(Luận văn) phân chia tải cho 02 động cơ xoay chiều làm việc song song nối cứng trục

I ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP -o0o - LÊ HỒNG THU lu an n va PHÂN CHIA TẢI CHO 02 ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU LÀM VIỆC SONG SONG NỐI CỨNG TRỤC p ie gh tn to d oa nl w LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ll u nf va an lu Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển Tự động hóa oi m z at nh CB HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Nguyễn Duy Cương z m co l gm @ THÁI NGUYÊN- 2016 an Lu n http://www.lrc.tnu.edu.vn va Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN ac th si II LỜI CAM ĐOAN Tên là: Lê Hồng Thu Sinh ngày: 27 tháng 02 năm 1990 Học viên Cao học Khoá 16 – Lớp Kỹ thuật Điều khiển Tự động hóa - Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Xin cam đoan luận văn “Phân chia tải cho 02 động xoay chiều làm việc song song nối cứng trục.” thầy giáo PGS.TS Nguyễn Duy Cương lu hướng dẫn công trình nghiên cứu riêng tơi Tất tài liệu tham khảo an có nguồn gốc, xuất xứ rõ ràng va n Tôi xin cam đoan tất nội dung luận văn nội gh tn to dung đề cương yêu cầu thầy giáo hướng dẫn Nếu có vấn đề ie nội dung luận văn, tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm với lời cam p đoan nl w tháng năm 2016 d oa Thái Nguyên, ngày ll u nf va an lu Học viên oi m Lê Hồng Thu z at nh z m co l gm @ an Lu n http://www.lrc.tnu.edu.vn va Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN ac th si III LỜI CẢM ƠN Sau thời gian nghiên cứu, làm việc khẩn trương hướng dẫn tận tình giúp đỡ thầy giáo PGS.TS Nguyễn Duy Cương, luận văn với đề tài “Phân chia tải cho 02 động xoay chiều làm việc song song nối cứng trục” hồn thành Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới: Thầy giáo hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Duy Cương tận tình dẫn, giúp đỡ tơi hồn thành luận văn Các thầy giáo Trường Đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên lu an bạn bè đồng nghiệp, quan tâm động viên, giúp đỡ tơi suốt q trình n va học tập để hoàn thành luận văn tn to Mặc dù cố gắng hết sức, song điều kiện thời gian kinh nghiệm gh thực tế thân cịn ít, đề tài khơng thể tránh khỏi thiếu sót Vì p ie vậy, tơi mong nhận đóng góp ý kiến thầy giáo, cô giáo w bạn bè đồng nghiệp oa nl Tôi xin chân thành cảm ơn! d Thái Nguyên, ngày tháng năm 2016 lu ll u nf va an Học viên m oi Lê Hồng Thu z at nh z m co l gm @ an Lu n http://www.lrc.tnu.edu.vn va Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN ac th si IV MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN I LỜI CẢM ƠN III DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VI DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VII LỜI NÓI ĐẦU IX CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PHÂN CHIA TẢI CHO HAI ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU NỐI CỨNG TRỤC lu 1.1 Những yêu cầu truyền động thực tế an 1.2 Giải pháp truyền thống va n 1.3 Giải pháp đề xuất tn to CHƯƠNG 2: MƠ HÌNH TỐN ĐỘNG CƠ ĐIỆN XOAY CHIỀU ie gh 2.1 Máy điện đồng p 2.1.1 Định nghĩa oa nl w 2.1.2 Cấu tạo nguyên lý hoạt động: 2.1.3 Phân loại: d an lu 2.2 Động điện đồng u nf va 2.2.1 Nguyên lý làm việc động điện đồng pha 2.2.2 Các phương pháp khởi động động đồng 10 ll oi m 2.3 Mơ hình tốn mơ tả động học động đồng pha 10 z at nh 2.3.1 Biến đổi hệ tọa độ .11 2.3.2 Các phương trình hệ tọa độ dq 12 z @ 2.3.3 Phương trình tính điện áp MTu 12 l gm 2.4 Mơ hình hai động đồng pha nối cứng trục .13 m co 2.4.1 Phương trình tốn mơ tả động đồng 01 13 2.4.2 Phương trình tốn mơ tả động đồng 02 13 an Lu 2.4.3 Phương trình mơ men hai động chung tải .14 n http://www.lrc.tnu.edu.vn va Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN ac th si V CHƯƠNG 3: ĐIỀU KHIỂN THÍCH NGHI THEO MƠ HÌNH MẪU (MRAS)… 15 3.1 Hệ thống điều khiển thích nghi theo mơ hình mẫu .15 3.2 Thiết kế hệ thống điều khiển thích nghi trực tiếp .18 3.2.1 Thiết kế điều khiển thích nghi trực tiếp dựa vào luật MIT 18 3.2.2 Thiết kế điều khiển TNTT dựa vào phương pháp ổn định Liapunov 26 3.2 Thiết kế hệ thống điều khiển thích nghi gián tiếp dựa vào phương pháp ổn định Liapunov 32 3.2.1 Xác định cấu trúc đối tượng mơ hình mẫu 32 3.2.2 Xác định phương trình sai số 33 lu 3.2.3 Chọn hàm Lyapunov V(e) 34 an n va 3.2.4 Xác định điều kiện để đạo hàm V (e) xác định âm 34 tn to 3.2.5 Tìm tham số biểu thức tham số am , bm .35 ie gh 3.2.6 Xác định tham số p , p 36 21 22 p 3.2.7 Thiết kế điều khiển PD thích nghi 36 nl w CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN VÀ MÔ PHỎNG .42 d oa 4.1 Xây dựng đối tượng Matlab/Simulink 42 an lu 4.2 Thiết kế điều khiển 44 va 4.2.1 Xây dựng điều khiển PID theo phương pháp Zigler – Nichol 44 ll u nf 4.2.2 Bộ điều khiển PI điều chỉnh dòng điện động ĐB3P 46 oi m 4.2.3 Bộ điều khiển PID điều chỉnh tốc độ động ĐB3P 47 z at nh 4.2.4 Kêt mô 48 4.3 Bộ điều khiển PI thích nghi điều chỉnh dòng điện 51 z 4.3.1 Thiết kế điều khiển PI thích nghi điều chỉnh dòng điện Isq2 .51 @ l gm 4.3.2 Kết mô điều khiển PI thích nghi 53 KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ 57 m co TÀI LIỆU THAM KHẢO 59 an Lu n http://www.lrc.tnu.edu.vn va Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN ac th si VI DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Từ viết tắt MRAS Tên tiếng Anh Tên tiếng Việt Model Reference Adaptive Hệ thống thích nghi theo System mơ hình mẫu Proportional - Integral - PID Tỷ lệ - tích phân - đạo hàm Derivative lu an Alternating Current Dòng điện xoay chiều DC Direct Current Dòng điện chiều AD Analog digital Bộ biến đổi tương tự -số n va AC tn to Thích nghi trực tiếp ie gh TNTT Động đồng p ĐCĐB Đồng pha d oa nl w ĐB3P ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n http://www.lrc.tnu.edu.vn va Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN ac th si VII DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1-1: Sơ đồ 02 động xoay chiều nối cứng trục Hình 1-2: Cấu trúc hệ thống điều khiển truyền thống Hình 1-3:Cấu trúc hệ thống điều khiển đề xuất Hình 2-1: Cấu tạo máy điện đồng Hình 2-2: Sơ đồ Véc-tơ chuyển đổi sang hệ dq 11 Hình 3-1: Sơ đồ hệ thống điều khiển thích nghi tham số 15 Hình 3-2: Sơ đồ hệ thống điều khiển thích nghi tín hiệu 16 Hình 3-3:Điều khiển thích nghi trực tiếp 17 lu an Hình 3-4: Mơ hình đối tượng điều khiển mơ hình mẫu 19 n va Hình 3-5: Sự thay đổi tham số bp dẫn tới thay đổi đáp ứng đầu 20 gh tn to Hình 3-6: Đáp ứng đầu đối tượng (Yp), đáp ứng mơ hình mẫu (Yp1) sai lệch hai đáp ứng đầu (e) thay đổi tham số bp 21 p ie Hình 3-7: Bộ điều khiển thích nghi trực tiếp dựa vào luật MIT theo tham số Kb 22 Hình 3-8: Đáp ứng đầu đối tượng điều khiển mơ hình mẫu theo luật MIT 22 nl w Hình 3-9: Sai lệch đầu đối tượng mô hình mẫu 23 d oa Hình 3-10: Hệ số thích nghi Kb theo luật MIT 23 an lu Hình 3-11: Sơ đồ mơ chỉnh định thông số Ka Kb 24 va Hình 3-12: Đáp ứng đầu sai lệch đầu đối tượng mô hình mẫu 25 u nf Hình 3-13: Các hệ số Ka Kb 25 ll Hình 3-14: Khi thay đổi hệ số thích nghi 26 m oi Hình 3-15: Hệ thống điều khiển thích nghi gián tiếp 38 z at nh Hình 3-16: Hệ thống điều khiển thích nghi gián tiến Matlab/Simulink 39 Hình 3-17: Đáp ứng đối tượng, mơ hình mẫu với tham số đối tượng thay đổi z gm @ t  15(s);t  30(s) 40 m co d l Hình 3-18: Đáp ứng tham số hiêu chỉnh mơ hình mẫu tham số thích nghi am , bm , K p , K với thay đổi tham số mô hình đối tượng t  15(s);t  30(s) 41 Hình 4-1: Sơ đồ chuyển đổi từ Uabc sang Udq 42 an Lu Hình 4-2: Sơ đồ mối liên hệ yd, yq với isd, isq 42 n http://www.lrc.tnu.edu.vn va Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN ac th si VIII Hình 4-3: Mơ hình chi tiết động ĐB3P 43 Hình 4-4: Mơ hình động ĐB3P 43 Hình 4-5: Mơ hình động ĐB3P nối cứng trục 44 Hình 4-6: Đáp ứng nấc hệ hở có dạng S 44 Hình 4-7:Xác định số khuếch đại tới hạn 45 Hình 4-8: Đáp ứng nấc hệ kín k = kth 45 Hình 4-9: Bộ điều khiển PI chỉnh dịng ĐCĐB pha 01 46 Hình 4-10:Cấu trúc điều khiển PI chỉnh dịng mơ hình ĐCĐB pha nối cứng trục 47 Hình 4-11: Sơ đồ mạch vòng ổn định tốc độ 01 ĐCĐB pha 47 lu an Hình 4-12: Sơ đồ mạch vịng ổn định tốc độ với ĐCĐB pha nối cứng trục 48 n va Hình 4-13: Đặc tính dịng Isq động 01 02 hệ tọa độ dq sử dụng điều khiển PID 49 ie gh tn to Hình 4-14: Sai lệch dòng Isq1 ĐC01 với Isq2 ĐC02 sử dụng điều khiển PID 50 p Hình 4-15: Sơ đồ mơ điều khiển thích nghi dịng điện isq2 động 02 Matlab/Simulink 2012 53 w oa nl Hình 4-16: Đặc tính dịng điện Isq1; Isq2 áp dụng điều khiển PI thích nghi 54 d Hình 4-17: Sai lệch Isq1; Isq2 áp dụng điều khiển PI thích nghi 54 an lu Hình 4-18: Đặc tính tốc độ hệ thống áp dụng điều khiển PI thích nghi 55 u nf va Hình 4-19: Đặc tính mơmen hệ thống áp dụng điều khiển PI thích nghi 55 Hình 4-20: Tham số thích nghi Kp điều khiển PI dòng điện isq2 56 ll oi m Hình 4-21: Tham số thích nghi Ki điều khiển PI thích nghi dịng điện isq2 56 z at nh z m co l gm @ an Lu n http://www.lrc.tnu.edu.vn va Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN ac th si IX LỜI NÓI ĐẦU Trong thời đại cơng nghiệp hóa đại hóa gắn liền với tri thức nay, việc ứng dụng tiến khoa học kỹ thuật hệ thống điều khiển, từ việc điều khiển động công suất nhỏ, đến động công suất lớn cho dây truyền lớn, hệ thống nhà máy, xí nghiệp đặc biệt quan tâm Cùng với trợ giúp máy tính, trí tuệ nhân tạo, hệ thống điều khiển ngày trở nên hoàn thiện hơn, phục vụ nhiều chức khả tự động hóa ngày cao Do đó, yêu cầu cán kỹ thuật phải có trình độ cao, đồng thời phải có khả nắm lu an bắt công nghệ cách tốt Tuy nhiên, hệ thống n va sử dụng lại yêu cầu người cán kỹ thuật phải có khả nắm bắt tn to cải tiến công nghệ cho hệ thống gh Việc sử dụng động công suất lớn đáp ứng yêu cầu tải p ie gặp nhiều khó khăn thiết kế, chế tạo động công suất lớn Vận hành động w công suất lớn đồng nghĩa với việc kèm với thiết bị biến đổi (bộ chỉnh oa nl lưu có điều khiển động chiều, nghịch lưu động d xoay chiều) công suất lớn Việc chế tạo động công suất lớn chế tạo lu u nf thiết kế chế tạo va an biến đổi công suất lớn tương xứng phức tạp tốn để ll Với đề tài: “Phân chia tải cho 02 động xoay chiều làm việc song m oi song nối cứng trục”, đưa giải pháp khắc phục khó khăn, hạn chế z at nh thay sử dụng động công suất lớn ta sử dụng 02 động có z tổng cơng suất cơng suất động cần thay thế, động chọn gm @ có tốc độ định mức cơng suất định mức, nối cứng trục Ưu điểm n http://www.lrc.tnu.edu.vn va Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN an Lu Phương pháp nghiên cứu đề tài sau: m co đổi kèm có cơng suất nhỏ [1] l giải pháp là: Tính khả thi việc thiết kế, chế tạo động biến ac th si X - Nghiên cứu lý thuyết xây dựng mơ hình tốn hệ hai động xoay chiều nối cứng trục - Nghiên cứu hệ thống điều khiển thích nghi theo mơ hình mẫu MRAS áp dụng cho toán cân tải hai động xoay chiều làm việc song song nối cứng trục - Kiểm chứng kết thiết kế thông qua mô phỏngbằng phần mềm Matlab/Simulink Cấu trúc luận văn bao gồm chương, nội dung tóm tắt chương sau: lu an Chương 1: Tổng quan phân chia tải cho 02 động xoay chiều nối cứng n va trục tn to Đặt vấn đề cân tải cho hai động xoay chiều nối cứng trục Tổng gh quan phương pháp cân tải cho hai động xoay chiều nối cứng trục p ie Chương 2: Mơ hình tốn động điện xoay chiều w Cấu tạo, phân loại nguyên lý hoạt động máy điện đồng Trình bày oa nl cấu tạo, nguyên lý làm việc phương pháp khởi động động điện đồng d pha Mơ hình tốn mơ tả động học động đồng pha dựng mơ hình lu va an toán cho hệ truyền động gồm động xoay chiều nối cứng trục u nf Chương 3: Điều khiển thích nghi theo mơ hình mẫu (MRAS) ll Khái niệm điều khiển thích nghi, điều khiển thích nghi theo mơ hình m oi mẫu, điều khiển thích nghi trực tiếp Lý thuyết ổn định Lyapunov đýợc áp dụng z at nh để tìm cơng thức hiệu chỉnh thơng số đổi tượng điều theo thông số z mơ hình mẫu @ Áp dụng lý thuyết hệ thống thích nghi theo mơ hình mẫu MRASđể gm l thiết kế hệ thống điều khiển đề xuất Chương Hệ thống điều khiển m co với cấu trúc 02 mạch vòng, mạch vòng tốc độ bên ngồi, mạch vịng dịng điện tính tốn trước với thông số điều khiển cố định n http://www.lrc.tnu.edu.vn va Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN an Lu bên Bộ điều khiển PID mạch vòng dòng điện động thứ ac th si 45 Bảng 4.1: Các tham số PID theo phương pháp Ziegler-Nichols thứ Thông số kp TI TD P T2/(k.T1) - - PI 0,9T2/(k.T1) T1/0,3 - PID 1,2T2/(k.T1) 2T1 0,5T1 BĐK Phương pháp Ziegler-Nichols thứ hai: lu an Phương pháp áp dụng cho đối tượng có khâu tích phân lý tưởng n va mực chất lỏng bồn chứa, vị trí hệ truyền động dùng động cơ… tn to Đáp ứng độ hệ hở đối tượng tăng đến vô Phương pháp p ie gh thực sau [4]: d oa nl w va an lu Hình 4-7:Xác định số khuếch đại tới hạn - Thay điều khiển PID hệ kín khuếch đại (hình 4.6) u nf - Tăng hệ số khuếch đại tới giá trị tới hạn kth để hệ kín chế độ biên giới ổn ll định, tức h(t) có dạng dao động điều hòa oi m z at nh - Xác định chu kỳ Tth dao động z m co l gm @ http://www.lrc.tnu.edu.vn n va Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN an Lu Hình 4-8: Đáp ứng nấc hệ kín k = kth ac th si 46 Thông số điều khiển chọn theo bảng sau: Bảng 4.2: Các tham số PID theo phương pháp Ziegler-Nichols thứ Thông số kp TI TD P 0,5kth - - PI 0,45kth 0,85Tth - PID 0,6kth 0,5Tth 0,125Tth BĐK lu an va 4.2.2 Bộ điều khiển PI điều chỉnh dòng điện động ĐB3P n Trước vào thiết kế điều khiển thích nghi điều chỉnh dịng cho gh tn to động thứ 2, ta tiến hành thiết kế điều khiển PID cho đồng thời động p ie Giải thuật xây dựng điều khiển PID luận văn đưa dựa theo phương d oa nl w pháp thực nghiệm Ziegler-Nichols (Mục 4.2.1.) ll u nf va an lu oi m z at nh z gm @ m co l Hình 4-9: Bộ điều khiển PI chỉnh dòng ĐCĐB pha 01 n va http://www.lrc.tnu.edu.vn an Lu Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN ac th si 47 Bởi động có tính chất giống nhau, ta cần tính tốn điều khiển dịng cho động thứ nhất, tương tự ta có điều khiển dòng cho động thứ lu an n va tn to gh Hình 4-10:Cấu trúc điều khiển PI chỉnh dịng mơ hình ĐCĐB p ie pha nối cứng trục w Các thông số điều khiển PI hiệu chỉnh dòng Isd Isq tính oa nl tốn dựa theo phương pháp Ziegler – Nichols d 4.2.3 Bộ điều khiển PID điều chỉnh tốc độ động ĐB3P lu va an Để ổn định tốc độ động tải thay đổi trình làm việc, u nf mạch vòng điều chỉnh tốc độ thực điều khiển PID Sơ đồ hệ ll thống ổn định tốc độ động đồng pha xây dựng (Hình 4-11) oi m z at nh z m co l gm @ http://www.lrc.tnu.edu.vn n va Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN an Lu Hình 4-11: Sơ đồ mạch vịng ổn định tốc độ 01 ĐCĐB pha ac th si 48 Mạch vòng ổn định tốc độ quay động cơ, bên cạnh điều khiển PID cịn bao gồm phần khởi động mềm hạn dịng Tương tự ta có sơ đồ mơ mạch vịng ổn định tốc độ tương ứng với mơ hình động nối cứng trục (Hình 4-12) lu an n va tn to ie gh Hình 4-12: Sơ đồ mạch vịng ổn định tốc độ với ĐCĐB pha nối cứng trục p Các thông số ổn định tốc độ tính tốn dựa theo phương pháp nl w Ziegler – Nichols d oa 4.2.4 Kêt mô an lu Bảng 4.3:Thông số kỹ thuật động 45kW Điện áp pha định mức u nf va Công suất định mức 220V ll 50Hz Điện cảm dọc trục Lsd = 4.09mH Lsq = 5.13mH gm @ Mô-men quán tính R s = 0.08Ω z Điện cảm ngang trục z at nh Điện trở cuộn dây stator oi m Tần số lưới điện l 0.0002 kg m2 ψp = 0.951 Wb Số đôi cực từ pc = n va http://www.lrc.tnu.edu.vn an Lu Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN m co Từ thông cực ac th si 49 Tốc độ đặt ω* = 400 ( rad/s ) Sau động khởi động không tải 0.05 giây ta cho động mang tải mT = 20 Nm Kết mô sau : lu an n va p ie gh tn to oa nl w d Hình 4-13: Đặc tính dòng Isq động 01 02 hệ tọa độ dq sử lu Thông số điều khiển dịng tìm dựa theo phương pháp u nf - va an dụng điều khiển PID ll Ziegler Nichols sau: m oi Bộ PIsd1 hiệu chỉnh mạch vịng dịng điện isd1 có hàm truyền: z at nh 𝑃𝐼𝑠𝑑1 = 10 + 20 𝑠 (4.1) z Bộ PIsq1 hiệu chỉnh mạch vịng dịng điện isq1 có hàm truyền: gm (4.2) l 20 𝑠 @ 𝑃𝐼𝑠𝑞1 = 10 + m co Bộ PIsd2 hiệu chỉnh mạch vịng dịng điện isd2 có hàm truyền: n va http://www.lrc.tnu.edu.vn an Lu Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN ac th si 50 𝑃𝐼𝑠𝑑2 = 10 + 20 𝑠 (4.3) Bộ PIsq2 hiệu chỉnh mạch vòng dòng điện isq2 có hàm truyền: 𝑃𝐼𝑠𝑞2 = 10 + 20 𝑠 (4.4) Thông số điều khiển ổn định tốc độ: - 𝑃𝐼𝑡𝑜𝑐𝑑𝑜 = 0.5 + 𝑠 (4.5) lu an n va p ie gh tn to d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh Hình 4-14: Sai lệch dịng Isq1 ĐC01 với Isq2 ĐC02 sử dụng điều khiển PID z gm @ Nhận xét: sai lệch tĩnh hệ thống gần không m co l - Khi hệ thống làm việc ổn định tốc độ động bám theo giá trị đặt, sau lại ổn định bám trở lại tốc độ đặt http://www.lrc.tnu.edu.vn n va Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN an Lu - Khi động làm việc có tải thời điểm 0.05 giây , tốc độ động giảm xuống ac th si 51 - Dòng điện khởi động nằm phạm vi cho phép - Trong điều kiện thực tế động khơng hồn tồn giống Suy giả thiết đưa tham số Rs động sai khác Nhận thấy dịng điện Isq1 Isq2 khơng hồn tồn bám thể (Hình 4-13) (Hình 4-14) 4.3 Bộ điều khiển PI thích nghi điều chỉnh dịng điện Giải pháp đề xuất trình bày nghiên cứu là: giữ nguyên cấu trúc điều khiển hai mạch vòng điều khiển, điều khiển PID mạch vòng tốc độ bên lu chung cho 02 động với thông số cố định, hai điều khiển PID an mạch vòng dòng điện bên riêng cho 02 động cơ, điều khiển dòng điện va n động 1với thơng số cố định, tín hiệu điều khiển tín hiệu gh tn to mẫu, thơng số điều khiển dịng động thứ hai hiệu chỉnh dựa ie sai lệch dịng điện 02 động Nói cách khác, điều khiển dòng p động thứ điều khiển thích nghi thiết kế dựa mơ hình nl w mẫu tạo điều khiển dòng động thứ phần thơng d oa số động Với cấu trúc q trình vận hành, dịng điện động an lu thứ xem dòng mẫu, dịng động thứ ln bám dịng động u nf va với sai số nhỏ Có nghĩa dịng phần ứng hai động – điều mà mong đợi ll oi m 4.3.1 Thiết kế điều khiển PI thích nghi điều chỉnh dịng điện Isq2 z at nh Dựa theo bước xây dựng điều khiển thích nghi theo mơ hình mẫu (MRAS) Chương Ta tiến hành xây dựng điều khiển PI thích nghi đối z @ với dòng điện Isq2 - Xác định phương trình vi phân cho 𝑒 cho dịng isq2: m co định Liapunov sau: l gm Các bước tiến hành thiết kế PI thích nghi dựa theo phương pháp ổn http://www.lrc.tnu.edu.vn n va Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN an Lu Ta có phương trình sai số: ac th si 52 𝑒1 = 𝑒 = 𝑖𝑠𝑞2 − 𝑖𝑠𝑞1 (4.6) Suy ra, phương trình vi phân sai số là: 𝑑 (𝑖 − 𝑖𝑠𝑞1 ) 𝑑𝑡 𝑠𝑞2 - Chọn hàm Lyapunov dòng isq2: (4.7) 𝑒2 = 𝑒̇ = Trong toán ta chọn hàm ổn định Lyapunov có phương trình: V (e)  eT Pe  aT a  bT  b (4.8) - Xác định điều kiện để đạo hàm V(e) xác định âm: lu Biểu thức Kp Ki thích nghi xây dựng sau: an (p  22 (4.9) e  p22e2 ) dt  K p (0) 21 n va K p (isq )  gh tn to  22 (p (4.10) e  p22e2 )dt  K i (0) 21 p ie Ki (isq )   sai lệch lượng đặt isd2(ref) với đầu hệ thống isd2 P21; P22 phần tử thuộc ma trận đối xứng xác định dương P oa nl w Trong đó: - Giải phương trình: AmT P  PAm  Q d (4.11) lu ll m Q chọn sau: u nf xác định dương va an Để tìm ma trận P ta cần tiến hành giải phương trình (4.11), với Q ma trận −800 30.4 ] 11.9 4.8 oi (4.12) z at nh 𝑄=[ Sử dụng lệnh phần mềm Matlab: z Suy ma trận P: (4.13) n va http://www.lrc.tnu.edu.vn an Lu Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN 0.1 ] 0.1 m co 𝑃=[ l gm @ >>lyap(Am,Q); ac th si 53 Các hệ số thích nghi 𝛂𝟐𝟐 , 𝛃𝟐𝟐 lựa chọn tự do, trạng thái ổn định luôn đảm bảo 4.3.2 Kết mô điều khiển PI thích nghi lu an n va gh tn to p ie Hình 4-15: Sơ đồ mơ điều khiển thích nghi dịng điện isq2 động w 02 Matlab/Simulink 2012 oa nl Từ biểu thức hệ số Kp Ki thích nghi, tham số tính d (Mục 4.3.2) hệ thống điều khiển thích nghi theo mơ hình mẫu để hiệu chỉnh ll u nf va (Hình 4.15) an lu dịng isq2 thực Matlab/Simulink để kiểm tra đáp ứng hệ thống oi m z at nh z m co l gm @ n va http://www.lrc.tnu.edu.vn an Lu Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN ac th si 54 lu an n va p ie gh tn to Hình 4-16: Đặc tính dịng điện Isq1; Isq2 áp dụng điều khiển PI thích nghi d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z Hình 4-17: Sai lệch Isq1; Isq2 áp dụng điều khiển PI thích nghi m co l gm @ n va http://www.lrc.tnu.edu.vn an Lu Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN ac th si 55 lu an Hình 4-18: Đặc tính tốc độ hệ thống áp dụng điều khiển PI thích nghi n va p ie gh tn to d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh Hình 4-19: Đặc tính mơmen hệ thống áp dụng điều khiển PI thích nghi z m co l gm @ n va http://www.lrc.tnu.edu.vn an Lu Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN ac th si 56 lu an n va p ie gh tn to Hình 4-20: Tham số thích nghi Kp điều khiển PI dòng điện isq2 d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z gm @ dòng điện isq2 m co l Hình 4-21: Tham số thích nghi Ki điều khiển PI thích nghi http://www.lrc.tnu.edu.vn n va Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN an Lu Nhận xét: ac th si 57 Qua kết mơ (Hình 4.16, 4.17, 4.18, 4.19) ta thấy rằng: Tín hiệu dịng điện đầu theo hệ dq động 02 bám theo tín hiệu - dịng điện đầu động 01 (mơ hình mẫu) Tốc độ đầu ln bám theo lượng đặt điều kiện tải thay đổi - (tải thay đổi lên 20N.m thời điểm 0.05s) Các tham số thích nghi điều khiển PI dòng điện isq2 hội tụ - nhanh, đảm bảo hệ thống ổn định cho chất lượng điều khiển tốt Những yếu tố giúp loại bỏ tình trạng động làm việc tải, động lu cịn lại non tải tình trạng xấu động việc kéo toàn an tải phải kéo động lại n va to ie gh tn KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ p Kết đạt được: nl w Luận văn trình bày giải pháp thực kết hợp hai hay d oa nhiều động xoay chiều pha nối cứng trục làm việc để tạo công an lu suất lớn theo yêu cầu đồng thời cho phép động đóng góp phần u nf va cơng suất riêng theo mong muốn Ý tưởng phương pháp coi dịng động dòng mẫu, dòng động khác làm việc bám ll z at nh động oi m theo dòng động mẫu điều thực việc phân chia tải cho Giải thuật điều khiển thích nghi theo mơ hình mẫu áp dụng để z thiết kế điều khiển cho dòng điện Isq động 02 Kết mô @ túc để mở triển vọng áp dụng vào thực tế sản xuất Đóng góp luận văn: n va http://www.lrc.tnu.edu.vn an Lu Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN m co l gm chứng minh giải pháp nên xem xét, đánh giá cách nghiêm ac th si 58 - Xây dựng mơ hình 02 động xoay chiều ba pha làm việc song song nối cứng trục, mơ hình hóa phần mềm Matlab/Simulink - Thiết kế điều khiển thích nghi trực mơ hình mẫu cho đối tượng 02 động xoay chiều ba pha làm việc song song nối cứng trục - Kiểm chứng hệ thống điều khiển đề xuất thông qua mô Hạn chế đề tài: Thiết kế đề xuất thể nhiều ưu điểm nêu, nhiên bên cạnh cịn thể nhược điểm sau: lu - Chỉ dừng lại thiết kế, mô phỏng, cần áp dụng vào mơ hình thử an nghiệm, thực tế sản xuất va n - Thuật ngữ chia tải chưa rõ ta sử dụng sensor dòng điện gh tn to Để giúp cho toán hoàn thiện hơn, nghiên cứu tới cần quan p ie Đề xuất hướng nghiên cứu tiếp theo: oa nl w tâm vấn đề sau: - Tiến hành áp dụng vào mơ hình thực tế sản xuất d an lu - Thuật ngữ chia tải rõ ta sử dụng sensor đo mô men trục u nf va động thay sử dụng sensor dòng điện Tuy nhiên sensor đo mơ men có giá thành cao, việc lắp ráp khó khăn ll oi m - Áp dụng vào thực tế sản xuất với động công suất lớn z at nh - Mạch điện tử thực chức điều khiển thích nghi tương tự xây dựng dựa theo cơng thức tốn dạng biểu thức tích phân z m co l gm @ n va http://www.lrc.tnu.edu.vn an Lu Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN ac th si 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Duy Cương (2014), Đề tài Khoa học Công nghệ cấp Bộ: “Cân tải cho 02 động làm việc song song, nối cứng trục” [2] PGS.TS Võ Quang Lạp, TS Trần Xuân Minh, Giáo trình Kĩ thuật biến đổi, ĐH Kỹ thuật Công nghiệp – Thái Nguyên [3] Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Văn Liễn, Nguyễn Thị Hiền (2008), Truyền động điện, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội lu [4] Võ Minh Chính, Nguyễn Quốc Hải, Trần Trọng Minh, Điện tử công an suất, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội va n [5] Vũ Gia Hanh, Trần Khánh Hà, Phan Tử Thụ (1998), Máy điên T1, to gh tn NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội p ie [6] Nguyễn Doãn Phước (2009), Lý thuyết điều khiển tuyến tính, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội oa nl w [7] Nguyên Thương Ngô (1999), Lý thuyết điều khiển tự động đại, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội d an lu [8] Nguyễn Doãn Phước (2007), Lý thuyết điều khiển nâng cao, NXB u nf va Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội [9] Trần Xuân Minh, Dương Quốc Tuấn, Designing current adaptation ll oi m controller for two permanent magnet synchronous axial flux motors z at nh connected by one shaft [10] Đỗ Đức Tuấn, Vector control of a permanent magnet synchronous z m co l gm @ motor an Lu n http://www.lrc.tnu.edu.vn va Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN ac th si