Nâng cao chất lượng ổ đỡ từ hai bậc tự do bằng bộ điều khiển mờ chỉnh định tham số bộ điều khiển pid

1 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP Đặng Thị Mai NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG Ổ ĐỠ TỪ HAI BẬC TỰ DO BẰNG BỘ ĐIỀU KHIỂN MỜ CHỈNH ĐỊNH THAM SỐ BỘ ĐIỀU KHIỂN PID LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA Thái Nguyên - 2014 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! http://www.lrc-tnu.edu.vn/ MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Trong hệ truyền, dẫn động ln có tiếp xúc phần động phần tĩnh sử dụng ổ đỡ khí nên chúng sinh lực ma sát lớn ảnh hưởng đến tốc độ chuyển động Khơng sử dụng ổ đỡ khí người ta phải bảo dưỡng định kỳ Việc bảo dưỡng động công việc đơn giản dễ làm Chính lí nhà nghiên cứu tìm tịi cho đời loại ổ đỡ mà khơng có tiếp xúc phần động phần tĩnh Đó ổ đỡ từ xuất phát từ ý tưởng nâng vật từ trường Ổ đỡ từ sử dụng hệ truyền động điện coi ngành công nghệ tiên tiến thân thiện với mơi trường Chúng góp phần mạnh mẽ việc nâng cao tốc độ quay cho động giúp động ứng dụng môi trường đặc biệt mà động sử dụng vịng bi thơng dụng khơng thể làm việc làm việc với chi phí bảo dưỡng cao Tuy nhiên ổ đỡ từ chưa ứng dụng nhiều lí cồng kềnh giá thành cao Tương lai khơng xa vấn đề kích thước giá thành giải thay vịng bi khí để làm việc lĩnh vực công nghệ sạch, thiết bị y tế, thiết bị quốc phịng cơng nghiệp vũ trụ, điều tất yếu Để ổ đỡ từ hoạt động có hiệu cao phần quan trọng điều khiển điều khiển cho hệ truyền động không tiếp xúc sử dụng ổ đỡ từ có chất lượng thấp như: khơng thích nghi, khơng bền vững, tín hiệu điều khiển khơng bị chặn Thực tế động lực học hệ truyền động không tiếp xúc sử dụng ổ đỡ từ có tính phi tuyến cao, phương pháp thiết kế điều khiển cho hệ phi tuyến chịu tác dụng nhiễu ngoại sinh, chứa Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ tham số thay đổi theo thời gian chưa nghiên cứu phát triển hoàn thiện để ứng dụng vào việc thiết kế điều khiển thích nghi bền vững cho hệ truyền động khơng tiếp xúc sử dụng ổ đỡ từ Vì nghiên cứu thiết kế điều khiển chất lượng cao cho số hệ phi tuyến bao gồm ổ đỡ từ cấp thiết Do nhu cầu cấp thiết thực tiễn Trung tâm dạy nghề Thanh Xuân nơi em làm việc em phải thường xuyên cho học viên bảo dưỡng ổ đỡ khí nhiều thời gian, cơng sức Em mong muốn áp dụng ổ đỡ từ có chất lượng cao vào cơng việc giảng dạy em chọn đề tài “Nâng cao chất lượng ổ đỡ từ hai bậc tự điều khiển mờ chỉnh định tham số điều khiển PID” đời loại ổ đỡ từ có chất lượng tốt Mục tiêu luận văn Dựa nghiên cứu hệ thống truyền động điện dùng ổ đỡ từ hai bậc tự điều khiển kinh điển PID, qua khảo sát mô thực nghiệm cho thấy phương pháp nhiều hạn chế Để khắc phục nhược điểm điều khiển kinh điển, dựa sở logic mờ, luận văn đề xuất thiết kế điều khiển thông minh sử dụng điều khiển mờ chỉnh định tham số điều khiển PID Bước đầu tiến hành kiểm nghiệm điều khiển phần mềm mơ Matlab – Simulink sau thí nghiệm thiết bị thực trung tâm thực nghiệm Trường ĐHKTCN Thái Nguyên Kết thực nghiệm luận văn Với yêu cầu lý luận phải kiểm chứng thực tế, luận văn cao học cần kiểm chứng thực nghiệm miền thời gian thực Đây yêu cầu nâng cao chất lượng đào tạo cho học viên cao học Việc áp dụng sáng tạo mơ hình thí nghiệm sẵn có nhà trường hay thiết kế mơ hình vào cơng việc thực nghiệm luận văn cho thấy kết khả quan Kết thí nghiệm chứng tỏ nghiên cứu để nâng cao chất lượng ổ đỡ từ hai bậc tự Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ đề tài lý thuyết mơ cịn có khoảng cách so với thực tế nhờ có thí nghiệm nên có sở vững để điều chỉnh lại thông số điều khiển đáp ứng yêu cầu hệ thống làm tảng cho thiết kế nâng cao chất lượng cho hệ thống Nội dung luận văn: Luận văn bao gồm nội dung sau: Chương 1: Tổng quan ổ đỡ từ Chương 2: Mơ tả tốn học cho ổ đỡ từ hai bậc tự Chương 3: Thiết kế điều khiển kinh điển (PID) tự Chương 4: Thiết kế điều khiển nâng cao Kết luận, kiến nghị tài liệu tham khảo Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Chương 1: Tổng quan ổ đỡ từ 1.1 Giới thiệu ổ đỡ từ Để truyền chuyển động lĩnh vực khí người ta thường dùng ổ bi, ổ trượt nhiên sử dụng ổ đỡ khí có lực ma sát nên tốc độ quay động độ xác làm việc không cao đồng thời người ta phải thường xuyên bảo dưỡng sửa chữa, công việc bảo dưỡng trở thành toán nan giải động làm việc số lĩnh vực ứng dụng đặc biệt có mơi trường khắc nghiệt như: nhiệt độ cao thấp, hóa chất độc hại, phóng xạ hay chí ngồi khơng gian Để giải vấn đề nhà khoa học tìm loại ổ đỡ ổ đỡ từ nghĩa dùng lực nâng từ trường để nâng trục động mà khơng có tiếp xúc phần động phần tĩnh Do đặc điểm không tiếp xúc, công nghệ ổ đỡ đưa số ưu điểm bật so với loại ổ đỡ thơng thường, ổ đỡ vịng bi hay ổ đỡ chất lỏng Những ưu điểm bao gồm loại bỏ hệ thống bôi trơn ổ đỡ, hệ số ma sát thấp, tốc độ rotor cao đặc tính động điều chỉnh Các vịng bi từ có khả đáp ứng khả chịu tải lớn cách tối ưu hóa hệ thống thông số vật liệu, bao gồm khe hở không khí ổ đỡ, từ thơng bão hịa vật liệu từ, diện tích bề mặt ổ đỡ, số lượng vịng dây cực từ cơng suất khuếch đại Các vịng bi từ cho phép làm việc môi trường khắc nghiệt như: nhiệt độ cao, nhiệt độ thấp chân không Ngày nay, nhận thức trọng tâm thiết kế vịng bi từ có bước tiến rõ rệt việc ứng dụng vòng bi từ vào ứng dụng thực tiễn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ vượt mong muốn ban đầu Các ứng dụng quan trọng vịng bi từ gồm có máy gia tốc, máy ly tâm, máy chân không, thiết bị y tế công nghệ cao, ứng dụng cho môi trường tuyệt đối, công nghệ robot, truyền động tốc độ cao, thiết bị làm việc ngồi khơng gian, hệ thống bánh đà tích trữ lượng cách ly rung động 1.2 Lịch sử phát triển Ổ đỡ từ nhà nghiên cứu tìm vào khoảng năm 1842, người ta đưa ý tưởng dùng từ trường để treo đối tượng Một số nghiên cứu sau sử dụng lực nâng từ trường hoạt động sản xuất công nghiệp pháp Từ năm 70 kỷ XX đến nay, kỹ thuật truyền động điện xoay chiều phát triển ứng dụng rộng rãi, chúng ngày thể ưu vượt trội so với truyền động điện chiều Tuy nhiên cấu tạo khí, máy điện loại sử dụng ổ đỡ cổ điển máy điện chiều Các loại ổ đỡ thông thường thiết phải bảo dưỡng định kỳ công việc bảo dưỡng tốn thời gian tiền bạc đặc biệt khó khăn với mơi trường độc hại Xuất phát từ vấn đề thực tế này, nhiều nghiên cứu hướng đến mục tiêu thay ổ đỡ truyền thống biện pháp mà khơng địi hỏi nhu cầu bảo trì bảo dưỡng, sử dụng vịng bi từ hướng nghiên cứu thành công Sau 20 năm phát triển, đánh giá khái quát triển vọng phát triển tương lai vòng bi từ nói chung ổ đỡ từ chủ động (AMB) nói riêng nhận định H Bleuler xu hướng tích hợp hệ thống khơng cịn phát triển nhanh chóng số năm trước nữa, thay vào phát triển ứng dụng Hướng phát triển cho vòng bi từ thụ động mở ứng dụng hứa hẹn phát triển nhanh chóng Ngồi ra, loại ổ đỡ tự cảm biến nhận nhiều quan tâm từ nhà nghiên cứu để Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ nỗ lực chuyển thể thành công thành ứng dụng công nghiệp Các vòng bi từ tiếp tục mối quan tâm lớn nhà nghiên cứu nhà kỹ thuật Các ứng dụng phát triển mạnh nhiều lĩnh vực khác vòng 20 năm tới Bảng 1.1 Các đóng góp tiêu biểu Năm Cơng trình nghiên cứu Tác giả Động khơng ổ đỡ kích thích vĩnh cửu với Bischel 1991 1994 Quốc gia Thụy Sỹ động cực ổ đỡ cực Động từ cảm không ổ đỡ Chiba Nhật Bản Phân tích động AC khơng ổ đỡ Chiba Nhật Bản Điều khiển vector cho động cảm ứng không Schoeb Thụy Sỹ ổ đỡ 1995 1996 1997 1998 1999 2000 So sánh vịng bi từ kiểu kích thích Okada Nhật Bản vĩnh cửu kiểu cảm ứng Động trượt không ổ đỡ Schoeb Thụy Sỹ Động treo từ tính hướng trục Okada Nhật Bản Động treo từ tính cho thiết bị bơm máu Okada Nhật Bản Động không ổ đỡ kiểu AMB lai Okada Nhật Bản Động trượt không ổ đỡ cho bơm máu ly tâm Ueno Nhật Bản Động không ổ đỡ kiểu đơn cực Ichikawa Nhật Bản Động không ổ đỡ kiểu lực Lorentz Okada Nhật Bản Động - Ổ đỡ kết hợp kiểu khe hở hướng trục Ueno Nhật Bản hai chiều 2003 Bơm tim nhân tạo dùng động không ổ đỡ Okada Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Ngun Nhật Bản http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Năm Cơng trình nghiên cứu Tác giả Quốc gia hướng trục 2005 Không cảm biến chuyển vị cho động không Okada ổ đỡ Động không ổ đỡ kiểu segment 2006 Nhật Bản Gruber Nhận biết lực hướng kính tốc độ cho Chiba Áo Nhật Bản động không ổ đỡ 2007 Động không ổ đỡ kiểu từ trở đồng Takemoto Nhật Bản Động không ổ đỡ dạng đĩa cho tim nhân tạo Asama Nhật Bản Điều khiển phản hồi phi tuyến cho động DC Grabner Áo 2009 2010 không chổi than, không ổ đỡ 1.3 Nguyên lý làm việc phân loại ổ đỡ từ 1.3.1 Nguyên lý làm việc Hình 1.1 cấu trúc ổ đỡ từ treo vật từ trường Kích thích cuộn dây tạo lực từ để treo đối tượng kim loại hình chữ nhật Khi đối tượng giữ tự theo phương thẳng đứng Dòng điện i tạo từ thông ψ Đường từ thông thể đường nét đứt qua khe hở khơng khí hai lần theo chiều thẳng đứng Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Hình 1.1: Cấu trúc hệ thống treo từ tính Lực hấp dẫn vật thể treo lõi sắt từ hàm số dòng điện i, tỷ lệ thuận với bình phương với dịng điện i lõi sắt từ chưa bão hòa Trong điều kiện xác lập, lực hấp dẫn điều chỉnh để với tích trọng lượng vật treo m gia tốc trọng trường ga nhằm thỏa mãn cân lực Ngoài Sensor chuyển vị đo mức độ dịch chuyển vật thể treo theo chiều thẳng đứng so với vị trí chuẩn Một điều khiển tạo tín hiệu điều khiển từ thơng tin đo lường, khuếch đại cơng suất chuyển tín hiệu điều khiển thành dòng điện điều khiển, dòng điện sinh từ trường mạch từ, lực từ tạo Bằng cách đó, vật thể treo vị trí lơ lửng Vật thể treo ổn định nhờ lượng đặt lực từ Lượng đặt lực tổng đại lượng lực tắt dần lực đàn hồi Lượng điều khiển lực đàn hồi tỷ lệ thuận với độ chuyển vị vật thể treo Còn lực tắt dần lực tỷ lệ thuận với tốc độ dịch chuyển vật thể treo Các đại lượng có chiều ngược với chuyển vị tốc độ phản hồi âm Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 10 Bộ điều khiển tạo lượng dòng điện điều khiển để nhằm tạo lực từ bám sát với lượng lực từ đặt Bộ điều chỉnh dòng điện điều khiển dòng điện cách đặt điện áp lên đầu cuộn dây Dòng điện i chạy cuộn dây, ta giả thiết cuộn dây có số vịng dây N lực từ động (MMF) sinh Ni Với vật liệu sắt từ có độ thẩm từ cao từ thơng theo đường hình vẽ qua khe hở hai lần Độ tập trung từ thơng cực đại khe hở khơng khí định độ lớn lực phần điện từ Độ tập trung từ thông lớn tạo lực từ lớn Một lưu ý quan trọng chiều dài khe hở khơng khí phải giữ nhỏ tốt để giảm dòng điện tổn thất Bằng cách chủ động điều khiển động lực học phần điện từ để tạo lực điện từ nguyên lý mà thực tế sử dụng hầu hết vòng bi từ Hình 1.2- Chức vịng bi từ chủ động: Treo rotor theo phương thẳng đứng Hình vẽ 1.2 giới thiệu thành phần diễn giải chức vòng bi từ đơn giản để nâng rotor lên hướng Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 61 khiển người để điều khiển đối tượng Nhìn chung, hiểu biết người để điều khiển đối tượng kỹ thuật phân tích thành hai loại: + Loại hiểu biết rõ: Conscious knowledge + Loại hiểu biết chưa rõ: Subconscious knowledge - Khi xây dựng điều khiển mờ, với hiểu biết rõ ta dùng luật “Nếu thì” diễn đạt điều vào hệ thống mờ Với hiểu biết chưa rõ lúc điều khiển ta phải đo lường trực tiếp đối tượng, số liệu vào lúc đó, sau tập hợp lại thành tập liệu vào – ta sử dụng để xây dựng cách chuyển đổi hiểu biết người thành điều khiển mờ với số liệu vào - Sự phân bố hàm liên thuộc đầu vào Hình 4.3 Sự phân bố giá trị mờ biến đầu vào Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 62 Hình 4.3 Sự phân bố giá trị mờ biến đầu vào - Luật điều khiển luật hợp thành - Luật hợp thành xây dựng sở nguyên lý hợp thành MAX – MIN Hình 4.5 Tín hiệu vào điều khiển mờ Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 63 - Giải mờ: Giải mờ thực theo phương pháp điểm trọng tâm, phương pháp trung bình hay phương pháp cực đại Do miền xác định giá trị mờ đầu miền liên thông nên ta giải mờ theo phương pháp trọng tâm - Mô điều khiển mờ: Việc xây dựng điều khiển mờ dựa công cụ Fuzzy phần mềm Matlab - Các bước tổng hợp điều khiển mờ: - Bước 1: Định nghĩa tất biến ngôn ngữ vào - Bước 2: Định nghĩa tập mờ ( giá trị ngôn ngữ ) cho biến vào – - Bước 3: Xây dựng luật điều khiển - Bước 4: Chọn thiết bị hợp thành ( MAX –MIN hay SUM – MIN ); - Bước 5: Chọn nguyên lý giải mờ: - Bước 6: Tối ưu hoá: 4.1.5 Các điều khiển mờ 4.1.5.1 Bộ điều khiển mờ tĩnh Bộ điều khiển mờ tĩnh điều khiển mờ có quan hệ vào/ra y(x) liên hệ theo phương trình đại số (tuyến tính phi tuyến), x đầu vào, y đầu Các điều khiển tĩnh điển hình khuyếch đại P, điều khiển relay hai vị trí, ba vị trí v.v Thiết kế chỉnh định điều khiển đơn giản, sử dụng hệ thống điều khiển tự động thường khơng đạt chất lượng tốt chưa đạt đến trạng thái động (vận tốc, gia tốc) Mặc dù thực tế điều khiển kiểu dùng nhiều, chúng tương đối đơn giản, bền vững chọn nhiều thông số tối ưu Bộ điều khiển mờ đơn giản theo luật tỉ lệ điều khiển có đầu vào, đầu tín hiệu điều khiển mờ tỉ lệ với biến đổi tín hiệu vào đạt giá trị bão hịa Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 64 Hình 4.6- Quan hệ truyền đạt điều khiển mờ theo luật tỷ lệ Một dạng hay dùng điều khiển mờ tĩnh điều khiển mờ ổi mức độ điều khiển phạm vi khác q trình, nâng cao chất lượng điều khiển Để thiết kế điều khiển mờ có đặc tính y(x) tuyến tính đoạn với sai số không mà cần tăng số giá trị mờ đến giới hạn vô sử dụng nguyên tắc giải mờ để giải nối đoạn thẳng với cách liên tục điểm nút Tổng quát lên thuật tốn tổng hợp điều khiển mờ có đường đặc tính y(x) tuyến tính khúc cho trước sau: - Xác định điểm nút (xk,yk), k = 1, 2, , n y(x) - Định nghĩa n tập mờ đầu vào Ak với k = 1,2, ,n có hàm liên thuộc μAk(x) dạng hình tam giác với đỉnh điểm xk miền xác định khoảng [x k-1, xk+1], cho B1 Bn điểm xo, xn+1 điểm thoả mãn xo < x1 xn+1> xn - Xác định n tập mờ đầu Bk với k = 1, 2, , n có μBk(y) hàm Kronecker định nghĩa yk - Định nghĩa tập n luật điều khiển dạng: Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 65 Rk: χ = Ak γ = Bk ,k = 1,2, ,n Cài đặt luật hợp thành theo nguyên lý MAX-MIN - Sử dụng nguyên tắc độ cao để giải mờ Hình 4.7 biểu diễn hàm thuộc vào điều khiển mờ có đặc tính y(x) cho hình 4.6 Gồm điều khiển luật : R1 : χ = A1 γ = B1 R2: χ = A2 γ = B2 R3: χ = A3 γ = B3 R4: χ = A4 γ = B4 R5: χ = A5 γ = B5 R6: χ = A6 γ = B6 Hình 4.7- Đường đặc tính y(x) cho trước 4.1.5.2 Bộ điều khiển mờ động thái động đối tượng vận tốc, gia tốc, đạo hàm gia tốc, Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 66 Hình 4.8- Bộ điều khiển mờ động đầu vào đầu Các điều khiển mờ động hay dùng điều khiển mờ theo luật tỉ lệ tích phân, tỉ lệ vi phân tỉ lệ vi tích phân (I,PI, PD PID ) - Bộ điều khiển mờ theo luật I Một điều khiển mờ theo luật I thiết kế từ điều khiển mờ theo luật P (bộ điều khiển mờ tuyến tính) cách mắc nối tiếp khâu tích phân kinh điển vào trước sau khối mờ Do tính phi tuyến hệ mờ, nên việc mắc khâu tích phân trước hay sau hệ mờ hoàn toàn khác - Bộ điều khiển mờHình theo4.9luậtHệ PI.điều khiển mờ theo luật I Bộ điều khiển mờ theo luật PI thường sử dụng để triệt tiêu sai lệch tĩnh hệ thống Mơ hình điều khiển theo luật PI sau: Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Ngun http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 67 Hình 4.10a- Mơ hình điều khiển mờ theo luật PI Hình 4.10b- Mơ hình điều khiển mờ theo luật PI - Bộ điều khiển mờ theo luật PD Khi mắc nối tiếp đầu vào điều khiển mờ theo luật tỉ lệ khâu vi phân có điều khiển mờ theo luật tỉ lệ vi phân PD Hình 4.11 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 68 Hình 4.11- Hệ thống điều khiển mờ theo luật PD Thành phần điều khiển giống điều khiển theo luật PD thông thường bao gồm sai lệch tín hiệu chủ đạo tín hiệu hệ thống E đạo hàm sai lệch E‟ Thành phần vi phân giúp cho hệ thống phản ứng xác với biến đổi lớn sai lệch theo thời gian Phát triển tiếp từ ví dụ điều khiển mờ theo luật P thành điều khiển mờ theo luật PD hoàn toàn đơn giản - Bộ điều khiển mờ theo luật PID Trong kỹ thuật điều khiển kinh điển, điều khiển PID biết đến giải pháp đa có miền ứng dụng rộng lớn Định nghĩa điều khiển theo luật PID kinh điển trước sử dụng cho điều khiển mờ theo luật PID Bộ điều khiển mờ theo luật PID thiết kế theo hai thuật toán: - Thuật toán chỉnh định PID mờ - Thuật toán PID tốc độ Bộ điều khiển mờ thiết kế theo thuật tốn chỉnh định PID có đầu vào gồm sai lệch E tín hiệu chủ đạo tín hiệu ra, đạo hàm tích phân sai lệch Đầu điều khiển mờ tín hiệu điều khiển u(t) Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 69 Với thuật toán PID tốc4.12 độ, luật đầu PID vào: sai lệch E Hình - Bộđiều điềukhiển khiểnPID mờ có theo tín hiệu đầu vào tín hiệu chủ đạo, đạo hàm bậc DE1 đạo hàm bậc hai DE2 sai lệch Đầu hệ mờ đạo hàm du/dt tín hiệu điều khiển u(t) Do thực tế thường có hai thành phần (*) (**) bỏ qua, nên thay thiết kế PID hồn chỉnh người ta thường tổng hợp điều khiển PI PD Bộ điều khiển PID mờ thiết kế sở điều khiển PD mờ cách mắc nối tiếp đầu điều khiển PD mờ khâu tích phân HìnhHệ 3.21điềumờ khiển Hình 4.13điềuHệ khiển PIDmờ PID Hiện có nhiều dạng cấu trúc khác PID mờ nghiên cứu Các dạng cấu trúc thường thiết lập sở tách điều chỉnh PID Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 70 thành hai điều chỉnh PD PI Việc phân chia nhằm mục đích thiết lập hệ luật cho PD PI gồm hai biến vào, biến ra, thay phải thiết lập ba biến vào 4.2 Mô điều khiển mờ chỉnh định tham số PID 4.2.1 Sơ đồ mô mờ chỉnh định tham số PID Hình 4.14- Sơ đồ mô mờ chỉnh định tham số PID Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 71 Hình 4.15- Khai triển điều khiển mờ chỉnh định tham số PID 4.2.2 Kết mô mờ chỉnh định tham số PID -3 1.4 Dap ung theo truc x cua o tu x 10 Mo Ld PID 1.2 x(m) 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 t(s) 0.3 0.35 0.4 0.45 Hình 4.16 – Đường đặc tính theo trục x ổ đỡ từ Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 0.5 http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 72 Nhận xét: Nhìn vào hình 4.16 ta thấy khác biệt đường đặc tính sử dụng điều khiển nâng cao Đường đặc tính mờ hệ thống có đáp ứng nhanh hơn, thời gian xác lập ngắn khơng có sai lệch tĩnh 4.3 Kết luận chương Nội dung chương đề cập đến: Thiết kế điều khiển nâng cao cho ổ đỡ từ hai bâc tự để có chất lượng ổ đỡ tốt nhất, cụ thể gồm: - Giới thiệu diều khiển mờ - Các luật điều khiển mờ - Bộ điều khiển mờ tĩnh, mờ động - Mô điều khiển mờ chỉnh định tham số PID Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 73 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận: Trong hệ thống truyền động điện sử dụng ổ đỡ từ có nhiều nghiên cứu như: (1) Nghiên cứu ứng dụng ổ đỡ từ máy công nghiệp dụng cụ y sinh học (2) Nghiên cứu thu gọn kích thước ổ đỡ từ (3) Nghiên cứu làm việc môi trường đặc biệt chân không, nhiệt độ, áp suất cao thấp,… (4) Nghiên cứu ứng dụng điều khiển đại cho ổ đỡ từ Nội dung luận văn tập trung nghiên cứu điều khiển đại cho ổ đỡ từ hai bậc tự hướng nghiên cứu quan trọng liên quan đến chất lượng làm việc ổ đỡ từ Bằng phương pháp kiểm nghiệm lại hoạt động điều khiển PID sẵn có thơng qua mơ thực nghiệm cho kết tốt Trên sở này, luận văn tiến hành nâng cao chất lượng ổ đỡ từ hai bậc tự điều khiển mờ chỉnh định tham số điều chỉnh PID Đây điều khiển thông minh ứng dụng logic mờ để thiết kế điều khiển bước đầu kiểm nghiệm mô Nội dung luận văn đáp ứng đầy đủ mục tiêu đề Kiến nghị: Các nghiên cứu tính tốn lý thuyết trước luận văn thường kiểm chứng mô miền thời gian ảo Ngày nay, trước yêu cầu nâng cao chất lượng đào tạo, luận văn tiến hành thí nghiệm đánh giá kết miền thời gian thực Do đa dạng đề tài, yêu cầu thiết bị nhà trường đáp ứng đầy đủ khó khăn Mặt khác, thời gian làm luận văn có tháng phải mua sắm thiết bị để xây dựng hệ thống điều khiển mà dùng cho Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 74 luận văn đầu tư lớn vượt khả học viên Như vậy, hỗ trợ tạo điều kiện tối đa thiết bị Nhà trường to lớn Mặc dù chưa có thí nghiệm cho điều khiển mờ chỉnh định PID, tác giả tiếp tục nghiên cứu hồn thiện để áp dụng tốt kết nghiên cứu vào công tác chuyên môn sau này, áp dụng điều khiển đại vào đối tượng thực tế sản xuất Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Như Hiển, Bùi Chính Minh (2007); “ Điều khiển thích nghi bền vững hệ truyền động nối khớp mềm”, tạp chí KH&CN trường Đại học kỹ thuật, Hà nội [2] Nguyễn Như Hiển, Bùi Chính Minh (2007); “ Thiết kế điều khiển thích nghi bền vững hệ truyền động nối khớp mềm”, tạp chí KH&CN trường Đại học kỹ thuật, Hà nội [3] Nguyễn Như Hiển, Lại Khắc Lãi (2007); “ Hệ mờ nơ ron”, NXBKHTN&CN, Hà nội [4] Phan Xuân Minh, Nguyễn Doãn Phước (2006); “ Lý thuyết điều khiển mờ”,NXBKH&KT, Hà nội [5] Nguyễn Phùng Quang (2006); “ Matlab- Simulink”, NXBKH&KT, Hà nội [6] Lê Minh Sơn (2007); “ Tự động hoá điều khiển q trình”, NXBKH&KT, Hà nội [7] Nguyễn Dỗn Phước (2007); “ Lý thuyết điều khiển nâng cao”, NXBKH&KT, Hà nội [8] C Colin Robert, the multiple attractions of magnetic bearing, world pums December 2006, 0262 1762/06 [9] J- Y Hung et al, Nonlinear controller of a magnetic bearing sytems with Lorent force- type axial actuator, Mechatronics13 (2003) 621-637 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/