Xây dựng bộ ñiều khiển ĐCKĐB rotor lồng sóc có khả năng tự thích nghi theo sự thay ñổi hằng số thời gian rotor của ñộng cơ.. Phạm vi nghiên cứu chính của ñề tài này là xây dựng ñược hệ t
Trang 11
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
HOÀNG ĐỨC HÙNG
ĐIỀU KHIỂN THÍCH NGHI
HẰNG SỐ THỜI GIAN ROTOR
CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 3 PHA
ROTOR LỒNG SÓC Chuyên ngành: Tự ñộng hóa
Mã số: 60.52.60 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
Đà Nẵng - Năm 2011
2
Công trình ñược hoàn thành tại
TRƯỜNG ĐHBK, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Đoàn Quang Vinh
Phản biện 1: GS TSKH Nguyễn Phùng Quang
Phản biện 2: TS Nguyễn Hoàng Mai
Luận văn ñược bảo vệ tại Hội ñồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật họp tại Đại học Đà Nẵng vào ngày 07 tháng 05 năm 2011
Có thể tìm hiểu luận văn tại:
- Trung tâm Thông tin - Học liệu, Đại học Đà Nẵng
- Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng
Trang 23
MỞ ĐẦU
Với sự tiện dụng, kết cấu vững chắc của ĐCKĐB rotor lồng sóc
và sự hấp dẫn về giá thành sản phẩm này, ĐCKĐB rotor lồng sóc
ñược sử dụng ngày càng rộng rãi Một mặt, nhu cầu về việc ñiều
khiển chính xác ñể ñưa ñến hệ truyền ñộng có chất lượng cao ñã ñòi
hỏi việc xây dựng hệ ñiều khiển truyền ñộng ñáp ứng ñược yêu cầu
thực tiễn
Với bản chất là phi tuyến của ĐCKĐB rotor lồng sóc, bài toán
kinh tế kỹ thuật ñược ñặt ra giữa một bên là nỗ lực nghiên cứu vật
liệu chế tạo rotor và một bên là ñầu tư hệ thống ñiều khiển, cần xem
xét ñến giá thành tổng thể của hệ thống ñã ñược các nhà chế tạo ñầu
tư nhiều công sức nghiên cứu Vấn ñề ñặt ra là làm sao ñể sử dụng
ĐCKĐB với chất lượng hiện có mà vẫn ñáp ứng ñược yêu cầu về
chất lượng hệ thống Các thông số ñộng cơ mà ñiển hình là các tham
số của rotor - làm việc trong chế ñộ ngắn mạch bị biến ñổi theo nhiệt
ñộ làm việc Việc xây dựng hệ thống ñiều khiển cần thiết phải tính
ñến việc bù ñắp các thay ñổi này ñể ñảm bảo chất lượng ñiều khiển
Xây dựng bộ ñiều khiển ĐCKĐB rotor lồng sóc có khả năng tự
thích nghi theo sự thay ñổi hằng số thời gian rotor của ñộng cơ
3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu là ĐCKĐB 3 pha rotor lồng sóc
Phạm vi nghiên cứu chính của ñề tài này là xây dựng ñược hệ
thống ñiều khiển thích nghi theo hằng số thời gian rotor của ĐCKĐB
rotor lồng sóc Trong ñề tài này, tác giả chỉ ñi vào xét ảnh hưởng của
4
ñiện trở rotor mà chưa xét ñến ảnh hưởng của cả ñiện trở và ñiện cảm rotor trong một mối liên hệ tổng thể
Nghiên cứu, xây dựng các phương án và thiết kế trên lý thuyết Xây dựng mô hình mô phỏng ñể kiểm chứng trên phần mềm Matlab-Simulink
5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của ñề tài
Kết quả nghiên cứu sẽ ñược áp dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau vì hiện nay rất nhều hệ truyền ñộng, dây chuyền sản xuất sử dụng ĐCKĐB rotor lồng sóc vì sự hấp dẫn về kết cấu và giá thành của ñộng cơ nhưng lại ñòi hỏi ñộ chính xác cao
Cấu trúc luận văn gồm phần Mở ñầu và 4 chương:
Chương 1: Tổng quan về ñộng cơ không ñồng bộ
Chương 2: Phương pháp ñiều khiển vector tựa theo từ thông rotor ĐCKĐB
Chương 3: Điều khiển thích nghi hằng số thời gian rotor
Chương 4: Tổng hợp hệ thống ñiều khiển thích nghi hằng số thời gian rotor ĐCKĐB
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 1.1 Khái quát chung
Ngày nay kỹ thuật ñiều khiển ñộng cơ ñiện xoay chiều ba pha ñã phát triển ñến mức gần như hoàn thiện Cấu trúc ñiều khiển theo nguyên lý ñiều khiển T4R thường ñược sử dụng là ñiều khiển dòng ñiện riêng rẽ cũng như áp ñặt nhanh mômen quay Hai mạch vòng ñiều khiển tốc ñộ và từ trường quay ñược tổng hợp riêng biệt
Trang 35
Giả thiết ĐCKĐB rotor lồng sóc có 3 pha ñối xứng, khe hở
không khí là ñều và phân bố từ thông theo khe hở không khí là Sin
Theo [1], hệ phương trình của ĐCKĐB rotor lồng sóc viết trong
hệ toạ ñộ 3 pha dạng thu gọn như sau:
[ ]
[ ]
[ ] [ ] [ ] [ ]
[ ] [ ]r r m m [ ] [ ]m s r r
r
r m s s m m s
s
s
r r r
r
r
s s
s
s
i L i L i L i
L
i L i L i L i
L
e p i
R
U
p i
R
U
+
= +
=
+
= +
=
+ +
=
+
=
σ
σ
ψ
ψ
ψ
ψ
(1.4)
Hệ phương trình của ñộng cơ trên hệ trục toạ ñộ trực giao αβ:
+
=
β α β
α β
α
ψ
ψ
s s s
s
s
s
s
p i
i
R
u
− +
+
=
β α β α β
α
ψ
ψ
r r r r r
r
e p
i
i
R
0
0
+
=
+
=
β α β
α σ β α β
α β
α
ψ
ψ
m
m M s
s s r
r M s
s s
s
s
i
i L i
i L i
i L i
i
+
=
+
=
β α β
α σ β α β
α β
α
ψ
ψ
m
m M r
r r s
s M r
r r
r
r
i
i L i
i L i
i L i
i L
(ψrα sβ ψrβsα)
r
M
p
L
L
z
2
3
Hệ phương trình của ñộng cơ trong hệ trục toạ ñộ dq:
6
( rd sq rq sd)
r
M p M
mq rq r sq M rq r rq
md rd r sd M rd r rd
mq sq s mq M sq s rq M sq s sq
md sd s md M sd s rd M sd s sd
rd r rq rq r
rq r rd rd r
sd s sq sq s sq
sq s sd sd s sd
i i L
L z m
i L i L i L
i L i L i L
i L i L i L i L i L
i L i L i L i L i L
p i R
p i R
p i R u
p i R u
ψ ψ
ψ ψ
ψ ψ
ψ ψ
ψ ψ
ψ ω ψ
ψ ω ψ
ψ ω ψ
ψ ω ψ
σ σ
σ σ
σ σ
+
=
+
= +
=
+
= +
=
+
= +
= +
=
+
= +
= +
=
+ +
=
− +
=
+ +
=
− +
=
2 3
0
Theo [2], nếu ñặt các vector trạng thái và ñầu vào:
fT rq rd sq sd fT
u u u i
i
Mô hình trạng thái liên tục của ĐCKĐB ñược viết dưới dạng:
s f f s f f f f
Nx u B x A dt
dx
ω + +
= (1.20)
;
1 1
0
1 0
1
1 1
1 1 0
1 1
0 1
1
22 21 12
=
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
r r
r r
r r
s
r r
s
f
A A A A
T T
T T
T T
T
T T
T
A
ω
ω
σσ ω
σσ
σσ σ
ω σ
σ σ
σ σ
σ σ
;
0 0 0 0
1 0
0 1
2
1
=
s
s f
B
B L
L
−
−
=
0 1 0 0
1 0 0 0
0 0 0 1
0 0 1 0
N
(1.21)
Theo [2], mô hình trạng thái gián ñoạn của ĐCKĐB:
( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )
=
+ Φ
= +
k x k C k y
k u k H k x k k
x 1 (1.23)
Trang 47
;
1 0
1 0
1 1
1 1 1
1 1
1
1
1
22 21 12 11
Φ Φ Φ Φ
=
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
=
r s
r
s r r
r r
s s
r s
r s
f
T
T T T
T
T T
T T
T
T
T T
T T
T T
T T
T T
T T
T
ω ω
ω ω σ
σ ω
σ σ σ
σ ω
ω σ
σ σ
σ ω
σ σ
=
s
s
f
H
H L T L
T
H
2 1
0 0
0 0
0
0
σ
σ (1.26)
CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN VECTOR
TỰA THEO TỪ THÔNG ROTOR ĐCKĐB
2.1 Điều khiển T 4
R của ĐCKĐB nghịch lưu nguồn áp (FOC)
Nguyên lý ñiều khiển vector tựa từ thông rotor: Để diển giải
phương pháp này, quan sát trên Hình 2.1, trong ñó hệ trục tọa ñộ dq
ñược tựa vào vector từ thông roto
Ở chế ñộ tựa xác lập, các vector không gian ñều quay với tốc ñộ
Hình 2.1 - Đồ thị vector trường hợp tựa hệ dq từ thông rotor
ϑ s
ϑ r
γ i
jq
d
α=as
ω s
ω s
ω s
ϑ
ψ r
ω
8
ñồng bộ nên góc γi biến thiên rất chậm, các thành phần chiếu của vector dòng ñiện lên các trục sẽ giống như các ñại lượng một chiều, cho phép có thể tổng hợp các bộ ñiều khiển vô hướng cho từng thành phần Trong phương pháp này cần phải xác ñịnh ñược vị trí góc của vector từ thông rotor ñể có thể tựa hệ trục dq vào ñó
thống ñiều khiển T 4 R
từ thông rotor:
Hình 2.2 - Sơ ñồ khối hệ thống ñiều khiển vector tựa từ thông rotor
Trang 59
mM 3
i_sq 2
i_sd 1
LM Tr
zp J.s
LM
Tr s+1
1
Ti s+1
1
Ti s+1
1/Rs
Ts.s+1
1/Rnm
Tnm s+1
3* zp* Lm /(2*Lr) Ls
Lnm
C
mC 4
e_rq
3
u_sq
2
u_sd
1
esq
esd
i_sq
i_sd
w
Coi nghịch lưu ñiện áp là bộ khếch ñại công suất có hệ số khếch
ñại Knl, thời gian thực hiện của nó là Tnl và xem ωs và ω biến thiên
khá chậm hơn các ñại lượng ñiện từ Ta thực hiện ñược mô hình sau:
Các bộ ñiều khiển dòng ñiện trên Hình 2.6 ñược xác ñịnh:
Hình 2.6 - Cấu trúc bộ ñiều khiển dòng ñiện riêng rẽ
Hình 2.5 - Mô hình gần ñúng của ĐCKĐB trong hệ tọa ñộ dq tựa từ
thông rotor
10
+
+
=
nm nm nm s
s s s
s
i nl i
pT L L
L pT
L K K T R R R R
1 1
1 1 2
1
22 21 12 11
ω
ω (2.9)
Nếu xem tất cả các sức ñiện ñộng ñều là nhiễu biến thiên chậm thì có thể thực hiện việc tổng hợp hai bộ ñiều khiển dòng riêng rẽ và sau ñó thực hiện việc tách kênh bằng các mạch bù sức ñiện ñộng như
trên Hình 2.7 với các bộ ñiều khiển xác ñịnh ñược như sau:
( ) 11( );
'
nl i s s K K
L p
' 21
nl i nm s K K
L p
nl
r bu K p
Một phương pháp khác cũng hay ñược sử dụng là dòng ñiện riêng
rẽ có bù sức ñiện ñộng như trên Hình 2.8 Các bộ ñiều khiển R11, R12
ñược lấy theo biểu thức (2.9) và từ thông Ψ sα và Ψ sβ xác ñịnh theo (2.10) ( theo tài liệu [1])
dt i
i Rs u u t
s s s s s
s
−
=
α β
α β
α
ψ
ψ (2.10)
Từ ưu ñiểm của cấu trúc ñiều khiển dòng ñiện riêng rẽ có bù sức ñiện ñộng là hạn chế sai số, tác giả ñã sử dụng cấu trúc này kết hợp
Hình 2.7 - Cấu trúc bộ ñiều khiển dòng ñiện riêng rẽ có bù tách kênh bằng dòng ñiện
Hình 2.8 - Cấu trúc bộ ñiều khiển dòng ñiện riêng rẽ có
bù sức ñiện ñộng
Trang 611
với các bộ ñiều khiển tốc ñộ và từ thông bằng PI kinh ñiển Từ ñó
nghiên cứu và giải quyết bài toán thích nghi trên nền của phương
pháp ñiều khiển này
2.3 Tổng hợp bộ ñiều khiển dòng ñiện riêng rẽ có bù sức ñiện
ñộng cho ĐCKĐB
Trong cấu trúc ñiều khiển dòng ñiện riêng rẽ có bù sức ñiện
ñộng, bộ ñiều khiển dòng ñiện ñược sử dụng theo kết quả ñã phân
tích ở trên Theo ñó, bộ ñiều khiển dòng:
; 1 1 2
1
+
=
s s i nl
T
+
=
nm nm i nl
T
2
1
22
Bộ ñiều khiển là khâu PI, xác ñịnh theo chuẩn tối ưu mô ñun:
( )
p
K K
p
Rψ = pψ+ iψ (2.12)
;
r
p
T
L
T
i M i T L K
2
1
=
ψ
( )
p
K K
p
p
ω ω
ω = + (2.13)
; 2
2
1K
K
T
J
K
a
pω =
a
p i T
K K
4
ω
ω =
Hằng số thời gian rotor thiếu chính xác sẽ gây sai số góc pha của
vector từ thông và lệch pha giữa dòng mô hình và dòng ñộng cơ:
s
j
s
i =ˆ ϑ~, ϑ~s= ϑ ˆs− ϑs (2.15)
Hậu quả này sẽ dẫn ñến sai lệch tĩnh của mômen và module từ
thông Tùy theo thực trạng kỹ thuật và ñòi hỏi về chất lượng truyền
ñộng, các sai số trên trong nhiều trường hợp là không chấp nhận
ñược Ngoài ra, sai số xác lập của mômen và từ thông sẽ có ảnh
12
hưởng xấu ñối với các hệ truyền ñộng chất lượng cao
Từ kết quả thiết kế các bộ ñiều khiển ở trên và sử dụng ñộng cơ mẫu 10HP trong thư viện SimPowerSystems của phần mềm Matlab Simulink ñể thực hiện mô phỏng Kết quả mô phỏng và quan sát các ñáp ứng ñối với các trường hợp chưa có sự biến ñộng ñiện trở rotor
và khi có sự thay ñổi ñiện trở rotor như sau:
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
Time (s)
Psird-150
Psird-Ref
Kết quả quan sát cho thấy, ở giai ñoạn khởi ñộng ban ñầu và chưa mang tải thì từ thông ít bị ảnh hưởng bởi sự biến ñộng của ñiện trở rotor Rr Khi ñộng cơ mang tải ñịnh mức và ñiện trở rotor bị biến ñộng ñã làm xấu ñặc tính của ñáp ứng từ thông rotor Trong trường hợp cực hạn, ñiện trở rotor tăng thêm 50% (thể hiện ở ñường Psird-1.5Rr) thì từ thông rotor, khi ñã ñến vùng ổn ñịnh vẫn dao ñộng và lệch biên ñộ với biên ñộ sai khác khoảng ± 0.6% so với giá trị ổn
ñịnh như thể hiện trong Hình 2.17
Hình 2.16 - Đáp ứng từ thông rotor khi biến ñộng tăng ñiện trở rotor
Trang 713
2.91 2.92 2.93 2.94 2.95 2.96 2.97 2.98 2.99 3
0.805
0.81
0.815
0.82
0.825
Time (s)
Psird-150 Psird-100 Psird-Ref
0
500
1000
1500
2000
2500
Time (s)
n-Ref n-100
Quan sát ñáp ứng tốc ñộ thấy rằng, trường hợp ñiện trở rotor tăng
lên 1.5 lần ngoài việc ảnh hưởng ñến ñộ quá ñiều chỉnh khi khởi
ñộng còn ảnh hưởng ñến biên ñộ tuyệt ñối của tốc ñộ trong vùng ổn
ñịnh khi mang tải ñịnh mức Khi ñộng cơ mang tải ñịnh mức ñồng
thời với sự biến ñổi tăng lên 150% của ñiện trở rotor, tốc ñộ ñộng cơ
nằm trong vùng ổn ñịnh mới với biên ñộ trung bình sai khác so với
giá trị mong muốn là 15v/p (1.04%)
2.905 2.91 2.915 2.92 2.925 2.93 2.935 2.94 2.945 1430
1440
1450
1460
Time (s)
n-Ref n-100 n-150
Hình 2.17 - Hiện tượng sai lệch từ thông rotor khi tăng ñiện trở rotor
Hình 2.18 - Đáp ứng tốc ñộ ñộng cơ khi biến ñộng tăng ñiện trở rotor
Hình 2.19 - Hiện tượng lệch biên ñộ tốc ñộ ñộng cơ trong vùng
ổn ñịnh khi tăng ñiện trở rotor
14
-150 -100 -50 0 50 100 150 200 250 300 350
Time (s)
mM-150
mC
35 40 45 50 55 60 65
Time (s)
mM-150
mC
Kết quả cho thấy, khi ñiện trở rotor bị thay ñổi tăng lên 150% so với giá trị nguội thì ñáp ứng mômen của ñộng cơ bị ngược (âm) khi khởi ñộng và dao ñộng mạnh khi mang tải ñịnh mức với biên ñộ dao ñộng ±27.6%
Từ kết quả quan sát cho thấy khi ñiện ñiện trở rotor thay ñổi tăng lên trong quá trình làm việc ảnh hưởng ñến việc ổn ñịnh ñặc tính từ thông và mômen, ñặc biệt là biên ñộ của tốc ñộ ñộng cơ không còn bám theo chính xác giá trị tốc ñộ mong muốn Vấn ñề này sẽ ñược
Hình 2.20 - Đáp ứng mômen ñộ ñộng cơ khi biến ñộng tăng ñiện
trở rotor
Hình 2.21 - Hiện tượng dao ñộng mômen ñộ ñộng cơ khi tăng
ñiện trở rotor
mM-150 mM-100
Trang 815
giải quyết theo hướng thích nghi với sự thay ñổi của ñiện trở rotor
CHƯƠNG 3 ĐIỀU KHIỂN THÍCH NGHI HẰNG SỐ
THỜI GIAN ROTOR
Một hệ thống mà bộ ñiều khiển có khả năng tự thay ñổi thông số
hay cấu trúc của bộ ñiều khiển, hoặc cả về thông số lẫn cấu trúc của
bộ ñiều khiển dựa trên chu trình làm việc ñịnh trước hoặc các thông
số, cấu trúc của ñối tượng ñược quan sát thực tế trong quá trình
làm việc ñược gọi là hệ thống ñiều khiển thích nghi
Ứng dụng trong ñề tài nghiên cứu của mình, tác giả chỉ trình bày
phương pháp thích nghi sử dụng bộ ñiều khiển có cấu trúc cố ñịnh và
thông số ñược cập nhật trực tiếp
Hệ thích nghi sử dụng mô hình tham chiếu (Model reference
adaptive system) ñược viết tắt là MRAS có sử dụng bộ ñiều khiển
thích nghi có mô hình theo dõi (Model reference adaptive control)
ñược viết tắt là MRAC, nguyên lý cơ bản của hệ ñược thể hiện bằng
sơ ñồ tổng quát như sau:
Theo [3], nguyên tắc làm việc của bộ ĐKTN MRAC ñược tóm
Hình 3.2 - Cấu trúc chung của bộ ñiều khiển thích nghi có mô hình theo dõi
16
tắt như sau: Để hệ kín, bao gồm ñối tượng ñiều khiển và bộ ñiều khiển, luôn có ñược chất lượng mong muốn ứng với hàm truyền ñạt mẫu mong muốn thì bộ ñiều khiển cần phải ñược thiết kế và hiệu
chỉnh thường xuyên sao cho tín hiệu ñầu ra y(t) của hệ kín luôn như ñầu ra y m (t) của mô hình tham chiếu Mục tiêu là:
0 ) ( ) ( ) ( ) ( )
Như vậy vấn ñề còn lại của bài toán là thiết kế cơ cấu thay ñổi
tham số bộ ñiều khiển ñể luôn có ñược sai số e(t) ≈ 0 và ñiều này
phải không ñược phụ thuộc vào sự thay ñổi bên trong ñối tượng
Để thực hiện việc hiệu chỉnh tham số p cho bộ ñiều khiển với cấu
trúc xác ñịnh, cho trước, ñiển hình là mô hình ñiều chỉnh theo luật MIT và phương pháp hiệu chỉnh theo hàm mục tiêu xác ñịnh dương ñặt trước
(Massachusetts Institude Technology)
Theo [3], nội dung phương pháp hiệu chỉnh này là thay ñổi vector
thông số p sao cho ñảm bảo mục tiêu (3.1) Tức là cần có:
dt
t de
e (3.2)
Và ñể ñạt ñược (3.2) ta chỉ cần thay ñổi p sao cho:
T
p
e e dt
p d
∂
∂
−
T
p
e e dt
p d
∂
∂
−
Trong ñó γ là hằng số dương tùy ý và ñược gọi là hệ số khuếch ñại thích nghi, tốc ñộ ñể lim ( ) 0
> e t
t phụ thuộc theo ñộ lớn của γ
Cũng theo [3], phương pháp hiệu chỉnh này nhờ cực tiểu hóa hàm
Trang 917
mục tiêu xác ñịnh dương V(e) của các vector sai lệch e
V và V ( ) 0 = 0
Và chỉ cần xác ñịnh bộ ñiều khiển sao cho ( )
dt
e dV
xác ñịnh âm
theo e Theo lý thuyết Lyapunov, ñiều kiện này cũng ñảm bảo ñể
Một bộ ñiều khiển tổng hợp, nếu trong quá trình làm việc có khả
năng tự xác ñịnh lại mô hình toán học mô tả ñối tượng ñể từ ñó tự
chỉnh ñịnh lại bản thân nó cho phù hợp vói sự thay ñổi của ñối tượng
là bộ ĐKTN tự chỉnh (Self tuning regulator), viết tắt là STR Bộ
ĐKTN tự chỉnh ñơn giản nhất là bộ ĐKTN tự chỉnh tham số, tức là
nó không tự thay ñổi cấu trúc bộ ñiều khiển mà chỉ xác ñịnh lại các
tham số ñối tượng ñể từ ñó tự chỉnh ñịnh lại các tham số ñiều khiển
của chính mình cho phù hợp
Một hướng giải quyết bài toán khác khi sử dụng phương pháp
thiết kế bộ ñiều khiển thích nghi tự chỉnh trực tiếp như ñược ñề cập
ñến trong [9] Mô hình này sử dụng cơ cấu nhận dạng tham số ñối
tượng kết hợp thuật toán xác ñịnh tham số ñiều khiển thành bộ quan
sát trực tiếp tham số ñối tượng ñể cập nhật cho bộ ñiều khiển Sơ ñồ
trên Hình 3.3 có thể viết lại như sau:
Hình 3.3 - Cấu trúc chung của bộ ñiều khiển thích nghi tự chỉnh
18
3.4 Điều chỉnh tự ñộng và lịch trình ñộ lợi
Trong nhiều trường hợp, có thể biết ñược sự thay ñổi ñộng học của quá trình theo các ñiều kiện vận hành Nguồn gốc của sự thay ñổi ñộng học có thể là tính phi tuyến Có thể thay ñổi tham số của bộ ñiều khiển bằng cách giám sát các ñiều kiện vận hành của quá trình Phương pháp này ñược gọi là lịch trình ñộ lợi
3.5 Điều khiển mờ thích nghi
Kỹ thuật ñiều khiển mờ ñã ñược phát triển thêm tính thích nghi
ñể tạo nên một hệ thống ñiều khiển trong ñó thông số và cấu trúc của
bộ ñiều khiển thay ñổi trong quá trình vận hành, nhằm giữ vững chất lượng ñiều khiển của hệ thống khi có sự hiện diện của các yếu tố bất ñịnh cũng như sự thay ñổi thông số trong hệ thống
3.6 Ứng dụng ñiều khiển thích nghi ñể ñiều khiển ĐCKĐB
Như ñã phân tích trong Chương 2, sự thay ñổi hằng số thời gian rotor Tr làm ảnh hưởng ñến tốc ñộ ñồng bộ của ñộng cơ Các bộ ñiều khiển và mô hình từ thông ñược xây dựng trên cơ sở hằng số thời gian Tr xác ñịnh dẫn ñến thông số bộ ñiều khiển không còn là tối ưu
và kéo dài thời gian quá ñộ, tựa sai hướng từ thông rotor khi mà
Tr bị biến ñổi
Xem xét các phương pháp thích nghi ñược trình bày trong 3.2 và xét về giới hạn phạm vi cần thích nghi theo yêu cầu nghiên cứu (thích nghi theo Tr), ñối với hệ thống này chúng ta chỉ cần sử dụng một bộ
Hình 3.4 - Cấu trúc ñiều khiển thích nghi
tự chỉnh trực tiếp
Trang 1019
ñiều khiển thích nghi có khả năng tự chỉnh ñịnh thông số theo Tr Để
giải quyết vấn ñề này, một bộ ñiều khiển PI ñược thiết kế theo
phương pháp truyền thống có các thông số phụ thuộc vào hằng số
thời gian rotor Tr kết hợp với việc quan sát trạng thái có thể ñáp ứng
ñược Trên cơ sở ñó ñưa ñến cấu trúc cho hệ ĐKTN theo hằng số
thời gian rotor như sau:
Để thực hiện cấu trúc này tác giả thực hiện việc thiết kế các bộ
ñiều khiển từ thông và tốc ñộ có thông số hiệu chỉnh ñược theo tham
số Tr Quan sát từ thông rotor và hằng số thời gian rotor ñể tính toán
lại tốc ñộ ñồng bộ ωs phục vụ cho các khâu chuyển ñổi hệ trục tọa ñộ
CHƯƠNG 4 TỔNG HỢP BỘ ĐIỀU KHIỂN THÍCH NGHI
HẰNG SỐ THỜI GIAN ROTOR
thời gian rotor
20
Theo [5], thuật toán lọc Kalman ñược xây dựng ñể ứng dụng quan sát trạng thái ĐCKĐB rotor lồng sóc như sau:
Mô hình gián ñoạn của ĐCKĐB trên hệ dq (1.23) ñược viết lại:
= +
=
+
k k
k k k Cx y
Bu Ax
x 1 (4.5) Các ma trận trọng số trong (4.5):
;
1 0
1 0
1 1
1 1 1
1 1
1 1 1
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
=
r s
r
s r r
r r
s s
r s
r s
T
T T T
T
T T
T T
T
T
T T
T T
T T
T T
T T
T T T
A
ω ω
ω ω σ
σ ω σ σ σ
σ ω
ω σ
σ σ
σ ω
σ σ
; 0 0 0 0 1 0 0 1
=
s L
T B
σ
T
C
=
0 0 0 0 1 0 0 1
(4.6)
Đặt τ = 1/Tr, và xem như một hằng số ngẫu nhiên có dạng:
k k
τ + 1 = + (4.7) Trong ñó { } ξk là nhiễu ồn trắng phân bố chuẩn Gaussian không tương quan với nhiễu ño lường { } ηk và có phương sai là một ma trận dương cho trước Var( ) ξk =S k Mô hình ñộng cơ (4.5) với giả thiết (4.7) có thể ñược viết lại thành hệ phi tuyến như sau:
( )
+
=
+
+
=
+ +
k k
k k k
k k k k k k
k k k k k
x C y
G u B x A x
η τ
ξ
ξ τ
τ τ
0
0
1
1
(4.8)
Trong ñó:
