(Luận văn) cân bằng tải cho 02 động cơ xoay chiều nối cứng trục, chung tải

I ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP -o0o - DƯƠNG THỊ YẾN lu CÂN BẰNG TẢI CHO 02 ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU NỐI CỨNG TRỤC, CHUNG TẢI an n va p ie gh tn to nl w LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT d oa Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển Tự động hóa ll u nf va an lu oi m CB HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGUYỄN DUY CƯƠNG z at nh z m co l gm @ an Lu THÁI NGUYÊN- 2016 n va si http://www.lrc.tnu.edu.vn ac th Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN II LỜI CAM ĐOAN Tên là: Dương Thị Yến Sinh ngày: 16 tháng 05 năm 1989 Học viên Cao học Khoá 16 – Lớp Kỹ thuật Điều khiển Tự động hóa - Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp – Đại học Thái Nguyên Xin cam đoan luận văn “Cân tải cho 02 động xoay chiều nối cứng trục, chung tải” thầy giáo PGS.TS Nguyễn Duy Cương hướng dẫn cơng trình nghiên cứu riêng Tất tài liệu tham khảo có lu nguồn gốc, xuất xứ rõ ràng an n va Tôi xin cam đoan tất nội dung luận văn nội dung đề cương yêu cầu thầy giáo hướng dẫn Nếu có vấn đề to gh tn nội dung luận văn, tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm với lời cam p ie đoan oa nl w Thái Nguyên, ngày 09 tháng năm 2016 d Học viên u nf va an lu Dương Thị Yến ll oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va si http://www.lrc.tnu.edu.vn ac th Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN 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 “Cân tải cho 02 động xoay chiều nối cứng trục, chung tải” 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 lu an Các thầy giáo Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp - Đại học Thái n va Nguyên bạn bè đồng nghiệp, quan tâm động viên, giúp đỡ tn to suốt q trình học tập để hồn thành luận văn gh Mặc dù cố gắng hết sức, song điều kiện thời gian kinh p ie nghiệm thực tế thân cịn ít, đề tài khơng thể tránh khỏi thiếu w sót Vì vậy, tơi mong nhận đóng góp ý kiến thầy giáo, cô giáo oa nl bạn bè đồng nghiệp d Tôi xin chân thành cảm ơn! lu va an Thái Nguyên, ngày 09 tháng năm 2016 ll u nf Học viên oi m z at nh DƯƠNG THỊ YẾN 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 II LỜI CẢM ƠN III DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VI DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VII LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÂN BẰNG TẢI CHO HAI ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU NỐI CỨNG TRỤC 1.1 Những yêu cầu truyền động thực tế 1.2 Giải pháp truyền thống lu 1.3 Giải pháp đề xuất an CHƯƠNG 2: MƠ HÌNH TỐN ĐỘNG CƠ ĐIỆN XOAY CHIỀU n va 2.1 Máy điện xoay chiều tn to 2.1.1 Khái niệm chung máy điện đồng 2.1.2 Cấu tạo máy điện đồng 10 gh ie 2.1.3 Nguyên lý hoạt động máy điện đồng .12 p 2.1.4 Phân loại máy điện đồng .12 nl w 2.2 Động điện đồng .13 oa 2.2.1 Nguyên lý làm việc động điện đồng pha 13 d 2.2.2 Các phương pháp khởi động động đồng 14 lu an 2.2.3 Mơ hình tốn mơ tả động học động đồng pha .14 u nf va 2.2.3.1 Biến đổi hệ tọa độ .15 2.2.3.2 Các phương trình hệ tọa độ dq .16 ll oi m 2.2.3.3 Phương trình tính điện áp MTu 16 2.3 Mô hình hai động đồng từ thơng dọc trục kích từ nam châm vĩnh cửu nối cứng trục 17 z at nh 2.3.1 Phương trình tốn mơ tả động đồng 01 17 2.3.2 Phương trình tốn mơ tả động đồng 02 18 z gm @ 2.3.3 Phương trình mơ men hai động chung tải 18 CHƯƠNG 19 l ĐIỀU KHIỂN THÍCH NGHI THEO MƠ HÌNH MẪU (MRAS) 19 m co 3.1 Hệ thống điều khiển thích nghi theo mơ hình mẫu 19 an Lu 3.2 Thiết kế hệ thống điều khiển thích nghi trực tiếp 23 3.2.1 Thiết kế điều khiển thích nghi trực tiếp dựa vào luật MIT .23 n http://www.lrc.tnu.edu.vn va Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN ac th si V 3.2.2 Thiết kế điều khiển thích nghi tuyến tính dựa vào phương pháp ổn định Lyapunov 31 3.3 Thiết kế hệ thống điều khiển thích nghi gián tiếp dựa vào phương pháp ổn định Lyapunov 36 3.3.1 Xác định cấu trúc đối tượng mơ hình mẫu .37 3.3.2 Xác định phương trình sai số .38 3.3.3 Chọn hàm Lyapunov V(e) .39 3.3.4 Xác định điều kiện để đạo hàm V (e) xác định âm .39 3.3.5 Tìm tham số biểu thức tham số am , bm 40 3.3.6 Xác định tham số p11, p22 41 3.3.7 Thiết kế điều khiển PD thích nghi 41 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN VÀ MÔ PHỎNG 47 lu an 4.1 Thiết kế mô cho động chiều 47 n va 4.1.1 Tổng hợp mạch vòng dòng điện động 48 tn to 4.1.2 Thiết kế điều chỉnh dòng điện động dùng điều khiển thích nghi theo mơ hình mẫu MRAS 50 ie gh 4.1.3 Tổng hợp mạch vòng tốc độ 53 p 4.1.4 Kết luận 55 w 4.2 Thiết kế mô cho động xoay chiều .55 oa nl 4.2.1 Xây dựng đối tượng Matlab/Simulink 55 4.2.2 Thiết kế điều khiển .57 d an lu 4.2.2.1 Xây dựng điều khiển PID theo phương pháp Zigler – Nichol .57 4.2.2.2 Bộ điều khiển PI thích nghi điều chỉnh dòng điện 64 va u nf 4.3 Kết luận chương 70 ll TÀI LIỆU THAM KHẢO 73 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 VI DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Từ viết tắt MRAS Tên tiếng Việt Tên tiếng Anh Model Reference Adaptive Hệ thống thích nghi theo System mơ hình mẫu Proportional - Integral - PID Tỷ lệ- tích phân - đạo hàm Derivative lu AC Alternating Current Dòng điện xoay chiều DC Direct Current Dòng điện chiều AD Analog digital Bộ biến đổi tương tự -số an n va Thích nghi trực tiếp ĐCĐB Động đồng ĐB3P Đồng pha p ie gh tn to TNTT d oa nl w 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: Phụ tải sử dụng 01 động Hình 1.2: Hai động có cuộn phần ứng kích từ tương ứng nối tiếp Hình 1.3: Hai động với hai điều khiển riêng rẽ Hình 1.4: Cấu trúc hệ thống điều khiển truyền thống Hình 1.5: Cấu trúc hệ thống điều khiển đề xuất Hình 2.1: Cấu tạo máy điện đồng 11 Hình 2.2: Sơ đồ Véc-tơ chuyển đổi sang hệ dq 15 Hình 3.1: Sơ đồ hệ thống điều khiển thích nghi tham số 20 lu Hình 3.2: Sơ đồ hệ thống điều khiển thích nghi tín hiệu 20 an Hình 3.3: Điều khiển thích nghi trực tiếp 22 va Hình 3.4: Mơ hình đối tượng điều khiển mơ hình mẫu 23 n tn to Hình 3.5: Sự thay đổi tham số bq dẫn tới thay đổi đáp ứng đầu 25 gh Hình 3.6: Đáp ứng đầu đối tượng (Yp), đáp ứng mơ hình mẫu (Yp1) sai p ie lệch hai đáp ứng đầu (e) thay đổi tham số bp 26 w Hình 3.7: Bộ điều khiển thích nghi trực tiếp dựa vào luật MIT theo tham số Kb 27 oa nl Hình 3.8: Đáp ứng đầu đối tượng điều khiển mô hình mẫu theo luật MIT 27 d Hình 3.9: Sai lệch đầu đối tượng mơ hình mẫu 27 lu an Hình 3.10: Hệ số thích nghi Kb theo luật MIT 28 u nf va Hình 3.11: Sơ đồ mơ chỉnh định thông số Ka Kb 29 Hình 3.12: Đáp ứng đầu sai lệch đầu đối tượng mơ hình mẫu 30 ll oi m Hình 3.13:Các hệ số Ka Kb 30 z at nh Hình 3.14: Khi thay đổi hệ số thích nghi 31 Hình 3.15: Hệ thống điều khiển thích nghi gián tiếp 42 z Hình 3.16: Hệ thống điều khiển thích nghi gián tiến Matlab/Simulink 44 @ gm Hình 3.17: Đáp ứng đối tượng, mơ hình mẫu với tham số đối tượng thay đổi m co l t  15(s);t  30(s) 45 an Lu n http://www.lrc.tnu.edu.vn va Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN ac th si VIII Hình 3.18: Đáp ứng tham số hiêu chỉnh mơ hình mẫu tham số thích a , b K p , Kd nghi m m , với thay đổi tham số mơ hình đối tượng t  15(s);t  30(s) 46 Hình 4.1: Cấu trúc hệ thống điều khiển 47 Hình 4.2: Tổng hợp mạch vịng dịng điện 48 Hình 4.3: Sơ đồ mơ điều khiển dịng điện động 50 Hình 4.4: Đáp ứng dòng điện 50 Hình 4.5: Sơ đồ mơ điều khiển dịng thích nghi cho động 51 Hình 4.6: Đáp ứng dòng điện đầu sai lệch động so với dòng điện mẫu 52 lu an Hình 4.7: Các tham số điều khiển 52 n va Hình 4.8: Cấu trúc mạch vịng tốc độ 53 tn to Hình 4.9: Sơ đồ mơ mạch vịng tốc độ 54 Hình 4.10: Đáp ứng đầu mạch vịng tốc độ 54 gh p ie Hình 4.11: Sơ đồ chuyển đổi từ Uabc sang Udq 55 Hình 4-12: Sơ đồ mối liên hệ yd, yq với isd, isq 56 nl w Hình 4.13: Mơ hình chi tiết động ĐB3P 56 d oa Hình 4.14: Mơ hình động đồng pha 57 an lu Hình 4.15: Mơ hình động ĐB3P nối cứng trục 57 va Hình 4.16: Đáp ứng nấc hệ hở có dạng S 58 u nf Hình 4.17: Xác định số khuếch đại tới hạn 59 ll Hình 4.18: Đáp ứng nấc hệ kín k = kth 59 oi m Hình 4.19: Bộ điều khiển PI chỉnh dịng ĐCĐB pha 01 60 z at nh Hình 4.20: Cấu trúc điều khiển PI chỉnh dòng đối 60 z với mơ hình ĐCĐB pha nối cứng trục 60 gm @ Hình 4.21: Sơ đồ mạch vòng ổn định tốc độ 01 ĐCĐB pha 61 l Hình 4.22: Sơ đồ mạch vòng ổn định tốc độ với ĐCĐB pha nối cứng trục Các m co thông số ổn định tốc độ dựa theo phương pháp Ziegler – Nichols 61 Hình 4.23: Đặc tính dịng Isq động 01 02 hệ tọa độ dq sử dụng an Lu điều khiển PID 62 n http://www.lrc.tnu.edu.vn va Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN ac th si IX Hình 4.24: Sai lệch dịng Isq1 ĐC01 với Isq2 ĐC02 sử dụng điều khiển PID 63 Hình 4.25: Sơ đồ mơ điều khiển thích nghi dòng điện isd2;isq2 động 02 Matlab/Simulink 2012 66 Hình 4.26: Đặc tính dịng điện Isq1; Isq2 áp dụng điều khiển PI thích nghi 67 Hình 4.27: Sai lệch Isq1; Isq2 áp dụng điều khiển PI thích nghi 68 Hình 4.28: Đặc tính tốc độ hệ thống áp dụng điều khiển PI thích nghi 68 Hình 4.29: Đặc tính mơmen hệ thống áp dụng điều khiển PI thích nghi 69 Hình 4.30:Tham số thích nghi Kp điều khiển PI dịng điện isq2 69 Hình 4.31:Tham số thích nghi Ki điều khiển PI thích nghi dòng điện lu an isq2 70 n va p ie gh tn to d oa nl w 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 LỜI NĨI 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 để điều khiển đèn giao thông ngã tư dây truyền, 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 lu an có trình độ cao, đồng thời phải có khả nắm bắt cơng nghệ cách n va tốt Tuy nhiên, hệ thống sử dụng lại yêu tn to cầu người cán kỹ thuật phải có khả nắm bắt cải tiến cơng nghệ cho Việc sử dụng động công suất lớn đáp ứng yêu cầu p ie gh hệ thống w tải gặp nhiều khó khăn thiết kế, chế tạo động công suất lớn Vận hành oa nl động công suất lớn đồng nghĩa với việc kèm với thiết bị biến đổi d (bộ chỉnh lưu có điều khiển động chiều, nghịch lưu lu va an động xoay chiều) công suất lớn Việc chế tạo động công suất lớn chế u nf tạo biến đổi công suất lớn tương xứng khẳng định phức ll tạp đắt để thiết kế chế tạo m oi Với đề tài: “Cân tải cho 02 động xoay chiều nối cứng trục, z at nh chung tải”, đưa giải pháp khắc phục khó khăn, hạn chế thay z sử dụng động công suất lớn ta sử dụng 02 động có tổng cơng gm @ suất công suất động cần thay thế, động chọn có l tốc độ định mức công suất định mức, nối cứng trục Ưu điểm giải pháp n http://www.lrc.tnu.edu.vn va Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN an Lu kèm có cơng suất nhỏ m co là: Tính khả thi việc thiết kế, chế tạo động biến đổi ac th si 59 Hình 4.17: Xác định số khuếch đại tới hạn Thay điều khiển PID hệ kín khuếch đại (hình 4.6) Tăng hệ số khuếch đại tới giá trị tới hạn kth để hệ kín chế độ biên giới ổn định, tức h(t) có dạng dao động điều hòa lu Xác định chu kỳ Tth dao động an n va p ie gh tn to w oa nl Hình 4.18: Đáp ứng nấc hệ kín k = kth d Thơng số điều khiển chọn theo bảng 4.2 va an lu oi kp m BĐK ll Thông số u nf Bảng 4.2: Các tham số PID theo phương pháp Ziegler-Nichols thứ z at nh TI TD - - 0,5kth PI 0,45kth 0,85Tth PID 0,6kth 0,5Tth z P gm @ m co l 0,125Tth an Lu http://www.lrc.tnu.edu.vn n va Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN ac th si 60 a) Bộ điều khiển PI điều chỉnh dòng điện động ĐB3P Trước vào thiết kế điều khiển thích nghi điều chỉnh dòng cho động thứ 2, ta tiến hành thiết kế điều khiển PID cho đồng thời động Giải thuật xây dựng điều khiển PID luận văn đưa dựa theo phương pháp thực nghiệm Ziegler-Nichols lu an n va p ie gh tn to oa nl w Hình 4.19: Bộ điều khiển PI chỉnh dịng ĐCĐB pha 01 d Bởi động có tính chất giống nhau, ta cần tính tốn ll u nf va động thứ an lu điều khiển dòng cho động thứ nhất, tương tự ta có điều khiển dòng cho oi m z at nh z m co l gm @ với mơ hình ĐCĐB pha nối cứng trục http://www.lrc.tnu.edu.vn n va Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN an Lu Hình 4.20: Cấu trúc điều khiển PI chỉnh dòng đối ac th si 61 Các thông số điều khiển PI hiệu chỉnh dịng Isd Isq tính tốn dựa theo phương pháp Ziegler – Nichols b) Bộ điều khiển PID điều chỉnh tốc độ động đồng pha Để ổn định tốc độ động tải thay đổi trình làm việc, mạch vòng điều chỉnh tốc độ thực điều khiển PID Sơ đồ hệ thống ổn định tốc độ động đồng pha xây dựng (Hình 4-21) lu an n va gh tn to p ie Hình 4.21: Sơ đồ mạch vịng ổn định tốc độ 01 ĐCĐB pha w Mạch vòng ổn định tốc độ quay động cơ, bên cạnh điều khiển oa nl PID cịn bao gồm phần khởi động mềm hạn dòng d Tương tự ta có sơ đồ mơ mạch vịng ổn định tốc độ tương ứng với mô lu ll u nf va an hình động nối cứng trục (Hình 4-22) oi m z at nh z l gm @ m co Hình 4.22: Sơ đồ mạch vòng ổn định tốc độ với ĐCĐB pha nối cứng trục Các thông số ổn định tốc độ dựa theo phương pháp Ziegler – Nichols an Lu http://www.lrc.tnu.edu.vn n va Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN ac th si 62 c) Kết mô Bảng 4.3:Thông số kỹ thuật động Công suất định mức Điện áp pha định mức Tần số lưới điện Điện trở cuộn dây stator 4,5KW 220V 50Hz Điện cảm dọc trục Điện cảm ngang trục lu Mơ-men qn tính an Từ thơng cực n va tn to Số đôi cực từ gh Tốc độ đặt ω* = 400 ( rad/s ) Sau động khởi động không tải 0,05 p ie giây ta cho động mang tải mT = 20 Nm Kết mô sau : d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ Hình 4.23: Đặc tính dịng Isq động 01 02 hệ tọa độ dq sử dụng http://www.lrc.tnu.edu.vn n va Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN an Lu điều khiển PID ac th si 63 - Thơng số điều khiển dịng tìm dựa theo phương pháp Ziegler Nichols sau: Bộ PIsd1 hiệu chỉnh mạch vòng dòng điện isd1 có hàm truyền: (4.1) Bộ PIsq1 hiệu chỉnh mạch vịng dịng điện isq1 có hàm truyền: (4.2) Bộ PIsd2 hiệu chỉnh mạch vịng dịng điện isd2 có hàm truyền: lu (4.3) an va n Bộ PIsq2 hiệu chỉnh mạch vòng dịng điện isq2 có hàm truyền: - Thơng số điều khiển ổn định tốc độ: p ie gh tn to (4.4) d oa nl w (4.5) ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ điều khiển PID http://www.lrc.tnu.edu.vn n va Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN an Lu Hình 4.24: Sai lệch dịng Isq1 ĐC01 với Isq2 ĐC02 sử dụng ac th si 64 Kết luận: - Khi hệ thống làm việc ổn định tốc độ động bám theo giá trị đặt, sai lệch tĩnh hệ thống gần không - Khi động làm việc có tải thời điểm 0,05 giây, tốc độ động giảm xuống sau lại ổn định bám trở lại tốc độ đặt - Dòng điện khởi động nằm phạm vi cho phép Trong điều kiện thực tế động khơng hồn toàn giống Suy giả thiết đưa tham số Rs động sai khác Nhận thấy lu dòng điện Isq1 Isq2 khơng hồn tồn bám thể (Hình an 4.23) (Hình 4.24) va n 4.2.2.2 Bộ điều khiển PI thích nghi điều chỉnh dịng điện to gh tn Giải pháp đề xuất trình bày nghiên cứu là: giữ nguyên cấu ie trúc điều khiển hai mạch vòng điều khiển, điều khiển PID mạch vòng tốc p độ bên chung cho 02 động với thông số cố định, hai điều khiển nl w PID mạch vòng dòng điện bên riêng cho 02 động cơ, điều khiển d oa dịng điện động 1với thơng số cố định, tín hiệu điều khiển an lu tín hiệu mẫu, thơng số điều khiển dịng động thứ hai hiệu u nf va chỉnh dựa sai lệch dòng điện 02 động Nói cách khác, điều khiển dịng động thứ điều khiển thích nghi thiết kế ll oi m dựa mơ hình mẫu tạo điều khiển dòng động thứ z at nh phần thông số động Với cấu trúc trình vận hành, dịng điện động thứ xem dịng mẫu, dịng động thứ ln z bám dòng động với sai số nhỏ Có nghĩa dịng phần ứng hai @ m co l gm động – điều mà mong đợi an Lu http://www.lrc.tnu.edu.vn n va Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN ac th si 65 a) Thiết kế điều khiển PI thích nghi điều chỉnh dịng điện Isd2 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 dòng điện Isd2 Các bước tiến hành thiết kế PI thích nghi dựa theo phương pháp ổn định Liapunov sau: - Xác định phương trình vi phân cho cho dòng isq2: Do động 01 xem mơ hình mẫu động 02, suy lu dòng điện isd2được mong muốn giống với isd1đại lượng dòng điện đầu an n va theo trục d động 01 tn to Từ ta có phương trình sai số: Suy ra, phương trình vi phân sai số là: p ie gh (4.6) d oa nl w (4.7) an lu - Chọn hàm Lyapunov dịng isq2: va Trong tốn ta chọn hàm ổn định Lyapunov có phương trình: u nf V (e)  eT Pe  aT a  bT  b (4.8) ll oi m - Xác định điều kiện để đạo hàm V(e) xác định âm:  22 e  p22e2 ) dt  K p (0) (4.9) (p e  p22e2 )dt  K i (0) 21 21 (4.10) m co l gm Trong đó: @  22 (p z Ki  isd   z at nh K p  isd    sai lệch lượng đặt isd2(ref) với đầu hệ thống isd2 http://www.lrc.tnu.edu.vn n va Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN an Lu P21; P22 phần tử thuộc ma trận đối xứng xác định dương P ac th si 66 - Giải phương trình: AmT P  PAm  Q (4.11) Để tìm ma trận P ta cần tiến hành giải phương trình (4.11), với Q ma trận xác định dương Trong toán Q chọn: (4.12) Sử dụng lệnh phần mềm Matlab: lu >>lyap(Am,Q); an Ta có ma trận P: va n (4.13) tn to ie gh Các hệ số thích nghi α22 β22 lựa chọn tự do, trạng thái ổn p định luôn bảo đảm d oa nl w b) Kết mơ điều khiển PI thích nghi ll u nf va an lu oi m z at nh z l gm @ m co Hình 4.25: Sơ đồ mơ điều khiển thích nghi dịng điện isd2;isq2 động 02 Matlab/Simulink 2012 an Lu http://www.lrc.tnu.edu.vn n va Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN ac th si 67 Từ biểu thức hệ số Kp Ki thích nghi, tham số tính (Mục 4.2.2.2a) hệ thống điều khiển thích nghi theo mơ hình mẫu để hiệu chỉnh dịng isq2 thực Matlab/Simulink để kiểm tra đáp ứng hệ thống (Hình 4.26) lu an n va p ie gh tn to d oa nl w va an lu Hình 4.26: Đặc tính dịng điện Isq1; Isq2 áp dụng điều khiển PI thích nghi u nf Hình 4.26 thể đường đặc tính dòng điện Isq1; Isq2 Đường nét liền ll dòng đặc tính dịng Isq1 động Tín hiệu dòng Isq1 chọn làm tién m oi hiệu mẫu để ổn định dòng điện Isq2 động Qua kết mô ta z at nh thấy tín hiệu dịng Isq2 ln bám theo dịng Isq1 cho dù tải thay đổi z m co l gm @ an Lu http://www.lrc.tnu.edu.vn n va Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN ac th si 68 lu an n va tn to Hình 4.27: Sai lệch Isq1; Isq2 áp dụng điều khiển PI thích nghi gh Hình 4.27 đưa dạng thay đổi sai lệch Isq1; Isq2 Sau 0,4 giây ta p ie thấy sai lệch hội tụ giá trị d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh Hình 4.28: Đặc tính tốc độ hệ thống áp dụng điều khiển PI thích nghi z gm @ Hình 4.28: Khi thay đổi tốc độ đặt cho động theo chu kỳ 0,5 giây theo dạng xung vuông (tăng từ 0 400 rad/s) đáp ứng đầu hệ thống m co an Lu http://www.lrc.tnu.edu.vn n va Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN l bám theo lượng đặt ac th si 69 lu an n va tn to Hình 4.29: Đặc tính mơmen hệ thống áp dụng điều khiển PI thích nghi gh Ta thấy tốc độ đặt thay đổi, đặc tính mơ men đối tựơng đựơc ổn p ie định mạch vòng điều khiển dòng điện d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z l gm @ Hình 4.30:Tham số thích nghi Kp điều khiển PI dịng điện isq2 m co Hình 4.30: Bộ điều khiển thích nghi PI có tham số Kp Ki hội tụ http://www.lrc.tnu.edu.vn n va Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN an Lu giá trị xác định 0,042 sau 0,3 giây ac th si 70 lu an n va isq2 Hình 4.31 thể tham số thích nghi Ki điều khiển hội tụ p ie gh tn to Hình 4.31:Tham số thích nghi Ki điều khiển PI thích nghi dịng điện oa nl w giá trị sau 0,3 giây d 4.3 Kết luận chương lu va an Qua kết mơ (Hình 4.26; 4.27; 4.28, 4.29) ta thấy rằng: u nf - Tín hiệu dịng điện đầu theo hệ dq động 02 bám theo tín ll hiệu dịng điện đầu động 01 (mơ hình mẫu) m oi - Tốc độ đầu bám theo lượng đặt điều kiện tải thay z at nh đổi (tải thay đổi lên 20N.m thời điểm 0.051s) z - Các hệ số thích nghi điều khiển PI dòng điện isd2 isq2 @ gm hội tụ nhanh, đảm bảo hệ thống ổn định cho chất lượng điều khiển tốt l Những yếu tố giúp loại bỏ tình trạng động làm việc tải, http://www.lrc.tnu.edu.vn n va Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN an Lu kéo toàn tải phải kéo động lại m co động cịn lại non tải tình trạng xấu động việc ac th si 71 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết đạt được: Luận văn trình bày giải pháp thực kết hợp hai hay nhiều động nối cứng trục làm việc để tạo công suất lớn theo yêu cầu đồng thời cho phép động đóng góp phần cơng suất riêng theo mong muốn Ý tưởng giải pháp đơn giản, coi dòng động dịng mẫu, dịng động khác làm việc bám theo dòng mẫu với hệ số mong muốn lớn hay nhỏ 1, điều lu thực phân chia tải cho động an Giải thuật điều khiển thích nghi theo mơ hình mẫu áp dụng để va n thiết kế điều khiển cho dòng điện Isq động 02 Kết mô gh tn to chứng minh giải pháp nên xem xét, đánh giá cách Đóng góp luận văn: p ie nghiêm túc để mở triển vọng áp dụng vào thực tế sản xuất nl w - Xây dựng mơ hình 02 động xoay chiều ba pha làm việc song song d oa nối cứng trục, mơ hình hóa phần mềm Matlab/Simulink an lu - Thiết kế điều khiển thích nghi trực mơ hình mẫu cho đối u nf va 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 ll oi m Hạn chế đề tài: z at nh Thiết kế đề xuất thể nhiều ưu điểm nêu, nhiên bên cạnh cịn thể nhược điểm sau: z - Thuật ngữ chia tải chưa rõ ta sử dụng sensor dòng điện @ l gm nghiệm, thực tế sản xuất an Lu http://www.lrc.tnu.edu.vn n va Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN m co - Chỉ dừng lại thiết kế, mô phỏng, cần áp dụng vào mơ hình thử ac th si 72 Đề xuất hướng nghiên cứu tiếp theo: Để giúp cho tốn hồn thiện hơn, nghiên cứu tới cần quan tâm vấn đề sau: - Tiến hành áp dụng vào mơ hình thực tế sản xuất - Thuật ngữ chia tải rõ ta sử dụng sensor đo mô men trục động thay sử dụng sensor dịng điện Tuy nhiên sensor đo mơ men có giá thành cao, việc lắp ráp khó khăn - Áp dụng vào thực tế sản xuất với động công suất lớn lu - Mạch điện tử thực chức điều khiển thích nghi tương tự an xây dựng dựa theo cơng thức tốn dạng biểu thức tích phân n va p ie gh tn to d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu http://www.lrc.tnu.edu.vn n va Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN ac th si 73 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] Nguyễn Văn Đào (2014), Đề tài luận văn thạc sĩ: “ Thiết kế, chế tạo điều khiển thích nghi theo mơ hình mẫu (MRAS) áp dụng cho tốn phân chia cơng suất hai động chiều nối cứng trục, chung tải” [3] Nguyễn Doãn Phước (2009), Lý thuyết điều khiển tuyến tính, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội [4] Nguyên Thương Ngô (1999), Lý thuyết điều khiển tự động đại, NXB lu Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội an học Kỹ thuật, Hà Nội n va [5] Nguyễn Doãn Phước (2007), Lý thuyết điều khiển nâng cao, NXB Khoa gh tn to [6] Vũ Gia Hanh, Trần Khánh Hà, Phan Tử Thụ (1998), Máy điên T1, NXB p ie Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội w [7] Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Văn Liễn, Nguyễn Thị Hiền (2008), Truyền oa nl động điện, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội d [8] Võ Minh Chính, Nguyễn Quốc Hải, Trần Trọng Minh, Điện tử cơng suất, lu an NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội u nf va [9] PGS.TS Võ Quang Lạp, TS Trần Xuân Minh, Giáo trình Kĩ thuật biến ll đổi, ĐH Kỹ thuật Công nghiệp – Thái Nguyên m oi [10] Đỗ Đức Tuấn,Vector control of a permanent magnet synchronous motor z at nh [11] Trần Xuân Minh, Dương Quốc Tuấn,Designing current adaptation controller for two permanent magnet synchronous axial flux motors z gm @ connected by one shaft [12] Nguyen Phung Quang, Jorg-Andege ,Power Systems m co l an Lu n http://www.lrc.tnu.edu.vn va Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN ac th si