Ứng dụng trí tuệ nhân tạo trong điều khiển động cơ không đồng bộ

ii LỜI CAM ĐOAN u ca tôi. Các s liu, kt qu nêu trong luc ai công b trong bt k công trình nào khác Tp. Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2013 (Ký tên và ghi rõ h tên) Nguy iv TÓM TẮT  n xoay chi c bi     ng b rotor lng sóc ng có nhiu li th u tn, vn hành tin cy, giá thành thp, ít bo  ng b có nhiu ng dng trong công nghip. Viu khin tc  ng b ng nhm t-men và hiu sut. Có nhiu k thuu khin t u khiu khin trc tip mô-u khin ta theo t ng. H truyu khin ta theo t u chnh t và mô-men tt nhu. Cho phép u khit chiu, phù hp cho các ng dng s dng t chic kia. H thng truyu khin gián tip ta theo t ng truyn thng cho ng b ng s dng các b hiu chnh PI thông cho các giá tr hi ti chính xác thp và làm gim hiu sut ca h th khc phc v này, thay th b u khin PI bi b u khin thông minh da trên lý thuyt tp m   xu u khin m có th t ng hiu chnh các thông s u khin vi kh u chnh t chính xác. Chng ca b u khic kho sát thông qua vic mô phng bng công c MATLAB-u ki t ngt t và mô-men ti. Kt qu mô phng cho thy rng chng ca b u khi xut ti b u khing. iv ABSTRACT AC motors, particularly the squirrel-cage induction motor (SCIM), enjoy several inherent advantages like simplicity, reliability, low cost and maintenance, induction motors have many applications in the industries. The speed control of induction motor is more important to achieve maximum torque and efficiency. Various speed control techniques like V/f Control, Direct Torque Control and Field Oriented Control are discussed in this thesis. Field Oriented Control drives provide the best speed and torque regulation available for AC motors. It provides DC like performance for AC motors, and is well suited for typical DC applications. Traditional Indirect Field Oriented Control system of induction motor introduces conventional PI regulator in outer loop; it is proved that the low precision of the speed regulator debases the performance of the whole system. To overcome this problem, replacement of PI controller by an intelligent controller based on fuzzy set theory is proposed. The fuzzy control can realize the automatic adjustment of the control parameter, with strong adaptability and good speed governing. The performance of the intelligent controller has been investigated through simulation using MATLAB-SIMULINK package for different operating conditions such as sudden change in reference speed and load torque. The simulation results demonstrate that the performance of the proposed controller is better than that of the conventional PI controller. v MC LC  TRANG    i  ii  iii  v Abstract iv  v  vi Danh sách các hình vii  viii  1.1. t v 1 1.2. Mt s công trình nghiên cu có liên quan 6 1.3.  tài 7 1.3.1.  7 1.3.2.  8 1.3.3.  8 C 2.1.  10 2.2.  12 2.3.  14 2.4.  16 2.5.  20 2.5.1. Các  20  22 v       I T  NG NG B 3.1. u khii ngun áp (V/f) 25 3.2.           - Direct torque con trol) 29 3.3.          - Field Oriented Control) 29 3.3.1.  29 3.3.2.  34 3.3.3.           Matlab/Simulink 37 LÝ THUYT H MU KHIN PID - M 4.1. Lý thuyt h m 47 4.1.1. Mt s khái nin 47 4.1.2. M hp thành m, lut hp thành m 49 4.1.3.  50 4.1.4.  52 4.2. u khin PID - M 54 4.2.1.  54 4.2.2. -  56 4.3. ng b iu khin m FLC trong Simulink/Matlab 58 4.3.1.  58 4.3.2.  58 MÔ PHNG VÀ NHN XÉT 5.1. Mô phng 63 5.2. Kt lun 73 C  6.1. Kt lun 74 6.2. Kin ngh nhng nghiên cu tip theo 75  76 vi DANH SÁCH CÁC CH VIT TT FOC - Field Oriented Control IFOC - Indirect Field Oriented Control DFOC - Direct Field Oriented Control DTC - Direct Torque Control FLC - Fuzzy Logic Controller SLC - Slide Mode Control VSC - Variable Structure Control - ng B vii DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH TRANG Hình 1.1. Mt s ng dng cng b 2 Hình 1.2. Cu trúc ca h u khin m 4 Hình 2.1. u cp A, B, C, D (Tiêu chun NEMA  M) 10 Hình 2.2.  10 Hình 2.3. H trc to  abc và h trc t  12 Hình 2.4. c t ng khi  = t = 0 13 Hình 2.5. c t ng khi  = t = 60 0 13 Hình 2.6. Các thành phn ca lc t ng trong h trc t stator 13 Hình 2.7. Vec- t c nh  và h t quay dq 17 Hình 2.8. n stator i s trong h t abc và h t  20 Hình 2.9. Vec- t  t dq 21 Hình 3.1. Quan h gin áp theo tn s 27 Hình 3.2.  kh 28 Hình 3.3.  kh 28 Hình 3.4.  u khin trc tip moment DTC 29 Hình 3.5.  khn c 30 Hình 3.6.  u khin FOC trc tip 31 Hình 3.7.  u khi   32 Hình 3.8. Cu trúc hii ca h u chnh ta theo t thông 34 Hình 3.9. n áp, và t thông rotor trên h trc ta  (d, q) 35 Hình 3.10.  cu trúc hii c dng khâu hiu chnh PI truyn thng 37 vii Hình 3.11. Khi dò t thông 38 Hình 3.12. Bng dò t thông th hin mi quan h gia t và t thông 39 Hình 3.13. Khi chuyn trc t (a; b; c)  () 39 Hình 3.14. Khi chuyn trc t () (a; b; c) 40 Hình 3.15. Khi chuyn trc t ()  (d; q) 40 Hình 3.16. Khi chuyn trc t (d; q) () 41 Hình 3.17. Mô hình tính toán c 41 Hình 3.18. Mô hình tính toán cu () 42 Hình 3.19. ng hi tip  tip dòng 43 Hình 3.20.  cu trúc hii c dng b u khin m FLC 44 Hình 4.1. Hàm liên thuc 47 Hình 4.2. Ví d v logic m trong ng d 48 Hình 4.3. Cu trúc ca mt h u khin m 52 Hình 4.4. u khin m 53 Hình 4.5.u khin PID truyn thng 54 Hình 4.6. B u khin PD m dùng h quy tc Mamdani 56 Hình 4.7. B u khin PI m dùng h quy tc Mamdani 57 Hình 4.8. B u khin PID m dùng h quy tc Mamdani 57 Hình 4.9. Cu trúc b u khin m FLC 58 Hình 5.1. ng ngõ ra c t nh mc = 297,6rad/s, mô-men tnh mc T L = 50,4Nm ti thm t = 1,2s cho b iu khin FLC và PI truyn thng 66 Hình 5.2: ng ngõ ra ckhi t i = [148,8 297,6]rad/s, ng vi các thm t = [0 1,5]st ti T L =50,4Nm ti thm t = 1s cho b iu khin FLC và PI truyn thng 69 vii Hình 5.3: ng ngõ ra ckhi t i = [148,8 297,6]rad/s ng vi các tht ti T L =50,4Nm ti thm t = 1s cho b diu khin FLC và PI truyn thng 72 Chương 1 1 CểươnỂă1 TNGăQUAN [...]... đ̣ng Điều khiển tốc đ̣ đ̣ng cơ Aω được ứng dụng từ những năm 1990 và ngày càng chím vị trí nhiều hơn điều khiển tốc đ̣ đ̣ng cơ Dω Đ̣ng cơ khơng đ̀ng ḅ được ứng dụng trong các hệ truyền đ̣ng trong ψăng chuyền, băng tải, máy nạp liệu, máy nghiền, máy khử từ, các ứng dụng dân dụng như máy giặt, tủ lạnh, máy điều hòa, quạt điện,… a/ ng dụng vào sàn rung b/ 2 ng dụng bơm chân khơng Chương 1 c/ ng dụng trong. .. tử cơng suất như IGψT góp phần làm cho điều khiển thơng minh được điều khiển ṛng rưi trong các kỹ thuật truyền đ̣ng Kỹ thuật trí tuệ nhân tạo chia làm hai nhóm [4]  Tính tốn cứng  Tính tốn mềm Hệ thống chun gia thục về tính tốn cứng được xem là kỹ thuật trí tuệ nhân tạo đầu tiên Trong hai thập niên gần đây kỹ thuật tính tốn mềm được sử dụng ṛng rãi trong truyền đ̣ng điện đó là:  Mạng nơ-ron nhân. .. đ́n các thay đ̉i tham số trong đ̣ng cơ ωác vấn đề điều khiển tốc đ̣ của đ̣ng cơ cảm ứng thường được giải quýt bằng các ḅ điều khiển PI và PID Tuy nhiên các ḅ điều khiển trên rất nhạy cảm với sự thay đ̉i tham số, và phân bố tải… Vì vậy, các thơng số điều khiển phải được điều chỉnh liên tục Vấn đề có thể được giải quýt bằng ṃt số kỹ thuật điều khiển thích nghi như điều khiển thích nghi theo mơ hình... bắt bục để đáp ứng với những thay đ̉i trong điều khiển tốc đ̣ và mơmen xoắn ωác u cầu của truyền đ̣ng Aω có thể được thực hiện bởi các hệ thống điều khiển vector Với sự ra đời của phương pháp điều khiển vector, đ̣ng cơ cảm ứng đư được điều khiển như ṃt đ̣ng cơ Dω kích thích đ̣c lập cho đem lại hiệu suất cao Phương pháp này cho phép điều khiển các từ thơng và mơ-men xoắn của đ̣ng cơ cảm ứng đ̣c lập (tách... đ̣ng cơ KĐψ thành việc khảo sát của đ̣ng cơ Dω 4 Chương 1 Điều khiển hiện đại dựa trên kỹ thuật trí tuệ nhân tạo hay còn gọi là điều khiển thơng minh, các hệ thống ứng dụng trí tuệ nhân tạo được gọi là các hệ thống tự t̉ chức Thập niên 80, sản xuất vi mạch và vi xử lý với khả năng tính tốn cao và tốc đ̣ xử lý cực nhanh ωác vi xử lý hiện đại có tốc đ̣ xử lý cao, cơng suất lớn, giá thành thấp như DSP,... đ̣ng cơ khơng đ̀ng ḅ 3 pha Do đó học viên thực hiện luận văn quýt định thực hiện đề tài: “ nỂă d nỂă trí tu ă nểână t oă tronỂă đi uă Ệểi nă đ nỂă cơ ỆểơnỂăđ nỂăb ăbaăpểa” 1.3.1ăNểi măv ăệuậnăvĕn Tìm hiểu các phương pháp điều khiển hiện đại trong điều khiển đ̣ng cơ khơng đ̀ng ḅ ba pha, đề xuất phương pháp điều khiển FOω (Field Orientated Control) Tìm hiểu, ứng dụng hệ logic mờ trong điều khiển. .. đ̣ng tối ưu, tốc đ̣ đ̣ng cơ cần theo đúng quỹ đạo quy định đặt ra bất kể sự thay đ̉i tải c̃ng như thay đ̉i các tham số mơ hình Để đạt được hiệu suất cao, điều khiển tựa theo từ trường trong truyền đ̣ng đ̣ng cơ cảm ứng được sử dụng [5] Tuy nhiên khâu thít ḱ điều khiển của hệ thống đóng ṃt vai trò trong hệ thống Việc tách biệt các thành phần của véc tơ điều khiển đ̣ng cơ cảm ứng bị ảnh hưởng bất lợi... được sử dụng ph̉ bín với hiệu suất cao trong việc điều khiển đ̣ng cơ vì từ thơng và moment có thể được điều khiển đ̣c lập FOC là phương pháp điều khiển dòng stator chủ ýu dựa vào biên đ̣ và góc pha và đặc trưng là các vector Điều khiển này cơ bản dựa vào sự tham chíu về thời gian và tốc đ̣ trên hệ trục d – q, đây là hệ trục bất bín Sự tham chíu này nhằm mục đích để hướng việc khảo sát đ̣ng cơ KĐψ... phương pháp điều khiển đ̣ng cơ, các phương pháp được phát triển từ đơn giản đ́n phức tạp, từ c̉ điển đ́n hiện đại Với u cầu truyền đ̣ng như ngày nay thì các phương pháp điều khiển hiện đại ngày càng được áp dụng nhiều ωó nhiều phương pháp điều khiển khác nhau, nhưng điểm khác nhau giữa các phương pháp là hiệu suất và giá thành Dưới đây là ṃt số phương pháp điều khiển hiện đại đang được áp dụng trong thực... logic mờ (Fuzzy Logic Control) đang được sử dụng cho mục đích điều khiển đ̣ng cơ ωó ṃt số lợi th́ của điều khiển mờ so với thơng thường PI, PID và điều khiển thích nghi chẳng hạn như nó khơng đòi hỏi bất kỳ mơ hình tốn học, nó được dựa trên các quy tắc ngơn ngữ trong cấu trúc chung IF-THEN, là cơ bản của logic của con người [10] Khi đưa ra cách thức điều khiển mới cho hệ thống truyền đ̣ng, để thuận . 2 9 CểươnỂă2 MÔ HÌNH ĐỘNGăCă KHÔNG ĐỒNGăBỘ BA PHA Chương 2 10 CểươnỂă2: MÔăHÌNHăĐỘNGăCăKĐBăBAăPHA 2.1.ăĐIăCNGăVỀăĐỘNGăCăKHÔNGăĐỒNGăBỘăBAăPHA  . thành phn ca lc t ng trong h trc t stator 13 Hình 2.7. Vec- t c nh  và h t quay dq 17 Hình 2.8. n stator i s trong h t abc và h. pha       “nỂădnỂă trí tuă nểână toă tronỂă điuă Ệểină đnỂ cơ ỆểônỂăđnỂăbăbaăpểa”. 1.3.1ăNểimăvăệuậnăvĕn. các 