắc hợp thành MIN: Xét mệnh đề hợp thành A => B, ta có giá trị mệnh đề GVHD: TS NGUYẾN MINH TÂM Page 19 HV: PHẠM THỊ HẰNG hợp thành mờ mộ tập mờ B’ định nghĩa Y có hàm liên thuộc μB’(y) = min{μA, μB(y)} b) Luật hợp thành mờ: + Luật hợp thành MAX – MIN Xét quy tắc thứ k quy tắc mờ rk: (x1 A1k ) ( x2 A2k) (y Bk ) giả sử ngõ vào x1 A1 x2 A2 tìm y ngõ y tính theo phương pháp suy diễn MAX−MIN sau: Hình 4.4 phép suy diễn Max-min μA∪B(x) =Max min{μA(x) , μB(x)} (4.7) 4.1.3 Giải mờ + Phương pháp trọng tâm (COG – Center of Gravity hay COA – Center of Area): thường dùng ứng dụng, biểu diễn qua biểu thức z* = ∫ u(z).zdz ∫ u(z)dz (4.10) Hình 4.7 phương pháp trọng tâm 4.1.4 Bộ điều khiển mờ Nguyên lý điều khiển mờ GVHD: TS NGUYẾN MINH TÂM Page 20 HV: PHẠM THỊ HẰNG Hình 4.10 Nguyên lý điều khiển mờ Các nguyên lý thiết kế hệ thống điều khiển mờ: + Giao diện đầu gồm khâu: Mờ hoá, khâu hiệu chỉnh tỉ lệ, tích phân, vi phân … + Thiết bị hợp thành: Sự khai triển luật hợp thành mờ + Giao diện đầu gồm: Khâu giải mờ khâu trực tiếp với đối tượng Trình tự thiết kế điều khiển mờ: - Bước 1: Định nghĩa tất biến ngôn ngữ vào/ra - Bước 2: Xác định tập mờ cho biến ngơn ngữ vào/ra (mờ hố) + Miền giá trị vật lý biến ngôn ngữ + Số lượng tập mờ + Xác định hàm phụ thuộc + Rời rạc hoá tập mờ - Bước 3: Xây dựng luật hợp thành - Bước 4: Giải mờ tối ưu hoá 4.2 Điều khiển PID – Mờ 4.2.1 Điều khiển PID – truyền thống c) Khâu hiệu chỉnh tích phân tỷ lệ PI: Hàm truyền : G(s) = K P + KI 1 = K P 1+ ÷ ÷ s Ti s (4.15) 4.2.2 Điều khiển PID – Mờ: Hình 4.13 Bộ điều khiển PI mờ dùng hệ quy tắc Mamdani 4.3 Xây dựng điều khiển mờ FLC (PI) Simulink Từ điều khiển mờ hình 4.13a, ta xây dựng điều khiển mờ matlab simulink GVHD: TS NGUYẾN MINH TÂM Page 21 HV: PHẠM THỊ HẰNG Hình 4.15a Cấu trúc điều khiển mờ FLC Thiết lập thơng số: Hình 4.15b: Thiết lập ngõ vào, FLC + Sai số ngõ vào “e”: Hình 4.15c Sai số ngõ vào e +Tích phân sai số ngõ vào “ie”: Hình 4.15d Sai số ngõ vào ie Các khoảng mờ trường hợp lựa chọn tinh chỉnh theo phương pháp thử sai để có đáp ứng tốt + Thay đổi ngõ “co”: GVHD: TS NGUYẾN MINH TÂM Page 22 HV: PHẠM THỊ HẰNG Hình 4.16 Thay đổi ngõ “co”: 4.3.3 Thiết lập luật hợp thành Toàn có luật hợp thành “NẾU – THÌ” sử dụng thiết kế điều khiển mờ sau: - NẾU (e AL) NẾU (e ZE) NẾU (e DL) NẾU (e AL) NẾU (e ZE) NẾU (e DL) NẾU (e AL) NẾU (e ZE) NẾU (e DL) VÀ (ie AL) VÀ (ie AL) VÀ (ie AL) VÀ (ie ZE) VÀ (ie ZE) VÀ (ie ZE) VÀ (ie DL) VÀ (ie DL) VÀ (ie DL) THÌ (co AL) THÌ (co AL) THÌ (co ZE) THÌ (co AL) THÌ (co ZE) THÌ (co DL) THÌ (co ZE) THÌ (co DL) THÌ (co DL) Nếu sai số ngõ vào lớn thay đổi ngõ lớn cần luật điều khiển mạnh để rút ngắn thời gian, đưa sai lệch nhỏ Nếu sai số ngõ vào khơng thay đổi ngõ khơng GVHD: TS NGUYẾN MINH TÂM Page 23 HV: PHẠM THỊ HẰNG Chương KẾT QUẢ MƠ PHỎNG 5.1 Mơ Các thơng số động dùng mơ phỏng: • Cơng suất định mức động cơ: 7500W • Dòng điện định mức: I = 16.5A • Điện áp định mức: V = 380V • Điện cảm cuộn stator: Ls = 0,996 H • Điện cảm cuộn rotor: Lr = 0,996 H • Điện trở rotor: Rr = 0,706Ω • Điện trở stator: Rs = 0,728Ω • Tốc độ định mức ωđm = 297.6 rad/s Trình tự mơ phỏng: Thời gian mô 3s Giá trị từ thông đặt 0.915Wb suốt q trình mơ Mô điều khiển tốc độ với nhiều trường hợp khác nhằm so sánh đáp ứng điều khiển mờ FLC PI truyền thống TH1: Mô động tốc độ định mức đặt tải Crn=0Nm (không tải) thời điểm t = 1s Động mô chế độ không tải với tốc độ định mức theo giản đồ hình 5.1, đáp ứng ngõ sau: Hình 5.1: Tốc độ mô men đặt GVHD: TS NGUYẾN MINH TÂM Page 24 HV: PHẠM THỊ HẰNG Hình 5.2: Tốc độ đáp ứng với PI Hình 5.3: Tốc độ đáp ứng với FLC Nhận xét: Do quán tính ban đầu động nên trình khởi động động tốc độ đáp ứng dao động khoảng thời gian xác lập vào giá trị ổn định Trong trường hợp mô-men tải đặt không tải thời điểm t = 1s lúc tốc độ ổn định giá trị định mức, Quan sát thấy không tải, động chạy với tốc độ tăng dần đạt tốc độ định mức Với FLC tốc độ động tang 298.9 Rad/s đạt ổn định sau GVHD: TS NGUYẾN MINH TÂM Page 25 HV: PHẠM THỊ HẰNG khoảng thời gian 0.9s trở lại với tốc độ định mức khơng vọt lố, với PI tốc độ ổn định 1.02s đạt giá trị định mức, tăng lên 300.2Rad/s trước định TH2: Mô động tốc độ định mức đặt tải Crn=50.4Nm (định mức) thời điểm t = 1s Hình 5.4: Tốc độ mơ men đặt Hình 5.7: Tốc độ đáp ứng với PI GVHD: TS NGUYẾN MINH TÂM Page 26 HV: PHẠM THỊ HẰNG Hình 5.8: Tốc độ đáp ứng với FLC Nhận xét: Quan sát thấy có tải, động chạy với tốc độ tăng dần đạt tốc độ định mức Với FLC tốc độ động đạt ổn định với tốc độ định mức 1.07s, trước ổn định tốc độ giảm 294.6rad/s, với PI tốc độ ổn định 1.14s đạt giá trị định mức, tốc độ tăng 300.5rad/s sau giảm xuống 283.4rad/s trước ổn định TH3: Mô động chế độ tốc độ định mức ω=297.6rad/s đặt tải Crn thay đổi theo thời gian Hình 5.9: Tốc độ momen đặt GVHD: TS NGUYẾN MINH TÂM Page 27 HV: PHẠM THỊ HẰNG Hình 5.12: Tốc độ điều chỉnh với PI Hình 5.13: Tốc độ đáp ứng với LFC Nhận xét: + Tại thời điểm t = 1s, với FLC: tốc độ đạt 297.6rad/s đạt định mức t=1.06s; với PI tốc độ giảm 296.8rad/s đạt định mức t = 1,06s + Tại thời điểm t = 2s, với FLC: tốc độ giảm 296.2rad/s đạt định mức t = 2.08s; với PI tốc độ giảm 291.5rad/s đạt định mức t = 2.05s + Tại thời điểm t = 2,5s, với FLC: tốc độ ổn định 297.6rad/s đạt định mức t=2,5s; với PI tốc độ tăng 304.8rad/s ổn định giá trị định mức t = 2,6s GVHD: TS NGUYẾN MINH TÂM Page 28 HV: PHẠM THỊ HẰNG TH4: Mô động thay đổi tốc độ mức ω= [148.8 297.6] rad/s thời điểm t = [0 1] s đặt tải Crn=50.4Nm (định mức) thời điểm t = 1s Hình 5.14: Tốc độ momen đặt Hình 5.17: Đáp ứng tốc độ với PI Hình 5.18: Đáp ứng tốc độ với FLC GVHD: TS NGUYẾN MINH TÂM Page 29 HV: PHẠM THỊ HẰNG Nhận xét: + Đáp ứng tốc độ 0.5s, với PI, tốc độ khoảng 151.3rad/s sau giảm xuống khoảng 148.8rad/s đạt giá trị xác lập sau khoảng thời gian 0,5s; với FLC, tốc độ đạt định mức 0.47s + Khi tốc độ bắt đầu tăng lên thừi điểm 1s để đạt định mức, với PI tốc độ giảm đột ngột xuống với FLC tốc độ giảm không đáng kể 147.5rad/s thay đổi tốc độ sau nhanh chóng đạt định mức 0.47s Tại thời điểm 1.5s + Đáp ứng tốc độ: với PI, tốc độ khoảng 300.7rad/s sau giảm xuống khoảng 297.2rad/s đạt giá trị xác lập sau khoảng thời gian 1,56s; với FLC, tốc độ đạt định mức 1.46s 5.2 Kết luận Hệ truyền động điều khiển động không đồng ba pha phương pháp điều khiển đại IFOC sử dụng khâu hiệu chỉnh sai số hồi tiếp FLC mơ với nhiều trường hợp khác có tính đến biến động tải, điều khiển với nhiều mức tốc độ khác Các kết thu so sánh với hệ truyền động sử dụng điều khiển PI truyền thống Với nhận xét trường hợp kể cho thấy FLC có đáp ứng động tốt hơn, ổn định , nhanh độ vọt lố tốc độ momen thấp so với PI truyền thống GVHD: TS NGUYẾN MINH TÂM Page 30 HV: PHẠM THỊ HẰNG Chương KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 6.1 Kết luận Đáp ứng tốc độ thu mô điều kiện vận hành khác tiến hành thay đổi tốc độ thay đổi tải mơ hình động Bộ điều khiển PI cổ điển thường cho đáp ứng tối ưu điều kiện giới hạn, điều khiển mờ mang lại hiệu tốt thời gian đáp ứng nhanh độ vọt lố thấp Hệ thống điều khiển sử dụng điều khiển mờ bị ảnh hưởng thay đổi đột ngột tốc độ, tải Vì vậy, đáp ứng tốt thường đạt với điều khiển mờ, điều khiển PI bị ảnh hưởng tốc độ đột ngột thay đổi tốc độ với sai số xác lập cao Đáp ứng tốc độ bị ảnh hưởng điều kiện tải khác Đây nhược điểm điều khiển PI với điều kiện vận hành khác Từ kết mô cho thấy hệ truyền động sử dụng điều khiển mờ FLC xử lý lỗi sai số tốc độ cách nhanh chóng, giảm tối đa độ vọt lố hạn chế sai số xác lập, đáp ứng hệ PI cổ điển sử dụng hệ truyền động nhanh tốt điều khiển mờ 6.2 Hướng phát triển Phát triển thêm điều khiển mờ thích nghi có khả chỉnh định lại luật điều khiển cách tự động để phù hợp cho đối tượng điều khiển Tiếp tục nghiên cứu phát triển mạch phần cứng, tạo mã nhúng để đưa vào vi điều khiển nhằm đưa lý thuyết vào thực tiễn để điều khiển động Phát triển hệ truyền động động không đồng không dùng cảm biến tốc độ (sensorless), ước lượng tốc độ có sử dụng logic mờ Sử dụng làm tài liệu tham khảo cho việc nghiên cứu vận hành máy điện GVHD: TS NGUYẾN MINH TÂM Page 31 HV: PHẠM THỊ HẰNG TÀI LỆU THAM KHẢO TÀI LIỆU NƯỚC NGOÀI P.Tripura and Y.Srinivasa Kishore Babu, “Fuzzy Logic Speed Control of Three Phase Induction Motor Drive”, World Academy of Science, Engineering and Technology 60 2011 Biranchi Narayan Kar, K.B Mohanty, “Indirect Vector Control of Induction Motor Using Fuzzy Logic Controller”, Department of Electrical Engineering, National Institute of Technology, Rourkela-769008 M N Uddin, T S Radwan and M A Rahman “Performances of FuzzyLogic Based Indirect Vector Control for Induction Motor Drive,” IEEE Transactions on Industry Applications, Vol 38, No 5, pp 1219-1225, September/October, 2002 TÀI LIỆU TIẾNG VIỆT Trần Công Bình, Bài giảng hệ thống điểu khiển số điều khiển máy điện, 2010 Nguyễn Phùng Quang, Truyền động điện thông minh, Nhà Xuất Bản KHKT HN, 2004 Phan Xuân Minh, Nguyễn Doãn Phước, Lý thuyết điều khiển mờ, Nhà Xuất Bản KHKT HN, 2006 Phạm Hồ Huy Ánh, Điều khiển máy điện áp dụng tính tốn mềm, nhà xuất ĐHQG TPHCM, 2014 Nguyễn Phùng Quang, Matlab & simulink, nhà xuất KHKT, 2008 Nguyễn Thị Phương Hà, Lý Thuyết ĐK Hiện Đại, nhà xuất ĐHQG TPHCM, Tháng 1, 2016 10 Luận thạc sỹ, điều khiển động không đồng ba pha, Thư viện ĐHSPKT GVHD: TS NGUYẾN MINH TÂM Page 32 HV: PHẠM THỊ HẰNG ... khiển động không đồng ba pha, đề xuất phương pháp điều khiển FOC Tìm hiểu, nghiên cứu sử dụng lý thuyết logic mờ điều khiển động không đồng ba pha, đề xuất điều khiển mờ FLC thay cho điều khiển PI... học động khơng đồng ba pha Tìm hiểu tham khảo mơ hình điều khiển động khơng đồng dung PI truyền thống Xây dựng mô hình mơ hệ truyền động điều khiển tốc độ động không đồng dùng điều khiển logic. .. nghiên cứu Tìm hiểu điều khiển logic mờ điều khiển tốc độ động không đồng ba pha, áp dụng lý thuyết mờ vào kỹ thuật điều khiển đại FOC cho hệ truyền động động không đồng pha 1.2.2 Phạm vi nghiên