Điều khiển động cơ DC không chổi quét bằng phương pháp FOC

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ TRẦN MÃO ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ DC KHÔNG CHỔI QUÉT BẰNG PHƯƠNG PHÁP FOC NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN – 60520202 S K C0 6 Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ TRẦN MÃO ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ DC KHÔNG CHỔI QUÉT BẰNG PHƯƠNG PHÁP FOC NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN - 60520202 Hướng dẫn khoa học: PGS.TS Dương Hoài Nghĩa Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2015 LÝ LỊCH KHOA HỌC LÝ LỊCH KHOA HỌC I LÝ LỊCH SƠ LƢỢC: Họ & tên: Trần Mão Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 10 – 12 - 1988 Nơi sinh: Thừa Thiên Huế Quê quán: Vinh Giang, Phú Lộc, Thừa Thiên Huế Dân tộc: Kinh Chỗ riêng địa liên lạc: 111/26, Tây Lân, Tân Tạo, Bình Tân, TP HCM Điện thoại quan: Điện thoại nhà riêng: Fax: E-mail: maotranktd@gmail.com II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: Trung học chuyên nghiệp: Hệ đào tạo: Thời gian đào tạo từ ……/…… đến ……/ …… Nơi học (trường, thành phố): Ngành học: Đại học: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ 09/2007 đến 02/2012 Nơi học (trường, thành phố): Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM Ngành học: Kỹ thuật Điện – Điện tử Tên đồ án, luận án môn thi tốt nghiệp: Tên đồ án: Nghiên cứu giao tiếp Ethernet Vi điều khiển LM3S9B96 Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án thi tốt nghiệp: Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP HCM Người hướng dẫn: Thạc Sỹ Nguyễn Đình Phú III QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm 05/2012- Công Ty Trách Nhiệm Hữu Hạn Thiết kế, lắp ráp, chế tạo, bảo 09/2015 Kỹ Thuật Hữu Toàn Phát trì máy CNC i LỜI CAM ĐOAN LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan công trình nghiên cứu Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố công trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 201… (Ký tên ghi rõ họ tên) ii CẢM TẠ CẢM TẠ Với đóng góp, hướng dẫn tận tình Thầy/Cô bạn, với cố gắng thân với kiến thức học Tôi thực đề tài hoàn thành mục tiêu đề luận văn tốt nghiệp Tôi chân thành cảm ơn tất Thầy/Cô trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP HCM, Trường Đại học Bách Khoa TP HCM nhiệt tình hướng dẫn, truyền đạt kiến thức suốt trình học tập Đặc biệt Thầy/Cô Khoa Điện – Điện Tử, trang bị kiến thức vô quý báu để hoàn thành luận văn Trên hết, chân thành cảm ơn Thầy PGS TS Dƣơng Hoài Nghĩa, TS Phạm Đình Trực – Trƣờng Đại học Bách Khoa TP HCM, hướng dẫn, bảo tận tình suốt trình làm luận văn Với hướng dẫn hai Thầy, học hỏi kiến thức góp phần nâng cao hiểu biết hoàn thành luận văn với yêu cầu đặt Tôi chân thành cảm ơn tất bạn lớp nhiệt tình đóng góp ý kiến để luận văn hoàn thiện Đây thành công đề tài góp phần tạo nên sản phầm hoàn chỉnh Cuối xin chân thành cảm ơn gia đình tích cực động viên, khuyến khích, tạo điều kiện thuận lợi trực tiếp hỗ trợ kinh phí để luận văn hoàn thành Ngƣời thực đề tài Trần Mão iii TÓM TẮT TÓM TẮT Động không chổi than DC (BLDC) sử dụng rộng rãi nhiều ứng dụng công nghiệp hiệu cao, mô-men xoắn cao khối lượng thấp Luận văn sử dụng thuật toán điều khiển PID-FOC, Fuzzy-FOC để kiểm soát tốc độ vị trí động BLDC Bài viết cung cấp nhìn tổng quan hiệu suất điều khiển PID thông thường, điều khiển Fuzzy, điều khiển Fuzzy- PID Đó khó khăn để điều chỉnh thông số nhận đặc điểm kiểm soát ổn định cách sử dụng điều khiển PID thông thường bình thường Khi Fuzzy có khả kiểm soát đặc điểm ổn định dễ dàng cho việc tính toán Để điều khiển động BLDC, điều khiển Fuzzy-PID thiết kế điều khiển động BLDC Các kết thực nghiệm xác minh điều khiển Fuzzy-PID có hiệu kiểm soát tốt điều khiển PID thông thường Các mô hình, điều khiển mô động BLDC thực cách sử dụng MATLAB / SIMULINK ABSTRACT Brushless DC (BLDC) motors are widely used for many industrial applications because of their high efficiency, high torque and low volume This thesis proposed a improved Fuzzy-FOC, PID-FOC controller to control speed and position of Brushless DC motor This thesis provides an overview of performance conventional PID controller and Fuzzy PID controller It is difficult to tune the parameters and get satisfied control characteristics by using normal conventional PID controller As the Fuzzy has the ability to satisfied control characteristics and it is easy for computing, In order to control the BLDC motor, a Fuzzy PID controller is designed as the controller of the BLDC motor The experimental results verify that a Fuzzy PID controller has better control performance than the conventional PID controller The modeling, control and simulation of the BLDC motor have been done using the software package MATLAB/SIMULINK iv MỤC LỤC MỤC LỤC CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan chung lĩnh vực nghiên cứu 1.2 Các kết nghiên cứu nước công bố 1.3 Mục đích đề tài 1.4 Nhiệm vụ đề tài 1.5 Giới hạn đề tài 1.6 Phương pháp nghiên cứu 1.7 Hướng nghiên cứu CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Hệ thống Servo 2.1.1 Giới thiệu 2.1.2 Hệ thống điều khiển 2.1.3 Cấu hình hệ thống servo 2.1.4 Phân loại .10 2.2 Động BLDC 10 2.2.1 Giới thiệu chung 10 2.2.2 Cấu tạo động BLDC .12 2.2.3 Sức điện động cảm ứng .15 2.2.4 Nguyên lý hoạt động động BLDC 17 2.3 Phương trình động hệ quy chiếu 20 2.3.1 Phương trình động hệ quy chiếu phase cố định .20 2.3.2 Vector không gian 22 2.3.3 Phương trình động hệ quy chiếu quay d-q 25 2.3.4 Mối quan hệ hệ trục tọa độ tĩnh hệ trục tọa độ quay .26 2.3.5 Mối quan hệ hệ trục tọa độ quay abc hệ trục tọa độ quay d-q 26 2.4 Điều khiển động BLDC 27 2.5 Phương pháp Field Oriend Control (FOC) 28 v MỤC LỤC 2.5.1 Cơ sở lý thuyết 28 2.5.2 Sơ đồ khối .31 2.5.3 Phương trình sử dụng việc điều khiển 31 2.6 Thuật toán điều khiển động BLDC .33 2.6.1 Thuật toán điều khiển PID 33 2.6.2 Thuật toán điều khiển Fuzzy logic 38 2.6.3 Điều khiển PID mờ .45 CHƢƠNG 3: MÔ PHỎNG ĐỘNG CƠ BLDC BẰNG PHƢƠNG PHÁP FOC46 3.1 Điều khiển tốc độ động BLDC thuật toán PID 46 3.1.1 Sơ đồ hệ thống điều khiển tốc độ động BLDC 47 3.1.2 Bộ biến đổi dùng FET 48 3.1.3 Kỹ thuật điều chế SVM 49 3.1.4 Các khâu sơ đồ hệ thống .51 3.1.5 Kết mô 52 3.2 Điều khiển vị trí động BLDC thuật toán PID 54 3.2.1 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển vị trí động BLDC 54 3.2.2 Kết mô 55 3.3 Điều khiển vị trí động thuật toán Fuzzy logic .57 3.3.1 Sơ đồ khối điều khiển vị trí .57 3.3.2 Các bước thực mô 58 3.3.3 Kết mô 61 3.4 Đánh giá kết 62 3.4.1 Điều khiển tốc độ 62 3.4.2 Điều khiển vị trí 62 3.4.3 So sánh FOC_PID FOC_FUZZY 63 3.5 Điều khiển vị trí động BLDC thuật toán FUZZY- PID 64 3.5.1 Sơ đồ hệ thống 64 3.5.2 Kết mô 65 CHƢƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN .67 vi MỤC LỤC 4.1 KẾT LUẬN 67 4.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO 68 vii DANH MỤC HÌNH DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Quá trình điều khiển trực tiếp [1] Hình 1.2 Hệ thống điều khiển vòng lặp hở (Không có thông tin phản hồi) [1] Hình 1.3 Hệ thống điều khiển vòng kín sử dụng thông tin phản hồi [1] Hình 1.3 Sơ đồ tổng quát máy điện quay Hình 2.1 Các thành phần hình thành nên cấu servo [2] Hình 2.2 Sử dụng vòng lặp hở [3] .8 Hình 2.3 Sử dụng vòng lặp kín [3] Hình 2.4 Sơ đồ khối với hai vòng hồi tiếp vị trí tốc độ [3] Hình 2.5 Hai loại cấu thực thi hồi tiếp phổ biến [3] Hình 2.6 Phân loại động Servo 10 Hình 2.7 Hình dáng động BLDC .10 Hình 2.8 Cấu trúc động BLDC [4] 12 Hình 2.9 Rotor có nam châm gắn bề mặt [5] .13 Hình 2.10 Rotor có nam châm ẩn bên lõi [5] 14 Hình 2.11 Các phân bố cuộn dây Stator [5] .15 Hình 2.12 Minh họa kết cấu động BLDC 15 Hình 2.13 Sức điện động cảm ứng cuộn dây pha 17 Hình 2.14 Sự trùng pha sức điện động cảm ứng dòng điện [6] 18 Hình 2.15 Cách bố trí cảm biến Hall động BLDC [7] 19 Hình 2.16 Tín hiệu cảm biến hall sensor [8] .20 Hình 2.17 Vector không gian dòng stator [9] 23 Hình 2.18 Vector không gian dòng stator thành phần hệ quy chiếu tĩnh [9] 23 Hình 2.19 Vector không gian dòng stator thành phần hệ quy chiếu quay d-q [9] .24 Hình 2.20 Biến đổi từ miền phase sang hệ quy chiếu quay [10] 25 Hình 2.21 Sơ đồ nguyên lý mạch lực [8] 27 viii DANH MỤC HÌNH Hình 2.22 Nguyên tắc điều khiển truyền thống động BLDC .28 Hình 2.23 Đặc tính mô men tốc độ động [5] 28 Hình 2.24 Vector không gian dòng có hướng vuông góc [11] 29 Hình 2.25 Field Oriented control for Brushless Motor [11] .30 Hình 2.26 Sơ đồ khối phương pháp FOC [12] 31 Hình 2.27 Biến đổi Park [12] 33 Hình 2.28 Sơ đồ biến đổi từ 3D sang 2D [12] 33 Hình 2.29 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển PID [14] 33 Hình 2.30 Đồ thị theo thời gian ba giá trị Kp ( KI Kd số) 35 Hình 2.31 Đồ thị PV theo thời gian, tương ứng với giá trị Ki (Kp Kd không đổi) .36 Hình 2.32 Giản đồ xác định miền tập mờ 38 Hình 2.33 Sơ đồ khối hệ thống xử lý mờ 39 Hình 2.34 Sơ đồ khối PID mờ 45 Hình 3.1 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển tốc độ động BLDC thuật toán PID 47 Hình 3.2 Sơ đồ hệ thống điều khiển tốc độ Matlab/simulink 47 Hình 3.3 Sơ đồ xuất kích áp pha .48 Hình 3.4 Sơ đồ nghịch lưu ba pha 49 Hình 3.5 Các vector điện áp sector 51 Hình 3.6 Sơ đồ khối điều khiển PI tốc độ động BLDC .51 Hình 3.7 Sơ đồ khối ma trận chuyển đổi Clark Park 52 Hình 3.8 Giản đồ dòng điện phase, Torque, tốc độ tốc độ đặt 5v/s 52 Hình 3.9 Giản đồ dòng điện phase, Torque, tốc độ tốc độ đặt 10v/s 53 Hình 3.10 Giản đồ dòng điện phase, Torque, tốc độ tốc độ đặt 15v/s 53 Hình 3.11 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển vị trí động BLDC thuật toán PID 54 Hình 3.12 Sơ đồ hệ thống điều khiển vị trí thuật toán PID Matlab/simulink 55 Hình 3.13 Giản đồ vị trí chế độ đặt vòng 55 Hình 3.14 Giản đồ vị trí chế độ đặt 10 vòng 56 ix DANH MỤC HÌNH Hình 3.15 Giản đồ vị trí chế độ đặt 15 vòng 56 Hình 3.16 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển vị trí thuật toán Fuzzy logic 57 Hình 3.17 Sơ đồ điều khiển vị trí thuật toán Fuzzy Matlab/simulink 58 Hình 3.18 Sơ đồ khối Fuzzy Logic 58 Hình 3.19 Giản đồ vị trí chế độ đặt vòng 61 Hình 3.120 Giản đồ vị trí chế độ đặt 10 vòng 61 Hình 3.21 Giản đồ vị trí chế độ đặt 15 vòng 62 Hình 3.22 Giản đồ sai số vị trí 63 Hình 3.23 Giá trị sai số vị trí sau thời gian xác lập 63 Hình 3.25 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển vị trí Fuzzy-PID 64 Hình 3.24 Sơ đồ hệ thống dùng thuật toán FUZZY-PID matlab/simulink 64 Hình 3.25 Giản đồ vị trí chế độ đặt vòng 65 Hình 3.26 Giản đồ vị trí chế độ đặt 10 vòng 65 Hình 3.27 Giản đồ vị trí chế độ đặt 15 vòng 66 x DANH MỤC BẢNG DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Bảng điều chỉnh độc lập thông số PID 38 Bảng 3.2 Bảng thông số động dùng để mô .46 Bảng 3.3 Kết hợp on-off transistor .50 xi CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan chung lĩnh vực nghiên cứu Lý thuyết điều khiển tự động phát triển từ lâu, nhánh liên ngành kỹ thuật toán học, liên quan đến hành vi hệ thống động lực Đầu mong muốn hệ thống gọi giá trị đặt trước Khi nhiều biến đầu hệ thống cần tuân theo giá trị đặt trước theo thời gian, điều khiển điều khiển đầu vào cho hệ thống để đạt hiệu mong muốn đầu hệ thống Một hệ thống điều khiển kết nối, bao gồm thành phần tạo cấu hình hệ thống, cấu hình cung cấp đáp ứng cho hệ thống Sau xét phương pháp để đáp ứng ngõ Hình 1.1 Quá trình điều khiển trực tiếp [1] Hình 1.2 Hệ thống điều khiển vòng lặp hở (Không có thông tin phản hồi) [1] Một hệ thống điều khiển vòng hở sử dụng thiết bị chấp hành để điều khiển trực tiếp trình mà không cần sử dụng thông tin phản hồi Hình 1.3 Hệ thống điều khiển vòng kín sử dụng thông tin phản hồi [1] CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN Trái ngược với hệ thống điều khiển vòng hở, hệ thống điều khiển vòng kín sử dụng thêm phận đo lường ngõ thực tế để so sánh với đáp ứng ngõ mong muốn Các phép đo ngõ gọi tín hiệu phản hồi Quá trình đầu vào ví dụ điện áp, theo hiệu ứng chu trình đầu ví dụ tốc độ moment động cơ, đo với đo xử lý điều khiển, kết sử dụng làm đầu vào cho chu trình xử lý, đóng kín vòng lặp Các điều khiển vòng kín có ưu điểm so với điều khiển vòng hở là: - Loại trừ nhiễu (ma sát không đo động cơ) - Đảm bảo thực với mô hình không chắn, cấu trúc mô hình không phù hợp hoàn hảo với trình thực thông số mô hình không xác - Giảm chu trình không ổn định ổn định hóa - Giảm độ nhạy cho thông số biến đổi - Kết theo dõi đặt trước cải thiện Trong vài hệ thống, điều khiển vòng kín điều khiển vòng hở sử dụng đồng thời Trong hệ thống vậy, điều khiển vòng hở nằm vòng kín nhằm nâng cao kết theo dõi giá trị đặt trước Trong năm gần đây, điều khiển máy điện có bước phát triển nhảy vọt Đó kết việc tăng công suất tính linh kiện điện tử công suất việc phát triển, hoàn thiện cấu điều khiển số có lập trình vi xử lý, vi điều khiển Nhờ phát triển nhanh chóng ngành công nghiệp nói mà việc áp dụng phương pháp phức tạp vào điều khiển khiển loại máy điện ngày trở nên đơn giản dễ dàng Máy điện khái niệm để loại máy dùng điện nguồn hay tạo lượng điện, hoạt động theo nguyên tắc chuyển đổi lượng, thành điện ngược lại Bên cạnh đó, máy điện có nhiệm vụ CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN chuyển giao, biến đổi lượng điện, ví dụ từ điện chiều thành điện xoay chiều, hay điện cao sang hạ ngược lại Ngày nay, máy điện dùng hầu hết lĩnh vực kỹ thuật công nghiệp, giao thông vận tải, y học, vả dân dụng…Với công suất từ vài mW đến GW Máy điện chia làm loại sau Hình 1.3 Sơ đồ tổng quát máy điện quay Loại máy điện đề cập luận văn Động DC không chổi quét (Brushless Direct Current motor (BLDC)), thuộc nhóm động đồng Động chiều không chổi than (BLDC) từ lâu ứng dụng rộng rãi hệ truyền động công suất nhỏ ỗ đĩa quang, quạt làm mát máy tính cá nhân, thiết bị văn phòng…Trong ứng dụng đó, mạch điều khiển thiết kế đơn giản có độ tin cậy cao Cùng với phát triển công nghệ chuyển mạch bán dẫn kỹ thuật thiết kế biến đổi công suất lớn, ưu điểm hệ truyền động sử dụng động BLDC thể rõ rệt CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN so với động chiều truyền thống động không đồng bộ, đặc biệt phương tiện di động sử dụng nguồn điện chiều độc lập từ acquy, pin hay lượng mặt trời Trong nhắc đến hệ truyền động kéo xe điện với công suất từ vài chục đến 1000kW Trong công nghiệp, chúng sử dụng rộng rãi hệ điều khiển servo có công suất 10kW Động BLDC sinh viên đại học hay học viên cao học mới, chí Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM tính đến năm 2014 chưa có công trình nghiên cứu liên quan đến động BLDC(cấp độ sinh viên đại học học viên cao học) Phương pháp FOC, thuật toán PID, FUZZY phát triển từ lâu, ưu điểm phương pháp FOC giúp việc điều khiển động mềm mại tốc độ thấp hiệu hoạt động tốc độ cao nhờ vào việc hạn chế biến biến thiên theo thời gian Việc kết hợp FOC với thuật toán PID, FUZZY giúp việc điều khiển trở nên tốt hơn, kiểm soát đặc điểm ổn định, đáp ứng nhanh độ vọt lố nhỏ 1.2 Các kết nghiên cứu nƣớc công bố Position and Speed Control of Brushless DC Motors Using Sensorless Techniques and Application Trends, tác giả José Carlos Gamazo - Real, Ernesto Vázquez -Sánchez and Jaime Gómez – Gil- Công bố vào ngày 19/07/2010 Bài báo trình bày phương pháp điều khiển vị trí động BLDC Đồng thời giới thiệu nguyên tắc kỹ thuật điều khiển, kỹ thuật Back-EMF ước lượng Ngoài ra, báo phân tích ưu nhược điểm phương pháp cũ mới, để giúp người khác có nhìn sâu sắc kỹ thuật điều khiển Bài báo rằng, việc điều khiển động sử dụng cảm biến, chẳng hạn mã hóa, phân giải cảm biến Hall cải thiện cách loại bỏ cảm biến để giảm chi phí tăng độ tin cậy Hơn nữa, việc điều khiển sensorless lựa chọn cho số ứng dụng mà cảm biến hoạt động tin cậy điều kiện môi CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN trường khắc nghiệt yêu cầu hiệu suất cao Brushless DC (BLDC) Motor Fundamentals, tác giả Padmaraja Yedamale Microchip Technology Inc – Công bố vào năm 2003 Bài báo kết luận rằng: Động BLDC có tính cao động DC có chổi quét động cảm ứng – Đặc tính tốc độ/mô men tốt hơn, đáp ứng động cao, hiệu suất cao, tuổi thọ lâu, tiếng ồn vận hành nhỏ, dãi tốc độ cao Ngoài ra, ứng dụng đòi hỏi không gian trọng lượng động BLDC có ưng kích thước nhỏ gọn so với công suất với động khác Mô động chiều không chổi than – tác giả Thạc sỹ Mai Xuân Minh – Đăng tạp chí khoa học công nghệ hàng hải số 14,15,16 năm 2008 Nội dung nghiên cứu tính chất động động BLDC Tác giả mô dạng sóng sức phản điện dựa vào cảm biến vị trí rotor, đáp ứng tốc độ mô men 1.3 Mục đích đề tài Mục tiêu đề tài mông động BLDC phương pháp FOC kết hợp với thuật toán PID, FUZZY Simulink Matlab Nghiên cứu nhằm đạt được: - Cấu tạo, nguyên lý hoạt động động BLDC - Thiết kế điều khiển động dựa vào phương pháp FOC kết hợp với thuật toán PID, FUZZY, PID-FUZZY Simulink để điều khiển tốc độ, vị trí động BLDC 1.4 Nhiệm vụ đề tài - Tìm hiểu máy điện đồng bộ, đặc biệt tập trung vào động DC không chổi quét - Tìm hiểu phương pháp điều khiển dành cho loại động trên, từ chọn phương pháp điều khiển phù hợp - Mô động Matlab/Simulink 1.5 Giới hạn đề tài Mặt dù người thực đề tài cố gắng thực hạn chế kiến CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN thức chuyên môn thời gian nghiên cứu nên người thực đề tài tìm hiểu: - Động DC không chổi quét - Phương pháp FOC để điều khiển động - Mô Matlab/Simulink 1.6 Phƣơng pháp nghiên cứu Tìm hiểu tài liệu động BLDC, phương pháp FOC nước sau so sánh, đánh giá, lựa chọn đưa phương án tối ưu 1.7 Hƣớng nghiên cứu Trong thời gian tới, tập trung nghiên cứu sâu kỹ mô hình động mô hình toán học động DC không chổi quét, tìm thông số thực động để mô phần mềm Matlab/Simulink CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Hệ thống Servo 2.1.1 Giới thiệu Một cấu Servo hệ thống điều khiển cấu hình cho giá trị yêu cầu (vị trí, moment, tốc độ vv…) nhập vào hệ thống nhận biết giá trị thời (vị trí, moment, tốc độ vv…) điều khiển để khác biệt giá trị yêu cầu giá trị thời nhỏ Các thành phần hình thành nên cấu servo - Bộ điều khiển - Động servo - Thiết bị nhận biết Hình 2.1 Các thành phần hình thành nên cấu servo [2] CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1.2 Hệ thống điều khiển 2.1.2.1 Điều khiển vòng hở Bộ điều khiển cần đặt vị trí lệch động quay Hình 2.2 Sử dụng vòng lặp hở [3] 2.1.2.2 Điều khiển vòng kín Vòng hồi tiếp lúc hồi tiếp từ trục động mà vòng hồi tiếp lúc hồi tiếp vị trí bàn chạy thông qua thướt tuyến tính Lúc điều khiển vị trí không điều khiển số vòng quay motor mà điều khiển trực tiếp vị trí bàn chạy Nghĩa sai số tĩnh sai số khác bánh hay hệ thống truyền động loại bỏ Hình 2.3 Sử dụng vòng lặp kín [3] 2.1.3 Cấu hình hệ thống servo Trong phần A B C phần so sánh xử lý tín hiệu hồi tiếp hiệu chỉnh lệnh Phần D E cấu thực thi hồi tiếp Các phần A B C phổ dụng sơ đồ khối điều khiển, phần D E tùy thiết bị sử dụng mà chúng có khác đôi chút chất chúng hoàn toàn giống Sau số ví dụ phần D E thường gặp S K L 0 [...]... hoạt động của động cơ BLDC - Thiết kế được bộ điều khiển động cơ dựa vào phương pháp FOC kết hợp với các thuật toán PID, FUZZY, PID-FUZZY trên Simulink để điều khiển được tốc độ, vị trí động cơ BLDC 1.4 Nhiệm vụ của đề tài - Tìm hiểu về máy điện đồng bộ, đặc biệt tập trung vào động cơ DC không chổi quét - Tìm hiểu các phương pháp điều khiển dành cho loại động cơ trên, từ đó chọn phương pháp điều khiển. .. phỏng động cơ bằng Matlab/Simulink 1.5 Giới hạn của đề tài Mặt dù người thực hiện đề tài đã cố gắng thực hiện nhưng sự hạn chế về kiến 5 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN thức chuyên môn và thời gian nghiên cứu nên người thực hiện đề tài chỉ tìm hiểu: - Động cơ DC không chổi quét - Phương pháp FOC để điều khiển động cơ - Mô phỏng bằng Matlab/Simulink 1.6 Phƣơng pháp nghiên cứu Tìm hiểu các tài liệu về động cơ BLDC, phương. .. rằng: Động cơ BLDC có các tính năng cao hơn động cơ DC có chổi quét và động cơ cảm ứng – Đặc tính tốc độ/mô men tốt hơn, đáp ứng động cao, hiệu suất cao, tuổi thọ lâu, tiếng ồn vận hành nhỏ, dãi tốc độ cao hơn Ngoài ra, trong những ứng dụng đòi hỏi không gian và trọng lượng thì động cơ BLDC càng có ưng thế do kích thước nhỏ gọn hơn so với cùng công suất với các động cơ khác Mô phỏng động cơ một chiều không. .. này đã trình bày các phương pháp điều khiển vị trí động cơ BLDC Đồng thời giới thiệu các nguyên tắc cơ bản của các kỹ thuật điều khiển, trong đó kỹ thuật Back-EMF và ước lượng Ngoài ra, bài báo còn phân tích những ưu và nhược điểm của những phương pháp cũ và mới, để giúp người khác có cái nhìn sâu sắc hơn trong kỹ thuật điều khiển Bài báo cũng chỉ ra rằng, việc điều khiển động cơ sử dụng cảm biến,... nên cơ cấu servo [2] 7 CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1.2 Hệ thống điều khiển 2.1.2.1 Điều khiển vòng hở Bộ điều khiển chỉ cần đặt vị trí lệch là động cơ có thể quay Hình 2.2 Sử dụng vòng lặp hở [3] 2.1.2.2 Điều khiển vòng kín Vòng hồi tiếp lúc này không phải hồi tiếp từ trục động cơ về mà vòng hồi tiếp lúc này là hồi tiếp vị trí của bàn chạy thông qua một thướt tuyến tính Lúc này bộ điều khiển vị trí không. .. Loại máy điện được đề cập trong luận văn này là Động cơ DC không chổi quét (Brushless Direct Current motor (BLDC)), thuộc nhóm động cơ đồng bộ Động cơ một chiều không chổi than (BLDC) từ lâu đã được ứng dụng rộng rãi trong các hệ truyền động công suất nhỏ như các ỗ đĩa quang, quạt làm mát máy tính cá nhân, thiết bị văn phòng…Trong các ứng dụng đó, mạch điều khiển được thiết kế rất đơn giản và có độ tin... động cơ BLDC, phương pháp FOC trong và ngoài nước sau đó so sánh, đánh giá, lựa chọn và đưa ra được phương án tối ưu nhất 1.7 Hƣớng nghiên cứu Trong thời gian tới, tôi sẽ tập trung nghiên cứu sâu và kỹ mô hình động và các mô hình toán học của động cơ DC không chổi quét, tìm thông số thực của động cơ để mô phỏng bằng phần mềm Matlab/Simulink 6 CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Hệ... điều khiển servo có công suất dưới 10kW Động cơ BLDC đối với các sinh viên đại học hay học viên cao học còn rất mới, thậm chí đối với Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM tính đến năm 2014 chưa có công trình nghiên cứu nào liên quan đến động cơ BLDC(cấp độ sinh viên đại học và học viên cao học) Phương pháp FOC, thuật toán PID, FUZZY đã phát triển từ lâu, ưu điểm của phương pháp FOC là giúp việc điều. .. gian, một bộ điều khiển điều khiển các đầu vào cho hệ thống để đạt được hiệu quả mong muốn trên đầu ra hệ thống Một hệ thống điều khiển là một kết nối, bao gồm các thành phần tạo ra một cấu hình hệ thống, cấu hình này sẽ cung cấp đáp ứng cho hệ thống Sau đây chúng ta xét các phương pháp để đáp ứng ngõ ra Hình 1.1 Quá trình được điều khiển trực tiếp [1] Hình 1.2 Hệ thống điều khiển vòng lặp hở (Không có... công suất lớn, những ưu điểm của hệ truyền động sử dụng động cơ BLDC càng được thể hiện rõ rệt hơn 3 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN so với động cơ một chiều truyền thống cũng như động cơ không đồng bộ, đặc biệt là trên các phương tiện di động sử dụng nguồn điện một chiều độc lập từ acquy, pin hay năng lượng mặt trời Trong đó không thể nhắc đến là trong các hệ truyền động kéo trên xe điện với công suất từ vài