tóm tắt luận án tiến sĩ cải thiện chất lượng điều khiển các ổ đỡ từ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN NGUYỄN THỊ THANH BÌNH Tên luận án: CẢI THIỆN CHẤT LƯỢNG ĐIỀU KHIỂN CÁC Ổ ĐỠ TỪ Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển Tự Động Hóa Mã số: 62 52 02 16 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Hướng dẫn khoa học: GS.TS Đỗ Khắc Đức PGS TS Nguyễn Như Hiển Thái Nguyên - 2013 Cơng trình hồn thành tại: Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên - Đại học Thái Nguyên Người hướng dẫn khoa học: GS.TS Đỗ Khắc Đức PGS TS Nguyễn Như Hiển Luận án bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp Đại học họp tại: Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên - Đại học Thái Nguyên tom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tu TÓM TẮT LUẬN ÁN MỞ ĐẦU Khái quát chung Do tiếp xúc trực tiếp phần chuyển động phần tĩnh, ổ đỡ từ có ứng dụng quan trọng hiệu thiết bị máy có trục quay với tốc độ cao (từ 5.000 v/ph đến 10.000 v/ph), đòi hỏi độ xác lớn, làm việc mơi trường khơng dùng chất bôi trơn (nhiệt độ, áp suất cao thấp) Nghiên cứu tập trung vào bốn hướng sau: 1.1 Nghiên cứu ứng dụng máy công nghiệp dụng cụ y sinh học 1.2 Nghiên cứu thu gọn kích thước ổ từ 1.3 Nghiên cứu làm việc môi trường đặc biệt chân không, nhiệt độ, áp suất cao thấp,… 1.4 Nghiên cứu ứng dụng điều khiển đại Nội dung luận án định hướng nghiên cứu theo hướng thứ Tính cấp thiết đề tài Khác với loại ổ trục khí, ổ đỡ từ khơng có tiếp xúc phần tĩnh phần động Do đó, ổ đỡ từ sử dụng loại 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 Những nghiên cứu ổ đỡ từ thường tập trung chủ yếu nước phát triển Nhật, Mỹ, Pháp, Đức Thụy Sỹ, trước khả ứng dụng mạnh mẽ động điện dùng ổ đỡ từ nhiều lĩnh vực, việc nghiên cứu chế tạo động điện dùng ổ đỡ từ tom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tu tom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tu ứng dụng đẩy mạnh nước phát triển Trung Quốc, Hàn Quốc, Brazil, Ổ đỡ từ sử dụng động điện xếp loại sản phẩm công nghệ cao chứa đựng nhiều hàm lượng chất xám đồng thời sản phẩm công nghệ xanh mới, có hạn chế việc ứng dụng rộng rãi kích thước lớn giá thành cao tương lai gần nghiên cứu thành cơng việc giảm giá thành thay động điện ổ đỡ từ cho động điện dùng vịng bi lĩnh vực cơng nghệ sạch, thiết bị y tế, thiết bị quốc phòng công nghiệp vũ trụ, điều tất yếu Phần quan trọng ổ đỡ từ điều khiển Hiện điều khiển cho ổ đỡ từ có chất lượng thấp khơng thích nghi, khơng bền vững, tín hiệu điều khiển khơng bị chặn Thực tế động lực học ổ đỡ từ có tính phi tuyến cao, phương pháp thiết kế điều khiển cho hệ phi tuyến (bao gồm ổ đỡ từ) chịu tác dụng nhiễu ngoại sinh chứa tham số thay đổi trình hoạt động chưa nghiên cứu phát triển hoàn thiện để ứng dụng vào việc thiết kế điều khiển đảm bảo cho ổ đỡ từ có khả hoạt động tốt chế độ làm việc Vì nghiên cứu thiết kế điều khiển nhằm nâng cao chất lượng cho ổ từ cấp thiết Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Điều khiển ổ đỡ từ hướng kính bốn bậc tự do, hệ truyền động điện sử dụng động điện đồng bộ, kích thích nam châm vĩnh cửu có chặn chuyển động dọc trục, làm việc với tốc độ cao - Phạm vi nghiên cứu luận án giới hạn việc xây dựng mơ tả tốn học có tác động nhiễu thơng số bất định để tổng hợp hệ điều khiển phi tuyến biểu diễn dạng phương trình Euler tom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tu tom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tu – Largrange (EL) đủ cấu chấp hành - tách kênh phi tuyến, nhằm cải thiện chất lượng điều khiển so với hệ điều khiển tuyến tính kinh điển Phương pháp nghiên cứu - Dựa định luật cơ, điện từ để tính tốn động lực học cho hệ ổ đỡ từ hướng kính bốn bậc tự - Mơ tả tốn học cho ổ đỡ từ hướng kính bốn bậc tự dạng EL - Thiết kế điều khiển PD bù trọng trường - Nghiên cứu điều khiển hệ thống mô - Nghiên cứu thực nghiệm Nội dung phạm vi vấn đề sâu nghiên cứu, giải triển vọng kết đạt - Xây dựng mơ tả tốn học bậc tự do, chịu lực hướng tâm - Thiết kế điều khiển tách kênh phi tuyến cho hệ chịu tác dụng nhiễu có thơng số bất định - Mơ thực nghiệm điều khiển hệ thiết bị phịng thí nghiệm Ý nghĩa lý luận thực tiễn đề tài - Đây vấn đề nghiên cứu Việt Nam cơng trình khoa học nghiên cứu ổ đỡ từ công bố nước hướng nghiên cứu đầy triển vọng ứng dụng cao vào nghiên cứu khoa học nước - Kết nghiên cứu làm tài liệu tham khảo cho sinh viên học viên cao học nghiên cứu ổ từ Từ kết nghiên cứu đề tài làm sở cho nhiều nghiên cứu tiếp theo, nhằm đưa ứng dụng rộng rãi ổ từ vào hệ truyền động điện Việt Nam, hệ có yêu cầu đặc biệt (tốc độ cao, nhiệt độ cao thấp, môi trường chân không, không bôi trơn dầu mỡ, ) Bố cục luận án Luận án gồm chương, 97 trang (kể tài liệu tham khảo), 61 tài liệu tham khảo, 64 hình vẽ đồ thị tom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tu tom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tu Chương Tổng quan ổ từ 1.1 Khái niệm ổ trục ổ đỡ trục - Trình bày khái niệm ổ trục ổ đỡ từ - Phân loại ổ đỡ từ xác định đối tượng nghiên cứu ổ đỡ từ chủ động (AMB) Cảm biến khoảng cách Hệ thống điều khiển Nguồn dịng b) a) Hình 1.6: a)Hình dạng; b) Các phận ổ đỡ từ Cơ cấu chấp hành điện từ - Trình bày nguyên lý nâng dùng lực từ Bộ KĐ CS Cơ cấu điện từ (Stator) Rotor Rotor Lực từ fm Bộ ĐK Trọng lượng rotor mg Sensor Hìnhhướng 1.7: Cấu trúc AMB 1.2 Luận giải, định nghiên cứu đềbậc tài tự 1.2.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu ngồi nước tom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tu tom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tu 1.2.2 Tình hình nghiên cứu nước Tại Việt Nam có Đại học Bách Khoa Hà Nội Đại học Kỹ thuật Cơng nghiệp Thái Ngun nghiên cứu 1.2.3 Tình hình nghiên cứu ngồi nước Trình bày số kết nghiên cứu cơng trình nghiên cứu ổ đỡ từ giới diễn năm gần từ 2003 đến 2009 1.3 Kết luận chương Chương giải số vấn đề sau: - Giới thiệu nét khái quát ổ trục ổ đỡ từ - Lựa chọn loại ổ từ cần nghiên cứu ổ đỡ từ chủ động - Định hướng nghiên cứu ổ đỡ từ chủ động theo hướng ứng dụng phương pháp điều khiển điều khiển ổ đỡ từ hệ thống truyền động điện - Đề xuất phương pháp điều khiển PD bù trọng trường, tách kênh phi tuyến dựa mô tả EL cho hệ đủ cấu chấp hành để thiết kế điều khiển hệ thống ổ đỡ từ Trên sở nghiên cứu bước đầu ổ từ, chương sâu nghiên cứu động lực học ổ đỡ từ chịu lực hướng tâm để mơ tả toán học hệ truyền động sử dụng ổ đỡ từ bậc tự Chương Mơ tả tốn học ổ đỡ từ chủ động 2.1 Giới thiệu chung Nguyên lý làm việc ổ đỡ từ nam châm điện thay tạo mơ men quay cho trục lại tạo lực chuyển dịch trục theo phương x y, lực điều chỉnh tự động nhằm trì khe hở stator rotor xung quanh giá trị danh định 2.2 Cơ sở toán học hệ nâng từ trường - Theo tài liệu [1] hệ nâng từ trường nghiên cứu sở xấp xỉ hoá dựa vào giả thiết từ thơng khép mạch hồn tồn lõi sắt từ, chưa xét đến chế độ bão hồ từ v.v tom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tu tom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tu - Việc tính tốn dựa chiều dài trung bình đường từ trường chiều dài khe hở khơng khí thực theo giá trị danh định x0 2.2.1 Mật độ từ thơng mạch từ Với giả thiết khơng có từ thơng dị, ta có từ thơng:  Ni  2x    lC  l I   0 r 0 r  Sa   0SaNi   2x  lC  lI    r  r  (2.6) 2.2.2 Từ trở R độ tự cảm L mạch từ Các thành phần sức từ động, từ thông, từ trở mạch từ không đổi xem xét tương ứng thành phần điện áp, dòng điện, điện trở nguồn chiều (DC) mạch điện Sự khác biệt từ trở thành phần tích trữ lượng khơng phải thành phần tiêu tán lượng Nguồn “DC” – Ni biểu diễn cho sức từ động dòng điện cuộn dây sinh 2.2.3 Lực điện từ kể đến từ hóa lõi thép Lực điện từ kể đến từ hoá lõi thép xác định [1]: Wa 0 Sa N i 0 Sa N i (2.16) F    2 x   l l  l l  2x0  C  I  2x0  C  I    r r  r r    2.2.4 Lực điện từ không kể đến từ hóa lõi thép Khi khơng kể đến ảnh hưởng từ hoá lõi thép, ta được:  Ni  i2 i2    0 N Sa  K ; K  0 N Sa (2.17) F  0 Sa  x0 x0  2x0  2.2.5 Mối quan hệ lực điện từ dòng điện AMB Khi thay đổi dòng điện i so với dịng điện phân cực danh định i0, làm thay đổi lực điện từ sau biến đổi ta phương trình để mơ tả chuyển động vật nâng lực điện từ theo phương cố định [23]: (2.24) mx  Kai  K n x tom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tu tom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tu Phần xây dựng mơ hình ổ đỡ từ theo phương tổng quát hóa cho ổ đỡ từ bốn bậc tự 2.3 Xây dựng mơ hình tốn học hệ nâng từ trường dùng ổ từ cực 2.3.1 Các dạng cấu trúc ổ từ hướng nghiên cứu Hình 2.3: Một số cấu trúc điển hình ổ từ chủ động Ổ từ chủ động cực đẩy mạnh nghiên cứu [5, 6], [14, 15] thu hút ý nhiều hãng sản xuất (Synchrony, Mutecs) Đây hướng nghiên cứu tác giả thực 2.3.2 Cấu trúc hệ nâng từ trường bậc tự Hình 2.4: Sơ đồ cấu trúc tổng quát ổ đỡ từ tom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tu tom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tu Hình 2.4 mơ tả sơ đồ cấu trúc tổng qt mơ hình nâng vật chuyển động sử dụng ổ từ 2.3.3 Xây dựng mơ hình tốn học Phần nghiên cứu xây dựng mơ hình tốn học ổ đỡ từ bậc tự dựa phân tích sơ đồ mạch tương đương với phương chuyển động x, y Sau phân tích biến đổi ta mơ hình tốn học mơ tả ổ đỡ từ: Dịng từ thơng tổng:   Ni H p (x  x )    x  x 1  xc  bx   0S  x  2  (x  x  x )             S  Nix  H p (x  x )   xc bx  2   x 1  x   (2 x x x )  (2.30)  Ni    H ( x x ) p  x 2  xc  bx   0S  x  2     (2x  x  x )  x0   Ni H p (x  x )    x     xc  bx   0S  2   x 2  x (2x  x  x )  Và lực nâng theo phương x:  20SHpN 20SHp2x0 x21 x21  i  x Fx1 Fx1 Fx1  2 S 2 S  2 x1 2 (2 x x x ) (2 x x x )      0 2 (2.31a) 2  20SHpN 20SHp x0 x2 x2 Fx2  Fx2 Fx2    i  x 20S 20S (2x02 x12 x22) x2 (2x02 x12 x22)2  Các từ thông lực nâng theo phương y tương tự phương x 2.3.4 Các đặc tính động lực học ổ từ bốn bậc tự Phần trình bày quan hệ thơng số trạng thái ổ đỡ từ thông qua đặc tính: - Đặc tính sức từ động dịng điện stator ( λ = ψ.N λ = L.i) - Đặc tính lực với dịng điện điều khiển chuyển dịch (x, y) tom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tu tom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tu 11 2.7 Kết luận chương (1) Xây dựng mơ hình tốn học tổng quát ổ đỡ từ, có tượng tác động xen kênh khơng ổn định (2) Từ mơ hình toán học xây dựng tổng quát biểu diễn trình nâng trục ổ đỡ từ, mơ hình cịn bao gồm điện cảm tản Lse Đây đóng góp luận án lý thuyết mơ tả tốn học ổ đỡ từ bậc tự (3) Phương trình tốn học (2.50) sử dụng chương việc xây dựng hệ điều khiển cho ổ đỡ từ bậc tự Chương Xây dựng hệ điều khiển cho ổ từ chủ động bậc tự 3.1 Đặt vấn đề Ổ từ phần tử có tính phi tuyến mạnh, ngồi làm việc hệ điện cịn xuất số tượng trễ, lệch trục lực hướng tâm rung dộng hệ thống 3.1.1 Hiện tượng trễ 3.1.2 Sự lệch trục lực hướng tâm 3.1.3 Sự rung động tính khơng cân học hệ thống quay 3.2 Xây dựng hệ điều khiển sử dụng phương pháp tuyến tính hóa xung quanh điểm làm việc 3.2.1 Xây dựng hệ điều khiển Từ mơ hình tuyến tính hố quy tâm trục rơ to (2.34), tiến hành xây dựng hệ thống điều khiển với điều khiển PID có cấu trúc hình 3.1 Hình 3.1: Mơ hình điều khiển PID cho mơ hình tuyến tính xung quanh điểm làm việc ổ đỡ từ tom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tu tom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tu 12 Với việc điều khiển phương x, y ổ đỡ từ cần phải có điều khiển tương ứng kênh điều khiển x1, x2, y1, y2 Mỗi kênh điều khiển có mạch vòng điều khiển với mạch điều khiển vòng dòng điện (tăng cường khả mang tải động ổ từ) mạch điều khiển vịng ngồi vị trí Từ phân tích ta có sơ đồ cấu trúc điều khiển kênh x1 hình 3.2 Hình 3.2: Sơ đồ cấu trúc điều khiển theo phương x Và để điều khiển ổ đỡ từ, ta cần điều khiển theo phương x, y sơ đồ cấu trúc điều khiển ổ từ vị trí x1 y1 hình 3.3 Hình 3.3: Sơ đồ cấu trúc hệ điều khiển ổ đỡ từ tom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tu tom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tu 13 Do biến đổi cơng suất có số thời gian nhỏ nên với điều khiển PID vòng điều khiển dòng (vòng trong) thiết theo tiêu chuẩn tối ưu mơ đun [50] Cịn vịng điều khiển vị trí thiết kế theo tiêu chuẩn đối xứng [50] 3.2.2 Mô làm việc hệ thống Matlab-Simulink - Số liệu mô phỏng: Số vòng dây cho cuộn 200 turns Điện trở cuộn dây 3.1 Ω Điện cảm cuộn dây 12.61 mH Từ thông phân cực 0.058 T Trọng lượng rotor Kg Mơ men qn tính trục theo phương z 0.00241 kgm2 Mơ men qn tính trục theo phương x y 0.00298 kgm2 Khe hở stator rotor điểm cân x0 1mm Tiết diện mặt cực từ 525 mm2 Khoảng cách hai ổ từ 125mm Khoảng cách hai cảm biến 169mm - Kết mô + Trường hợp khơng có nhiễu tác động: tom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tu tom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tu 14 Hình 3.5ab: Đáp ứng dịch chuyển trục ổ đỡ từ theo (y,x) Hình 3.6ab: Đáp ứng dịch chuyển trục ổ đỡ từ theo (y,x) + Trường hợp có nhiễu tác động: Hình 3.9ab: Đáp ứng dịch chuyển trục ổ đỡ từ theo (y,x) Hình 3.10ab: Đáp ứng dịch chuyển trục ổ đỡ từ theo (y,x) tom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tu tom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tu 15 + Xét đến tác động xen kênh phương x y ổ đỡ từ: Hình 3.11: Đáp ứng dịch chuyển theo phương x, y có tác động xen kênh với điều khiển PID: a) Ổ đỡ từ 1; b) Ổ đỡ từ 3.3 Cải thiện chất lượng điều khiển ổ đỡ từ tích cực (AMB) điều khiển tuyến tính hóa phản hồi ngược Hệ EL đủ cấu chấp hành lớp hệ có mơ sau: M (q )q  C (q, q)q  g (q )  u (3.11) Sử dụng điều khiển giới thiệu tài liệu tham khảo [50, 53]: (3.12) u  M (q )v  C (q, q)q  g (q ) v Bộ điều khiển (3.12) u q Hệ EL (3.11) Hình 3.12: Cấu trúc điều khiển PD bù trọng trường Hệ trở thành tuyến tính (hình 3.12) hệ thành tuyến tính dạng tích phân bậc (không ổn định): M (q )q  C (q, q)q  g(q )  u  M (q )v  C (q, q)q  g(q )  q  v (3.13) tom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tu tom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tu 16 Để ổn định hóa cách thiêt kế thêm điều khiển PD bổ sung vịng ngồi: v  qref  K1e  K 2e (3.14) qref e Bộ điều khiển vịng ngồi (3.14) - v Bộ điều khiển u (3.12) q Hệ EL (3.11) Hình 3.13: Điều khiển PD bù trọng trường cho ổ đỡ từ Với K1 K2 ma trận đối xứng xác định dương tuỳ chọn k  p1  k p2 K1    0   k   d   k  d2  ; K       k pn   0       kdn  0 q d qre + v ∑ + u ∑ M(q) + + AMB DOF + dq K2 K1 C(q,dq)+g(q) dqref + q + e de ∑ - ∑ Hình 3.14: Cấu trúc điều khiển PD bù trọng trường từ (3.15) tom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tu tom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tu 17 Ta có hai điều khiển vịng (3.13) vịng ngồi (3.14), viết chung lại có dạng: (3.15) u  M (q ) qref  K 1e  K e   C (q, q)q  g(q )   làm cho quỹ đạo trạng thái q(t ) , q(t ) hệ (3.11) bám ổn định tiệm cận theo quỹ đạo đặt mong muốn qref t  , qref t  Từ ta có sơ đồ chi tiết phương pháp điều khiển hình 3.14 3.3.1 Xây dựng hệ điều khiển điều khiển Theo biểu thức (3.15), ta có điều khiển tuyến tính hóa xác – tách kênh cho hệ AMB DOF biểu diễn sau:  Jy   h    K  a  c os  a  y         u                 y 1d  y   k  x  x   k 1      1d   y y 0    d  2     x x    d  2         k Jx   0    h 2      K a  a  c o s  x         m 0   2K a  m  0 K a  0   y1d  y   y1d       0   x 1d  x   x1d      k2   y d  y   y2 d       k   x d  x   x2 d   rmJkcosy  Ji sin y y y2   3 h  h 2   2Kacos3y  a  cosx  a  Ka        rmJkcosy J sin xKn    i x  x2  3      h h  cosx  a  Ka 2Kncos3x  a         0    0  0 k1 0 k1 0  K  0  a 0         Kn  y   y1   K  a        0  x1   x  Kn    0    y Ka  y      0     x    x2 Kn   2     Ka  0  0     K   n 0  3.3.2 Mô hệ thống điều khiển ổ đỡ từ ABM - Kết mô tom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tu       k  tom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tu 18 + Trường hợp khơng có nhiễu: Hình 3.21: Đáp ứng dịch chuyển theo phương x y ổ đỡ từ Hình 3.22: Đáp ứng dịch chuyển theo phương x y ổ đỡ từ + Trường hợp có nhiễu: Hình 3.24: Đáp ứng dịch chuyển Hình 3.25: Đáp ứng dịch chuyển theo phương x, y ổ đỡ từ theo phương x, y ổ đỡ từ + Kiểm tra khả tách kênh (khử tác động xen kênh) tom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tu tom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tu 19 Hình 3.26a:Tác động xen kênh ổ đỡ từ theo phương x y bị loại trừ Hình 3.26b:Tác động xen kênh ổ đỡ từ theo phương x y bị loại trừ 3.4 Đánh giá chất lượng điều khiển PID điều khiển phi tuyến theo tiêu chuẩn tích phân bình phương sai lệch Để đánh giá chất lượng điều khiển cho hệ thống điều khiển ổ đỡ từ bốn bậc tự do, ta sử dụng tiêu chuẩn tích phân bình phương sai lệch 3.5 Kết luận chương Với phương pháp điều khiển phi tuyến giải vấn đề hệ AMB DOF: (1) Điều khiển bám ổn định cho hệ với thay đổi tín hiệu đầu vào với độ xác cao, theo tiêu chuẩn tích phân bình phương sai lệch sai số nhỏ hệ thống làm việc với điều khiển tuyến tính hóa xung quanh điểm làm việc Điều chứng tỏ chất lượng hệ thống nâng cao (2) Đảm bảo điều khiển tách kênh cho hệ thống tom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tu tom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tu 20 (3) Bộ điều khiển thiết kế chương kiểm nghiệm thực nghiệm chương Chương Xây dựng mơ hình thí nghiệm kết thí nghiệm 4.1 Giới thiệu cấu hình thí nghiệm Cấu trúc thí nghiệm minh họa hình 4.1: Hình 4.1: Cấu trúc thí nghiệm điều khiển ổ đỡ từ hướng kính Để kết nối DS1104 với máy tính PC ta cần thực số thủ tục sau: - Khởi động Matlab/Simulink - Chuẩn bị khối sử dụng Simulink để xây dựng sơ đồ - Khởi động chương trình Control Desk - Kết nối - Sau kết nối với mơ hình Simulink, Matlab chuyển đổi mơ hình Simulink sang dạng sdf (file mơ tả hệ thống) lưu trữ vi xử lý DS1104 tom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tu tom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tu 21 Ổ đỡ từ Stator động Rotor động Ổ đỡ từ Hình 4.7: Động hai ổ đỡ từ hai đầu trục 4.2 Kết thí nghiệm - Đáp ứng hệ thống: Hình 4.14 Đáp ứng độ dịch chuyển trạng thái bắt đầu nâng tom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tu tom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tu 22 - Loại bỏ tượng xen kênh: Hình 4.15: Chuyển dịch vị trí trục quay theo phương x y ổ đỡ từ so với vị trí cân Nhận xét thí nghiệm: Thí nghiệm tiến hành với tốc độ trục quay 5.000 v/ph cho kết tương tự phần mô nêu 4.3 Kết luận chương Từ kết mô thực nghiệm cho ta thấy: - Chất lượng điều khiển ổ đỡ từ cải thiện từ điều khiển tuyến tính hóa xung quanh điểm làm việc đến điều khiển tách kênh phi tuyến (sai số giảm dao động hơn) - Tuy nhiên, làm việc chế độ xác lập hệ AMB cịn ảnh hưởng nhiễu ngoại sinh, sai lệch kết mô với thí nghiệm phần cịn việc xây dựng mơ hình cịn chưa xác hồn tồn với thực tế tom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tu tom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tu 23 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận: Các hệ truyền động điện tự động sử dụng ổ từ thay cho ổ khí mang đến tính vượt trội cho hệ như: Hệ thống có tốc độ chuyển động lớn, khơng yêu cầu bôi trơn làm việc tốt môi trường nhiệt độ, áp suất cao thấp,…Nhưng ứng dụng chưa có tính phổ biến thơng dụng kích thước cịn cồng kềnh, giá thành cao Các cơng trình nghiên cứu tập trung vào việc thu nhỏ kích thước, giảm giá thành bền vững làm việc cho loại ổ từ Từ đó, ổ từ khơng dừng lại cho ứng dụng đặc biệt mà sử dụng phổ biến công nghiệp Nội dung nghiên cứu luận án tập trung vào nghiên cứu ứng dụng điều khiển đại cho ổ đỡ từ nhằm cải thiện chất lượng điều khiển bền vững cho hệ truyền động sử dụng ổ đỡ từ Nghiên cứu ổ từ sâu ổ đỡ từ vấn đề Việt Nam Do vậy, tài liệu tham khảo lĩnh vực cịn ỏi Bằng nỗ lực thân, tác giả cố gắng để đạt số đóng góp bước đầu sau: - Từ mối quan hệ thông số (từ thông, từ trở, điện cảm, lực điện từ, lượng từ tích lũy, ) cấu nâng từ trường, luận án xây dựng mối quan hệ động lực học cho hệ ổ đỡ từ bậc tự Căn vào tiến hành xây dựng mơ hình tốn học phi tuyến tổng quát dạng EL đủ cấu chấp hành hệ ổ đỡ từ bốn bậc tự - Dựa vào mơ tả tốn học ổ đỡ từ thấy rằng: Ổ đỡ từ đối tượng phi tuyến có tác động xen kênh, động học cịn khâu không ổn định cố hữu Luận án xây dựng thành công hệ điều khiển PD bù trọng trường, tạo nên mơ hình điều khiển tách kênh trực tiếp, từ cải thiện chất lượng điều khiển so với điều khiển PID tom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tu tom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tu 24 - Trong điều kiện thiếu thốn mặt, kinh nghiệm thiết kế chế tạo, tác giả cố gắng xây dựng hệ thí nghiệm để bước đầu kiểm nghiệm phương pháp điều khiển PD bù trọng trường cho ổ đỡ từ bốn bậc tự có mơ hình tách kênh trực tiếp cho kết thỏa mãn yêu cầu Hệ thí nghiệm làm việc ổn định với tốc độ làm việc cao (5.000 v/ph khả cao hơn) Kiến nghị: Nội dung luận án có số đóng góp điều khiển ổ đỡ từ, để cập số vấn đề khiêm tốn lĩnh vực điều khiển ổ từ nói riêng sử dụng ổ đỡ từ cơng nghiệp nói chung Chỉ riêng lĩnh vực điều khiển ổ đỡ từ hướng tâm số nội dung phải quan tâm tiếp sau: - Ảnh hưởng từ thông hỗ cảm cuộn dây ổ từ; - Ảnh hưởng bão hòa từ chất lượng hệ điều khiển; - Ổ từ làm việc tốt cho thiết bị bơm máu, nén khí, bơm helium lỏng, làm đệm từ, hệ thống chịu tải trọng nặng tải trọng xung độ bền vững điều khiển sao? Còn số tượng nêu đầu chương tượng trễ, lệch trục lực hướng tâm, rung động không cân học hệ thống quay, Đó vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu tom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tu tom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tu tom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tutom.tat.luan.an.tien.si.cai.thien.chat.luong.dieu.khien.cac.o.do.tu