Điều khiển tốc độ động cơ bằng logic mờ Điều khiển tốc độ động cơ bằng logic mờ Điều khiển tốc độ động cơ bằng logic mờ Điều khiển tốc độ động cơ bằng logic mờ Điều khiển tốc độ động cơ bằng logic mờ
Đề tài: ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ BẰNG LOGIC MỜ GVHD: PGS.TS Nguyễn Minh Tâm MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1.TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan lĩnh vực nghiên cứu 1.2 Mục tiêu phạm vi nghiên cứu đề tài 1.2.1 Mục tiêu đề tài 1.2.2 Phạm vi nghiên cứu đề tài 1.2.3 Nhiệm vụ nghiên cứu đề tài 1.2.4 Phương pháp nghiên cứu 1.3 Tính cấp thiết đề tài 1.4 Tính đề tài 1.5 Cấu trúc đề tài CHƯƠNG 2.CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 10 2.1 Mô tả chung động không đồng 10 2.2.1 Giới thiệu 10 2.2.2 Mạch điện tương đương động không đồng 10 2.2 Khảo sát Vector không gian động không đồng ba pha 11 2.2.1 Hệ trục tọa độ ( , ) 11 2.2.2 Hệ trục tọa độ (d, q) 12 2.3 Các phương trình động không đồng ba pha 14 2.3.1 Các thông số động 14 2.3.2 Các phương trình động không đồng ba pha 15 2.4 Điều khiển tần số động không đồng 17 2.4.1 Các phương pháp điều khiển tốc độ động không đồng 17 2.4.2 Điều khiển Vector động không đồng 22 2.4.3 Luật điều chỉnh giữ khả tải không đổi 24 2.4.4 Điều khiển điện áp – tần số giữ từ thông không thay đổi 26 CHƯƠNG 3.LÝ THUYẾT LOGIC MỜ VÀ ỨNG DỤNG 28 3.1 Định nghĩa Logic mờ (Fuzzy logic) 28 3.2 Các kiểu hàm liên thuộc tập mờ 29 3.2.1 Tập mờ tam giác 29 3.2.2 Tập mờ hình thang 30 3.2.3 Tập mờ dạng L 31 3.2.4 Tập mờ Gamma tuyến tính (L trái) 31 HVTH: Nguyễn Thanh Sang MSHV: 1680616 Trang Đề tài: ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ BẰNG LOGIC MỜ 3.2.5 3.3 GVHD: PGS.TS Nguyễn Minh Tâm Hàm liên thuộc Singleton 32 Cấu trúc hệ mờ 32 3.3.1 Khối mờ hóa ngõ vào (Fuzzification) 32 3.3.2 Khối luật mờ (Rules) 33 3.3.3 Khối giải mờ ngõ (De-fuzzification) 34 CHƯƠNG 4.LÝ THUYẾT VỀ ĐIỀU KHIỂN PID 38 4.1 Định nghĩa điều khiển PID 38 4.2 Thuật toán PID số 38 4.3 Thuât toán PID rời rạc hóa 39 4.4 Hiệu chỉnh thông số điều khiển PID 39 4.4.1 Phương pháp thứ 39 4.4.2 Phương pháp thứ 40 CHƯƠNG 5.THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ BẰNG LOGIC MỜ TRÊN PHẦN MỀM MATLAB SIMULINK 42 5.1 Mơ hình điều khiển tốc độ động băng tải Logic mờ 42 5.1.1 Cơ sở lý thuyết 42 5.1.2 Giải thuật điều khiển 43 5.1.3 Chương trình điều khiển 44 5.1.4 Kết mô 52 5.1.5 Kết luận 52 5.2 Mơ hình điều khiển tốc động động quạt thơng gió trang trại chăn nuôi gà 54 5.2.1 Cơ sở lý thuyết 54 5.2.2 Giải thuật điều khiển 55 5.2.3 Chương trình điều khiển 56 5.2.4 Kết mô 57 5.2.5 Kết luận 58 5.3 Mơ hình điều khiển tốc độ động bơm nước sử dụng pin quang điện Logic mờ 59 5.3.1 Cơ sở lý thuyết 59 5.3.2 Giải thuật điều khiển 65 5.3.3 Chương trình điều khiển 68 5.3.4 Kết mô 71 5.3.5 Kết luận 73 CHƯƠNG 6.KẾT LUẬN VÀ ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN 74 HVTH: Nguyễn Thanh Sang MSHV: 1680616 Trang Đề tài: ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ BẰNG LOGIC MỜ GVHD: PGS.TS Nguyễn Minh Tâm 6.1 Kết luận 74 6.2 Ưu điểm khuyết điểm đề tài 74 6.2.1 Ưu điểm 74 6.2.2 Khuyết điểm 75 6.3 Định hướng phát triển 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO 76 HVTH: Nguyễn Thanh Sang MSHV: 1680616 Trang Đề tài: ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ BẰNG LOGIC MỜ GVHD: PGS.TS Nguyễn Minh Tâm MỞ ĐẦU Trong sống, người truyền thông tin cho chủ yếu ngôn ngữ tự nhiên Mặc dù ngôn ngữ tự nhiên thường đa nghĩa, khơng xác khơng đầy đủ, phương tiện truyền thơng tin mạnh mẽ thông dụng người với Vượt qua tất hạn chế ngơn ngữ tự nhiên (thiếu xác, khơng rõ ràng - Vaguenees), người thường hiểu hiểu sai điều mà người khác muốn nói với Đây điều mà máy móc nói chung máy tính nói riêng khơng thể thực cách hồn hảo Tham vọng nhà tốn học, Logic học công nghệ thông tin muốn xây dựng cho máy móc khả suy diễn xử lý thơng tin, tức có khả hoạt động óc người để chúng nhận mệnh lệnh người thông qua ngôn ngữ tự nhiên thực thi nhiệm vụ Như vậy, vấn đề đặt làm để máy tính hiểu xử lý tri thức diễn đạt ngôn ngữ tự nhiên Để đạt điều này, trước hết người ta cần phải xây dựng lý thuyết Logic toán cho phép mơ tả xác ý nghĩa mệnh đề không rõ ràng, đa nghĩa GS Lotfi Zadeh Đại học California, Berkeley người sáng lập lý thuyết tập mờ với hàng loạt báo mở đường cho phát triển ứng dụng lý thuyết này, khởi đầu báo “Fuzzy Sets” Tạp chí Information and Control, 8, 1965 Ý tưởng bật khái niệm tập mờ Zadeh từ khái niệm trừu tượng ngữ nghĩa thông tin mờ, không chắn trẻ, nhanh, cao thấp, xinh đẹp , ơng tìm cách biểu diễn khái niệm tốn học, gọi tập mờ, khái quát trực tiếp khái niệm tập hợp kinh điển Logic mờ ứng dụng rộng rãi máy móc cơng nghiệp sinh hoạt máy ảnh, máy quay video, máy giặt, lị vi sóng, … để điều khiển quy trình cơng nghiệp, dụng cụ y tế, hệ thống hỗ trợ định lựa chọn danh mục đầu tư Vì vậy, đề tài nghiên cứu “điều khiển tốc độ động Logic mờ ” nhằm nghiên cứu phương thức điều khiển Logic mờ để điều khiển tốc độ động không đồng pha mô Matlab – Simulink HVTH: Nguyễn Thanh Sang MSHV: 1680616 Trang Đề tài: ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ BẰNG LOGIC MỜ CHƯƠNG 1.1 GVHD: PGS.TS Nguyễn Minh Tâm TỔNG QUAN Tổng quan lĩnh vực nghiên cứu Kỹ thuật điện tử ứng dụng mạch điều khiển, đo lường, khống chế, bảo vệ … hệ thống điện công nghiệp gọi điện tử công nghiệp vào khoảng năm 70 – 80 kỷ XX Các kỹ thuật không ngừng thay đổi phát triển năm 90 kỷ XX, kỹ thuật điện tử ứng dụng rộng rãi thành công việc thay khí cụ điện từ dùng để đóng ngắt cung cấp nguồn cho phụ tải, làm nguồn công suất lớn công nghiệp … Với ưu điểm kích thước nhỏ gọn, dễ điều khiển thuận tiện, khả cơng suất, điện áp, dịng điện độ tin cậy ngày cải tiến dần Và thiết bị biến đổi công suất giúp nâng cao hiệu trình biến đổi lượng điện đồng thời ln cải tiến hồn thiện để đáp ứng yêu cầu chất lượng điện Ngoài ứng dụng truyền thống điều khiển động điện, nguồn công suất, phạm vi ứng dụng biến đổi công suất ngày mở rộng lĩnh vực tự động hóa cơng nghiệp, lưu trữ lượng cịn ứng dụng truyền tải điện Để khắc phục vấn đề hiệu chỉnh hệ số công suất, méo dạng sóng hài … có nhiều giải pháp để bao gồm: lọc thụ động, tích cực, tụ bù … nhằm cải thiện chất lượng điện Các nghiên cứu biến đổi trước cho thấy bên cạnh chức chuyển đổi cơng suất có số nhược điểm hệ số công suất thấp, lượng chảy theo chiều có nhiều sóng hài bậc cao Do biến đổi DC/AC PWM (Pulse Width Modulation) khắc phục nhược điểm để bắt kịp với yêu cầu đặt tình hình mới, có nhiều phương pháp điều khiển Các phương pháp điều khiển cũ bao gồm thay đổi nhỏ cấu trúc lược đồ điều khiển biến đổi Ở biến đổi lượng điện van chuyển mạch nguồn điều khiển Transistor lưỡng cực có cực cửa cách ly (IGBT), Thyristor tắt mở cực cửa (GTO), Thyristor điều khiển có cực cửa kết hợp (IGCT) chứa mạch công suất chỉnh lưu HVTH: Nguyễn Thanh Sang MSHV: 1680616 Trang Đề tài: ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ BẰNG LOGIC MỜ GVHD: PGS.TS Nguyễn Minh Tâm nghịch để tích cực thay đổi dạng sóng dịng điện ngõ vào, làm giảm độ méo, giảm sóng hài chúng cải thiện hệ số công suất Động không đồng pha Rotor lồng sóc sử dụng rộng rãi có nhiều ưu điểm cấu trúc đơn giản, dễ chế tạo, giá thành rẻ, vận hành tin cậy an toàn Với phát triển lý thuyết điều khiển ngành liên quan làm cho động không đồng pha chiếm ưu ngành truyền động nên đề tài luận văn tốt nghiệp “ Điều khiển tốc độ động Logic mờ ” chọn để áp dụng thuật tốn điều khiển thơng minh vào hệ thống để nâng cao độ xác tin cậy cao Matlab - Simulink ứng dụng để nghiên cứu mô hệ thống Một số hệ thống áp dụng kỹ thuật trí tuệ nhân tạo vào hệ thống truyền động 1.2 - Mạng Nơ-ron nhân tạo - Hệ Logic mờ - Mạng Nơ-ron – Mờ - Giải thuật di truyền GA - Giải thuật bầy đàn PSO Mục tiêu phạm vi nghiên cứu đề tài 1.2.1 Mục tiêu đề tài Tìm hiểu vào ứng dụng lý thuyết điều khiển Logic mờ vào hệ thống truyền động, cụ thể điều khiển tốc độ động Khảo sát đáp ứng điều khiển Logic mờ với số mơ hình có sử dụng động khơng đồng ba pha 1.2.2 Phạm vi nghiên cứu đề tài Đề tài tập trung nghiên cứu “Điều khiển tốc độ động Logic mờ” 1.2.3 Nhiệm vụ nghiên cứu đề tài Tìm hiểu phương pháp điều khiển đại điều khiển động không đồng ba pha HVTH: Nguyễn Thanh Sang MSHV: 1680616 Trang Đề tài: ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ BẰNG LOGIC MỜ GVHD: PGS.TS Nguyễn Minh Tâm Tìm hiểu, ứng dụng lý thuyết Logic mờ điều khiển động không đồng ba pha Mô hệ truyền động điều khiển động không đồng ba pha phần mềm Matlab - Simulink 1.2.4 - Phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu lý thuyết Logic mờ phương pháp điều khiển đại - Nghiên cứu mơ hình tốn học động không đồng ba pha - Xây dựng mơ hình mơ hệ truyền động điều khiển tốc độ động không đồng đùng điều khiển Logic mờ - Phân tích kết nhận so sánh với điều khiển PI truyền thống - Đánh giá, kết luận Đề nghị hướng phát triển đề tài Tính cấp thiết đề tài 1.3 - Có thể ứng dụng điều khiển động không đồng ba pha với đáp ứng nhanh - Dùng làm tài liê ̣u tham khảo cho đề tài nghiên cứu khác động 1.4 Làm tài liệu tham khảo cho thiết kế, vận hành máy điện Tính đề tài Sử dụng luật mờ đơn giản hơn, dễ điều chỉnh đáp ứng tốt Xây dựng mơ hình điều khiển tốc độ động không đồng pha cho hệ thống băng tải, hệ thống điều hịa khơng khí độ ẩm cho trang trại chăn nuôi gà hệ thống bơm nước sử dụng pin quang điện điều khiển giải thuật Logic mờ phần mềm Matlab Simulink HVTH: Nguyễn Thanh Sang MSHV: 1680616 Trang Đề tài: ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ BẰNG LOGIC MỜ 1.5 GVHD: PGS.TS Nguyễn Minh Tâm Cấu trúc đề tài MỞ ĐẦU Chương 1: Tổng quan Chương 2: Cơ sở lý thuyết động không đồng ba pha Chương 3: Lý thuyết Logic mờ ứng dụng Chương 4: Lý thuyết điều khiển PID Chương 5: Thiết kế hệ thống điều khiển tốc độ động Logic mờ phần mềm Matlab Simulink Chương 6: Kết luận định hướng phát triển TÀI LIỆU THAM KHẢO HVTH: Nguyễn Thanh Sang MSHV: 1680616 Trang Đề tài: ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ BẰNG LOGIC MỜ CHƯƠNG GVHD: PGS.TS Nguyễn Minh Tâm CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ ĐỘNG CƠ KHƠNG ĐỒNG BỘ BA PHA 2.1 Mơ tả chung động không đồng 2.2.1 Giới thiệu Máy điện khơng đồng ba pha có dây quấn Stator cung cấp nguồn điện từ lưới điện, nhờ tượng cảm ứng điện từ có sức điện động dòng điện bên dây quấn Rotor Dòng điện ba pha đối xứng dây quấn ba pha tạo từ trường quay với tốc độ đồng ωs (rad/s) Rotor máy điện khơng đồng có loại sau: - Rotor dây quấn: Với dây quấn nhiều pha (thường ba pha) quấn rãnh Rotor - Rotor lồng sóc: Với dẫn nhôm đồng đặt rãnh Rotor ghép ngắn mạch hai đầu dẫn qua vòng ngắn mạch hai đầu Rotor Do kết cấu đơn giản chắn nên động không đồng Rotor lồng sóc sử dụng rộng rãi cơng nghiệp sinh hoạt Mặc khác chúng cịn dễ chế tạo, khơng cần bảo dưỡng, kích thước nhỏ nên chiếm ưu thị trường Nhược điểm động không đồng điều chỉnh tốc độ khống chế trình độ khó khăn; riêng với động khơng đồng Rotor lồng sóc tiêu khởi động xấu 2.2.2 Mạch điện tương đương động không đồng Rs Ls E Is Vs Lr Im Lm E Rr Mach stator Mach rotor Hình 2.1: Sơ đồ tương đương động không đồng HVTH: Nguyễn Thanh Sang MSHV: 1680616 Trang 10 Đề tài: ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ BẰNG LOGIC MỜ GVHD: PGS.TS Nguyễn Minh Tâm Từ sơ đồ tương đương pha động không đồng ba pha ta phương trình điện áp Stator động không đồng ba pha là: Vs E I * ( Rs js Ls ) Với: (2.1) s : Tốc độ góc Stator cấp điện lưới Vs : Điện áp pha vào động Lm : Hỗ cảm E : Sức điện động dây quấn Stator 2.2 Khảo sát Vector không gian động không đồng ba pha 2.2.1 Hệ trục tọa độ ( , ) Đặt hệ trục toạ độ ảo ( , ) lên mặt cắt ngang động Với trục thực α trùng với trục Vector điện áp pha a động cơ, trục ảo β đặt vng góc với trục α theo hướng dương 90o khơng gian Ta có hệ tọa độ cố định Stator ( , ) hình 2.2 [1] Từ hệ trục toạ độ (α, β) ta có Vector điện áp: u sa u s u s u sb u s 2 u s u sc u sa u sb u s 2 (2.2) u s u sa 1 u sb u sc u u u s sa sb 3 (2.3) Suy ra: HVTH: Nguyễn Thanh Sang MSHV: 1680616 Trang 11 Đề tài: ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ BẰNG LOGIC MỜ GVHD: PGS.TS Nguyễn Minh Tâm Từ sơ đồ tương đương, ta có phương trình đặc trưng Volt – Ampe pin sau: I I SC q. v IR s V IR s I 01 e kT 1 Rsh Trong đó: Isc dịng quang điện (dịng ngắn mạch khơng có Rs Rsh ) (A/m2) I01 dòng bão hòa (A/m2) q điện tích điện tử (C) = 1,6.10-19 k hệ số Boltzman = 1,38.10-23(J/k) T nhiệt độ (K) I, V, Rs, Rsh dòng điện ra, điện áp ra, điện trở Rs Rsh pin mạch tương đương - Nhận xét: Dòng ngắn mạch Isc tỉ lệ thuận với cường độ xạ chiếu sáng Nên đường đặc tính V – I pin mặt trời phụ thuộc vào cường độ xạ chiếu sáng Ở tầng xạ thu điểm làm việc V = VMPP có cơng suất lớn thể hình vẽ sau Điểm làm việc có cơng suất lớn thể điểm chấm đen to hình vẽ (đỉnh đường cong đặc tính) Hình 5.30: Đặc tính V-A pin quang điện phụ thuộc vào cường độ xạ mặt trời HVTH: Nguyễn Thanh Sang MSHV: 1680616 Trang 63 Đề tài: ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ BẰNG LOGIC MỜ GVHD: PGS.TS Nguyễn Minh Tâm Điện áp hở mạch Voc phụ thuộc trực tiếp vào nhiệt độ nên đường đặc tính VA pin quang điện phụ thuộc vào nhiệt độ bền mặt pin Hình 5.31: Đặc tính V-A pin quang điện phụ thuộc vào nhiệt độ bề mặt pin Để toàn hệ PV hoạt động cách hiệu đường đặc tính tải phải phù hợp với điểm MPP Hình 5.32: Đường đặc tính tải đặc tính pin quang điện 5.3.1.4 Định nghĩa phương pháp dị tìm điểm cơng suất cực đại (MPPT) MPPT (Maximum Power Point Tracker) phương pháp dị tìm điểm làm việc có cơng suất tối ưu hệ thống nguồn điện pin quang điện qua việc điều khiển chu kỳ đóng mở khố điện tử dùng DC/DC Phương pháp MPPT sử dụng phổ biến hệ thống pin quang điện làm việc độc lập dần áp dụng hệ quang điện làm việc với lưới MPPT chất thiết bị HVTH: Nguyễn Thanh Sang MSHV: 1680616 Trang 64 Đề tài: ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ BẰNG LOGIC MỜ GVHD: PGS.TS Nguyễn Minh Tâm điện tử công suất ghép nối nguồn điện PV với tải để khuyếch đại nguồn công suất khỏi nguồn pin quang điện điều kiện làm việc thay đổi, từ nâng cao hiệu suất làm việc hệ thống MPPT ghép nối với biến đổi DC/DC điều khiển 5.3.1.5 Ứng dụng pin quang điện Pin quang điện ứng dụng nhiều nơi giới Chúng đặc biệt thích hợp cho vùng lưới điện quốc gia không đến Pin quang điện sử dụng nhiều sản xuất đời sống Một ứng dụng đơn giản pin quang điện sống hàng ngày đồng hồ, máy tính … Ngồi pin quang điện cịn ứng dụng thiết bị vận chuyển ô tơ, máy tính cầm tay, điện thoại di động, thiết bị bơm nước… Ngày nay, ngơi nhà có gắn pin quang điện mái nhà trở thành phổ biến có xu hướng tăng dần tương lai Trong báo cáo này, pin quang điện sử dụng làm nguồn cấp điện cho hệ thống bơm nước dùng phương pháp điều khiển Logic mờ để dị tìm điểm cơng suất cực đại MPPT cho pin quang điện hệ thống điều kiện tự nhiên bị thay đổi 5.3.2 Giải thuật điều khiển 5.3.2.1 Dị tìm điểm cơng suất cực đại cho pin lượng mặt trời Để điều khiển dị tìm điểm công suất cực đại pin quang điện báo cáo sử dụng giải thuật điều khiển Logic mờ để tìm điểm cực đại MPPT dựa theo thuật toán INC Thuật toán INC dựa thực tế sau [12]: Độ dốc đường cong công suất không điểm MPP (Chaudhari, 2005; Akihiro.Oi, 2005; Reisi, 2013; Hohm, 2003) HVTH: Nguyễn Thanh Sang MSHV: 1680616 Trang 65 Đề tài: ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ BẰNG LOGIC MỜ GVHD: PGS.TS Nguyễn Minh Tâm Hình 5.33: Độ dốc dP/dV pin quang điện - Độ dốc dương bên trái điểm MPP - Độ dốc âm bên phải điểm MPP Độ dốc thuật tốn INC thể hình 5.33 dP/dV=0, điểm cực đại MPP PV dP/dV>0, bên trái điểm MPP dP/dV0 dP/dV tăng giảm điện áp cách chỉnh điều khiển DC-DC Ở chương trình điều khiển kết hợp pin quang điện động bơm nước để điều khiển lưu lượng bơm nước vào bồn để giữ bồn nước ổn định giá trị đặt trước 5.3.2.2 Điều khiển mực nước bồn chứa nước Để điều khiển độ cao mực nước ta điều khiển lưu lượng nước bơm vào bồn để cân với lượng nước chảy sử dụng đạt độ cao yêu cầu Ở báo cáo sử dụng bồn nước với dung tích 3000 lít tính tốn điều khiển giải thuật Logic mờ để tính tốn xuất giá trị tốc độ phù hợp với hệ thống thời điểm điều khiển HVTH: Nguyễn Thanh Sang MSHV: 1680616 Trang 66 Đề tài: ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ BẰNG LOGIC MỜ GVHD: PGS.TS Nguyễn Minh Tâm Hình 5.43: Mơ hình hệ thống bơm nước Thông số bồn chứa nước: - Dung lượng: 3000 lít - Hình dạng bồn nước: hình trụ đứng - Đường kính bồn nước: 1560 mm - Độ cao bồn nước: 1750 mm Thông số động bơm nước: - Công suất bơm: 5.5Hp (4kW) - Lưu lượng bơm: - 39 m3/h = 2.5 – 10.83 l/s - Đường kính ống nước ra: D34 Độ cao mực nước tính theo cơng thức: - Mực nước tức thời: h - Độ cao: h hdt llin llout A h Trong đó: h : độ cao mực nước bồn chứa nước HVTH: Nguyễn Thanh Sang MSHV: 1680616 Trang 67 Đề tài: ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ BẰNG LOGIC MỜ GVHD: PGS.TS Nguyễn Minh Tâm h : độ cao mực nước tức thời A(h): tiết diện đáy bồn chứa nước 5.3.3 Chương trình điều khiển Hình 5.35: Chương trình điều khiển tốc độ động bơm nước sử dụng pin quang điện Logic mờ - Tấm pin quang điện chọn chương trình: Tên module: Soltech 1STH-215-P Số dãy pin song song: Số pin nối tiếp dãy: 10 HVTH: Nguyễn Thanh Sang MSHV: 1680616 Trang 68 Đề tài: ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ BẰNG LOGIC MỜ GVHD: PGS.TS Nguyễn Minh Tâm Hình 5.36: Thông số kỹ thuật pin quang điện Soltech 1STH-215-P Hình 5.37: Đặc tuyến V-A pin quang điện xạ 1000W/m2 HVTH: Nguyễn Thanh Sang MSHV: 1680616 Trang 69 Đề tài: ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ BẰNG LOGIC MỜ GVHD: PGS.TS Nguyễn Minh Tâm Trong chương trình điều khiển có sử dụng khối điều khiển Logic mờ FLC, FLC water level FLC speed - Khối FLC điều khiển dị tìm điểm cực đại pin quang điện (MPPT): Hình 5.38: Chương trình điều khiển MPPT pin quang điện Chương trình điều khiển nhận hiệu số điện áp điện áp trước ΔV dịng điện dịng điện trước ΔI để tính tốn biểu thức so sánh ΔP/ΔV vói giá trị Sau giá trị tính tốn khối Logic mờ khối phát xung PWM để điều khiển điều khiển DC-DC - Khối FLC water level: Hình 5.39: Chương trình điều khiển mực nước bồn Ở chương trình điều khiển này, tính tốn mực nước ứng với tốc độ động Giá trị so sánh với giá trị đặt trước sau đưa vào khối Logic mờ để tính tốn cho giá trị tốc độ phù hợp để mực nước bồn ổn định Bài báo cáo độ cao h đặt 1.6 mét - Khối FLC speed điều khiển tốc độ động HVTH: Nguyễn Thanh Sang MSHV: 1680616 Trang 70 Đề tài: ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ BẰNG LOGIC MỜ GVHD: PGS.TS Nguyễn Minh Tâm Hình 5.40: Chương trình điều khiển tốc độ động Giá trị tốc độ tính tốn từ khối FLC water level so sánh với tốc độ để đưa đến khối Logic mờ khối phát xung SPWM để điều khiển khối nghịch lưu pha để điều khiển động với tần số phù hợp cho tốc độ yêu cầu hệ thống 5.3.4 Kết mô Hình 5.41: Kết điện áp ngõ pin quang điện HVTH: Nguyễn Thanh Sang MSHV: 1680616 Trang 71 Đề tài: ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ BẰNG LOGIC MỜ GVHD: PGS.TS Nguyễn Minh Tâm Hình 5.42: Kết dịng điện pin quang điện Hình 5.43: Công suất pin quang điện HVTH: Nguyễn Thanh Sang MSHV: 1680616 Trang 72 Đề tài: ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ BẰNG LOGIC MỜ GVHD: PGS.TS Nguyễn Minh Tâm Hình 5.44: Tốc độ động hệ thống Hình 5.45: Độ cao mực nước bồn chứa hệ thống điều khiển 5.3.5 Kết luận Chương trình điều khiển kết cho thấy hệ thống ln dị tìm điểm cơng suất cựa đại pin quang điện giữ ổn định độ cao mực nước bồn Từ kết ta kết luận hệ thống điều khiển đạt yêu cầu điều khiển hệ thống HVTH: Nguyễn Thanh Sang MSHV: 1680616 Trang 73 Đề tài: ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ BẰNG LOGIC MỜ CHƯƠNG 6.1 GVHD: PGS.TS Nguyễn Minh Tâm KẾT LUẬN VÀ ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN Kết luận Luận văn thực số nội dung sau: Tìm hiểu cấu tạo, phương trình tốn học phương pháp điều tốc độ - động khơng đồng ba pha Tìm hiểu lý thuyết Logic mờ ứng dụng hệ thống điều khiển thơng - minh Xây dựng mơ hình điều khiển tốc độ động băng tải Logic mờ, mô - hình điều khiển tốc độ động quạt thơng gió trại gà mơ hình điều khiển tốc độ động bơm nước sử dụng pin quang điện Logic mờ phần mềm Matlab Simulink Qua khảo sát lý thuyết mô minh họa, kết đạt ta thấy: Thay đổi tốc độ động không đồng ba pha dễ dàng với giải thuật - điều khiển Logic mờ (Fuzzy Logic) Đáp ứng tốc độ hệ thống thay đổi nhanh giữ ổn định tốc độ - tăng thêm tải giảm bớt hệ thống tốt Thiết kế mơ hình điều khiển hệ thống với giải thuật điều khiển Logic mờ - dễ dàng Tuy nhiên kết mơ mang tính chất định tính chưa xác - giới hạn thay đổi thông số sở toán học Ưu điểm khuyết điểm đề tài 6.2 6.2.1 Ưu điểm - Thiết kế mơ hình điều khiển tốc độ động Logic mờ dễ dàng - Có thể kết hợp nhiều ngõ vào để tăng độ xác hệ thống Khi đó, luật mờ tăng lên theo biến ngõ vào có nhiều trường hợp để xử lý - Điều khiển Logic mờ dạng ngôn ngữ thông thường giúp người điều khiển hiểu thuận tiện nâng cấp hệ thống HVTH: Nguyễn Thanh Sang MSHV: 1680616 Trang 74 Đề tài: ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ BẰNG LOGIC MỜ GVHD: PGS.TS Nguyễn Minh Tâm - Đáp ứng tốc độ động nhanh chóng xác cao - Động tăng tốc nhanh - Thay đổi tốc độ tải vào hệ thống dễ dàng mà không ảnh hưởng đến tốc độ hệ thống đặt trước 6.2.2 Khuyết điểm - Độ vọt lố cịn khác cao - Các sóng đa hài cịn - Hệ thống khơng có khả tự học từ liệu trước mà người thiết kế phải có nhiều kinh nghiệm hệ thống muốn điều khiển đưa hệ thống xác hiệu 6.3 Định hướng phát triển - Kết hợp nhiều ngõ vào cho hệ thống để điều khiển dễ dàng - Khắc phục khâu giải thuật điều khiển Logic mờ để giảm độ vọt lố cho hệ thống điều khiển tốc độ động - Kết hợp giải thuật điều khiển Logic mờ với giải thuật thông minh khác mạng Nơ-ron nhân tạo, giải thuật di truyền GA, giải thuật bầy đàn PSO hay điều khiển PID để hệ thống hiệu cao có tính chất tự học từ liệu trước hệ thống HVTH: Nguyễn Thanh Sang MSHV: 1680616 Trang 75 Đề tài: ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ BẰNG LOGIC MỜ GVHD: PGS.TS Nguyễn Minh Tâm TÀI LIỆU THAM KHẢO Mircea Popescu “Induction motor modelling for vector control purposes” Mircea Popescu Helsinki University of Technology, Department of Electrical and Communications Engineering, Laboratory of Electromechanics Hoang Le-Huy, Minh Ta-Cao and J.L Silva “Fuzzy Logic Based Controller for Induction Motor Drives” Canadian Conference on Electrical and Computer Engineering, 1996 Norman Mariun, Samsul Bahari Mohd Noor, Jasronita Jasni, Omar S Bennanes “A fuzzy logic based controller for an indirect vector controlled threephase induction motor” Department of Electrical and Electronic Engineering, Faculty of Engineering Universiti Putra Malaysia Giribabu, Harsha Vardhan, Ramanjan Prasad “Multi level Inverter Fed Indirect Vector Control of Induction Motor using Type Fuzzy Logic Controller” Department of Electrical Engineering, NIT Kurukshetra, Kurukshetra, India Seok-Myeong Jang, Jeong-Man Kim, Yu-Seop Park, Dae-Joon You “Operating characteristics of linear induction motor driven by SVPWM invertor with reference scenario for speed control” Dept of Electrical Engineering, Chungnam Nat'l Univ., 220, Gung-dong, Yuseong-gu, Daejeon, Korea Basem M Badr, Ali M Eltamaly, and A I Alolah.“Fuzzy Controller for three phases induction motor drives” Electrical Engineering, College of Engineering College of Engineering, King Saud University, Riyadh, KSA Divya Rai, Swati Sharma, Vijay Bhuria.“Fuzzy speed controller design of three phase induction motor” Assistant Professor Department of Electrical Engineering, Madhav institute of technology and science, Gwalior Trần Công Bỉnh “Bài giảng hệ thống điểu khiển số điều khiển máy điện” 2010 HVTH: Nguyễn Thanh Sang MSHV: 1680616 Trang 76 Đề tài: ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ BẰNG LOGIC MỜ GVHD: PGS.TS Nguyễn Minh Tâm Nguyễn Phùng Quang “Truyền động điện thông minh” Nhà Xuất Bản Khoa Học Kỹ Thuật Hà Nội, 2004 10 Phan Xuân Minh “Lý thuyết điều khiển mờ”, Nhà Xuất Bản Khoa Học Kỹ Thuật Hà Nội, 2006 11 Nguyễn Thị Phương Hà “Lý Thuyết ĐK Hiện Đại” Nhà xuất Đại Học Quốc Gia TPHCM, Tháng 1, 2016 12 Lê Tiến Phong “Nghiên cứu số phương pháp nâng cao hiệu khai thác nguồn pin mặt trời” Đại học Thái Nguyên HVTH: Nguyễn Thanh Sang MSHV: 1680616 Trang 77 ... Đề tài: ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ BẰNG LOGIC MỜ GVHD: PGS.TS Nguyễn Minh Tâm Với yêu cầu thực tế vậy, nên đưa mơ hình điều khiển tốc độ động khơng đồng pha Logic mờ để điều khiển tốc độ động ổn... tài: ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ BẰNG LOGIC MỜ CHƯƠNG GVHD: PGS.TS Nguyễn Minh Tâm THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ BẰNG LOGIC MỜ TRÊN PHẦN MỀM MATLAB SIMULINK 5.1 Mơ hình điều khiển tốc. .. 5.19: Tốc độ dịng điện động hệ thống điều khiển Logic mờ Hình 5.20: Kết mô điều khiển tốc độ băng tải Logic mờ điều khiển PI 5.1.5 Kết luận Từ kết mô tốc độ động ta thấy hệ thống đáp ứng yêu cầu điều