Ứng dụng phương pháp điều khiển logic mờ, nâng cao chất lượng truyền động trong hệ tùy động

+ Khảo sát tổng quan về hệ tùy động vị trí, quá trình tính toán đề cập đến các thông số: Điện cơ, điện từ, mômen quán tính, mômen cản. Từ đó mô phỏng cho kết quả: Tốc độ, vị trí, dòng điện. Với kết quảnày giúp cho việc đánh giá, khảo sát và nâng cao chất lượng hệ tùy động. + Đối với hệ tùy động vị trí dùng động cơ không đồng bộ, thì quá trình điều khiển các chế độ làm việc với dải điều chỉnh tốc độ hẹp, độ êm dịu thấp, gây tổn thất năng lượng đáng kể, hiệu suất thấp đối với những hệ yêu cầu công suất cao. Do đó giải pháp thay thế bằng hệ truyền động điện T-Đ( Thyristor- Động cơ một chiều) sẽ khắc phục được các nhược điểm trên. Đồng thời hệ T- Đ mang lại nhiều ưu điểm: Chất lượng đặc tính khởi động và hãm tốt, hiệu suất cao, việc điều chỉnh và thay đổi tốc độ dễ dàng, tạo ra chế độ tự động điều chỉnh thích hợp với tải. Ở hệ thống này ta đưa thêm mạch vòng vị trí làm cho độ chính xác của hệ cao hơn.

pdf26 trang | Chia sẻ: lylyngoc | Ngày: 21/02/2014 | Lượt xem: 1719 | Lượt tải: 3download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Ứng dụng phương pháp điều khiển logic mờ, nâng cao chất lượng truyền động trong hệ tùy động, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG VÕ CƠNG VINH ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN LOGIC MỜ, NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG TRUYỀN ĐỘNG TRONG HỆ TÙY ĐỘNG Chuyên ngành : Tự động hĩa Mã số : 60.52.60 TĨM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng - 2011 1 Cơng trình được hồn thành tại ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Người hướng dẫn khoa học: TS. Lê Tấn Duy Phản biện 1 : PGS.-TS. Nguyễn Văn Liễn Phản biện 2 : TS. Nguyễn Quốc Định Luận văn được bảo vệ tại Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật tại Đại học Đà Nẵng vào ngày 15 tháng 01 năm 2011. * Cĩ thể tìm hiểu luận văn tại: - Trung tâm Thơng tin - Học liệu, Đại học Đà Nẵng. - Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng. 1 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài. Hiện nay, hệ thống điều khiển tự động đã đảm đương một vai trị quan trọng trong sự phát triển và tiến bộ của cơng nghệ mới. Hệ thống điều khiển tự động được thấy một cách phong phú trong tất cả các phân xưởng, xí nghiệp sản xuất : Kiểm tra chất lượng sản phẩm, dây chuyền tự động, kiểm sốt máy cơng cụ. Điều khiển tự động khơng thể thiếu trong các ngành địi hỏi tính chính xác cao như : kỹ thuật khơng gian và vũ khí, người máy, hệ thống thang máy, máy nâng, hệ thống điều khiển rađa, máy chép hình… Khác với kỹ thuật điều khiển truyền thống PID là hồn tồn dựa vào độ chính xác tuyệt đối của thơng tin mà trong nhiều ứng dụng khơng cần thiết hoặc khơng thể cĩ được, hệ điều khiển lơgic mờ được áp dụng hiệu quả nhất trong các quá trình chưa xác định rõ hay khơng thể đo đạc chính xác được, trong các quá trình điều khiển ở điều kiện thiếu thơng tin. Chính khả năng này của điều khiển mờ đã giúp giải quyết thành cơng các bài tốn phức tạp, các bài tốn mà trước đây khơng giải được. Chính bởi vậy, luận văn này sẽ đi tìm hiểu, nghiên cứu và ứng dụng phương pháp điều khiển lơgic mờ kết hợp với điều khiển PID nhằm nâng cao chất lượng của hệ thống. Đĩ là lý do chọn đề tài “Ứng dụng phương pháp điều khiển logic mờ, nâng cao chất lượng truyền động trong hệ tùy động” 2. Mục đích nghiên cứu. - Nâng cao chất lượng truyền động điện trong hệ tùy động. 2 - Ứng dụng điều khiển mờ trong truyền động điện tự động. 3. Đối tượng và phạm vi nguyên cứu. - Đối tượng nghiên cứu là hệ tùy động vị trí. - Phạm vi nghiên cứu của đề tài là đánh giá chất lượng điều khiển của hệ tùy động vị trí. Tổng hợp hệ dẫn động dùng động cơ một chiều kích từ độc lập. 4. Phương pháp nghiên cứu. Đề tài thực hiện trong phạm vi mơ hình hĩa mơ phỏng trên cơng cụ Matlab- Simulink. 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiển của đề tài. - Ý nghĩa khoa học: Đề tài là một hướng nghiên cứu mới để nâng cao chất lượng điều khiển trong hệ tùy động. - Ý nghĩa thực tiễn: Đề tài thực hiện làm cơ sở ứng dụng trong thực tế nhằm cải tiến, sửa chữa trang thiết bị để nâng cao chất lượng. 6. Cấu trúc luận văn: Ngồi phần mở đầu, kết luận và kiến nghị trong luận văn gồm cĩ các chương như sau : Chương 1: Tổng quan về hệ tùy động Chương 2: Ứng dụng hệ tùy động trong truyền động cần cẩu tháp Chương 3: Tổng hợp hệ thống truyền động điện cần cẩu tháp Chương 4: Ứng dụng phương pháp điều khiển logic mờ trong hệ tùy động cần cẩu tháp 3 CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN VỀ HỆ TÙY ĐỘNG 1.1. Khái niệm về hệ thống tùy động vị trí. Hệ thống tùy động thực chất là hệ thống điều chỉnh tự động truyền động điện thực hiện điều khiển vị trí với lượng đặt trước biến thiên tùy ý. Hệ thống tùy động vị trí được ứng dụng rất rộng rãi trong thực tế. Nhiệm vụ cơ bản của nĩ là thực hiện sự bám sát chính xác của cơ cấu chấp hành đối với các chỉ lệnh vị trí (lượng cho trước); đại lượng điều khiển (lượng đầu ra) thường là vị trí khơng gian của phụ tải, tức là lượng cho trước thay đổi theo máy; hệ thống cĩ thể làm cho đại lượng điều khiển bám sát và khơi phục đối tượng điều khiển một cách chính xác khơng cĩ nhầm lẫn. Ví dụ điều khiển cơ cấu ép trục cán trong quá trình cán kim loại, làm cho khe hở giữa hai trục cán cĩ thể tiến hành tự điều chỉnh; điều khiển quỹ tích gia cơng của máy cắt điều khiển số và điều khiển bám của máy cắt mơ phỏng hình, cơ cấu nâng hạ cĩ thể làm dừng chính xác ở những vị trí mong muốn, cơ cấu lái tự động tàu thuyền cĩ thể làm cho gĩc lệch của lá chân vịt đặt ở đuơi tàu thuyền phỏng đúng gĩc quay của bánh lái (vơ lăng) đặt ở buồng lái điều khiển tàu thuyền đi đúng tuyến đường đã vạch ra, cơ cấu điều khiển anten rada của cụm súng pháo hay kính viễn vọng điện tử nhằm đúng mục tiêu, điều khiển động tác của người máy. Những ví dụ trên đây đều là ứng dụng cụ thể về hệ thống điều khiển tùy động vị trí 1.2. Cấu tạo chung, nguyên lý làm việc của hệ thống tùy động vị trí. 1.2.1. Cấu tạo chung của hệ tùy động. 4 1.2.2. Nguyên lý làm việc. 1.3. So sánh hệ thống tùy động vị trí với hệ thống điều tốc. 1.4. Phân loại hệ thống tùy động vị trí. 1.4.1. Hệ thống tùy động kiểu mơ phỏng. 1.4.2. Hệ thống tùy động kiểu số. 1.4.2.1. Hệ thống tùy động kiểu pha số. 1.4.2.2. Hệ thống tùy động điều khiển xung số. 1.4.3. Hệ thống tùy động điều khiển kiểu mã số. 1.5. Thiết bị đo kiểm tín hiệu vị trí. 1.5.1. Sensin (SS). 1.5.2. Bộ biến áp quay (BR). 1.5.3. Bộ cảm ứng đồng bộ (BIS). 1.5.4. Đĩa mã quang điện. 1.5.4.1. Đĩa mã kiểu gia số. 1.5.4.2. Đĩa mã kiểu trị tuyệt đối . 1.6. Kết luận chương 1. Hệ thống tuỳ động vị trí cĩ nhiệm vụ cơ bản là thực hiện điều khiển cơ cấu chấp hành bám sát chính xác đối với lượng đặt vị trí, đại lượng điều khiển (lượng đầu ra) thường là vị trí khơng gian của cơ cấu sản xuất, lúc lượng đặt thay đổi trong quá trình làm việc thì hệ thống cĩ thể làm cho đại lượng điều khiển bám sát và duy trì một một cách chính xác vị trí của cơ cấu sản xuất theo yêu cầu. Trong hệ tùy động, yêu cầu lượng ra bám đuổi chính xác theo sự biến hĩa của lượng cho trước, do vậy : tính nhanh nhạy, tính linh hoạt, tính chính xác thích nghi đầu ra là đặc trưng chủ yếu của hệ. 5 Hay nĩi cách khác chất lượng bám đuổi là chỉ tiêu chủ yếu của hệ thống này. Hệ thống tùy động cĩ thể xây dựng trên cơ sở hệ thống điều tốc cài thêm mạch vịng vị trí, mạch vịng vị trí là đặc trưng cấu trúc chủ yếu của hệ thống tùy động. Vì vậy hệ thống tùy động thường phức tạp hơn hệ thống điều tốc. Thiết bị đo kiểm vị trí trong hệ tùy động cĩ ý nghĩa rất quan trọng, nĩ quyết định đến chất lượng điều khiển của tồn hệ thống. Chính vì vậy việc thiết kế lựa chọn thiết bị đo kiểm vị trí cho phù hợp với yêu cầu của từng hệ thống là rất quan trọng. CHƯƠNG 2 - ỨNG DỤNG HỆ TÙY ĐỘNG TRONG TRUYỀN ĐỘNG CẦN CẨU THÁP Như đã giới thiệu trong chương 1, hệ thống tùy động được ứng dụng rất nhiều trong thực tế, và một trong những ứng dụng của hệ tùy động, là hệ truyền động cần cẩu tháp. Với yêu cầu về độ chính xác cao và hiệu quả khi vận hành, nên hệ thống cần cẩu tháp được điều khiển theo đúng nguyên tắt điều khiển của hệ tùy động vị trí. Và với việc ứng dụng hệ tùy động trong truyền động cần cẩu tháp là một bước đột phá của khoa học kỹ thuật, giúp cho hệ thống vận hành chính xác, hiệu quả, giảm bớt thời gian làm việc và nâng cao được năng suất lao động. 2.1. Phân loại cần cẩu. 2.2. Đặc điểm cấu tạo. 2.3. Các chuyển động cơ bản trên cầu cẩu tháp. 6 2.4. Tính chọn cơng suất động cơ truyền động của các cơ cấu chính trong cần cẩu tháp. 2.4.1. Cơ cấu di chuyển xe cầu và xe con. 2.4.2. Cơ cấu nâng -hạ hàng. 2.4.3. Cơ cấu quay của cần trục. 2.5. Sơ đồ động của cơ cấu nâng hạ trong cần cẩu tháp. 2.5.1. Trường hợp khi cho trước phụ tải tĩnh G, lực cản FC chuyển động tịnh tiến với vận tốc v. 2.5.2. Trường hợp khi biết tang trống quay cĩ mơmen MT, vận tốc gĩc ωT, hộp tốc độ cĩ hiệu suất η, tỉ số truyền i, động cơ cĩ tốc độ ωĐ. 2.6. Chế độ làm việc của các động cơ truyền động của cần cẩu tháp. 2.7. Các yêu cầu trang bị điện cho truyền động nâng hạ của cần cẩu tháp. 2.8. Kết luận chương 2. Ứng dụng hệ tùy động vị trí trong truyền động cần cẩu tháp là một bước đột phá của khoa học kỹ thuật, giúp cho hệ thống vận hành chính xác, hiệu quả, giảm bớt thời gian làm việc và nâng cao được năng suất lao động. Vì vậy cần cẩu và cầu trục cĩ mặt hầu như trên khắp các cơng trình xây dựng, nhà máy xí nghiệp, các bến bãi, hải cảng…với yêu cầu cao về độ chính xác và bền vững của hệ thống. Cần cẩu tháp làm việc trong những điều kiện mơi trường khắc nghiệt, sức tải lớn, khơng gian làm việc chật hẹp và yêu cầu vận hành chính xác, ổn định… Chính vì vậy, các yêu cầu để thiết kế nên 7 một hệ thống cần cẩu tháp phải được tính tốn và tính chọn hết sức chính xác, kỹ lưỡng: các trang thiết bị, động cơ truyền động, hệ thống điều khiển tự động truyền động,… CHƯƠNG 3 – TỔNG HỢP HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN CẦN CẨU THÁP Hệ thống truyền động cần cẩu tháp sử dụng trong luận văn là hệ thống Thyristo- Động cơ một chiều là hệ thống tự động điều chỉnh truyền động điện với ba mạch vịng phản hồi đĩ là phản hồi dịng điện, phản hồi tốc độ, phản hồi vị trí. Kết quả của vấn đề thiết kế hệ thống là độ ổn định và đảm bảo các chỉ tiêu về chất lượng động như: độ quá điều chỉnh, tốc độ, thời gian điều chỉnh, số lần dao động. Hình 3.1 Hệ thống truyền động Thyristor - Động cơ 3.1. Xây dựng hàm truyền của các khâu trong hệ thống điều khiển. 3.1.1. Hàm truyền của động cơ điện. 3.1.2. Bộ chỉnh lưu bán dẫn THYRISTOR. 3.1.3. Hàm truyền của máy phát tốc. 8 3.1.4. Hàm truyền của thiết bị đo điện. 3.1.5. Hàm truyền của thiết bị đo kiểm vị trí.. 3.1.6. Tổng hợp hệ điều khiển RI, Rω, Rφ. Sau khi tổng hợp các bộ điều khiển, ta cĩ sơ đồ cấu trúc điều khiển vị trí: Hình 3.12 Sơ đồ cấu trúc hệ điều chỉnh vị trí 3.2. Nguyên tắc xây dựng hệ điều chỉnh vị trí. 3.3. Tính phi tuyến của bộ điều khiển vị trí. Hình 3.15. Quan hệ giữa ∆ φ và ω Qua phân tích ta thấy quan hệ ω = f(∆φ) là phi tuyến và việc chọn Rφ chỉ chứa hệ số khuếch đại Kφ= const là khơng hợp lý. Để 9 giải quyết vấn đề này nghĩa là phải thực hiện bộ điều khiển phi tuyến. Trong bản luận văn này tơi đề xuất phương pháp dùng bộ điều khiển mờ kết hợp với bộ điều khiển PID. 3.4. Mơ phỏng hệ thống truyền động cần cẩu tháp với các bộ điều khiển PID. 3.4.1. Tính tốn các thơng số hệ điều chỉnh vị trí đối với động cơ điện một chiều kích từ độc lập. 3.4.2. Xây dựng sơ đồ mơ phỏng hệ điều khiển sử dụng bộ điều khiển PID. Hình 3.16 Sơ đồ mơ phỏng bằng bộ điều khiển PID 3.4.3. Kết quả mơ phỏng.  Tín hiệu hàm nấc φđặt = 10 V, I = Iđm= 17 A, (ứng với Mc = Mđm ,chế độ làm việc tồn tải). 10 a,Vị trí b,Tốc độ c, Dịng điện Hình 3.17 Các tín hiệu đầu ra, ứng với φđặt = 10 V, I=Iđm=17A  Tín hiệu hàm nấc φđặt = 15 V, I = Iđm= 17 A a,Vị trí b,Tốc độ 11 c, Dịng điện Hình 3.18 Các tín hiệu đầu ra, ứng với φđặt = 15 V, I=Iđm=17A  Tín hiệu hàm nấc φđặt = 10 V, I = 0A, (chế độ khơng tải). a,Vị trí b,Tốc độ c, Dịng điện Hình 3.19 Các tín hiệu đầu ra, ứng với φđặt = 10 V, I=0A 12  Tín hiệu hàm nấc φđặt = 15 V, φđặt = 10 V, I = 0 , (ứng với chế độ làm việc khơng tải, di chuyển 2 vị trí). a, Vị trí b, Tốc độ c, Dịng điện Hình 3.20 Các tín hiệu đầu ra, ứng với φđặt = 15 V, φđặt =10 V 3.5. Kết luận chương 3. Hệ thống tùy động sử dụng hệ truyền động T- Đ đang ngày càng được ứng dụng rộng rãi, bởi nĩ đảm bảo tốt các chỉ tiêu tĩnh và động của hệ thống, dễ thực hiện các truyền động cĩ cơng suất lớn và mang tính bền vững cao. Trên đây là kết quả mơ phỏng với vị trí đặt 13 khi khơng tải và cĩ tải, sử dụng bộ điều khiển PID đã cho kết quả tương đối tốt. Qua phân tích và kết quả mơ phỏng hệ điều khiển vị trí sử dụng bộ điều khiển PID, ta thấy quan hệ ω = f(∆φ) là phi tuyến. Và việc chọn bộ điều khiển PID cĩ hệ số khuyếch đại hằng số là khơng hợp lý. Để giải quyết vấn đề này ta phải thực hiện bộ điều khiển phi tuyến. Trong phạm vi luận văn này tơi đề xuất phương án sử dụng bộ điều khiển mờ kết hợp với bộ PID trong mạch vịng điều chỉnh vị trí để nâng cao chất lượng tốt hơn cho hệ thống. CHƯƠNG 4- ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN LOGIC MỜ TRONG HỆ TÙY ĐỘNG CẦN CẨU THÁP 4.1. Giới thiệu chung về phương pháp điều khiển mờ Trong những thập niên gần đây việc nghiên cứu các thuật tốn điều khiển tiếp cận với tư duy con người được gọi là điều khiển trí tuệ nhân tạo, là lĩnh vực phát triển khá mạnh mẽ. Ưu điểm của điều khiển mờ so với các phương pháp điều khiển kinh điển là cĩ thể tổng hợp được bộ điều khiển mà khơng cần biết trước cấu trúc và tham số của hệ thống một cách chính xác. Những ứng dụng gần đây về hệ điều khiển mờ đã mang lại nhiều hiệu quả đáng kể trong các hệ điều khiển hiện đại, nĩ đã giải quyết được nhiều bài tốn điều khiển phức tạp mà trước đây chưa thể giải quyết trọn vẹn. Điều khiển mờ thường được sử dụng trong các hệ thống sau đây: - Hệ thống điều khiển phi tuyến. 14 - Hệ thống điều khiển mà các thơng tin đầu vào hoặc đầu ra là khơng đầy đủ, khơng xác định được chính xác. -Hệ thống điều khiển khơng xác định được tham số hoặc mơ hình đối tượng. Về nguyên lý, hệ thống điều khiển mờ cũng gồm các khối chức năng tương tự như các hệ điều khiển truyền thống. 4.1.1. Định nghĩa tập mờ. 4.1.2. Một vài dạng hàm liên thuộc thường được sử dụng. 4.2. Xây dựng mơ hình mờ cho đối tượng. 4.2.1. Mơ hình mờ Mamdani. Khối mờ hĩa (fuzzifiers) Khối hợp thành Giải mờ Khối luật mờ Đầu vào X Đầu ra y Hình 4.1 Sơ đồ khối chức năng của bộ điều khiển mờ. 4.2.1.1. Khâu mờ hĩa. 4.2.1.2. Khâu thực hiện luật hợp thành. 4.2.1.3. Khâu giải mờ. 4.2.1.4. Tối ưu hố hệ thống. 4.2.2. Mơ hình mờ Sugeno. 4.2.3. So sánh hai loại mơ hình. 4.3. Tổng hợp bộ điều khiển mờ. 4.3.1. Cấu trúc của bộ điều khiển mờ. 15 Hình 4.8 Cấu trúc của bộ điều khiển mờ cơ bản Bộ điều khiển Đối tượng điều khiển Thiết bi đo lường x e u y Giao diện đầu vào Thiết bị hợp thành e µ B ' Giao diện đầu ra Luật điều khiển u - 4.3.2. Nguyên tắc tổng hợp bộ điều khiển mờ. 4.3.3. Các bước thực hiện khi xây dựng bộ điều khiển mờ.  Đối với bộ điều khiển mờ theo mơ hình Mamdani: - Định nghĩa tất cả các biến ngơn ngữ vào ra. - Định nghĩa tập mờ (giá trị ngơn ngữ) cho các biến vào/ra. - Xây dựng các luật điều khiển (các mệnh đề hợp thành). - Chọn thiết bị hợp thành mờ (max-Min hay sum-Min,...). - Chọn phương pháp giải mờ. - Tối ưu hệ thống.  Đối với bộ điều khiển mờ theo mơ hình Sugeno: - Định nghĩa tất cả các biến ngơn ngữ vào ra. - Định nghĩa tập mờ (giá trị ngơn ngữ) cho các biến vào/ra. 16 - Xây dựng các luật điều khiển , cĩ nghĩa là chọn các hệ số ci (i = 1,2,3,...,n) cho từng luật Nếu ..... thì của bộ điều khiển. 4.4. Tổng hợp hệ thống với bộ điều khiển PID kết hợp với bộ điều khiển mờ cho mạch vịng vị trí. 4.4.1. Tổng hợp khâu bù mờ. Như đã giải thích, quan hệ xác lập của ωh = f(∆φ) là phi tuyến. Để đáp ứng được quan hệ phi tuyến này, ta tách bộ điều khiển Rω thành hai khâu, một khâu PD và một khâu bù phi tuyến theo kiểu bù mờ như ở hình 4.9. Hình 4.9 Sơ đồ cấu trúc khâu bù mờ kết hợp với bộ PD Việc tổng hợp khâu bù mờ được tiến hành theo các bước sau: Bước 1: Mờ hĩa. Ta chọn 3 tập giá trị ngơn ngữ cho biến đầu vào: sai lệch âm (mf1), sai lệch Zero (mf2), sai lệch dương (mf3). Hình 4.10 Phân bố các giá trị mờ ở biến đầu vào 17 Ta chọn 3 giá trị mờ cho biến đầu ra: kh_đại âm (mf1), zero (mf2), kh_đại dương (mf3). Hình 4.11 Phân bố các giá trị mờ ở biến đầu ra Hình 4.12 Các luật điều khiển mờ Hình 4.13 Quan hệ vào ra của bộ mờ 18 Bước 2: Luật điều khiển và hợp thành. Luật hợp thành được xây dựng trên cơ sở nguyên lý hợp thành MAX – MIN. Bước 3: Giải mờ. Giải mờ cĩ thể được thực hiện theo các phương pháp điểm trọng tâm, phương pháp trung bình hay phương pháp cực đại. . Giá trị rõ x được xác định theo phương pháp điểm trọng tâm như ở cơng thức: ∫ ∫ = s B s oB o dxx dxxx x )( )(. µ µ (4-16) 4.4.2. Mơ phỏng hệ điều khiển vị trí khi cĩ khâu bù mờ. Hình 4.14 Sơ đồ khối hệ điều khiển vị trí cĩ khâu bù mờ 4.4.3. Kết quả mơ phỏng.  Tín hiệu đặt dạng hàm nấc φđặt = 10 V, I = Iđm= 17 A 19 Bộ điều khiển PID Bộ PID cĩ thêm khâu bù mờ a. Vị trí b. Tốc độ c. Dịng điện Hình 4.15 Tín hiệu vị trí nấc φđặt = 10V, I = 0 20  Tín hiệu hàm nấc φđặt = 15 V, I = Iđm= 17 A Bộ điều khiển PID Bộ PID cĩ thêm khâu bù mờ a.Vị trí b. Tốc độ c. Dịng điện Hình 4.16 Tín hiệu vị trí nấc φđặt = 15V, I = Iđm= 17 A 21  Tín hiệu hàm nấc φđặt = 15 V, I = 0 (chế độ khơng tải) Bộ điều khiển PID Bộ PID cĩ thêm khâu bù mờ a. Vị trí b. Tốc độ c. Dịng điện Hình 4.17 Tín hiệu vị trí nấc φđặt = 15V, I = 0 22 4.5. Kết luận chương 4. Khi sử dụng bộ điều khiển mờ làm khâu bù mờ vào bộ điều khiển PID của vịng điều chỉnh vị trí trong hệ truyền động tùy động cần cẩu tháp, và từ kết quả mơ phỏng trên phần mềm Matlab – Simulink ta thấy hệ điều khiển vị trí cho kết quả tốt hơn so với bộ điều khiển PID: - Về thời gian quá độ trong quá trình khởi động và quá trình hãm: khi cĩ khâu bù mờ thì thời gian giảm từ (1 ÷ 3)s so với khi chỉ sử dụng PID thơng thường. - Tốc độ trong quá trình khởi động nhanh chĩng đạt trạng thái ổn định và ít dao động. Gia tốc của hệ thống khi cĩ bộ điều khiển mờ ít biến thiên và giữ ổn định. - Khi chọn các tập giá trị mờ và luật điều khiển thích hợp thì luật điều khiển mờ giúp cho hệ đạt được độ chính xác cao. Khi vị trí đặt lớn hơn định mức ngồi việc giảm thời gian quá độ, bộ điều khiển mờ cịn giảm độ qúa điều chỉnh đặc biệt trong quá trình hãm. - Hệ thống mơ phỏng đã được xét phụ tải định mức, điều đĩ càng chứng tỏ tính bền vững cao của hệ điều khiển. - Quá trình thực hiện bộ bù mờ tương đối đơn giản, luật bù mờ gần với ngơn ngữ tự nhiên nên rất dễ hiểu. Số lượng giá trị mờ và số luật mờ cĩ thể chọn tùy ý nên ta cĩ thể thực hiện bộ bù mờ theo một đặt tuyến phi tuyến bất kỳ. Như vậy hệ thống làm việc ở chế độ khơng tải hoặc cĩ tải đảm bảo được chất lượng tĩnh và động tốt hơn khi dùng hệ PID kinh điển. 23 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 1. Kết luận: - Trong bản luận văn này đã nghiên cứu khảo sát cho một số kết quả như sau: + Khảo sát tổng quan về hệ tùy động vị trí, quá trình tính tốn đề cập đến các thơng số: Điện cơ, điện từ, mơmen quán tính, mơmen cản. Từ đĩ mơ phỏng cho kết quả: Tốc độ, vị trí, dịng điện. Với kết quả này giúp cho việc đánh giá, khảo sát và nâng cao chất lượng hệ tùy động. + Đối với hệ tùy động vị trí dùng động cơ khơng đồng bộ, thì quá trình điều khiển các chế độ làm việc với dải điều chỉnh tốc độ hẹp, độ êm dịu thấp, gây tổn thất năng lượng đáng kể, hiệu suất thấp đối với những hệ yêu cầu cơng suất cao. Do đĩ giải pháp thay thế bằng hệ truyền động điện T-Đ ( Thyristor- Động cơ một chiều) sẽ khắc phục được các nhược điểm trên. Đồng thời hệ T- Đ mang lại nhiều ưu điểm: Chất lượng đặc tính khởi động và hãm tốt, hiệu suất cao, việc điều chỉnh và thay đổi tốc độ dễ dàng, tạo ra chế độ tự động điều chỉnh thích hợp với tải. Ở hệ thống này ta đưa thêm mạch vịng vị trí làm cho độ chính xác của hệ cao hơn. + Để nâng cao chất lượng hệ T - Đ bản luận văn cịn nghiên cứu và ứng dụng phương pháp điều khiển mờ để tạo ra bộ bù mờ, với hệ thống này chất lượng làm việc được nâng lên rất nhiều so với hệ T- Đ kinh điển: Làm giảm thời gian quá độ khi khởi động, hãm; gia tốc ổn định, ít thay đổi, giúp cho hệ thống làm việc êm dịu hơn, 24 khơng gây giật và tốc độ động cơ giữ khơng đổi trong quá trình khởi động với những vị trí đặt khác nhau. 2. Kiến nghị: - Để giảm năng lượng điện tiêu thụ, tăng thời gian sử dụng và linh hoạt trong quá trình điều khiển cho các hệ thống cần cẩu, cầu trục thì cần cải tạo các hệ truyền động điện sử dụng động cơ rotor dây quấn hiện nay bằng giải pháp sử dụng hệ T-Đ kết hợp với bộ điều khiển hiện đại: mờ, mờ trượt, mờ thích nghi, nơ ron...

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • pdftomtat_13_4945.pdf