Điều khiển trượt dùng mạng noron nhân tạo ước lượng từ thông động cơ không đồng bộ ba pha

iii Mục Lục Trang    oan i n ii  iii Tón vi Danh sách các hình vi Danh sách các b xii Chng 1.  Error! Bookmark not defined. 1.1. ê 1 1.2.  Error! Bookmark not defined. 1.3.  Error! Bookmark not defined. 1.4.  Error! Bookmark not defined. 1.5.  Error! Bookmark not defined. Chng 2. ator Error! Bookmark not defined. 2.1.  Error! Bookmark not defined. 2.1.1. Các phơng trình toán học cơ bản Error! Bookmark not defined. iv 2.1.2. Mô hình trạng thái động cơ trên hệ tọa độ statorError! Bookmark not defined. 2.2.  Error! Bookmark not defined. 2.3.     abc Error! Bookmark not defined. Chng 3.  15 3.1.  15 3.2.  16 3.2.1. Định nghĩa các mặt trợt 16 3.2.2. Xác định luật điều khiển 17 3.2.3. Lý thuyết chứng minh Error! Bookmark not defined. 3.3.  22 3.4.  22 3.4.1. Bộ nghịch lu điều chế độ rộng xung hình sin (SPWM)Error! Bookmark not defined. 3.4.2. Sơ đồ mô phỏng bộ nghịch lu với phần mềm Matlab 24 3.5.  26 3.5.1. Số liệu mô phỏng 26 3.5.2. Đáp ứng danh định 27 3.5.3. Khảo sát tính bền vững khi R s , R r tăng 10% 29 3.5.4. Khảo sát tính bền vững khi R s , R r giảm 10% 32 3.5.5. Khảo sát tính bền vững khi L s , L r , L m tăng 10% 34 3.5.6. Khảo sát tính bền vững khi L s , L r , L m giảm 10% 37 v 3.5.7. Khảo sát tính bền vững khi J tăng 10% 39 3.5.8. Khảo sát tính bền vững khi J giảm 10% 41 Chng 4.  44 4.1.  44 4.1.1. Mô hình Nơron nhân tạo 44 4.1.2. Mạng Nơron nhân tạo 45 4.1.3. Mạng Nơron Narxnet 46 4.1.4. Lựa chọn số nút ẩn và lớp ẩn 48 4.1.5. u điểm của mạng Nơron 49 4.2.  49 4.2.1. Giới thiệu 49 4.2.2.  49 4.2.3. Huấn luyện mô hình từ thông 52 4.2.4. Kết quả nhận dạng 54 4.3.  55 4.3.1. Số liệu mô phỏng 55 4.3.2. Sơ đồ mô phỏng trong Simulink 56 4.4.  56 4.4.1. Đáp ứng danh định 56 4.4.2. Khảo sát tính bền vững khi R s , R r tăng 10% 59 4.4.3. Khảo sát tính bền vững khi L s , L r , L m tăng 10% 61 4.4.4. Khảo sát tính bền vững khi J tăng 10% 64 4.4.5. Khảo sát tính bền vững khi R s , R r giảm 10% 66 vi 4.4.6. Khảo sát tính bền vững khi Ls,Lr,Lm giảm 10% 68 4.4.7. Khảo sát tính bền vững khi moment quán tính giảm 10% 71 4.5.  73 Chng 5. à háài 74 5.1. Các kết quả đã đạt đợc trong đề tài 74 5.2. Háài 74 Tà 76 Tóm tắt luận văn Với u điểm về tính ổn định và bền vững, bộ điều khiển trợt đợc áp dụng cho các đối tợng phi tuyến ngay khi hệ thống chịu tác động của nhiễu, cũng nh sự biến đổi các thông số của đối tợng. Tuy nhiên, việc thiết kế bộ điều khiển trợt đòi hỏi phải biết chính xác mô hình đối tợng – đây là điều không phải lúc nào cũng đạt đợc trong thực tế. Là một hệ phi tuyến mạnh, động cơ không đồng bộ ba pha rất khó kiểm soát và cần bố trí các cảm biến hồi tiếp, đặt biệt là cảm biến từ thông với chi phí cao, khó lắp đặt. Nhằm khắc phục vấn đề trên, bài báo đề xuất giải pháp sử dụng mạng nơron nhân tạo để ớc lợng từ thông thay vì dùng cảm biến vật lý trong hệ điều khiển trợt động cơ không đồng bộ ba pha. Kết quả mô phỏng cho thấy thời gian xác lập của đáp ứng từ thông khoảng 0.03 giây, của tốc độ động cơ khoảng 0.4 giây, các đáp ứng không vọt lố, bền vững dới tác động của nhiễu và sự biến thiên 10% giá trị của các tham số của động cơ. Abstract With its benefits on stability and robustness, the sliding mode controller (SMC) is applied to control nonlinear objects even under effecting of disturbances and vii changing of object’s parameters. However, designing the SMC requires a mathematic model of the object which may not always obtain, in practically. As a strong nonlinear object, three-phase induction motor is difficult to control and need feedback sensors, especially for magnetic feedback sensor that is high cost and not easy to install. In order to overcome this problem, the article proposes using an artificial neural network to estimate the magnetic instead of using physical sensor, applying in sliding mode control for a three-phase induction motor. Simulation results indicate that the settling time of magnetic response is about 0.03s, and of motor speed is about 0.4s without overshoots under effecting of disturbances and changing 10% of parameter values of the induction motor. Danh sách các hình Hình 2.1.  8 Hình 2.2.  13 Hình 2.3.  U sa, U sb, U sc ra U  U  . Error! Bookmark not defined. Hình 2.4.  I  , I  ra I sa , I sb , I sc Error! Bookmark not defined. Hình 3.1.        Erro r! Bookmark not defined. Hình 3.2. Error! Bookmark not defined. Hình 3.3.  Error! Bookmark not defined. viii Hình 3.4. Error! Bookmark not defined. Hình 3.5. -Simulink Error! Bookmark not defined. Hình 3.6. Error! Bookmark not defined. Hình 3.7.  25 Hình 3.8.  25 Hình 3.9.  26 Hình 3.10.   27 Hình 3.11  27 Hình 3.12. ,   27 Hình 3.13.  28 Hình 3.14.   28 Hình 3.15.  28 Hình 3.16.  29 Hình 3.17.  Error! Bookmark not defined. Hình 3.18. Error! Bookmark not defined. Hình 3.19. ,   Error! Bookmark not defined. Hình 3.20. Error! Bookmark not defined. ix Hình 3.21.  Error! Bookmark not defined. Hình 3.22.  Error! Bookmark not defined. Hình 3.23.                Error! Bookmark not defined. Hình 3.24.  Error! Bookmark not defined. Hình 3.25.  33 Hình 3.26. ng ,   33 Hình 3.27.  33 Hình 3.28.   33 Hình 3.29.  34 Hình 3.30.  34 Hình 3.31.   35 Hình 3.32.  35 Hình 3.33. ,   35 Hình 3.34.  35 Hình 3.35.  36 Hình 3.36.  36 Hình 3.37.  36 Hình 3.38.  37 Hình 3.39.  37 Hình 3.40. ,   37 x Hình 3.41.  38 Hình 3.42.   38 Hình 3.43.  38 Hình 3.44.   38 Hình 3.45.  39 Hình 3.46.  39 Hình 3.47. ,  Error! Bookmark not defined. Hình 3.48. T Error! Bookmark not defined. Hình 3.49.   Error! Bookmark not defined. Hình 3.50.  Error! Bookmark not defined. Hình 3.51.  Error! Bookmark not defined. Hình 3.52. Error! Bookmark not defined. Hình 3.53.  Error! Bookmark not defined. Hình 3.54. ,  Error! Bookmark not defined. Hình 3.55. Error! Bookmark not defined. Hình 3.56.  Error! Bookmark not defined. Hình 3.57.  43 Hình 3.58.  43 Hình 4.1.  44 xi Hình 4.2.  46 Hình 4.3. , Us  50 Hình 4.4. , Is  51 Hình 4.5. ,  và  51 Hình 4.6.  52 Hình 4.7.   53 Hình 4.8.  54 Hình 4.9. S  54 Hình 4.10. ,  54 Hình 4.11. r 55 Hình 4.12.   56 Hình 4.13.  56 Hình 4.14.  57 Hình 4.15. ,   57 Hình 4.16 57 Hình 4.17  58 Hình 4.18 58 Hình 4.19 58 Hình 4.20 59 Hình 4.21,   59 Hình 4.22  59 Hình 4.23 60 xii Hình 4.24 60 Hình 4.25  60 Hình 4.26 10% 61 Hình 4.27.  61 Hình 4.28.  61 Hình 4.29.  62 Hình 4.30.  62 Hình 4.31.  62 Hình 4.32.   63 Hình 4.33  63 Hình 4.34. 63 Hình 4.35.  64 Hình 4.36.  1 và S 2 khi % 64 Hình 4.37.  % 64 Hình 4.38.  r 10% 65 Hình 4.39.  % 65 Hình 4.40.  e  L  65 Hình 4.41.  a , U b , U c  % 66 Hình 4.42. Dòn a , I b và I c R s , R r % 66 Hình 4.43.  1 và S 2 khi R s , R r % 66 Hình 4.44.   ,   R s , R r % 67 Hình 4.45.  r R s , R r % 67 Hình 4.46.  R s , R r % 67 [...]... trượt (Sliding mode control) để điều khiển động cơ không đồng bộ ba pha - ng dụng phương pháp trượt ước lượng từ thông rotor dùng mạng nơron của động cơ không đồng bộ Bộ ước lượng từ thông dùng để thay thế cảm biến từ thông rotor - Mô phỏng bộ điều khiển động cơ không đồng bộ dùng phương pháp trượt truyền thống bằng Matlab-Simulink - Mô phỏng bộ điều khiển trượt dùng mạng nơron động cơ không đồng bộ. .. phương pháp điều khiển trượt - Xơy dựng phương trình toán học của động cơ không đồng bộ ba pha - Xơy dựng mô hình động cơ không đồng bộ trong tọa độ tỉnh   -4- - Xơy dựng mô hình động cơ không đồng bộ trong tọa độ tỉnh   bằng Matlab - Điều khiển trượt động cơ không đồng bộ dùng mạng nơron vầ mô phỏng Phạm vi nghiên cứu: - Các phương trình toán học mô tả động cơ không đồng bộ (ĐCKĐB), vector không gian... dụng mạng nơron ước lượng từ thông trong hệ truyền động động cơ không đồng bộ của tác giả Võ Như Tiến vƠ Lê Kim Anh, 2010 [6] -2- Trong bài báo [6] Tác giả giới thiệu phương pháp ứng dụng mạng nơron để ước lượng từ thông rotor trong hệ truyền động động cơ không đồng bộ Tính toán từ thông rotor và góc pha trong động cơ không đồng bộ lƠ hai yếu tố quyết định của phương pháp điều khiển tựa theo từ thông. .. So sánh bộ điều khiển trượt truyền thống vƠ bộ điều khiển trượt dùng mạng nơron 1.5 Ph ơng pháp nghiên c u - Nguyên cứu điều khiển trượt thông qua các sách và các bài báo trong và ngoài nước - Tiến hƠnh nguyên cứu các tƠi liệu để hiểu về điều khiển động cơ không đồng bộ ba pha - Xác định mô hình toán học của động cơ KĐB ba pha - Tìm hiểu về phần mềm matlab, xơy dựng mô hình động cơ KĐB ba pha trên... điều khiển ổn định mô hình ước lượng từ thông rotor thay vì từ thông stator Mô hình DTC thiết lập hai mặt trượt lƠ moment vƠ từ thông, điều nƠy không chỉ đảm bảo không ảnh của các thông số không chắc chắn của động cơ mƠ còn cải thiện hiệu suất khi sử dụng bộ điều khiển trượt tuy nhiên cũng giống như các bộ điều khiển trượt động cơ khác phải sử dụng cảm biến từ thông cho bộ điều khiển -3- 1.2.5 ắ Sliding... động học của động cơ không đồng bộ luôn tồn tại hằng số th i gian của rotor u điểm của mạng nơron lƠ có thể xấp xỉ các quan hệ phi tuyến mƠ không cần biết cấu trúc của quan hệ đó Các bộ ước lượng từ thông được sử dụng vƠo sơ đồ điều khiển tựa theo từ thông động cơ không đồng bộ. Tuy nhiên vì động cơ không đồng bộ có nhiều thông số thay đổi trong quá trình lƠm việc, vƠ sử dụng mạng truyền thẳng ước lượng. .. (ĐCKĐB), vector không gian của động cơ, công thức chuyển đổi hệ trục tọa độ abc sang  vƠ ngược lại - Xơy dựng mô hình động cơ không đồng bộ ba pha trên hệ toạ độ từ thông  - Các phương trình toán học của phương pháp điều khiển trượt - Xơy dựng bộ điều khiển trượt truyền thống điều khiển động cơ không đồng bộ ba pha bằng Matlab-Simulink - Lý thuyết căn bản bộ nghịch lưu ba pha vƠ mô phỏng bằng Matlab-Simulink... khiển bên trong điều khiển từ thông vƠ moment bằng phương pháp trượt, vòng điều khiển ngoƠi điều khiển tốc độ bằng bộ điều khiển PID Bộ điều khiển được giử ổn định ngay khi có sự thay đổi các thông số của động cơ (điện tr rotor, stator, điện cảm, moment quán tính) Tuy nhiên bộ điều khiển vẫn cần cảm biến từ thông rotor hồi tiếp về bộ điều khiển, trong thực tế việc lắp đặt cảm biến từ thông rotor lƠ... của mạng Trong bƠi báo nƠy mô hình điều khiển trong hệ tọa độ dq 1.3 Mục tiêu, khách thể vƠ đối t ợng nghiên c u Mục tiêu của đề tƠi lƠ nghiên cứu điều khiển trượt dùng mạng nơnon nhơn tạo để điều khiển các đối tượng lƠ phi tuyến mƠ cụ thể lƠ động cơ không đồng bộ ba pha Từ đó có cái nhìn tổng quan về điều khiển trượt dùng mạng nơron so với các phương pháp điều khiển khác 1.4 Nhiệm vụ c a đề tƠi vƠ phạm... pháp điều khiển nƠy 1.2 Các kết quả nghiên c u trong vƠ ngoƠi n ớc đƣ nghiên c u 1.2.1 “Sliding Mode Control Of Induction Motor” của β tác giả Đỗ Thị Hồng Thắm, Dương HoƠi Nghĩa, 2007 [10] Trong bài báo [10] Tác giả đƣ sử dụng một bộ điều khiển trượt để điều khiển ổn định cho động cơ không đồng bộ ba pha Bộ điều khiển được thực hiện trong tọa độ dq, nó được thực hiện b i hai vòng điều khiển Vòng điều khiển . dụng mạng nơron nhân tạo để ớc lợng từ thông thay vì dùng cảm biến vật lý trong hệ điều khiển trợt động cơ không đồng bộ ba pha. Kết quả mô phỏng cho thấy thời gian xác lập của đáp ứng từ thông. là điều không phải lúc nào cũng đạt đợc trong thực tế. Là một hệ phi tuyến mạnh, động cơ không đồng bộ ba pha rất khó kiểm soát và cần bố trí các cảm biến hồi tiếp, đặt biệt là cảm biến từ thông. vững, bộ điều khiển trợt đợc áp dụng cho các đối tợng phi tuyến ngay khi hệ thống chịu tác động của nhiễu, cũng nh sự biến đổi các thông số của đối tợng. Tuy nhiên, việc thiết kế bộ điều khiển