Nghiên cứu hệ thống điều khiển số động cơ điện một chiều kích từ độc lập

Trong các nhà máy, xí nghiệp, công trường hiện nay việc áp dụng và sử dụng điều khiển tự động các dây truyền sản xuất là rất cần thiết, với các phương pháp khác nhau áp dụng cụ thể cho từng loại động cơ tuỳ theo yêu cầu của công vệc. Trong một số lĩnh vực đòi hỏi có có tính chính xác cao, công suất thấp thì động cơ một chiều được sử dụng khá phổ biến. Khi thiết kế hệ điều chỉnh tự động truyền động điện cần phải đảm bảo hệ thực hiện được tất cả các yêu cầu đặt ra, đó là các yêu cầu về công nghệ, các chỉ tiêu chất lượng và các yêu cầu về kinh tế. Chất lượng của hệ được thể hiện trong trạng thái động và tĩnh. Trong trạng thái tĩnh yêu cầu quan trọng nhất là độ chính xác điều chỉnh. Đối với trạng thái động có các yêu cầu về ổn định và các chỉ tiêu về chất lượng động là độ quá điều chỉnh, tốc độ điều chỉnh, thời gian điều chỉnh và tần số dao động. Ở các hệ điều chỉnh tự động truyền động điện, cấu trúc mạch điều khiển, luật điều khiển và tham số các bộ điều khiển có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng của hệ. Vì vậy khi thiết kế hệ ta phải thực hiện các bài toán về phân tích và tổng hợp hệ để tìm ra lời giải hợp lý, sao cho đáp ứng được các yêu cầu kinh tế kỹ thuật đề ra Trên thực tế với động cơ một chiều có nhiều phương pháp điều khiển, một trong những phương pháp điều khiển hiện đại đó là điều khiển số vì hệ thống số xử lý được nhiều dữ liệu một cách đồng thời, nhanh chóng. Các tham số trạng thái hệ thống, tham số điều chỉnh có thể xem xét được bằng các bộ hiển thị số và có thể thay đổi theo yêu cầu công nghệ một cách dễ dàng. Ngoài ra hệ thống số có thể ghép nối với máy tính, thuận tiện cho việc điều khiển và có thể điều khiển nhiều kênh đồng thời, truyền và giữ tin được lâu hơn.

Nghiên cứu hệ thống điều khiển số động cơ điện một chiều kích từ độc lập Tóm tắt - Với sự phát triển ngày càng cao của kỹ thuật vi xử lý và máy tính, hệ thống điều khiển số dần được ứng dụng nhiều, thay thế cho điều khiển tương tự truyền thống vì những ưu điểm nổi trội như gọn nhẹ, làm việc an toàn, tin cậy, độ chính xác cao. Hơn nữa hệ thống số xử lý được nhiều dữ liệu một cách đồng thời, nhanh chóng. Các tham số trạng thái hệ thống, tham số điều chỉnh có thể xem xét được bằng các bộ hiển thị số và có thể thay đổi theo yêu cầu công nghệ một cách dễ dàng. Ngoài ra hệ thống số có thể ghép nối với máy tính, thuận tiện cho việc điều khiển và có thể điều khiển nhiều kênh đồng thời, truyền và giữ tin được lâu hơn. Mục đích của bài báo này trình bày về hệ thống điều khiển số động cơ điện một chiều kích từ độc lập. Các kết quả được kiểm nghiệm thông qua phần mềm Matlab/Simulink. Từ khóa – động cơ điện một chiều kích từ độc lập, hệ thống điều khiển số, hệ thống điều khiển tương tự. I. ĐẶT VẤN ĐỀ Trong mọi ngành sản xuất hiện nay, các công nghệ tiên tiến, các dây truyền sản xuất với trang thiết bị hiện đại đang từng ngày, từng giờ được ứng dụng vào từng khâu trong qui trình sản xuất của các xí nghiệp nhà máy trên đất nước ta. Với vai trò là mũi nhọn của kỹ thuật hiện đại, lĩnh vực tự động hoá đang phát triển với tốc độ ngày càng cao. Những thành tựu của lý thuyết điều khiển tự động, tin học công nghiệp, điện tử công suất, kỹ thuật đo lường, truyền động điện v.v đã và đang được triển khai trên qui mô rộng lớn, đã tạo nên một dây truyền công nghiệp sản xuất tự động với năng suất cao, chất lượng tốt và giá thành rẻ. Trong các nhà máy, xí nghiệp, công trường hiện nay việc áp dụng và sử dụng điều khiển tự động các dây truyền sản xuất là rất cần thiết, với các phương pháp khác nhau áp dụng cụ thể cho từng loại động cơ tuỳ theo yêu cầu của công vệc. Trong một số lĩnh vực đòi hỏi có có tính chính xác cao, công suất thấp thì động cơ một chiều được sử dụng khá phổ biến. Khi thiết kế hệ điều chỉnh tự động truyền động điện cần phải đảm bảo hệ thực hiện được tất cả các yêu cầu đặt ra, đó là các yêu cầu về công nghệ, các chỉ tiêu chất lượng và các yêu cầu về kinh tế. Chất lượng của hệ được thể hiện trong trạng thái động và tĩnh. Trong trạng thái tĩnh yêu cầu quan trọng nhất là độ chính xác điều chỉnh. Đối với trạng thái động có các yêu cầu về ổn định và các chỉ tiêu về chất lượng động là độ quá điều chỉnh, tốc độ điều chỉnh, thời gian điều chỉnh và tần số dao động. Ở các hệ điều chỉnh tự động truyền động điện, cấu trúc mạch điều khiển, luật điều khiển và tham số các bộ điều khiển có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng của hệ. Vì vậy khi thiết kế hệ ta phải thực hiện các bài toán về phân tích và tổng hợp hệ để tìm ra lời giải hợp lý, sao cho đáp ứng được các yêu cầu kinh tế kỹ thuật đề ra Trên thực tế với động cơ một chiều có nhiều phương pháp điều khiển, một trong Hội nghị khoa học lần thứ I về Tự động hóa, Công nghệ thông tin và Truyền thông (CAIC-2014) những phương pháp điều khiển hiện đại đó là điều khiển số vì hệ thống số xử lý được nhiều dữ liệu một cách đồng thời, nhanh chóng. Các tham số trạng thái hệ thống, tham số điều chỉnh có thể xem xét được bằng các bộ hiển thị số và có thể thay đổi theo yêu cầu công nghệ một cách dễ dàng. Ngoài ra hệ thống số có thể ghép nối với máy tính, thuận tiện cho việc điều khiển và có thể điều khiển nhiều kênh đồng thời, truyền và giữ tin được lâu hơn. Mục đích của bài báo này trình bày về hệ thống điều khiển số động cơ điện một chiều kích từ độc lập. Các kết quả được kiểm nghiệm thông qua phần mềm Matlab/Simulink. Phần còn lại của bài báo được bố cục như sau. Mục tiếp theo trình bày chi tiết phương pháp điều khiển số động cơ điện một chiều kích từ độc lập. mô phỏng và đánh giá kết quả được trình bày trong mục III. Các kết luận cuối cùng được đưa ra trong mục IV của bài báo. II. PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN SỐ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP A. Những hạn chế của phương pháp điều khiển tương tự Nhược điểm quan trọng nhất của kỹ thuật tương tự liên quan đến sự trôi thông số do các nguyên nhân có nguồn gốc khác nhau (do nhiệt, hoá - lý, cơ học ). Các hiện tượng này làm thay đổi các thông số của các linh kiện điện tử, thay đổi điện dung của các tụ hoá, thay đổi điện trở của các chiết áp. Những hiện tượng này dẫn đến sự thay đổi chậm thông số của các phần tử, làm xuất hiện điện áp lệch hay điện áp trôi ở đầu ra các bộ khuyếch đại thuật toán. Việc khử độ trôi thông số đòi hỏi phải tìm các giải pháp như sử dụng các mạch bù làm phức tạp mạch và tăng giá thành. Một nhược điểm khác là nhạy với nhiễu. Nhiễu có thể phát sinh do bản thân linh kiện (nhiễu về nhiệt) hoặc nhiễu ký sinh do ảnh hưởng cuả môi trường. Loại nhiễu này đặc biệt quan trọng vì trong việc điều khiển truyền động điện các bộ biến đổi là nguồn nhiễu gây ảnh hưởng đáng kể đến lưới điện. Việc truyền dẫn tín hiệu tượng tự cũng gặp khó khăn do sự suy giảm tín hiệu. Các linh kiện kỹ thuật tượng tự cũng có tính chất khác nhau về thông số khi được sản xuất hàng loạt. Người ta có thể loại trừ được sự sai khác về thông số, bằng phương pháp xác xuất cũng như chú ý trong khi thiết kế chế tạo, tuy nhiên hiện tượng này làm cho các linh kiện kỹ thuật tương tự kém ổn định và là nguồn gốc cuả nhiễu. Việc thực hiện một số chức năng như nhớ hoặc trễ bằng kỹ thuật tương tự cũng gặp nhiều trở ngại và do tính phức tạp của việc thực hiện các bộ điều khiển kinh điển rất ít chức năng tương tự có thể thực hiện được bằng mạch tổ hợp và cần đến nhiều linh kiện rời, việc thực hiện mạch và hiệu chỉnh chúng tốn nhiều thời gian và công sức, cần có nhiều tiếp điểm làm giảm độ tin cậy của các mạch tương tự. B. Phương pháp điều khiển số. 1) Một số tính chất quan trọng của hệ thống điều khiển số. Do các đặc tính quyết định của các linh kiện số cho phép thực hiện các thao tác phức tạp dưới dạng rất chắc chắn. Do tính chất này nên hiện nay trên thị trường các limh kiện số đã dần chiếm lĩnh phần lớn so với các linh kiện khác. Cũng do đó mà trong các lĩnh vực kỹ thuật hướng phát triển cũng là chuyển dần từ điều CAIC - 2014 Hội nghị khoa học lần thứ I về Tự động hóa, Công nghệ thông tin và Truyền thông (CAIC-2014) khiển tương tự sang điều khiển số mà điều khiển máy điện không phải là trường hợp ngoại lệ. Các ưu điểm cụ thể của kỹ thuật số thể hiện ở các mặt sau: • Điều khiển thông minh Các chương trình phần mềm cho phép tối ưu hoá điều khiển và thay đổi các tính năng mong muốn. Nhờ điều khiển số ta có thể trù tính các cải tiến, cụ thể như:  Đo lường và xử lý tín hiệu  Trong việc đánh giá các đại lượng bên trong hệ thống hoặc các biến ngoài khi ta muốn loại bỏ một số cảm biến như cảm biến tốc độ.  Trong việc xây dựng các thuật toán mạnh hơn các bộ điều khiển PID kinh điển như điều khiển phi tuyến, bộ hiệu chỉnh tự thích nghi, hệ thống có mô hình chuẩn, chế độ trượt và hiện nay là điều khiển mờ, điều khiển nơ ron.  Trong tư vấn bảo trì và phát hiện sự cố.  Trong trợ giúp tự động hoá quá trình. • Đơn giản hoá thiết bị, tiêu chuẩn hoá và thích hợp hoá Vì các chức năng điều khiển được thực hiện chủ yếu bằng phần mềm, cho nên với cùng một thiết bị phần cứng (1 bộ vi xử lý và các dao diện) được sử dụng cho mọi ứng dụng. Điều này dẫn đến giảm các chi tiết dự phòng, do đó làm giảm giá thành. Mặt khác điều khiển máy điện luôn ở trong khung cảnh tự động hoá toàn bộ hệ thống, ngày nay lại được thực hiện bằng máy tính. Với cùng một công nghệ (số và các bộ vi xử lý) có thể thực hiện mức phân cấp tự động hoá khác nhau, làm dễ dàng các tích hợp và đồng bộ hoá mọi phần tử. Các tính chất này không dễ dàng nhận được tổ hợp bao gồm một máy tính trung tâm, các áp tô mát lập trình và các bộ điều chỉnh tương tự. 2) Cấu trúc hệ thống điều khiển số Do các đặc điểm đã nêu ở trên trong lĩnh vực điều khiển truyền động điện xu hướng hợp lý là điều khiển số được thực hiện trước hết ở điều khiển tốc độ và vị trí cũng như điều khiển số bộ biến đổi. Các chức năng đòi hỏi điều khiển tác động nhanh được thực hiện bằng các điều khiển tương tự. Các chức năng ở mức độ cao, điều khiển thông minh nhưng thực hiện chậm hơn sẽ được thực hiện bằng kỹ thuật số. Sơ đồ cấu trúc của hệ thống điều khiển số được trình bày trên hình 1. Trong sơ đồ này, chúng ta nhận thấy có sự kết hợp giữa điều khiển tương tự và điều khiển số. Có sự phân chia các điều khiển dòng điện, tốc độ và vị trí. Đưa vào các tín hiệu liên quan đến an toàn. Bộ điều khiển số đưa tín hiệu đồng bộ hoá. Mạch vòng tương tự là mạch vòng điều chỉnh dòng điện và bộ biến đổi phải rất nhanh và ổn định để dòng điện phần ứng động cơ tác động gần như tức thời. Chuẩn mức dòng điện được tính toán bằng bộ điều chỉnh số tốc độ. Liên hệ giữa các phần điều khiển số và điều khiển tương tự nhờ các bộ biến đổi tương tự số A-D và bộ đổi số tương tự D-A. Bộ điều chỉnh thường là PID số. 3) Các bước thực hiện hệ thống điều khiển số • Xây dựng mô hình điều khiển. • Xây dựng mô hình toán cho hệ truyền động điện. • Xác định thông số của các mạch vòng điều khiển số. CAIC - 2014 Hội nghị khoa học lần thứ I về Tự động hóa, Công nghệ thông tin và Truyền thông (CAIC-2014) 4) Rời rạc hoá hệ thống liên tục Hàm truyền của các bộ điều chỉnh trong bộ điều khiển tương tự là một hàm truyền liên tục (hình 2). Hình 1. Sơ đồ cấu trúc của hệ thống điều khiển số Để rời rạc hoá hệ thống, ta cần phải rời rạc hoá các bộ điều chỉnh này. Có hai phương pháp rời rạc hoá hệ thống liên tục là rời rạc hoá trong miền thời gian và rời rạc hoá trong miền biến đổi z. Điều kiện để rời rạc hoá trong miền thời gian là hệ thống phải tuyến tính và bất định. Khi đó ứng với một đơn vị thời gian ∆t = T (T là chu kỳ cắt mẫu) sẽ có một giá trị U(∆t), tập hợp các giá trị của U i (∆t) khi cho ∆t tiến tới 0 sẽ có hàm truyền của bộ điều chỉnh tương tự (có thể dùng phương pháp nội suy để tìm lại được hàm truyền PID). Hình 2. Tín hiệu rời rạc và liên tục Sai lệch trong hệ thống tương tự là e(t). Trong khoảng thời gian ∆t ta lấy mẫu được giá trị e[k]. Tập hợp các giá trị e[k], e[k+1], sẽ là tín hiệu đầu vào của bộ điều chỉnh số. 5) Rời rạc hoá tín hiệu Vì hệ thống điều khiển là hệ thống số nên ta phải số hoá tín hiệu. Việc này được thực hiện qua ADC. Số hoá tín hiệu được thực hiện qua hai bước: một là lấy mẫu tín hiệu, tức là sau một thời gian T, ADC lấy mẫu tín hiệu một lần. Như vậy mỗi một mẫu tín hiệu thu được ở những khoảng thời gian rời rạc; hai là lượng tử hoá, bộ chuyển đổi ADC biến đổi tín hiệu tương tự không đổi thành từ số biểu diễn bằng số hữu hạn bit. Dung lượng số N ym biểu diễn đại lượng liên tục y(t) được cho bởi độ dài từ n, tức là tổng số các bit của bộ chuyển đổi ADC. 1 2 n ym N − = Nếu gọi Y m là giá trị cực đại của đại lượng liên tục y(t) thì đơn vị của việc số hoá (lượng tử hoá) đại lượng y(t) được xác định là: m ym Y y N ∆ = Sai số của phép chuyển đổi được tính như sau: 1 m ym y Y N ∆ = CAIC - 2014 Hội nghị khoa học lần thứ I về Tự động hóa, Công nghệ thông tin và Truyền thông (CAIC-2014) 6) Chọn chu kỳ trích mẫu Việc chọn thời gian cắt mẫu rất quan trọng, nó quyết định tính chất của mạch điều khiển số. Nếu thời gian cắt mẫu quá lớn sẽ mất chính xác, thông tin của đối tượng giữa hai lần cắt mẫu không được phát hiện. Nhưng nếu chọn thời gian cắt mẫu quá bé thì máy tính và các bộ vi xử lý không xử lý kịp. Tần số lấy mẫu được chọn theo định lý Shannon: , 2 r T T K K = ≥ T r : Là hằng số thời gian thay thế của mạch vòng kín. Nếu điều kiện trên được thực hiện thì quá trình quá độ sẽ kết thúc sau 6 đến 10 chu kỳ cắt mẫu. Thực tế chỉ cần chọn T ≤ 10 u T với T ư là hằng số thời gian của động cơ. C.Xây dựng mô hình toán học của hệ thống điều khiển số Đáp ứng của bộ điều chỉnh liên tục PID lý tưởng là: 1 0 1 ( ) (t) ( ) ( ) T D de t U K e t e t dt T T dt   = + +     ∫ Trong đó: K - là hệ số khuyếch đại T I - là hằng số thời gian tích phân T D - là hằng số thời gian đạo hàm τ n – là hằng số thời gian thay thế của mạch vòng Nếu có điều kiện τ n ≥ 2T thoả mãn thì ta có thể thay thành phần tích phân bởi tổng số đạo hàm bởi sai phân. Nếu thay thế tín hiệu liên tục bằng tín hiệu nhảy bậc thì đáp ứng của phần tử gián đoạn tương đương sẽ có dạng sai phân. (h) (h) (h) (h) p I d U U U U= + + Trong đó: U p (h) là thành phần tỷ lệ (h) (h) p e U K= U I (h) là thành phần tích phân 0 (h) (i 1) (h 1) K (h 1) k I I i I I T T U K e U e T T = = − = − + − ∑ U d (h) là thành phần đạo hàm [ ] (h) (h) e(h 1) D d T U K e T = − − Phương trình trên biểu diễn luật điều chỉnh dưới dạng của các số hạng thành phần và có lợi thế đổi chỗ là có thể cài đặt chỉnh định riêng rẽ hệ số của các số hạng thành phần một cách độc lập nhau. Luật này không yêu cầu đặt các hệ số thật chính xác và cho phép sử dạng phép nhân rút gọn. Như vậy ta được luật điều chỉnh như sau: 1 2 (k) (h 1) q (k) q (k 1) q (k 2)U U e e e= − + + − + − Phương trình này tương ứng với hàm truyền của bộ điều chỉnh trong không gian toán tử z 1 2 0 1 2 1 (z) (z) (z) 1 R q q z q z U F e z − − − + + = = − Cách tính tiệm cận chính xác nhất là thay tín hiệu liên tục bằng các đoạn gãy khúc. Khi đó ta có các bộ thông số sau: 0 1 2 D I T T q K T T   = + +  ÷   1 2 1 2 D I T T q K T T   = − − +  ÷   0 D T q K T = − Khi ta cho T D = 0 ta có biểu diễn gián đoạn của luật điều chỉnh kiểu PI. Khi đó ta có phương trình sai phân của luật điều chỉnh: 0 1 ( ) (h 1) q ( ) q ( 1)qU h U e h e h= − + + − Trong đó: 0 1 2 I T q K T   = +  ÷   CAIC - 2014 Hội nghị khoa học lần thứ I về Tự động hóa, Công nghệ thông tin và Truyền thông (CAIC-2014) 1 1 2 I T q K T   = − −  ÷   III. MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ Xét động cơ điện một chiều kích từ độc lập có các thông số sau: P = 420W; U = 50V; I = 7,5A; n = 4000v/p = 418,9 rad/s; R ư = 1,4Ω; KΦ = 50 1.4 7.5 0.094 418.9 u U IR n − − × = = L ư = 0,07H ⇒ T ư = 0,05 s; J = 0,00126 ⇒ T C = 0,2 s A. Bộ điều chỉnh số dòng điện Theo tính toán trên ta có hệ điều chỉnh dòng điện là PI. Với thời gian lấy mẫu của bộ điều chỉnh số T = 0,0002s ta có: 20 (p) 3.048 3.048 0.05 I I u p R K p T T s   + = ⇒ =  ÷   = = Do đó ta có: 0 0.0002 1 3.048 1 3.0483 2 2 0.05 I T q K T     = + = + =  ÷  ÷ −     1 0.0002 1 3.048 1 3.0476 2 2 0.05 I T q K T     = − − = − = −  ÷  ÷ −     Vậy ta có: 1 0 1 1 0.9997 (z) 3.0483 1 RI q q z z F zq z − − + − = = −− B. Bộ điều chỉnh tốc độ Ta có: 28.8 1 1.89 1.89 1 1.89 0.047 p R K p p ω     + = = + ⇒ =  ÷  ÷     0.0347T = Do đó ta có: 0 0.0002 1 1.89 1 1.895 2 2 0.0347 I T q K T     = + = + =  ÷  ÷ ×     1 0.0002 1 1.89 1 1.884 2 2 0.0347 I T q K T     = − − = − = −  ÷  ÷ ×     Vậy ta có: 1 0 1 1 0.9942 (z) 1.895 1 RI q q z z F zq z − − + − = = −− C. Thành phần lưu giữ bậc không và bộ băm xung 1 5 (p) (p) (p) 1 0.0033 Tp e G H T p p − − = × = × + Áp dụng phép biến đổi z ta có: } 5 5 5 (1 0,0033 ) 1 0,9412 5( 0,9412) 5 ( 1) ( 1)( 0,9412) 1 1 Tp z z p p z z z z z z z z z z e z − = = − + − − − − − ⇔ = − − −  ⇔ = − =   ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 2 2 1 5 0,9412 5 1 (z) 1 0,9412 5 4,7067 5 5 ( 0,9412) 0,2933 0,9412 z z z z G z z z z z z z z z − − − −    = − − − − + = − = − D.Mô hình mô phỏng và các kết quả Mô hình mô phỏng được xây dựng trên phần mềm Matlab/Simulink được thể hiện như trên hình 3. Các kết quả mô phỏng được thể hiện từ hình 4 đến hình 8. Khâu hạn chế dòng cho phép dòng điện chạy từ [-15, +15]. Khối động cơ vẫn dùng khối động cơ với số liệu đã tính toán ở trên. Nhận xét Từ hình 4, chúng ta thấy khi chưa có bộ lọc thì độ quá điều chỉnh vào khoảng 23% và thời gian quá độ là vào khoảng 0,35 s là chấp nhận được. Vì ở đây ta dùng tiêu chuẩn tối ưu đối xứng mà trong tiêu chuẩn này theo lý thuyết thì độ quá điều chỉnh khi chưa có bộ lọc cho phép là 43,4%. Khi có bộ lọc là một khâu quán tính (hình 5) thì độ quá điều chỉnh sẽ giảm xuống còn khoảng 8,2%, đúng như lý CAIC - 2014 Hội nghị khoa học lần thứ I về Tự động hóa, Công nghệ thông tin và Truyền thông (CAIC-2014) thuyết của tiêu chuẩn tối ưu đối xứng. Vì vậy bộ điều chỉnh đã tổng hợp được đáp ứng chất lượng của hệ thống. Hình 3. Mô hình mô phỏng hệ thống điều khiển số Hình 4. Dạng quá độ của tốc độ khi chưa có bộ lọc Hình 5. Dạng quá độ của tốc độ khi có bộ lọc Hình 6. Dạng quá độ của tốc độ khi chưa có tải Hình 7. Dạng quá độ của tốc độ khi có tải CAIC - 2014 Hội nghị khoa học lần thứ I về Tự động hóa, Công nghệ thông tin và Truyền thông (CAIC-2014) Hình 8. Dạng quá độ của dòng điện khi có tải Từ hình 6, ta nhận thấy đáp ứng tốc độ của hệ thống là chấp nhận được với thời gian quá độ khoảng 0,25s và độ quá điều chỉnh là 8,3%. Từ biểu đồ ta thấy thời gian ổn định của bộ điều chỉnh số nhanh hơn của bộ điều chỉnh tương tự. Khi ta chuyển đổi các bộ điều chinht tương tự sang các bộ điều chỉnh số thì ta thấy các đặc tính có độ chính xác cao hơn, do đó quá trình điều khiển động cơ sẽ dễ dàng và chính xác hơn. Để mô phỏng một cách xác thực nhất các chế độ làm việc của động cơ chúng ta sẽ cho mô men cản (tải) tác động vào quá trình mô phỏng. Sau khi mô men tải với độ lớn 0,5 rad/s (bằng 1/2 tải định mức) ta sẽ thu được kết quả mô phỏng như hình 7. Chúng ta thấy khi có tải tốc độ động cơ sẽ tụt xuống sau đó sẽ tăng dần đến một giá trị nhất định, đó là tốc độ đặt ban đầu. Từ hình 8, chúng ta thấy rằng khi chưa có tải dòng điện sau một thời gian dao động sẽ dần ổn định trở về vị trí không như ban đầu, nhưng khi có tải thì sau một thời gian dao động sẽ ổn định nhưng không trở về không mà ở một giá trị lớn hơn không mà cụ thể ở đây là gần bằng 4A. Sau khi đã tổng hợp các bộ điều chỉnh số động cơ điện một chiều bằng các tiêu chuẩn tối ưu cũng như chuyển các bộ điều chỉnh này sang số và mô phỏng bằng SIMULINK trong môi trường MATLAB chúng ta thấy các kết quả mô phỏng này đều rất phù hợp với lý thuyết. Do đó chứng tỏ kết quả mô phỏng là xác thực và các bộ điều chỉnh đảm bảo được chất lượng yêu cầu của hệ thống. IV. KẾT LUẬN Phương pháp điều khiển số chỉ có hai mức cao và thấp (tức là mức 0 và mức 1) nên không ảnh hưởng của sự trôi thông số. Các cấu trúc số có thể được bảo vệ chống nhiễu bằng các kỹ thuật áp dụng cho các kỹ thuật tương tự như màn chắn kim loại, ngoài ra còn thường dùng kỹ thuật lọc số cho phép loại bỏ các điểm bất thường mà không hạn chế dải thông của mạch. Truyền dẫn tín hiệu số ở phạm vi hợp lý không ảnh hưởng của sự suy giảm tín hiệu. Các chức năng như trễ, nhớ có thể thực hiện rất đơn giản bằng kỹ thuật số. Với mức độ phức tạp mà mạch tương tự trở nên bất hợp lý thì đối với mạch số vấn đề trở nên rất đơn giản. Việc mô hình hoá hệ thống theo quan điểm điều khiển số hiện nay là rất phổ biến, đơn giản, trực quan và cho kết quả tốt như đã được trình bày ở trên. CAIC - 2014 Hội nghị khoa học lần thứ I về Tự động hóa, Công nghệ thông tin và Truyền thông (CAIC-2014) Các kết quả mô phỏng đã thể hiện các ưu điểm và hiệu quả của phương pháp. Tuy nhiên, bài báo chưa đi sâu vào thiết kế phần cứng, xây dựng mô hình thực nghiệm đề so sánh với các kết quả mô phỏng. Đây là những chủ đề nghiên cứu tiếp theo của nhóm tác giả. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Văn Liễn, Phạm Quốc Hải, Dương Văn Nghi: Điều chỉnh tự động truyền động điện. NXB Khoa học & Kỹ thuật, 2001. [2] Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Văn Liễn, Ngô Tử Hàm: Truyền động điện. NXB Khoa học & Kỹ thuật, 2001. [3] Nguyễn Bính: Điện tử công suất. NXB Khoa học & Kỹ thuật, 2001. [4] Nguyễn Phùng Quang: Matlab & Simulink giành cho kỹ sư điều khiển tự động. NXB Khoa học & Kỹ thuật, 2004. [5] Vũ Gia Hanh, Trần Khánh Hà, Phan Tử Thụ, Nguyễn Văn Sáu: Máy điện 2. NXB Khoa học & Kỹ thuật, 2000. CAIC - 2014 . Nghiên cứu hệ thống điều khiển số động cơ điện một chiều kích từ độc lập Tóm tắt - Với sự phát triển ngày càng cao của kỹ thuật vi xử lý và máy tính, hệ thống điều khiển số dần được. mềm Matlab/Simulink. Từ khóa – động cơ điện một chiều kích từ độc lập, hệ thống điều khiển số, hệ thống điều khiển tương tự. I. ĐẶT VẤN ĐỀ Trong mọi ngành sản xuất hiện nay, các công nghệ tiên tiến,. cho việc điều khiển và có thể điều khiển nhiều kênh đồng thời, truyền và giữ tin được lâu hơn. Mục đích của bài báo này trình bày về hệ thống điều khiển số động cơ điện một chiều kích từ độc lập.