(Luận văn thạc sĩ) Ứng dụng thuật giải bầy đàn (PSO) để xác định thông số bộ PID trong điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ ba pha

(Luận văn thạc sĩ) Ứng dụng thuật giải bầy đàn (PSO) để xác định thông số bộ PID trong điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ ba pha(Luận văn thạc sĩ) Ứng dụng thuật giải bầy đàn (PSO) để xác định thông số bộ PID trong điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ ba pha(Luận văn thạc sĩ) Ứng dụng thuật giải bầy đàn (PSO) để xác định thông số bộ PID trong điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ ba pha(Luận văn thạc sĩ) Ứng dụng thuật giải bầy đàn (PSO) để xác định thông số bộ PID trong điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ ba pha(Luận văn thạc sĩ) Ứng dụng thuật giải bầy đàn (PSO) để xác định thông số bộ PID trong điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ ba pha(Luận văn thạc sĩ) Ứng dụng thuật giải bầy đàn (PSO) để xác định thông số bộ PID trong điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ ba pha(Luận văn thạc sĩ) Ứng dụng thuật giải bầy đàn (PSO) để xác định thông số bộ PID trong điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ ba pha(Luận văn thạc sĩ) Ứng dụng thuật giải bầy đàn (PSO) để xác định thông số bộ PID trong điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ ba pha(Luận văn thạc sĩ) Ứng dụng thuật giải bầy đàn (PSO) để xác định thông số bộ PID trong điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ ba pha(Luận văn thạc sĩ) Ứng dụng thuật giải bầy đàn (PSO) để xác định thông số bộ PID trong điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ ba pha(Luận văn thạc sĩ) Ứng dụng thuật giải bầy đàn (PSO) để xác định thông số bộ PID trong điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ ba pha(Luận văn thạc sĩ) Ứng dụng thuật giải bầy đàn (PSO) để xác định thông số bộ PID trong điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ ba pha(Luận văn thạc sĩ) Ứng dụng thuật giải bầy đàn (PSO) để xác định thông số bộ PID trong điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ ba pha(Luận văn thạc sĩ) Ứng dụng thuật giải bầy đàn (PSO) để xác định thông số bộ PID trong điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ ba pha(Luận văn thạc sĩ) Ứng dụng thuật giải bầy đàn (PSO) để xác định thông số bộ PID trong điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ ba pha(Luận văn thạc sĩ) Ứng dụng thuật giải bầy đàn (PSO) để xác định thông số bộ PID trong điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ ba pha(Luận văn thạc sĩ) Ứng dụng thuật giải bầy đàn (PSO) để xác định thông số bộ PID trong điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ ba pha

LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan cơng trình nghiên cứu Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng 09 năm 2011 (Ký tên ghi rõ họ tên) iii Lời cảm ơn Để hồn thành đề tài này, tơi xin chân thành cảm ơn Quý thầy cô trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành phố Hồ Chí Minh tận tình truyền đạt, trang bị kiến thức khoa học kỹ thuật q giá cho tơi q trình học cao học trường Đặc biệt, xin chân thành cảm ơn đến Thầy TS Nguyễn Minh Tâm người tận tình hướng dẫn, truyền đạt kinh nghiệm giúp đỡ để tơi hồn thành đề tài Tơi xin gởi lời cảm ơn chân thành đến gia đình, đồng nghiệp, bạn bè giúp đỡ cho nhiều, tạo cho niềm tin nỗ lực cố gắng để hoàn thành luận văn Xin chân thành cảm ơn ! Tp Hồ Chí Minh, Tháng 09/2011 Thực Huỳnh Đức Chấn iv TÓM TẮT Đề tài trình bày phương pháp điều khiển định hướng từ thông (Field Orientated Control - FOC) cho động không đồng ba pha giải thuật bầy đàn (Particle swarm optimazation- PSO) Trình bày chi tiết phương pháp điều chỉnh thông số điều khiển PID phương pháp cổ điển Ziegler Nichols giải thuật bầy đàn Xây dựng mơ hình kiểm tra tính đắng mơ hình Trong đề tài sử dụng ngơn ngữ lập trình Matlab simulink để mơ hình hóa mô cho điều khiển động không đồng ba pha phương pháp Ziegler Nichols giải thuật bầy đàn Kết mô cho thấy phương pháp hoạt động tốt Từ Khóa: Động ba pha, Điều chỉnh tham số, Giải thuật bầy đàn, Ziegler Nichols Bộ điều khiển PID- PSO, Điều khiển định hướng từ thông ABSTRACT This thesis presents field oriented control (FOC) of induction motor and Particle swarm optimazation algorithm It presents in details about tuning of PID controller using Ziegler –Nichols (ZN) and Particle swarm optimazation (PSO) methods Constructing control model and checking the correctness of model are also included in this topic This thesis uses the programe language MATLAB SIMULINK for tuning of PID controller of induction motor using Ziegler –Nichols (ZN) and Particle swarm optimazation (PSO) The simmulation results show that the proposed method has good performance Keywords: Induction Motor, Control Tuning Parameters, Particle Swarm Optimization, Ziegler Nichols, PID-PSO Controller, Field Orientated Control v MỤC LỤC Trang tựa Trang Quyết định giao đề tài Lý lịch cá nhân i Lời cam đoan iii Lời cảm ơn - iv Tóm tắt v Mục lục - vi Danh sách chữ viết tắt x Danh sách hình - xi Danh sách bảng xiv Chƣơng 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan lĩnh vực nghiên cứu, kết nghiên cứu nước - -1 1.2 Mục tiêu phạm vi nghiên cứu - 1.2.1 Mục tiêu nghiên cứu - 1.2.2 Phạm vi nghiên cứu 1.3 Đối tượng nghiên cứu 1.4 Phương pháp nghiên cứu 1.5 Kế hoạch thực - 1.6 Kết cấu luận văn Chƣơng 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Bộ điều khiển PID 2.1.1 Định nghĩa 2.1.2 Đáp ứng ngõ - 2.2 Hiệu chỉnh PID phương pháp Ziegler-Nichols - 2.2.1 Phương pháp Ziegler Nichol thứ - 2.2.2 Phương pháp Ziegler Nichol thứ hai 10 2.3 Các phương pháp điều khiển tốc độ động không đồng ba pha - 11 vi 2.3.1 Điều khiển tốc độ cách thay đổi tần số nguồn áp ( V/f) 11 2.3.1.1 Nguyên lý điều khiển từ thông không đổi 12 2.3.1.2 Trường hợp tốc độ động thấp 13 2.3.1.3 Trường hợp tốc độ lớn tốc độ định mức 13 2.3.1.4 Đặc tính 13 2.3.2 Phương pháp điều khiển định hướng từ thông FOC - Field Orientated Control 15 2.3.2.1 Các phương pháp điều khiển định hướng từ thông rotor - 15 2.3.2.2 Vector không gian - 16 2.3.2.3 Chuyển từ  a, b, c    ,   - 17 2.3.2.4 Chuyển từ  ,     d , q  - 17 2.3.3 Phương pháp điều khiển trực tiếp moment DTC – Direct Torque Control 18 Chƣơng 3: MƠ HÌNH ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 3.1 Giới thiệu động không đồng ba pha - 20 3.1.1 Giới thiệu 20 3.1.2 Mạch điện tương đương động không đồng - 20 3.1.3 Các quan hệ công suất động không đồng 21 3.2 Vector không gian đại lượng ba pha - 22 3.2.1 Biểu diễn vector không gian cho đại lượng ba pha - 22 3.2.2 Hệ tọa độ cố định stator (   ) - 24 3.2.3 Hệ tọa độ từ thông rotor (d – q) 26 3.3 Mô hình động khơng đồng ba pha - 28 3.3.1 Thông số động không đồng - 28 3.3.2 Các phương trình động khơng đồng ba pha - 28 3.3.3 Mô hình động khơng đồng hệ tọa độ (   ) 30 3.3.4 Mơ hình động khơng đồng hệ tọa độ (d – q) 31 3.4 Xây dựng mơ hình động khơng đồng Matlab – Simulink 33 vii 3.4.1 Mơ hình động hệ tọa độ  ,   33 3.4.2 Mơ hình động hệ tọa độ d  q  - 35 Chƣơng 4: ĐIỀU KHIỂN ĐỊNH HƢỚNG TỪ THÔNG – FOC 4.1 Giới thiệu cấu trúc FOC - 38 4.2 Xây dựng thuật toán điều khiển 40 4.3 Giới thiệu cấu trúc đại FOC 42 4.4 Phân tích khối FOC 43 4.4.1 Khối mô hình động - 43 4.4.2 Khối chuyển tọa độ voltage (d-q) sang     46 4.4.3 Khối chuyển tọa độ current(ABC) sang d  q  - 48 4.4.4 Khối MHTT (mơ hình từ thông) - 50 Chƣơng 5: GIẢI THUẬT TỐI ƢU HÓA BẦY ĐÀN 5.1 Lịch sử phát triển - 52 5.2 Các khái niệm giải thuật bầy đàn - 55 5.3 Mơ tả thuật tốn 55 5.4 Những vấn đề cần quan tâm xây dựng giải thuật PSO 58 5.4.1 Mã hóa cá thể - 58 5.4.1.1 Mã hóa nhị phân - 58 5.4.1.2 Mã hóa hốn vị - 59 5.4.1.3 Mã hóa theo giá trị - 60 5.4.2 Khởi tạo quần thể ban đầu 60 5.4.3 Hàm thích nghi (hàm mục tiêu) 61 5.4.4 Hàm vận tốc v 61 5.4.5 Cập nhật vị trí tốt cho quần thể - 63 5.5 Đặc điểm ứng dụng giải thuật PSO 64 5.5.1 Đặc điểm 64 5.5.2 Ứng dụng 65 5.6 Hiệu chỉnh điều khiển PID thuật giải bầy đàn - 65 viii Chƣơng 6: KẾT QỦA MÔ PHỎNG 6.1 Thông số động 68 6.2 Sơ đồ tổng quan khối mô Matlab - 68 6.3 Kết mô - 69 6.3.1 Theo phương pháp cổ điển ZN 69 6.3.1.1 Động khởi động không tải - 69 6.3.1.2 Động khởi động khơng tải, có thay đổi tốc độ 70 6.3.1.3 Động khởi động khơng tải, sau đóng tải - 71 6.3.1.4 Động khởi động khơng tải, sau đổi chiều quay - 72 6.3.2 Theo thuật toán bầy đàn 73 6.3.2.1 Động khởi động không tải - 73 6.3.2.2 Động khởi động khơng tải, có thay đổi tốc độ 74 6.3.2.3 Động khởi động không tải, sau đóng tải - 75 6.3.2.4 Động khởi động khơng tải, sau đổi chiều quay - 76 6.4 So sánh hai phương pháp 77 6.4.1 Tham số PID đáp ứng tốc độ động - 77 6.4.2 Hình ảnh mơ - 77 6.4.2.1 Động khởi động không tải - 77 6.4.2.2 Động khởi động khơng tải, sau đổi chiều quay - 79 6.4.2.3 Động khởi động khơng tải, sau đóng tải - 80 Chƣơng 7: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 7.1 Kết luận - 81 7.2 Hạn chế - 81 7.3 Hướng phát triển đề tài 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC ix DANH SÁCH CHỮ VIẾT TẮT ACO ANN DTC FOC GA IAE ISE ITSE ITAE MIMO MISO P PI PID PSO PWM SI SIMO SISO ZN Ant Colony Optimization Artificial Neural Network Direct Torque Control Field Orientated Control Genetic Algorithms Integral absolute-error criterion Integral square-error criterion Integral-of-time multiplied square-error criterion Integral-of-time-multiplied absolute-error criterion Multiple-Input-Multiple-Output Multiple-Input-Single-Output Proportional controller Proportional-integral controller Proportional-integral-derivative controller Particle Swarm Optimization Pulse Width Modulation Swarm Intelligence Single-Input-Multiple-Output Single-Input-Single-Output Ziegler- Nichols x DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình Trang Hình 2.1: Khâu điều khiển vịng kín Hình 2.2: Cấu trúc PID Hình 2.3: Sơ đồ khối hệ hở - Hình 2.4: Đáp ứng hệ hở - Hình 2.5: Sơ đồ khối hệ kín có PID - Hình 2.6: Sơ đồ khối hệ kín có tỉ lệ P 10 Hình 2.7: Đáp ứng hệ kín 10 Hình 2.8: Quan hệ moment điện áp theo tần số 13 Hình 2.9: Sơ đồ khối phương pháp V/f vòng hở - 14 Hình 2.10: Sơ đồ khối phương pháp V/f vịng kín 15 Hình 2.11: Biểu diễn vector is không gian với thành phần a, b, c - 16 Hình 2.12: Dịng điện stator is hệ  a, b, c   ,   17 Hình 2.13:Vector khơng gian dịng stator hệ trục  ,    d , q  -17 Hình 2.14: Sơ đồ nguyên lý điều khiển trực tiếp moment DTC – Direct Torque Control 18 Hình 3.1: Sơ đồ tương đương pha động không đồng - 21 Hình 3.2: Vị trí không gian caùc pha 22 Hình 3.3: Xây dựng vector không gian từ đại lượng pha - 24 Hình 3.4: Hệ tọa độ stator (α - β) - 25 Hình 3.5: Mối liên hệ tọa độ (α – β) tọa độ (d-q) 26 Hình 3.6: Biểu diễn vector không gian hệ tọa độ (d – q) - 27 Hình 3.7: Sơ đồ mạch điện tương đương động không đồng - 29 Hình 3.8: Sơ đồ tổng quan khối hệ tọa độ (   ) 33 xi Hình 3.9: Sơ đồ động hệ tọa độ (   ) 34 Hình 3.10: Sơ đồ tổng quan khối hệ tọa độ d  q  35 Hình 3.11: Sơ đồ động hệ tọa độ d  q  - 36 Hình 4.1: Cấu trúc phương pháp FOC - 39 Hình 4.2: Vector dịng điện, điện áp từ thơng rotor hệ trục tọa độ (d – q) 41 Hình 4.3: Cấu trúc đại FOC xây dựng Matlab 42 Hình 4.4: Sơ đồ khối mơ hình động - 44 Hình 4.5: Sơ đồ khối voltage chuyển tọa độ từ d  q  sang     cài đặc thông số khối - 47 Hình 4.6: Sơ đồ khối current chuyển tọa độ từ (ABC) sang (d – q) cài đặt thông số khối - 49 Hình 4.7: Sơ đồ khối mơ hình từ thơng - 50 Hình 5.1: Mơ tả kiến tìm đường - 53 Hình 5.2: Lưu đồ giải thuật thuật toán PSO - 57 Hình 5.3: Cá thể biểu diễn biểu thức toán học 60 Hình 5.4: Chuyển động cá thể - 62 Hình 5.5: Bộ điều khiển PID giải thuật bầy đàn 66 Hình 5.6: Lưu đồ giải thuật hệ thống điều khiển PSO-PID - 67 Hình 6.1: Sơ đồ tổng quan khối - 68 Hình 6.2: Dạng sóng moment, tốc độ, từ thơng rotor dịng điện ba pha động 69 Hình 6.3: Dạng sóng moment, tốc độ, từ thơng rotor dịng điện ba pha động 70 Hình 6.4: Dạng sóng moment, tốc độ, từ thơng rotor dịng điện ba pha động 71 Hình 6.5: Dạng sóng moment, tốc độ, từ thơng rotor dòng điện ba pha động 72 Hình 6.6: Dạng sóng moment, tốc độ, từ thơng rotor dịng điện ba pha xii Chương Kết mô 6.3.2.2 Động khởi động khơng tải, có thay đổi tốc độ: ● Đáp ứng động cơ: + Tại thời điểm từ đến 0.5s tốc độ đặt 50 (rad/s), sau thay đổi tốc độ thành 200 (rad/s) vào thời điểm 0.5 đến 1s ( t   0.5s : w _ ref  50(rad / s) ; t  0.5  1s : w _ ref  200(rad / s) ) + Từ thông đặt 0.5, thời gian mô từ đến 1s ( t   1s : Fi _ ref  0.5 ) Rotor Flux Current (A) Torque (Nm) Speed (rad/s) + Moment tải đặt Nm, thời gian mô từ đến 1s ( t   : M c  ) Time (Sec) Hình 6.7: Dạng sóng moment, tốc độ, từ thơng rotor dịng điện ba pha động ● Nhận xét: Tốc độ: Thời gian đáp ứng thời gian xác lập nhanh , khoảng 0.02s, giá trị thời điểm xác lập bám sát giá trị đặt , vào thời điểm thay đổi tốc độ , tố c đô ̣ thực lê ̣ch so với tố c đô ̣ đă ̣t nhỏ chấ p nhâ ̣n đươ ̣c Moment: Giá trị khởi động moment nhỏ Nm, thay đổi tốc độ giá trị moment vọt lố tương đối cao 19 Nm chấp nhận Dòng điện: Dòng khởi động nhỏ , thời gian đáp ứng nhanh , khoảng 0.02s thì dòng điện xác lập ổn định GVHD: TS Nguyễn Minh Tâm 74 HVTH: Huỳnh Đức Chấn Chương Kết mô 6.3.2.3 Động khởi động khơng tải, sau đóng tải: ● Đáp ứng động cơ: + Tốc độ đặt 200 rad/s, thời gian mô từ đến 1s ( t   1s : w _ ref  200(rad / s) ) + Từ thông đặt 0.5, thời gian mô từ đến 1s ( t   1s : Fi _ ref  0.5 ) + Tại thời điểm từ đến 0.5s moment tải đặt Nm, sau đóng tải Nm vào wref w Rotor Flux Current (A) Torque (Nm) Speed (rad/s) thời điểm 0.5 đến 1s ( t   0.5s : Mc  ; t  0.5  1s : Mc  5( Nm) ) Time (Sec) Hình 6.8: Dạng sóng moment, tốc độ, từ thơng rotor dịng điện ba pha động ● Nhận xét: Tốc độ: Thời gian đáp ứng thời gian xác lập nhanh , khoảng 0.02s Tại thời điể m đóng tải độ sụt dốc 0.65 (rad/s) (0.325%), xác lập tốc độ thực bám sát tốc độ đặt Moment: Giá trị khởi động khoảng 8.5 Nm chấp nhận Dòng điện: Dòng khởi động nhỏ 0.06s thì dòng chế độ xác lập ổn định Tƣ̀ thông : Thời gian đáp ứng nhanh , khoảng 0.06s Giá trị xác lập bằ ng từ thông đă ̣t 0.5 GVHD: TS Nguyễn Minh Tâm 75 HVTH: Huỳnh Đức Chấn Chương Kết mô 6.3.2.4 Động khởi động khơng tải, sau đổi chiều quay: ● Đáp ứng động cơ: + Tại thời điểm từ đến 0.5s tốc độ đặt 200 (rad/s), sau đảo chiều quay với tốc độ đặt -100 (rad/s) vào thời điểm 0.5 đến 1s ( t   0.5s : w _ ref  200(rad / s) ; t  0.5  1s : w _ ref  100(rad / s) ) + Từ thông đặt 0.5, thời gian mô từ đến 1s ( t   1s : Fi _ ref  0.5 ) wref w Rotor Flux Current (A) Torque (Nm) Speed (rad/s) + Moment tải đặt Nm, thời gian mô từ đến 1s ( t   : M c  ) Time (Sec) Hình 6.9: Dạng sóng moment, tốc độ, từ thơng rotor dịng điện ba pha động ● Nhận xét: Tốc độ: Thời gian đáp ứng thời gian xác lập khoảng 0.02s, giá trị thời điểm xác lập bám sát giá trị đặt , vào thời điể m thay đổ i tố c đô ̣ , tố c đô ̣ thực lê ̣ch so với tố c đô ̣ đă ̣t thời gian nhỏ 0.01s nên chấp nhận Moment: Có vọt lố đảo chiều quay, giá trị vọt lố 20 Nm thời gian nhỏ 0.01s nên chấp nhận Dòng điện: Dòng khởi động nhỏ , thời gian đáp ứng nhanh , khoảng 0.06s thì dòng điện xác lập ổn định GVHD: TS Nguyễn Minh Tâm 76 HVTH: Huỳnh Đức Chấn Chương Kết mô 6.4 So sánh hai phƣơng pháp 6.4.1 Tham số PID đáp ứng tốc độ động Phƣơng pháp Kp Ki Độ vọt Thời Thời Sai số lố (%) gian gian (%) đáp xác lập ứng (s) (s) PID- ZN 0.187 1.483 10.42 0.02 0.42 0.14 PID- PSO 8.848 0.417 0.68 0.02 0.02 0.05 Bảng 6.1: Tham số PID đáp ứng ngõ tốc độ động Đối với phƣơng pháp ZN ● Thời gian đáp ứng tốc độ khoảng 0.02s, thời gian xác lập 0.42s, độ vọt lố 20.84 (10.42%), thời gian mở máy chậm ● Trong trình hoạt động động cơ, thời điểm thay đổi tải, độ vọt lố độ sụt dốc đại lượng có so lệch ● Động hoạt động nhiều dải tốc độ khác ● Điều khiển xác tốc độ động với sai số 0.28 (0.14%) Đối với thuật toán bầy đàn (PSO:Particle swarm optimization) ● Thời gian đáp ứng tốc độ thời gian xác lập nhanh khoảng 0.02s, độ vọt lố 1.36 (0.68%), trình mở máy thời gian mở máy nhanh ● Trong trình hoạt động động cơ, thời điểm thay đổi tải, độ vọt lố độ sụt dốc đại lượng không đáng kể ● Động hoạt động nhiều dải tốc độ khác ● Điều khiển xác tốc độ động với sai số nhỏ 0.11 (0.05%) 6.4.2 Hình ảnh mô 6.4.2.1 Động khởi động không tải: ● Đáp ứng động cơ: + Tốc độ đặt 200 rad/s, thời gian mô từ đến 1s ( t   1s : w _ ref  200(rad / s) ) GVHD: TS Nguyễn Minh Tâm 77 HVTH: Huỳnh Đức Chấn Chương Kết mô + Từ thông đặt 0.5, thời gian mô từ đến 1s ( t   1s : Fi _ ref  0.5 ) Speed (rad/s) + Moment tải đặt Nm, thời gian mô từ đến 1s ( t   : M c  ) wref w Time (Sec) a Phương pháp ZN w Speed (rad/s) wref Time (Sec) b Phương pháp PSO Hình 6.10: Dạng sóng đáp ứng tốc độ động theo phương pháp ZN PSO GVHD: TS Nguyễn Minh Tâm 78 HVTH: Huỳnh Đức Chấn Chương Kết mô 6.4.2.2 Động khởi động khơng tải, sau đổi chiều quay: ● Đáp ứng động cơ: + Tại thời điểm từ đến 0.5s tốc độ đặt 200 (rad/s), sau đảo chiều quay với tốc độ đặt -100 (rad/s) vào thời điểm 0.5 đến 1s ( t   0.5s : w _ ref  200(rad / s) ; t  0.5  1s : w _ ref  100(rad / s) ) + Từ thông đặt 0.5, thời gian mô từ đến 1s ( t   1s : Fi _ ref  0.5 ) + Moment tải đặt 0, thời gian mô từ đến 1s ( t   : M c  ) Speed (rad/s) wref w Time (Sec) a Phương pháp ZN w Speed (rad/s) wref Time (Sec) b Phương pháp PSO Hình 6.11: Dạng sóng đáp ứng tốc độ động theo phương pháp ZN PSO GVHD: TS Nguyễn Minh Tâm 79 HVTH: Huỳnh Đức Chấn Chương Kết mô 6.4.2.3 Động khởi động không tải, sau đóng tải: ● Đáp ứng động cơ: + Tốc độ đặt 200 rad/s, thời gian mô từ đến 1s ( t   1s : w _ ref  200(rad / s) ) + Từ thông đặt 0.5, thời gian mô từ đến 1s ( t   1s : Fi _ ref  0.5 ) + Tại thời điểm từ đến 0.5s moment tải đặt Nm, sau đóng tải Nm vào Torque (Nm) Speed (rad/s) thời điểm 0.5 đến 1s ( t   0.5s : Mc  ; t  0.5  1s : Mc  5( Nm) ) w wref Mc Mcref Time (Sec) Torque (Nm) Speed (rad/s) a Phương pháp ZN wref w Mc Mcref Time (Sec) b Phương pháp PSO Hình 6.12: Dạng sóng đáp ứng tốc độ động theo phương pháp ZN PSO GVHD: TS Nguyễn Minh Tâm 80 HVTH: Huỳnh Đức Chấn Chương Kết luận Chƣơng KẾT LUẬN 7.1 Kết luận Từ trình khảo sát phương pháp điều khiển định hướng từ thông rotor phương pháp hiệu chỉnh PID cổ điển (ZN) giải thuật bầy đàn (PSO) cho điều khiển tốc độ động không đồng ba pha Thông qua kết mô Matlab cho ta thấy điều khiển PID với thông số xác định giải thuật bầy đàn hoạt động tốt so với phương pháp cổ điển:  Thời gian đáp ứng tốc độ thời gian xác lập nhanh khoảng 0.02s, độ vọt lố nhỏ 0.68% Vì trình mở máy thời gian mở máy nhanh  Trong trình hoạt động động cơ, thời điểm thay đổi tải, độ vọt lố độ sụt dốc đại lượng không đáng kể  Động hoạt động nhiều dải tốc độ khác  Điều khiển xác tốc độ động với sai số nhỏ 0.05% 7.2 Hạn chế Mặc dù có nhiều nổ lực cố gắng với giúp đỡ quý Thầy Cô bạn học viên, song điều kiện thời gian không cho phép nên nội dung đề tài cịn nhiều thiếu sót hạn chế như: chưa xây dựng đồ thị hàm sai số e(t) trình tối ưu; chưa đánh giá độ phức tạp giải thuật; chưa phần cứng hóa giải thuật mà đề tài dừng lại kết mô phần mềm Matlab 7.3 Hƣớng phát triển đề tài Triển khai thực nghiệm Ước lượng trực tiếp thông số động để thích nghi với thay đổi thơng số Rs, Rr, Ls, Lr, Lm, J GVHD: TS Nguyễn Minh Tâm 81 HVTH: Huỳnh Đức Chấn TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT Nguyễn Phùng Quang, Truyền Động Điện Thông Minh, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, 2006 Nguyễn Văn Nhờ, Cơ sở truyền động điện, NXB Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh, 2003 Phan Quốc Dũng, Tô Hữu Phúc, Truyền động điện, NXB Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh, 2003 Phạm Thượng Cát, Lê Hùng Linh Phạm Minh Tuấn, Điều Khiển Tốc Độ Động Cơ Không Đồng Bộ Ba Pha Sử Dụng Mạng Nơron Nhân Tạo, Viện công nghệ thông tin, Đại Học Thái Nguyên, 2009 Phạm Văn Lực, Ứng dụng phương pháp điều khiển PID mờ kết hợp với phương pháp định hướng trường để điều khiển tốc độ động không đồng pha Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM, 2011 TIẾNG NƯỚC NGOÀI Boumediene Allaoua Brahim GASBAOUI and Brahim MEBARKI, Setting Up PID DC Motor Speed Control Alteration Parameters Using Particle Swarm Optimization Strategy, Bechar University, Departement of Electrical Engineering B.P 417 BECHAR (08000) Algeria, pp 19-32 C Thanga Raj, Member, IAENG, S.P Srivastava, and Pramod Agarwal, Particle Swarm and Fuzzy Logic based optimal energy control of induction motor for a mine hoist load diagram, IAENG International Journal of comuter science, 2009 Chao Ou, Weixing Lin, Comparison between PSO and GA for Parameters Optimization of PID Controller, The Faculty of Information Science and Technology University of NingBo University of NingBo, pp 2471-2475 Hassan Baghgar Bostan Abad, Ali Yazdian Varjani, Taheri Asghar, Using Fuzzy Controller in Induction Motor Speed Control with Constant Flux, 2005 10 Jingchuan Li, M.S.E.E, Adaptive sliding mode observer and loss minimization for sensorless field orientation control of induction machine, The Ohio State University, 2005 11 N Pillay, A Particle swarm optimization approach for tuning of SISO PID control loops, 2008 12 Radha Thangaraj; Thanga Raj Chelliah; Millie Pant; Ajith Abraham and Crina Grosan, Indian Institute of Technology Roorkee; Scientific Network for Innovation and Research Excellence Washington, USA and Department of Computer Science Babes-Bolyai University Cluj-Napoca, Romania “Optimal gain tuning of PI speed controller in induction motor drives using particle swarm optimization”, July 2010 13 R J Wai, Robust Decoupled control of Direct Field-oriented Induction Motor Drive, IEEE Transaction on Industrial, Vol 52, No 3, June 2005 14 Vadugapalayam Ponnuvel Sakthivel, Ramachandran Bhuvaneswari, Srikrishna Srikrishna Subramanian, Economic design of Three-phase induction motor by PSO J.Electromagnetic Analysis & Applications, pp 301-308, 2010 15 V I Utkin, J.G Guldner, and J.Shi, Sliding Mode Control in Electromechanical Systems Taylor & Francis, 1999 PHỤ LỤC Code Matlab tham số động U1dm= 220; Udc = 400; f = 50; wref = 200; I1dm = 2.73; Imax = 7; Mmax = 14.8; Rs = 1.723; Rr = 2.001; Ls = 0.1666; Lr = 0.169; Lm = 0.1592; p = 2; J = 0.001; Tr = Lr/Rr; Ts = Ls/Rs; teta = - Lm^2/(Ls*Lr); Tteta=(teta*Ts*Tr)/(Tr+Ts*(1-teta)); % Dien tro Stator (ohm) % Dien tro Rotor (ohm) % Dien Cam Stator (H) % Dien cam Rotor (H) % Dien cam ho cam(H) % So doi cuc tu % Moment quan tinh (kg.m^2) % He so thoi gian Rotor % He so thoi gian Stator % He so tu tan tong % Hang so thoi gian Code Matlab thuật toán bầy đàn PSO %% Dieu chinh bo dieu khien PID bang thuat toan bay dan PSO %% Khoi tao clear all clc n = 80; bird_setp =7; dim = 2; % So luong bay dan % So lan lap lai % Kich thuoc bay dan c2 =1.2; % Hang so gia toc c1 c1 = 0.12; % Hang so gia toc c1 w =0.9; % Trong so quan tinh fitness=0*ones(n,bird_setp); % -% % Khoi tao thong so ban dau % % -% R1 = rand(dim, n); R2 = rand(dim, n); current_fitness =0*ones(n,1); % % % Khoi tao gia tri van toc va vi tri ban dau cua bay dan % % % current_position = 10*(rand(dim, n)-.5); velocity = 3*randn(dim, n) ; local_best_position = current_position; % -% % Uoc tinh gia tri ban dau cua quan the % % -% for i = 1:n current_fitness(i) = tracklsq(current_position(:,i)); end local_best_fitness = current_fitness; [global_best_fitness,g] = min(local_best_fitness) ; for i=1:n globl_best_position(:,i) = local_best_position(:,g) ; end % -% % Cap nhat gia tri van toc % % -% velocity = w *velocity + c1*(R1.*(local_best_position-current_position)) + c2*(R2.*(globl_best_position-current_position)); % % % Cap nhat gia tri vi tri % % current_position = current_position + velocity ; % % % % Uoc tinh gia tri moi cua bay dan % % % %% Vong lap chinh iter = ; % Bien dem so lan lap lai while ( iter < bird_setp ) iter = iter + 1; for i = 1:n, current_fitness(i) = tracklsq(current_position(:,i)); end for i = : n if current_fitness(i) < local_best_fitness(i) local_best_fitness(i) = current_fitness(i); local_best_position(:,i) = current_position(:,i) ; end end [current_global_best_fitness,g] = min(local_best_fitness); if current_global_best_fitness < global_best_fitness global_best_fitness = current_global_best_fitness; for i=1:n globl_best_position(:,i) = local_best_position(:,g); end end velocity = w *velocity + c1*(R1.*(local_best_position-current_position)) + c2*(R2.*(globl_best_position-current_position)); current_position = current_position + velocity; disp(['iter=',num2str(iter)]) end % Ket thuc vong lap xx=fitness(:,7); [Y,I] = min(xx); current_position(:,I); Kp=current_position(1,I) Ki=current_position(2,I) function F = tracklsq(pid) TSMHDC Kp = pid(1); Ki = pid(2); Kd = 0; % Tim ham thich nghi simopt = simset('solver','ode45','SrcWorkspace','current','DstWorkspace','current'); [tout,xout,yout] = sim('optsim1',[0 1],simopt); Sai_so=200-yout; % Tinh sai so sys_overshoot=200-max(yout); % Tinh vot lo alpha=10;beta=10; F=fitness*alpha+sys_overshoot*beta; End ... tốc độ động không đồng pha 1.3 Đối tƣợng nghiên cứu  Bộ điều khiển PID  Động không đồng ba pha  Phương pháp điều khiển tốc độ động định hướng theo từ thông rotor  Bộ PID khâu điều chỉnh tốc. .. việc xác định thông số PID điều khiển tốc độ động không đồng pha 1.2.2 Phạm vi nghiên cứu Đề tài tập trung nghiên cứu giải thuật bầy đàn (PSO) cho việc xác định thông số điều khiển PID điều khiển. .. mơ cho điều khiển động khơng đồng ba pha phương pháp Ziegler Nichols giải thuật bầy đàn Kết mô cho thấy phương pháp hoạt động tốt Từ Khóa: Động ba pha, Điều chỉnh tham số, Giải thuật bầy đàn, Ziegler