Nghiên cứu tổng hợp bộ điều chỉnh mờ lai sử dụng hệ thống tùy động Vị Trí

1 BỘ GIÁO DỤC ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG LÊ QUỐC HÙNG NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP BỘ ĐIỀU CHỈNH MỜ LAI SỬ DỤNG HỆ THỐNG TÙY ĐỘNG VỊ TRÍ 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: TS. Lê Tấn Duy 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 - Trung tâm Học liệu - Đại học Đà Nẵng 3 MỞ ĐẦU 1- Lý do chọn đề tài: Hiện nay, tự động hố đang được các nhà máy quan tâm đặc biệt và được ứng dụng hầu hết trong các máy cơng cụ, trong lĩnh vực sản xuất xi măng, cán thép, hệ thống thang máy, máy nâng, hệ thống điều khiển rađa, máy chép hình, người máy… Hệ thống tuỳ động vị trí được ứng dụng rất rộng rãi trong thực tế. Nhiệm vụ cơ bản của nĩ chính là thực hiện sự bám sát chính xác cơ cấu chấp hành đối với chỉ lệnh vị trí (lượng cho trước), đại lượng điều khiển (lượng đầu ra) thường là vị trí khơng gian của phụ tải, tức 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, phải 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 cho 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 theo 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 rađa 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 những ứng dụng cụ thể về hệ thống điều khiển tuỳ động vị trí. Việc dừng chính xác hay đồng tốc của hai trục cán đĩ là điều rất quan trọng, nĩ ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng sản phẩm, tới hiệu quả cơng việc. Để đạt được điều này thì trong hệ thống chúng ta đưa thêm mạch vịng vị trí, khi đĩ hệ thống được gọi chung là hệ tuỳ động vị trí (hay hệ bám). 4 Điều khiển mờ hiện đang giữ vai trị quan trọng trong các hệ thống điều khiển hiện đại, vì nĩ đảm bảo tính khả thi của hệ thống, đồng thời lại thực hiện tốt các chỉ tiêu kỹ thuật của hệ như độ chính xác cao, độ tác động nhanh, tính bền vững và ổn định tốt, dễ thiết kế và thay đổi…Khác với kỹ thuật điều khiển truyền thống thơng thường 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. Sau gần 2 năm học tập và nghiên cứu tại trường Đại học Đà Nẵng, tơi đã được đào tạo và tiếp thu được những kiến thức hiện đại và tiên tiến nhất là trong lĩnh vực tự động hố đồng thời với sự định hướng nhiệt tình của TS. Lê Tấn Duy nên tơi đã quyết định chọn đề tài: “NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP BỘ ĐIỀU CHỈNH MỜ LAI SỬ DỤNG HỆ THỐNG TÙY ĐỘNG VỊ TRÍ” 2- Đối tượng và phạm vi nghiên cứu: - Thiết bị nâng và cơ cấu đo kiểm vị trí. - Các phương pháp điều khiển động cơ 1 chiều kích từ độc lập. - Các phương pháp điều khiển thiết bị nâng bám sát vị trí đặt. - Mơ phỏng hệ tùy động vị trí trên Matlab & Simulink. 3- Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu: - Xây dựng cơ sở lý thuyết về phương pháp điều chỉnh mờ lai sử dụng trong các hệ thống tùy động vị trí, tạo cơ sở để nghiên cứu điều khiển các hệ thống tùy động nĩi chung. 5 - Tính tốn các thơng số và xây dựng bộ điều khiển hệ tùy động vị trí bằng hai phương pháp: PID và mờ lai. - Mơ phỏng hệ tùy động vị trí trên Matlab để điều khiển dừng chính xác cơ cấu nâng hạ ở những vị trí mong muốn. 4- Phương pháp nghiên cứu: - Nghiên cứu lý thuyết tổng hợp bộ điều khiển PID, sau đĩ tổng hợp bộ điều khiển mờ lai. - Mơ phỏng hệ thống trên Matlab & Simulink. - Trên cơ sở các kết quả mơ phỏng rút ra kết luận. 5- Ý nghĩa khoa học và thực tiễn: - Giúp cho việc đánh giá, khảo sát và nâng cao chất lượng hệ thống được tốt hơn. - Xây dựng phương pháp thiết kế đơn giản, thực tế hơn. - Quá trình thiết kế được qui chuẩn hĩa, giảm nhẹ được rất nhiều cơng sức. - Tạo cơ sở lý thuyết để điều khiển các hệ tùy động nĩi chung. 6-Cấu trúc của luận văn: Mở đầu Nội dung luận văn: ( gồm 3 chương ) Chương 1: Tổng quan về vấn đề nghiên cứu. Chương 2: Thiết kế ứng dụng bộ điều khiển PID. Chương 3: Thiết kế bộ điều khiển mờ lai. Kết luận và kiến nghị 6 Chương 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Ứng dụng của hệ thống tuỳ động vị trí. Hệ thống tuỳ động vị trí được ứng dụng rất rộng rãi trong thực tế. Nhiệm vụ cơ bản của nĩ chính là thực hiện sự bám sát chính xác cơ cấu chấp hành đối với chỉ lệnh vị trí (lượng cho trước), đại lượng điều khiển (lượng đầu ra) thường là vị trí khơng gian của phụ tải, tức 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, phải 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 cho 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 theo 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 rađa 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 những ứng dụng cụ thể về hệ thống điều khiển tuỳ động vị trí. Chỉ lệnh vị trí (cơ cấu cho trước) trong hệ thống tuỳ động vị trí cũng như đại lượng điều khiển là vị trí (hay đại lượng điện đại diện cho vị trí), đương nhiên cĩ thể là chuyển vị gĩc, chuyển vị dài. Vì thế hệ thống tuỳ động buộc phải là hệ thống phản hồi vị trí. Hệ thống tuỳ động vị trí là một hệ thống tuỳ động nghĩa hẹp, về nghĩa rộng mà nĩi, lượng đầu ra của hệ thống tuỳ động khơng nhất thiết phải là vị trí, mà cĩ thể là các đại lượng khác, chẳng hạn như hệ thống điều tốc hai mạch vịng kín tốc độ quay và dịng điện là một hệ thống tuỳ động; máy làm giấy, máy dệt nhiều trục sử dụng nhiều 7 động cơ cĩ thể coi là hệ thống tuỳ động đồng tốc…Hệ thống tuỳ động nĩi chung cũng cịn gọi là hệ thống bám. 1.2. Cấu tạo nguyên lý làm việc của hệ thống tuỳ động vị trí. Sau đây sẽ thơng qua một ví dụ đơn giản để nĩi rõ về cấu tạo, nguyên lý làm việc của hệ thống tuỳ động vị trí. Đây là một hệ thống vị trí kiểu chiết áp dùng để bám đuổi anten rađa. Hình 1-1: Sơ đồ nguyên lý hệ thống tuỳ động vị trí kiểu chiết áp Từ hình 1-1 ta cĩ thể thấy, lúc vị trí trục quay hai chiết áp RP1 và RP2 là như nhau, gĩc cho trước ϕđ và gĩc phản hồi ϕ bằng nhau, vì vậy độ lệch gĩc ∆ϕ = ϕđ − ϕ = 0, điện áp ra của chiết áp U* = U, điện áp đầu ra bộ khuếch đại điện áp Uct =0, điện áp đầu ra của bộ khuếch đại cơng suất đảo chiều Ud = 0, tốc độ quay của động cơ điện n = 0, hệ thống ở trạng thái tĩnh. Khi quay bánh điều khiển, làm cho gĩc cho trước tăng lên, ∆ϕ > 0, thì U* > U, Uct > 0, Ud > 0, tốc độ quay của động cơ n > 0, qua bộ giảm tốc làm anten rađa quay, anten thơng qua cơ cấu làm quay trục chiết áp RP2 khiến cho ϕ cũng tăng lên. Chỉ cần ϕ < ϕđ thì động cơ luơn luơn quay theo chiều để ra đa thu hẹp độ lệch, chỉ cĩ 8 lúc ϕđ = ϕ, độ lệch ∆ϕ = 0, Uct = 0, Ud = 0 hệ thống mới ngừng quay rồi ở vào trạng thái ổn định mới ( trạng thái xác lập). Nếu gĩc cho trước ϕđ giảm xuống, thì chiều chuyển động của hệ thống sẽ ngược lại với trường hợp trên. Rõ ràng là hệ thống này hồn tồn cĩ thể thực hiện được yêu cầu đại lượng điều khiển ϕ bám đuổi chính xác đại lượng cho trước ϕđ. 1.3. So sánh hệ thống tuỳ động vị trí với hệ thống điều tốc. 1.4. Phân loại hệ thống tuỳ động vị trí. 1.4.1. Hệ thống tuỳ động kiểu mơ phỏng. 1.4.2. Hệ thống tuỳ động kiểu số. 1.4.3. Hệ thống tuỳ động điều khiển kiểu mã số. 1.5. Đo kiểm vị trí. 1.5.1. Giới thiệu về Sensin. 1.5.2 Bộ biến áp quay. 1.5.3. Bộ đồng bộ cảm ứng. 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. Chương 2: THIẾT KẾ ỨNG DỤNG BỘ ĐIỀU KHIỂN PID 2.1. Tổng quan về thiết bị nâng. 2.1.1. Cơng dụng. 2.1.2. Phân loại. 2.1.3. Các chế độ làm việc của TBN. 2.1.4.Các yêu cầu cơ bản về hệ truyền động điện của thiết bị nâng 2.2. Phân tích sai số trạng thái ổn định. 2.2.1. Sai số đo kiểm. 2.2.2. Sai số nguyên lý. 2.2.2.1. Tín hiệu vào điển hình. 9 Hình 2-9: Tín hiệu đầu vào điển hình 2.2.2.2. Sai số nguyên lý của hệ thống loại I . 2.2.2.3. Sai số nguyên lý hệ thống loại 2. 2.2.2.4. Nhân tố phẩm chất của trạng thái ổn định. 2.2.2.5. Sai số nhiễu. 2.3 Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển máy nâng. Cấu trúc hệ thống điều khiển T – D với ba mạch vịng kín tốc độ quay, dịng điện và vị trí như hình 2-13 Hình 2-13: Hệ thống điều chỉnh tốc độ cĩ đảo chiều Thyristor - Động cơ. Chức năng của các khối như sau: VF, VR – hai bộ chỉnh lưu cĩ điều khiển mắc song song ngược. Bằng cách điều khiển các nhĩm van trong bộ chỉnh lưu sẽ tạo ra các chế độ dừng, quay thuận, quay ngược của động cơ... RI, Rω, Rϕ - các bộ điều chỉnh dịng điện, tốc độ và vị trí nĩ cĩ nhiệm vụ tổng hợp và tạo ra điện áp điều khiển đưa tới các mạch 10 phát xung. Bằng cách lựa chọn các lượng phản hồi, lượng đặt các thơng số của bộ điều chỉnh tốc độ Rω, bộ điều chỉnh dịng điện RI và bộ điều chỉnh vị trí Rϕ thích hợp sẽ đảm bảo chất lượng của hệ thống ở chế độ tĩnh và động. 2.3.1. Hàm truyền của động cơ điện. Sơ đồ cấu trúc động cơ khi từ thơng khơng đổi được thể hiện trên hình 2-18. Hình 2-18: Sơ đồ cấu trúc khi từ thơng khơng đổi. Bằng phương pháp đại số sơ đồ cấu trúc ta cĩ sơ đồ thu gọn: Hình 2-19: Các sơ đồ cấu trúc thu gọn: a) Theo tốc độ; b) Theo dịng điện. 11 Trong đĩ: Hệ số khuếch đại của động cơ: Kđ = 1/KΦ. Hằng số thời gian cơ học: Tc = Rư.J/(KΦ)2. 12. )(.)( )( ++ + = pcTpcTuT K pcM uR cTppU pI φ Các hàm truyền của động cơ cĩ dạng: 12.)( )( ++ = pcTpcTuT dK pU pω ; 12. . . 1 )( )( ++ = pcTpcTuT cTp uRpU pI 12. )1( )( )( ++ + = pcTpcTuT puTdKuR pcM pω ; 12.)( )( ++ = pcTpcTuT dK pcM pI 2.3.2. Bộ chỉnh lưu bán dẫn Thyristor. 2.3.3. Hàm truyền của máy phát tốc. 2.3.4. Hàm truyền của thiết bị đo dịng điện. 2.4. Tổng hợp hệ điều khiển Ri , Rω, Rϕ . 2.4.1. Tổng hợp bộ điều khiển dịng điện Ri . Hình 2-22: Sơ đồ cấu trúc mạch vịng dịng điện Vậy ta cĩ hàm truyền của bộ điều chỉnh dịng điện: 12 )11( .2 .2 1)( usiicl u si icl u i pTTKK RT R T KpK pT pR +=+= Ri(p) là khâu tỷ lệ - tích phân (PI) Kết quả khi tổng hợp mạch vịng dịng điện bằng tiêu chuẩn tối ưu modul ta cĩ: pTpTpTpU pU pF sisisidi i OMi 21 1 ..2..21 1 )( )()( 22 +≈++== 2.4.2. Tổng hợp bộ điều khiển tốc độ Rω . Ta cĩ hàm truyền của bộ điều chỉnh tốc độ theo tiêu chuẩn tối ưu modul: ωω ω φ s ci TKR TKK pR 2.. ...)( = R ω(p) là khâu tỷ lệ (P) Ta cĩ hàm truyền của bộ điều chỉnh tốc độ theo tiêu chuẩn tối ưu đối xứng: p s T cTKiK KR psTpR . 28. ... . .41)( ωφ ω ω ω + = Rω(p) là khâu tích phân- tỷ lệ (PI) Kết quả khi tổng hợp mạch vịng tốc độ bằng tiêu chuẩn tối ưu modul ta cĩ: ωωωωωω ω KpTKpTpTp p sssd 1 . 21 11 . ..2..21 1 )( )( 22 + ≈ ++ = Kết quả khi tổng hợp mạch vịng tốc độ bằng tiêu chuẩn tối ưu đối xứng ta cĩ: ωωωωωωω ω KpsTKpsTpsTpsTpd p 1 . 41 11 .3 . 3 .82.2.8..41 1 )( )( + ≈ +++ = 13 2.4.3. Tổng hợp mạch vịng vị trí. Hình 2-25: Sơ đồ cấu trúc thu gọn mạch vịng vị trí Ta cĩ hàm truyền của bộ điều chỉnh vị trí theo tiêu chuẩn tối ưu modul : )..21.( .2 )( psT TK r K K pR ω ϕϕ ω ϕ += Với: R = K +K .p ϕϕ ω TKrK K PK .2 = ϕϕ ωω TKrK sTKKD . . = Rϕ(p) là khâu tỷ lệ - đạo hàm (PD). Ta cĩ hàm truyền của bộ điều chỉnh vị trí theo tiêu chuẩn tối ưu đối xứng: )..41.( .2 )( pT TKrK K pR sω ϕϕ ω ϕ += Rϕ(p) cũng là khâu tỷ lệ- đạo hàm (PD) 2.5. Tính phi tuyến của bộ điều khiển vị trí. Khi cho quãng đường là ∆ϕ1 thì tốc độ là ω1 tương ứng với hệ số khuếch đại là Kϕ1 , khi cho quãng đường là ∆ϕ2 mà vẫn giữ nguyên hệ số Kϕ1 thì tốc độ là ω2 nhưng thực chất theo quan hệ phi 14 tuyến thì tốc độ là ω’2 .Nghĩa là cần hệ số khuếch đại Kϕ2 .Tương tự khi cho quãng đường là ∆ϕ3 thì cần phải cĩ Kϕ3 . Như vậy khi ∆ϕ càng nhỏ thì hệ số khuếch đại Rϕ càng lớn để đạt được tốc độ lớn tăng lên thích ứng với quá trình hãm nhanh theo yêu cầu. Hình 3-26: 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 K ϕ = const là khơng hợp lý. Để 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. 2.6. Tính tốn các thơng số và mơ phỏng hệ tuỳ động vị trí khi sử dụng bộ điều khiển PID 2.6.1. Tính tốn các thơng số hệ tuỳ động vị trí đối với động cơ điện một chiều kích từ độc lập. 15 2.6.2. Mơ phỏng hệ điều khiển vị trí sử dụng bộ điều khiển PID Hình 2-27: Sơ đồ mơ phỏng hệ điều khiển vị trí bằng bộ điều khiển PID + Kết quả mơ phỏng các tín hịệu vị trí đầu ra khi sử dụng bộ điều khiển PID: Hình 2-28: Tín hiệu điều khiển khi sử dụng bộ điều khiển PID 16 Hình 2-29: Vị trí phản hồi khi sử dụng bộ điều khiển PID Hình 2-30: Tốc độ động cơ khi sử dụng bộ điều khiển PID 17 Hình 2-31: Dịng điện phản hồi khi sử dụng bộ điều khiển PID * Nhận xét: Trên đây là kết quả mơ phỏng với các vị trí khác nhau và cho kết quả của hệ thống tương đối tốt. Song do tính chất phi tuyến của hệ thống trong mạch vịng vị trí, cho nên để nâng cao chất lượng hơn nữa ta sẽ nghiên cứu và ứng dụng bộ điểu khiển mờ vào mạch vịng vị trí để nâng cao chất lượng tốt hơn cho hệ thống. Chương 3: THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN MỜ LAI 3.1 Sơ đồ khối của bộ điều khiển mờ. 3.2. Nguyên lý điều khiển mờ. 3.3. Những nguyên tắc tổng hợp bộ điều khiển mờ. 3.4. Các bộ điều khiển mờ. 3.4.1. Phương pháp tổng hợp kinh điển. 3.4.2. Bộ điều khiển mờ tĩnh. 3.4.3. Bộ điều khiển mờ động. 3.5.Tổng hợp hệ thống với bộ điều khiển mờ lai cascade cho mạch vịng vị trí 18 Hình 3-4: Vị trí đặt bộ điều khiển mờ trong hệ điều khiển vị trí Do quan hệ xác lập của ω= f(∆ϕ) là phi tuyến. Để đạt được quan hệ phi tuyến này ta tách bộ điều khiển Rϕ thành hai khâu điều khiển làm việc song song. Một khâu PD với hệ số khuếch đại là hằng số và một khâu là phi tuyến như Hình (3-4). 3.5.1. Mờ hĩa. + Chọn 7 tập giá trị ngơn ngữ cho biến đầu vào là sai lệch vị trí ∆ϕ (hay E) : Gĩc âm lớn (AL), gĩc âm (A), gĩc âm nhỏ (AN), gĩc Zero (ZE), gĩc dương nhỏ (DN), gĩc dương(D), gĩc dương lớn. +Chọn 7 tập giá trị ngơn ngữ cho biến đầu vào là đạo hàm sai lệch vị trí d∆ϕ/dt (hay DET): Âm lớn (AL), âm (A), âm nhỏ (AN), Zero (ZE), dương nhỏ (DN), dương (D), d ương lớn (DL). 19 Hình 3-5: Sự phân bố các giá trị mờ của biến đầu vào Bộ điều khiển mờ đầu ra là tín hiệu mờ ‘Hệ số khuếch đại Uđk’. Ta chọn 7 giá trị mờ cho biến đầu ra: Âm lớn (AL), Âm(A), Âm nhỏ (AN), Zero (ZE), Dương nhỏ (DN), Dương(D), dương lớn (DL) . Sự phân bố của các giá trị mờ được chọn như trên Hình vẽ 3- 6. Hình 3-6:Sự phân bố các giá trị mờ của biến đầu ra: Hệ số khuếch đại 3.5. 2. Luật điều khiển và luật hợp thành. 20 Luật hợp thành được xây dựng trên cơ sở nguyên lý hợp thành MAX – MIN. De E AL A AN ZE DN D DL AL AL A A AN AN ZE AL A AN ZE DN D DL DN DL ZE ZE DN DL DL D DL ZE ZE D DL DL DL DL ZE ZE DL 3.5.3. Giải mờ. 3.6. Mơ phỏng hệ tuỳ động vị trí khi cĩ bộ điều khiển mờ. Hình 3-8: Sơ đồ mơ phỏng hệ điều khiển vị trí cĩ bộ điều khiển mờ 21 Hình 3-11: Vị trí phản hồi khi sử dụng bộ điều khiển Mờ -PID Hình 3-12: Tốc độ động cơ khi sử dụng bộ điều khiển Mờ -PID 22 Hình 3-13: Dịng điện phản hồi khi sử dụng bộ điều khiển Mờ -PID 23 3.7. So sánh kết quả giữa 2 phương pháp PID và mờ lai Cascade. Hình 3.14: So sánh kết quả vị trí phản hồi của 2 phương pháp - Khi sử dụng bộ điều khiển mờ lai ta thấy: + Vị trí phản hồi đạt được giá trị mịn và tốt hơn phương pháp điều khiển PID truyền thống. + Thời gian xác lập tương đối nhanh hơn phương pháp điều khiển PID truyền thống. 24 + Hệ thống làm việc ổn định hơn phương pháp điều khiển PID truyền thống. + Khi khởi động và hãm đặt với vị trí đặt thời gian quá độ khi khởi động hệ thống cĩ sử dụng bộ điều khiển mờ giảm được từ (1 ÷ 3)s tức là chiếm từ (7 ÷ 20)% so với khi khơng cĩ bộ điều khiển mờ. + 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 thi luật điều khiển mờ giúp cho hệ đạt được độ chính xác cao, ngay cả với giá trị đặt rất nhỏ. 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. 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. 25 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 thống tuỳ 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 + Các hệ truyền động điện của hệ điều khiển vị trí dùng động cơ khơng đồng bộ, điều khiển các chế độ làm việc thì 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. Giải pháp thay thế hệ truyền động điện hiện nay bằng hệ truyền động điện T-Đ sẽ khắc phục được các nhược điểm trên. Khi khảo sát tính tốn cho thấy chất lượng hệ thống tốt hơn hẳn hệ sẵn cĩ. Đồng thời hê T - Đ mang lại nhiều ưu điểm: Chất lượng đặc tính khởi động và hãm tốt, hiệu suất cao, viêc điều chỉnh và thay đổi tốc độ dễ ràng, 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 điều khiển mờ để tạo ra luật mờ lai 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, gia tốc trong quá 26 trình làm việc ổn định làm cho hệ thống làm việc êm dịu hơn, 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 thiểu năng lượng điện tiêu thụ, tăng thời gian sử dụng cáp nâng cần cải tạo hệ TĐĐ động cơ rotor dây quấn của thiết bị nâng hiện nay bằng giải pháp sử dụng hệ T-Đ kết hợp với bộ điều khiển mờ, mờ trượt, mờ thích nghi, nơ ron... -Với mục tiêu hiện đại hố hệ thống thiết bị nâng, hệ thống thang máy, các máy gia cơng CNC… khi xây dựng mới cần trang bị hệ truyền động điện T-Đ cĩ kết nối với máy tính.