Điều khiển mờ động cơ không đồng bộ 3 pha rotor lồng sóc
Việc nghiên cứu cấu trúc, nguyên lý hoạt động và xây dựng
bộ điều khiển mờ để điều khiển động cơ điện không đồng bộba pha
rotor lồng sóc thật sự là vấn đề cần thiết trong giai đoạn hiện nay.
Kết quảng hiên cứu sẽ góp phần nâng cao hiệu suất sử dụng các thiết
bị điện và cũng là một cách thức cải tiến phương pháp điều khiển
động cơ không đồng bộ trong công nghiệp.
Trong phạm vi luận văn, người nghiên cứu đã thực hiện các
công việc sau:
• Mô hình hóa ĐCKĐB ba pha rotor lồng sóc và mô phỏng
trên Matlab.
• Xây dựng cấu trúc và mô phỏng hệ thống điều khiển vô
hướng ĐCKĐB ba pha rotor lồng sóc.
• Thiết bộ điều khiển mờ ứng dụng vào hệ thống điều khiển
vô hướng ĐCKĐB ba pha rotor lồng sóc.
25 trang |
Chia sẻ: lylyngoc | Lượt xem: 4969 | Lượt tải: 2
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Điều khiển mờ động cơ không đồng bộ 3 pha rotor lồng sóc, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
1
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
NGUYỄN THẾ ANH
ĐIỀU KHIỂN MỜ ĐỘNG CƠ KHƠNG
ĐỒNG BỘ 3 PHA ROTOR LỒNG SĨC
Chuyên ngành: Tự động hĩa
Mã số : 60.52.60
TĨM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
Đà Nẵng - Năm 2011
2
Cơng trình được hồn thành tại
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
Người hướng dẫn khoa học: PSG.TS.ĐỒNQUANG VINH
Phản biện 1: ............................................
Phản biện 2: ............................................
Luận văn sẽ được bảo vệ tại Hội đồng chấm Luận văn
tốt nghiệp thạc sĩ Tự động hĩa họp tại Đại học Đà
Nẵng vào ngày 07 tháng 05 năm 2011.
Cĩ thể tìm hiểu luận văn tại:
- Trung tâm Thơng tin-Học liệu, Đại học Đà Nẵng.
- Thư viện trường Đại Học Bách Khoa Đà nẵng, Đại
học Đà Nẵng.
3
MỞ ĐẦU
1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Trước đây, các hệ truyền động điện thường sử dụng động cơ
điện một chiều. Những năm gần đây, động cơ một chiều được thay
thế dần bởi động cơ khơng đồng bộ (ĐCKĐB) ba pha vì những ưu
điểm nổi bật của nĩ như: hiệu suất cao, kết cấu đơn giản, gọn nhẹ,
giá thành chế tạo và chi phí vận hành thấp, làm việc tin cậy, sử dụng
tốt trong mơi trường cơng nghiệp. Bên cạnh những ưu điểm trên, nĩ
cĩ nhược điểm là phức tạp trong điều khiển do đặc tính phi tuyến
mạnh. Như vậy, việc điều khiển động ĐCKĐB ba pha là một chiến
lược hết sức cần thiết và quan trọng hiện nay.
Trong hệ thống truyền động điện, chất lượng điều khiển của
hệ thống vẫn cịn bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi biến tham số động cơ
như moment quán tính J, điện trở rotor Rr. Để giải quyết vấn đề này
trên ta sử dụng bộ điều khiển mờ để điều khiển tốc độ ĐCKĐB ba
pha nhằm nâng cao chất lượng điều khiển.
2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU
+ Nghiên cứu mơ hình của ĐCKĐB ba pha rotor lồng sĩc.
+ Nghiên cứu nguyên lý, cấu trúc của hệ thống điều khiển vơ
hướng ĐCKĐB ba pha rotor lồng sĩc.
+ Nghiên cứu lý thuyết điều khiển mờ và ứng dụng bộ điều
khiển mờ vào hệ thống điều khiển ĐCKĐB ba pha rotor lồng sĩc.
+ Tìm hiểu phần mềm Matlab và ứng dụng để mơ phỏng.
4
3. ĐẶT TÊN ĐỀ TÀI
Căn cứ vào mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu ở trên, người
nghiên cứu chọn tên đề tài: “Điều khiển mờ động cơ khơng đồng bộ
3 pha rotor lồng sĩc”.
4. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
a. Đối tượng nghiên cứu
+ Khảo sát trên ĐCKĐB ba pha rotor lồng sĩc.
+ Nghiên cứu và ứng dụng phần mềm Matlab để mơ
phỏng hệ thống.
b. Phạm vi nghiên cứu
+ Điều khiển vơ hướng dùng bộ điều khiển mờ
+ Xây dựng bộ điều khiển và mơ phỏng trên Matlab.
5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
a. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết
Ở phương pháp này người nghiên cứu tìm hiểu các tài liệu
hỗ trợ cĩ liên quan đến đề tài. Qua đĩ người thực hiện đưa ra những
nhận định và rút ra được nội dung cần trình bày trong luận văn. Bên
cạnh việc rút ra những nhận định, phương pháp nghiên cứu lý thuyết
cịn giúp cho người nghiên cứu hiểu được cách thức thực hiện mơ
phỏng trong mơi trường Matlab.
b. Phương pháp nghiên cứu tổng hợp hệ thống
Người nghiên cứu tìm hiểu kết quả của các cơng trình đi
trước, từ đĩ so sánh với kết quả đã đạt được. Qua kết quả so sánh đĩ,
người nghiên cứu điều chỉnh lại phương pháp nghiên cứu lý thuyết
và cân chỉnh lại kết quả mơ phỏng để đạt được kết quả thích hợp.
5
c. Phương pháp nghiên cứu quan sát kiểm nghiệm
Sau khi đạt được kết quả thích hợp, người nghiên cứu sẽ
trình bày trước giới cĩ chuyên mơn cao để được nghe nhận xét và
đĩng gĩp ý kiến về kết quả đã đạt được. Qua đĩ kết quả mơ phỏng
một lần nữa được cân chỉnh để hồn thiện hơn.
6. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
a. Ý nghĩa khoa học
+ Sử dụng phương pháp điều khiển vơ hướng.
+ Ứng dụng lý thuyết điều khiển mờ.
b. Giá trị thực tiễn
Gĩp phần xây dựng vào các giải pháp nhằm nâng cao hiệu
suất sử dụng của các thiết bị điện, tạo thêm một hướng mới trong kỹ
thuật điều khiển ĐCKĐB mà hiện nay trong lĩnh vực cơng nghiệp rất
quan tâm.
7. CẤU TRÚC CỦA LUẬN VĂN
Nội dung chính của đề tài bao gồm như sau: Ngồi phần mở
đầu và kết luận, luận văn gồm 3 chương:
CHƯƠNG 1: MƠ TẢ TỐN HỌC VÀ MƠ HÌNH ĐỘNG
CƠ KHƠNG ĐỒNG BỘ BA PHA ROTOR LỒNG SĨC.
CHƯƠNG 2: HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN VƠ
HƯỚNG ĐỘNG CƠ KHƠNG ĐỒNG BỘ BA PHA ROTOR LỒNG
SĨC.
CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG BỘ ĐIỀU KHIỂN MỜ TRONG
HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VƠ HƯỚNG ĐỘNG CƠ KHƠNG
ĐỒNG BỘ BA PHA ROTOR LỒNG SĨC.
6
CHƯƠNG 1: MƠ TẢ TỐN HỌC VÀ MƠ HÌNH ĐỘNG
CƠ KHƠNG ĐỒNG BỘ BA PHA ROTOR LỒNG SĨC
1.1. XÁC ĐỊNH VECTOR KHƠNG GIAN
1.1.1. Biểu diễn vector khơng gian cho các đại lượng ba pha
1.1.2. Hệ tọa độ cố định stator
1.1.3. Hệ quy chiếu quay
1.1.4. Biểu diễn các vector khơng gian trên hệ toạ độ từ thơng
rotor
1.2. MƠ HÌNH CỦA ĐCKĐB BA PHA
1.2.1. Các phương trình cơ bản của động cơ KĐB ba pha
1.2.2. Phương trình điện áp stator
1.2.3. Phương trình điện áp rotor
1.3. MƠ HÌNH TRẠNG THÁI CỦA ĐCKĐB BA PHA TRÊN
HỆ TỌA ĐỘ αβ
Mơ phỏng ĐCKĐB ba pha trên hệ toạ độ αβ:
Hình 1.9. Sơ đồ khối mơ phỏng ĐCKĐB ba pha trên hệ toạ độ αβ
7
1.4. MƠ HÌNH TRẠNG THÁI CỦA ĐCKĐB BA PHA TRÊN
HỆ TỌA ĐỘ dq
Mơ phỏng ĐCKĐB ba pha trên hệ toạ độ dq:
Hình 1.19. Sơ đồ khối mơ phỏng ĐCKĐB ba pha trên hệ toạ độ dq
• Kết quả mơ phỏng:
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
-500
0
500
1000
1500
2000
Ro
to
r
Sp
ee
d
(R
PM
)
Time (s)
Hình 1.24. Tốc độ Rotor
8
CHƯƠNG 2: HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN VƠ
HƯỚNG ĐỘNG CƠ KHƠNG ĐỒNG BỘ BA PHA
ROTOR LỒNG SĨC
2.1. BIẾN TẦN TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐCKĐB BA
PHA
2.1.1. Giới thiệu chung
2.1.2. Biến tần trực tiếp (xoay chiều - xoay chiều)
2.1.3. Biến tần gián tiếp
2.1.3.1. Biến tần gián tiếp dùng chỉnh lưu điều khiển
Mơ phỏng điều khiển nghịch lưu nuơi ĐCKĐB ba pha theo
nguyên tắc thơng thường:
Hình 2.5. Sơ đồ khối mơ phỏng điều khiển nghịch lưu nuơi
ĐCKĐB ba pha theo nguyên tắc thơng thường
9
• Kết quả mơ phỏng:
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1
-400
-300
-200
-100
0
100
200
300
400
Am
pl
itu
de
(V
)
Time(s)
Hình 2.7. Điện áp pha Ua
2.1.3.2. Biến tần dùng chỉnh lưu khơng điều khiển cĩ thêm bộ
biến đổi xung điện áp
2.1.3.3. Biến tần dùng chỉnh lưu khơng điều khiển với nghịch
lưu PWM
Mơ phỏng điều khiển nghịch lưu nuơi ĐCKĐB ba pha theo
phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM):
Hình 2.11. Sơ đồ khối mơ phỏng điều khiển nghịch lưu nuơi ĐCKĐB
ba pha theo phương pháp điều chế độ rộng xung
10
• Kết quả mơ phỏng:
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1
-400
-300
-200
-100
0
100
200
300
400
Time(s)
Am
pl
itu
de
(V
)
Hình 2.13. Điện áp pha Ua
2.1.3.4. Biến tần điều khiển vector
2.2. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VƠ HƯỚNG ĐCKĐB BA PHA
2.2.1. Phương pháp điều khiển vơ hướng
Trị số hiệu dụng sức điện động stator là:
Es = ωsΦmKwN1/ 2 = 4.44KwfsN1Φm (2.3)
Từ (2.3) thấy rằng Φm sẽ tỉ lệ với tỉ số Es/ωs hoặc Es/fs
Khi điều khiển tần số, nếu giữ từ thơng khe hở khơng đổi thì
động cơ sẽ được sử dụng hiệu quả nhất, tức là khả năng sinh moment
lớn nhất. Từ thơng khe hở khơng đổi khi duy trì tỉ số Es/fs khơng đổi.
Nếu sụt áp trên trở kháng từ bé cĩ thể bỏ qua thì sức điện động Es sẽ
xấp xỉ bằng điện áp Us. Do đĩ từ thơng khe hở sẽ được duy trì gần
khơng đổi khi duy trì tỉ số Us/fs là hằng số. Đây là nội dung cơ bản
của luật điều khiển điện áp - tần số khơng đổi.
11
Đặc tính tuyến tính điện áp - tần số được thực hiện bằng kỹ
thuật điều khiển điện áp - tần số trong các bộ biến tần. Tuy nhiên ở
vùng tần số thấp, sụt áp trên trở kháng từ lớn nên từ thơng khe hở sẽ
giảm, khả năng sinh moment của động cơ sẽ giảm.
Vì vậy trong áp dụng thực tế, tỉ lệ điện áp - tần số thường
được tăng lên ở vùng tần số thấp để bù lại sụt áp trên điện trở stator.
Trên hình (2.14) là các đặc tính điện áp - tần số. Dạng đặc tính tuyến
tính là dạng mang tính lý thuyết, hai đặc tính khác là đặc tính sử
dụng trong thực tế. Với dạng đặc tính phi tuyến, điện áp tỉ lệ tần số ở
vùng tần số cao, khi tần số giảm nhỏ, điện áp được tăng trơn đều
tương đối so với lý thuyết. Ở đặc tính thứ ba, điện áp stator được
cộng thêm thành phần Uo ở tần số bằng 0. Trị số Uo và K được chọn
để điện áp stator cĩ trị số cần thiết ở tần số bằng 0 và trị số định mức
ở tần số định mức.
Us = Uo + Kfs (2.12)
Hình 2.16. Đặc tính điện áp - tần số
U
f
Uđm
fđm
Uo
12
Máy đo tốc độ quay
ĐCKĐB
Us
ωr
ωsl
ωr
UDC
2.2.2. Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển
Hình 2.17. Sơ đồ cấu trúc điều khiển vơ hướng ĐCKĐB ba pha
• Sơ đồ khối mơ phỏng:
Hình 2.18. Sơ đồ khối mơ phỏng hệ thống điều khiển vơ hướng
ĐCKĐB ba pha
ωs
Rω
ωrđ
PI
IM
PWM
PI
U/f
13
• Kết quả mơ phỏng:
Với giá trị tốc độ đặt ωrđ = ωđm = 152 (Rad/s) (hay n =
1450 vịng/phút):
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
-50
0
50
100
150
200
Time (s)
Ro
to
r
Sp
ee
d
(R
ad
/s
)
Toc do dat
Toc do Rotor
Hình 2.22. Tốc độ Rotor
Với giá trị tốc độ đặt ωrđ thay đổi:
ωrđ > ωđm : Chọn ωrđ = 162 (Rad/s)
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
60
80
100
120
140
160
180
Time (s)
Am
pl
itu
de
(R
ad
/s
)
n-dat
n-dm
n-162
Hình 2.24. Tốc độ Rotor
14
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
150
200
250
300
350
400
Time (s)
Am
pl
itu
de
(V
)
Udm
Us
Hình 2.25. Giá trị điện áp Us
- Nhận xét: Từ kết quả mơ phỏng, ta thấy Us = Uđm = 380.
ωrđ < ωđm : Chọn ωrđ = 142 (Rad/s)
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
40
60
80
100
120
140
160
Time (s)
Ro
to
r
Sp
ee
d
(R
ad
/s
)
n-dat
ndm-152
n-142
Hình 2.26. Tốc độ Rotor
15
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
0
100
200
300
400
Am
pl
itu
de
Time (s)
U
s
= 361
f
s
= 47.5
Hình 2.27. Giá trị điện áp Us và tần số fs
- Nhận xét: Từ kết quả mơ phỏng, ta cĩ tỉ số Us/fs = const
constf
U
f
U
đm
đm
s
s
===== 6.7
50
380
5.47
361
Với giá trị tốc độ đặt ωrđ giữ nguyên, thay đổi moment
tải Mc: Chọn ωrđ = 152 (Rad/s), MC =10N.m
0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2
60
80
100
120
140
160
180
Time (s)
Ro
to
r
Sp
ee
d
(R
ad
/s
)
Hình 2.28. Tốc độ Rotor (MC =10N.m)
16
Kết luận: Như vậy ta đã thực hiện được nhiệm vụ đề ra là
điều khiển điện áp - tần số khơng đổi, tốc độ động cơ được điều
khiển bám theo tốc độ đặt rất tốt. Tuy nhiên các kết quả trên chỉ tính
tốn cho một chế độ làm việc cụ thể. Trong thực tế, trong quá trình
làm việc, các tham số của động cơ sẽ thay đổi như điện trở Rotor Rr
hoặc moment quán tính J sẽ ảnh hưởng đến chất lượng điều khiển. Ví
dụ ta mơ phỏng hệ thống với ωrđ = ωđm và các thơng số J thay đổi.
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5
-50
0
50
100
150
200
Ro
to
r
Sp
ee
d
(R
ad
/s
)
Time (s)
Toc do dat
Toc do Rotor
Hình 2.29. Tốc độ Rotor (J =0.004)
- Nhận xét: Ta thu được kết quả khơng tốt như mong muốn.
Như vậy khi moment quán tính J thay đổi thì các thơng số của hệ
thống cũng thay đổi dẫn đến đáp ứng đầu ra thay đổi. Nên ta phải
dùng một bộ điều khiển cĩ thể chỉnh định lại các thơng số hệ thống
ứng với sự thay đổi của moment quán tính J. Bộ điều khiển cĩ thể
đáp ứng yêu cầu đề ra là bộ điều khiển mờ.
17
CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG BỘ ĐIỀU KHIỂN MỜ
TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VƠ HƯỚNG
ĐỘNG CƠ KHƠNG ĐỒNG BỘ BA PHA ROTOR
LỒNG SĨC
3.1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN
3.1.1. Định nghĩa tập mờ
3.1.2. Các thuật ngữ trong logic mờ
3.1.3. Biến ngơn ngữ
3.1.4. Các phép tốn trên tập mờ
3.1.5. Luật hợp thành
3.1.5.1. Mệnh đề hợp thành
3.1.5.2. Luật hợp thành mờ
3.1.6. Giải mờ
3.1.6.1. Phương pháp cực đại
3.1.6.1. Phương pháp trọng tâm
3.1.7. Mơ hình mờ Tagaki-Sugeno
3.2. GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN MỜ
3.2.1. Cấu trúc một bộ điều khiển mờ
3.2.2. Nguyên lý điều khiển mờ
3.2.3. Thiết kế bộ điều khiển mờ
18
e
HsKP
HsKI
y
3.3. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VƠ HƯỚNG ĐCKĐB BA PHA
ROTOR LỒNG SĨC DÙNG BỘ ĐIỀU KHIỂN MỜ
3.3.1. Đặt vấn đề
Trong hệ thống truyền động ĐCKĐB ba pha, chất lượng
điều khiển của hệ thống bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi biến tham số
động cơ như moment quán tính J trong quá trình động cơ làm việc,
dẫn đến đáp ứng đầu ra thay đổi mà mà bộ điều khiển PI chỉ được
tính tốn cho một chế độ làm việc cụ thể của hệ thống, do vậy trong
quá trình vận hành luơn phải chỉnh định các hệ số này cho phù hợp
với thực tế để phát huy tốt hiệu quả của bộ điều khiển. Dựa theo
nguyên lý chỉnh định đĩ, ta thiết kế bộ điều khiển mờ ở vịng ngồi
để chỉnh định tham số bộ PI ở vịng trong ứng với sự thay đổi của
moment quán tính J để thu được kết quả mong muốn.
3.3.2. Cơ sở thiết kế bộ điều khiển mờ
Hình 3.8. Sơ đồ khối hệ điều khiển mờ
x
u
Bộ điều
khiển PI
Bộ chỉnh
định mờ
Đối tượng
điều khiển
Thiết bị
chỉnh định
dt
d
19
Cơ sở để thiết kế bộ điều khiển mờ là dựa vào việc phân tích
sai lệch e(t) và đạo hàm của sai lệch de/dt, các tham số KP, KI của bộ
điều khiển PI sẽ được tự động chỉnh định theo phương pháp chỉnh
định mờ. Như vậy bộ chỉnh định mờ sẽ cĩ hai đầu vào là e(t), đạo
hàm của sai lệch de/dt và hai đầu ra là HsKP, và HsKI, do đĩ cĩ thể
xem nĩ gồm hai bộ chỉnh định mờ, mỗi bộ gồm cĩ hai đầu vào và
một đầu ra.
3.3.3. Thiết kế bộ điều khiển mờ
• Áp dụng mơ hình mờ Mamdani
• Xác định các đầu vào ra:
+ Mỗi bộ cĩ 2 đầu vào gồm: Sai lệch e, đạo hàm sai lệch
de/dt.
+ Mỗi bộ cĩ 1 đầu ra: Đầu ra bộ 1 là hệ số chỉnh định của
KP. Đầu ra bộ 2 là hệ số chỉnh định của KI.
• Xác định biến ngơn ngữ:
Nguyên lý chung là số lượng các giá trị ngơn ngữ cho
mỗi biến nên nằm trong khoảng từ 3 đến 10 giá trị. Nếu số lượng ít
hơn 3 thì quá thơ và ít cĩ ý nghĩa vì khơng thực hiện được việc lấy vi
phân. Nếu lớn hơn 10 thì quá mịn con người khĩ cĩ khả năng cảm
nhận quá chi ly, bao quát hết các trường hợp xảy ra và ảnh hưởng
đến bộ nhớ, tốc độ tính tốn. Với yêu cầu của điều khiển ổn định tốc
độ hệ truyền động T-Đ, chọn số lượng tập mờ cho mỗi biến đầu vào
bằng 7 và biến đầu ra bằng 4 là vừa phải.
20
+ Sai lệch:
e = {âm lớn, âm vừa, âm nhỏ, bằng khơng, dương nhỏ, dương vừa,
dương lớn}
e = {NB, NM, NS, ZE, PS, PM, PB}
+ Đạo hàm:
de/dt = {âm lớn, âm vừa, âm nhỏ, bằng khơng, dương nhỏ, dương
vừa, dương lớn}
de/dt = {NB, NM, NS, ZE, PS, PM, PB}
+ Hệ số chỉnh định:
HsKP, HsKI = {zero, nhỏ, lớn, rất lớn}
HsKP, HsKI = {Z, S, L, U}
Hình 3.9. Biến ngơn ngữ của e
Hình 3.10. Biến ngơn ngữ của de
21
Hình 3.11. Biến ngơn ngữ của HsKP
Hình 3.12. Biến ngơn ngữ của HsKI
• Luật điều khiển:
Dựa vào bản chất vật lý, các số liệu vào ra cĩ được, kinh
nghiệm điều khiển, và dựa vào đặc tính quá độ thường gặp của hệ
thống điều khiển dùng PI , ta xác định các luật điều khiển tương ứng.
Khi bắt đầu khởi động, lúc này cần tín hiệu điều khiển lớn để tín hiệu
ra tăng nhanh, suy ra KP lớn và KI lớn , ta cĩ luật: Nếu e(t) lớn và
de/dt là Zero thì KP lớn KI lớn. Khi sai lệch tiến về Zero, ta muốn tín
hiệu điều khiển nhỏ để khơng quá điều chỉnh, nghĩa là KP nhỏ, KI
nhỏ, ta cĩ luật: Nếu e(t) là Zero và dω/dt lớn thì KP nhỏ, KI nhỏ. Với
suy luận tương tự, mỗi một biến ra cĩ tất cả tổ hợp của 7 x 7 = 49
luật.
22
- Luật chỉnh định KP, KI:
Bảng 3.1. Luật chỉnh định KP, KI
de/dt
e HsKP
HsKI
NB NM NS ZE PS
PM PB
NB Z Z S L L U U
NM Z S S L L L U
NS Z S S S L L U
ZE Z Z S L L U U
PS U L L S S S S
PM U L L L S S Z
PB U U L L S Z Z
• Luật hợp thành mờ Sum – Prod.
• Giải mờ theo phương pháp trọng tâm.
23
3.3.4. Sơ đồ khối điều khiển
Mơ phỏng hệ thống điều khiển:
Hình 3.14. Sơ đồ khối mơ phỏng hệ thống điều khiển ĐCKĐB ba
pha dùng bộ điều khiển mờ
• Kết quả mơ phỏng:
Mơ phỏng hệ thống dùng bộ điều khiển mờ với các giá trị J
thay đổi và so sánh với hệ thống chỉ dùng bộ điều khiển PI.
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5
100
110
120
130
140
150
160
170
180
Time (s)
Ro
to
r
Sp
ee
d
(R
ad
/s
)
n-dat
n-PID
n-Fuzzy
Hình 3.17. Tốc độ Rotor với J = 0.01
24
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4
100
110
120
130
140
150
160
170
180
Time (s)
Ro
to
r
Sp
ee
d
(R
ad
/s
)
n-dat
n-PID
n-Fuzzy
Hình 3.18. Tốc độ Rotor với J = 0.005
Kết luận:
Sử dụng bộ điều khiển mờ kết hợp với bộ PI kinh điển với
cấu trúc và thơng số thích hợp, tốc độ động cơ được điều khiển bám
theo tốc độ đặt rất tốt. Các thơng số về chất lượng điều chỉnh như sai
lệch tĩnh, độ quá điều chỉnh, thời gian quá độ, số lần dao động của hệ
truyền động đều tốt hơn rất nhiều so với việc dùng bộ điều khiển PI
kinh điển. Với kết quả mơ phỏng ở trên, nhận thấy rằng với bộ điều
khiển mờ như đã thiết kế thì chất lượng của hệ luơn luơn được đảm
bảo khi tham số moment quán tính J của hệ thay đổi.
25
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1. KẾT LUẬN
Việc nghiên cứu cấu trúc, nguyên lý hoạt động và xây dựng
bộ điều khiển mờ để điều khiển động cơ điện khơng đồng bộ ba pha
rotor lồng sĩc thật sự là vấn đề cần thiết trong giai đoạn hiện nay.
Kết quả nghiên cứu sẽ gĩp phần nâng cao hiệu suất sử dụng các thiết
bị điện và cũng là một cách thức cải tiến phương pháp điều khiển
động cơ khơng đồng bộ trong cơng nghiệp.
Trong phạm vi luận văn, người nghiên cứu đã thực hiện các
cơng việc sau:
• Mơ hình hĩa ĐCKĐB ba pha rotor lồng sĩc và mơ phỏng
trên Matlab.
• Xây dựng cấu trúc và mơ phỏng hệ thống điều khiển vơ
hướng ĐCKĐB ba pha rotor lồng sĩc.
• Thiết bộ điều khiển mờ ứng dụng vào hệ thống điều khiển
vơ hướng ĐCKĐB ba pha rotor lồng sĩc.
2. KIẾN NGHỊ
Hiện tại do điều kiện khách quan nên quy mơ triển khai mơ
hình chưa thể đáp ứng các nhu cầu thực tế hiện nay một cách tồn
diện và chưa xây dựng được mơ hình điều khiển thật. Vì vậy xin kiến
nghị được trang bị phịng thí nghiệm để thử nghiệm trên thiết bị thật
và xin được đầu tư kinh phí mở rộng đề tài để đạt được các yêu cầu
trong lĩnh vực điều khiển tự động hĩa sản xuất.
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- tomtat_23_1351.pdf