ỨNG DỤNG MẠNG NEURAL điều KHIỂN tốc độ động cơ không đồng bộ

Trư Trư ờ ờ ng ng Đ Đ ạ ạ i i H H ọ ọ c c Sư Sư Ph Ph ạ ạ m m K K ỹ ỹ Thu Thu ậ ậ t t Tp.HCM Tp.HCM Đề tài ỨNG DỤNG MẠNG NEURAL ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ B B á á o c o c á á o viên: o viên: NGUY NGUY Ễ Ễ N TH N TH Ị Ị B B Í Í CH MAI CH MAI TpHCM, 19/12/2008 MỤC ĐÍCH •Tìm hiểu phương pháp điều khiển định hướng trường. • Ước lượng từ thông rotor dùng mạng neural để sử dụng trong điều khiển định hướng trường. •Xây dựng hệ thống điều khiển PI mờ để điều khiển từ thông, momen, và tốc độ động cơ. NỘI DUNG 1. Tổng quan 2. Mô hình động cơ không đồng bộ 3. Điềukhiển định hướng trường 4. Giớithiệumạng truyềnthẳng nhiềulớp 5. Ướclượng từ thông rotor sử dụng mạng neural 6. Điềukhiển định hướng trường kếthợpmạng neural và bộđiềukhiểnPI mờ 7. Kếtluận 1. Tổng quan • Động cơ không đồng bộ được sử dụng nhiều trong sản xuất và đời sống. • Có nhiềuphương pháp điềukhiển: Điềukhiểnvôhướng Điềuchế vector không gian Điềukhiển định hướng trường Điềukhiển thông minh Điều khiển định hướng trường 2. Mô hình động cơ không đồng bộ 2.2.Phương trình trạng thái của động cơ không đồng bộ r s rm s s s r m s rs s s s s LiLi LiLi += += ψ ψ s r s r s r r s s s s s s s j dt d iR0 dt d iRu ψω− ψ += ψ += (1) (2) (3) (4) r f r m f s f r m f r s f s f s f r r f r f r r f s s f s f s s f s LiLi LiLi j dt d iR j dt d iRu += += ++= ++= ψ ψ ψω ψ ψω ψ 0 (5) (6) (7) (8) Trên hệ tọa độ stator Trên hệ tọa độ từ thông rotor 2. Mô hình động cơ không đồng bộ 2.3. Mô hình động cơ không đồng bộ trên hệ tọa độ stator αβαα α σ ωψ σ σ ψ σ σ σ σ σ s s r r r r s rs s u LTT i TTdt di 11111 '' + − + − + ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ − +−= ββαβ β σ ψ σ σ ωψ σ σ σ σ σ s s r r rs rs s u LT i TTdt di 11111 '' + − + − − ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ − +−= // / 11 βαα α ωψψ ψ rr r s r r T i Tdt d −−= / r r / rs r / r T i Tdt d βαβ β ψ−ωψ+= ψ 11 (9) (10) (11) (12) 2. Mô hình động cơ không đồng bộ 2.4. Mô hình động cơ không đồng bộ trên hệ tọa độ từ thông rotor () () '' ' '' ' '' '' 11 11 11111 11111 rq r rdssq r rq rqsrd r sd r rd sq s rq r rdsq rS sds sq sd s rqrd r sqssd rS sd T i Tdt d T i Tdt d u LT i TT i dt di u LT ii TTdt di ψψωω ψ ψωωψ ψ σ ψ σ σ ωψ σ σ σ σ σ ω σ ωψ σ σ ψ σ σ ω σ σ σ −−−= −+−= + − + − − ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ − +−−= + − + − ++ ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ − +−= (13) (14) (15) (16) 3. Điềukhiển định hướng trường Biến đổi Laplace phương trình (15) và dựavào phương trình momen điện từ,tađược: sd r m rd i pT L + = 1 ψ sqrd r m CM i L L pm ' 2 2 3 ψ = (17) (18) Phương trình (17): sử dụng dòng i sd là đạilượng điều khiểntừ thông rotor. Phương trình (18): sử dụng dòng i sq là đạilượng điều khiển momen quay. •Từ thông rotor • Momen điệntừ 3. Điềukhiển định hướng trường Xuất phát từ ý tưởng đó, cần ghép hai khốirờirạc trên qua mạng tính áp MTU s j e υ s υ sd u sq u α s u β s u u t v t w t d y q y * sd i * sq i sd iΔ sq iΔ sd i sq i MTU Để điềuchỉnh dòng I sd , I sq , sử dụng 2 khâu ĐCid riêng biệtkiểuPI Động cơđược điều khiểnbởibiếntần nguồnáp 3. Điềukhiển định hướng trường Từđó, xây dựng sơđồnguyên lý điềukhiển định hướng trường hoàn chỉnh ĐCVTKG CTĐu Umc s j e υ s υ sd u sq u α s u β s u u t v t w t 3 pha uvw 3M ĐCid ĐCiq d y q y * sd i * sq i sd i Δ sq i Δ sd i sq i MTu MTi 3 2 s j e υ − α s i β s i su i sv i k * ω ω ω * r ω s ω Khâu tích phân '* rd ψ * M m Máy đo tốc độ quay Nguyên lý điềukhiển định hướng trường [...]... thông của động cơ khi sử dụng bộ ước lượng từ thông dùng mạng nơron và từ thông của động cơ khi sử dụng bộ ước lượng từ thông thông thường là không đáng kể 6 Điều khiển định hướng trường kết hợp mạng neural và bộ điều khiển PI mờ 6.1 Bộ điều khiển PID phổ biến Ngõ ra điều khiển của bộ PID MV(t) = Pout + Iout + Dout= Với e(t): error (sai số) de ( t ) K P e ( t ) + K i ∫ e ( t ) dt + K d dt 6 Điều khiển. .. định hướng trường kết hợp mạng neural và bộ điều khiển PI mờ 6.2 Sơ đồ điều khiển PI mờ - Sử dụng 3 bộ điều khiển mờ PI thay thế cho 3 bộ điều khiển PI thông thường nhằm điều khiển tốc độ, momen, từ thông - Luật hợp thành If…then: • If sai số (tốc độ, isd, isq) nhỏ (S) then KP bé (S) • If sai số lớn (tốc độ, isd, isq) mang giá trị âm (NL) then KP lớn (NL) • If sai số lớn (tốc độ, isd, isq) mang giá trị... phỏng điều khiển định hướng trường kết hợp mang neural và logic mờ 6 Điều khiển định hướng trường kết hợp mạng neural và bộ điều khiển PI mờ 6.3 Kết quả mô phỏng sử dụng 3 bộ điều khiển PI mờ 160 1.2 140 120 1 100 0.8 Từ thông (có bộ mờ) 0.6 Tốc độ (có PI mờ) 80 60 0.4 40 0.2 0 20 0 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 0 0.5 1.5 2 2.5 3 3.5 4 160 1.2 140 1 120 Từ thông (không có bộ mờ) 0.8 0.6 0.4 100 Tốc độ (không. .. 4 40 Dòng điện khi không có PI mờ 30 20 10 0 -10 -20 -30 -40 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 Dòng khởi động khi điều khiển bằng PI mờ giảm so với điều khiển PI thông thường 6 Điều khiển định hướng trường kết hợp mạng neural và bộ điều khiển PI mờ => Điều khiển định hướng trường kết hợp với bộ mờ PI và mạng neural cho kết quả mô phỏng phù hợp với những thay đổi các thông số của động cơ KẾT LUẬN Kết quả... 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 6 Điều khiển định hướng trường kết hợp mạng neural và bộ điều khiển PI mờ 8 Nhận xét 7 Momen khi có Pi mờ 6 5 Momen khởi động khi dùng bộ PI mờ bằng với momen khi điều khiển PI thông thường 4 3 2 1 0 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 3 3.5 4 8 7 Momen khi không có Pi mờ 6 5 4 3 2 1 0 0 0.5 1 1.5 2 2.5 6 Điều khiển định hướng trường kết hợp mạng neural và bộ điều khiển PI mờ 40 Dòng điện... sử dụng mạng neural 1.2 1 0.8 Trong hệ thống vòng kín, từ thông của động cơ khi tham số mô hình trùng với tham số động cơ Có ANN 0.6 0.4 0.2 0 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 3 3.5 4 1.2 1 0.8 Không có ANN 0.6 0.4 0.2 0 0 0.5 1 1.5 2 2.5 5 Ước lượng từ thông sử dụng mạng neural 160 140 120 100 Tốc độ động cơ ở chế độ danh định Có ANN 80 60 40 20 0 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 2 2.5 3 3.5 4 160 140 120 100 Không. .. 1.2 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 2.5 3 3.5 4 1 Không có ANN 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0 0.5 1 1.5 2 5 Ước lượng từ thông sử dụng mạng neural 160 140 120 100 Tốc độ động cơ trong hệ thống vòng kín, khi momen quán tính tăng 5 lần Có ANN 80 60 40 20 0 0 0.5 1 1.5 2 2.5 2 2.5 3 3.5 4 160 140 120 100 Không có ANN 80 60 40 20 0 0 0.5 1 1.5 3 3.5 4 5 Ước lượng từ thông sử dụng mạng neural Nhận xét • Từ thông ước lượng đạt...3 Điều khiển định hướng trường Kết luận Nguyên lý điều khiển định hướng trường là điều khiển tách rời từ thông và mômen quay tương tự như động cơ DC kích từ độc lập 4 Giới thiệu mạng truyền thẳng nhiều lớp 4.1 Giới thiệu Lớp ngõ ra Lớp ẩn Lớp ngõ vào 4 Giới thiệu mạng truyền thẳng nhiều lớp 4.2.Giải thuật lan truyền ngược Hàm mục tiêu... 0 0.5 1 1.5 5 Ước lượng từ thông sử dụng mạng neural 1.2 Trường hợp 2 1 0.8 Từ thông ước lượng 0.6 Trong hệ thống vòng hở, khi momen quán tính tăng gấp 5 lần 0.4 0.2 0 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 1.2 1 Từ thông của động cơ 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 5 Ước lượng từ thông sử dụng mạng neural 1.2 1 0.8 Có ANN Trong hệ thống vòng kín, từ thông của động cơ khi momen quán tính tăng 5 lần 0.6... Isq 5 Ước lượng từ thông sử dụng mạng neural Dữ liệu ngõ ra cần học ψr(k) 1.2 1 0.8 Từ thông thật của động cơ 0.6 0.4 0.2 0 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 5 Ước lượng từ thông sử dụng mạng neural 5.2.Chọn cấu trúc mạng 1 lớp ngõ vào: usd(k), usd(k-1), usq(k), usq(k-1), isd(k), isd(k-1), isq(k), isq(k-1), ψr(k-1) 1 lớp ẩn: 20 nơron được chọn bằng phương pháp thử và sai Hàm tác động là tansigmoid 1 lớp ngõ . rotor sử dụng mạng neural 6. Điềukhiển định hướng trường kếthợpmạng neural và bộ iềukhiểnPI mờ 7. Kếtluận 1. Tổng quan • Động cơ không đồng bộ được sử dụng. để điều khiển từ thông, momen, và tốc độ động cơ. NỘI DUNG 1. Tổng quan 2. Mô hình động cơ không đồng bộ 3. Điềukhiển định hướng trường 4. Giớithiệumạng