Báo cáo cuối kỳ môn học mô hình hóa và nhận dạng hệ thống

BÀI TOÁN 1: MODELINGMô hình động cơ một chiều kích từ độc lập1.. Xây dựng mô hình toán Sơ đồ nguyên lý của động Sơ đồ thay thế của mạch phần ứngcơ điện 1 chiều kích từ độc lập động cơ đi

BÁO CÁO CUỐI KỲ

MÔN HỌC: MÔ HÌNH HÓA

VÀ NHẬN DẠNG HỆ THỐNG

MÃ MÔN HỌC & MÃ LỚP: MOIS333546_01CLC SINH VIÊN THỰC HIỆN: LÊ MINH TRÍ – 20151154

GVHD: VŨ VĂN PHONG

BÀI TOÁN 1: MODELING

(Mô hình động cơ một chiều kích từ độc lập)

1 Xây dựng mô hình toán

Sơ đồ nguyên lý của động Sơ đồ thay thế của mạch phần ứng

cơ điện 1 chiều kích từ độc lập động cơ điện 1 chiều kích từ độc lập

ia: dòng điện phần ứng

Va: điện áp phần ứng

Ea: suất điện động cảm ứng

Ra: điện trở phần ứng

La: điện cảm phần ứng

if: dòng điện kích từ

Vf: điện áp kích từ

Phương trình cân bằng điện áp của mạch phần ứng:

Va(t) = (t) + R i Ea a a(t) +La

d i a

Suất điện động cảm ứng trong rotor:

Ke: hệ số mạch phần ứng

: từ thông kích từ

(t): tốc độ góc của rotor

Phương trình momen điện từ:

Mđt: momen điện từ

Km: hệ số momen

Phương trình mô tả quan hệ điện cơ:

Mđt(t) - M (t) = Jt

d

Mt: momen tải

J: momen quán tính

Chuyển phương trình điện áp mạch phần ứng từ miền thời gian sang miền Laplace:

Chuyển phương trình suất điện động cảm ứng từ miền thời gian sang miền Laplace:

Thay phương trình (1.6) vào phương trình (1.5), ta được:

ia(s) = V a(s)−K e (s)

Chuyển phương trình momen điện từ từ miền thời gian sang miền Laplace:

Chuyển phương trình quan hệ điện cơ từ miền thời gian sang miền Laplace:

Thế vào phương trình (1.8) ta được:

(s) = K m i a(s)−M t (s)

Để đơn giản cho từ thông kích từ bằng 1, ta có:

(1.7) → ia(s) = V a(s)−K e (s)

(1.10) → (s) =  K m I a(s)−M t (s)

Js

Sơ đồ khối mô hình toán của động cơ điện 1 chiều kích từ độc lập

2 Thực hiện mô phỏng

Mô phỏng bằng Matlab/Simulink với các thông số sau:

Km = K = 0.8e

La = 0.0003 (H)

Ra = 0.5 Ω

Va = 220 V

Mô phỏng động cơ điện 1 chiều trên Matlab

Đồ thị tốc động cơ

3 Thiết kế bộ điều khiển tốc độ của động cơ

Mô phỏng bộ điều khiển PID trên Matlab

Đồ thị đáp ứng của hệ thống

Với PID Tuner App ta thu được các hệ số : Kp = 0, Kd = 0 và Ki =19.581649739297

Đồ thị tốc độ của động cơ

BÀI TOÁN 2: IDENTIFICATION

1 Chọn mô hình

Sơ đồ khối mô hình toán của động cơ điện 1 chiều kích từ độc lập

Sơ đồ nguyên lý của động Sơ đồ thay thế của mạch phần ứng

cơ điện 1 chiều kích từ độc lập động cơ điện 1 chiều kích từ độc lập

ia(s) = V a(s)−K e (s)

(s) = K m i a(s)−M t (s)

Js (tốc độ quay của động cơ)

Thông số của hệ thống

K = K = 0.8; L = 0.0003 (H); R = 0.5 Ω; M = 100 Nm; J = 0.0167 kgm ; 2 V= 220 V

2 Tìm mô hình toán bằng tool Identification

Mô phỏng động cơ điện 1 chiều trên Matlab

Model output (Identification tool)

−0.09834 s+0.02746

s2+0.2407 s+0.02198

Tranfer function của mô hình được tìm bởi Identification tool

3 Nhận dạng tham số cho hệ thống ( sử dụng Parameter Estimation)

Tham số thu thập được sau quá trình thử động cơ:

Ra = 0.7Ω, La = 0.0006 H J = 0.0159 kgm, 2

Mô phỏng so sánh giữa mô hình nhận dạng và mô hình gốc

Đồ thị tốc độ động cơ của mô hình gốc và mô hình nhận dạng

Đồ thị thể hiện sự chênh lệch của 2 mô hình

4 Thiết kế bộ điều khiển

Mô phỏng bộ điều khiển PID trên Matlab

Đồ thị đáp ứng của hệ thống

Với PID Tuner App ta thu được các hệ số : Kp = 0, Kd = 0 và Ki =19.581649739297

Đồ thị tốc độ của động cơ