Xây dựng bộ điều khiển mờ cho hệ t đ điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều với tham số động cơ được chọn

Chương II.Xây dựng điều khiển mờ cho hệ T- Đ điều chỉnh tốc độ động chiều với tham số động chọn 2.1.Giới thiệu chung điều khiển mờ cho hệ điều chỉnh tốc độ động chiều - Như trình bày ,hệ T – Đ hệ phổ biến điều chỉnh tốc độ động chiều dùng công nghiệp ,vì nhiệm vụ thiết kế thiết kế điều khiển mờ có tác dụng vùng phi tuyến.Ta có nhận xét sau : + Ở vùng dòng liên tục , ứng với góc điều khiển thì quan hệ U = f(I) tuyến tính + Ở vùng dòng điện gián đoạn quan hệ trở nên phi tuyến.Ta hình dung ,với góc điều khiển  n ếu muốn đặc tính U = f(I) tuyến tính vùng dòng điện gián đoạn ta phải bù thêm vào góc điều khiển một lượng bù δα δα Với giá trị góc hàm phi tuyến phụ thuộc vào và I, nghĩa việc bù phi tuyến.Phương pháp thực phương pháp bù mờ Sơ đồ khối hệ T – Đ có khối bù mờ sau : - Về thực chất hệ T – Đ vùng gián đoạn hệ phi tuyến mạnh ,do việc dụng điều khiển mờ phát huy tác dụng tốt vùng Các biểu thức tính toán dòng điện điện áp chỉnh lưu hệ T – Đ : Ở vùng dòng điện liên tục : Iư* = Iu X = [ Cαsα − π E / 3Um] Um R π X Ud* = Ud = 3π Cosα Um Trong : Iư* - Là dòng điện phần ứng theo đơn vị tương đối (dòng chỉnh lưu) Ud* - Là điện áp phần ứng theo đơn vị tương đối (điện áp trung bình chỉnh lưu) Um – Biên độ điện áp dây (V) Ω X - Điện kháng mạch phần ứng ( ) X= ω L Ω R - Điện trở mạch phần ứng ( ) E - Sức điện động động (V) α - Góc điều khiển (độ) Ở vùng dòng điện gián đoạn : Iư* = Ud* = Trong Iu X = Um R π X E   Cαs(π / + α ) − Cαs (π / + α + λ ) − Um λ    Ud  E  E = Cαs (π / + α ) − Cαs (π / + α + λ ) − λ + Um π  Um  Um λ l góc dẫn xung dòng Tgϕ = X R 2.2.Cấu trúc điều khiển hệ thống Ta có sơ đồ cấu trúc hệ thống có khâu bù mờ sau: 2.3.Xây dựng điều khiển mờ 2.3.1 Thiết kế mờ a.Chọn biến vào , hàm liên thuộc *Biến vào góc điều khiển α với α = [00 - 900 ] ; d òng điện Iư* với Iư* = [0-1 ] * Biến δα với δα = [00-300] *Hàm liên thuộc chọn kiểu hình tam giác (Hàm trimf ) miền xác định khoảng hữu hạn xác định có giá trị nhỏ giá trị âm *Chọn số tập mờ : - Số tập mờ nhiều cho biến vào miền xác định mở rộng ,tính xác cao,nhưng ngược lại mức độ tính toán khó khăn - Với biến vào α chọn tập : A2,A1,NM,B1,B2 - Với biến I ư* ta chọn tập mờ ( v ì s ự thay đ ổi c I ư* định nhiều tới thay đổi - Với biến δα δα ) : A4,A3,A2,A1,NM,B1,B2,B3,B4 ta chọn 11tập mờ : A5,A4,A3,A2,A1,NM,B1,B2,B3,B4,B5 Trong : A5 cực nhỏ,A4 rất nhỏ,A3 nhỏ ,A2 nhỏ vừa ,A1 nhỏ ,NM vừa ,B1 lớn ,B2 lớn vừa ,B3 lớn ,B4 rất lớn ,B5 cực lớn Các hàm liên thuộc : Hàm thuộc biến ngôn ngữ “góc điều khiển” Hàm thuộc biến ngôn ngữ “dòng điện phần ứng tương đối” Hàm thuộc biến ngôn ngữ “góc bù điều khiển” b.Thiết lập luật Nếu … Thì… Có hai tín hiệu vào mà luật xây dựng theo mệnh đề MISO Có tất x = 45 tổ hợp luật tóm tắt bảng : Tín hiệu δα : α Iư* A4 A3 A2 A1 NM B1 B2 B3 B4 A2 A1 NM B1 B2 A5 A5 A5 A5 A5 A5 A5 A5 A5 B4 NM A2 A3 A4 A5 A5 A5 A5 B4 NM A1 A2 A3 A4 A4 A5 A5 B4 NM A1 A2 A3 A3 A4 A4 A5 B4 NM A1 A2 A2 A3 A4 A4 A4 c.Luật hợp thành giải mờ Luật hợp thành theo phương pháp trung bình trọng tâm Giải mờ theo phương pháp trọng tâm Công thức tính giá trị đầu y sau: y= ∫ y.µB( y)dy S ∫ µB( y)dy S 2.4.Tổng hợp mạch vòng dòng điện mạch vòng tốc độ 2.4.1.Yêu cầu cụ thể cho thiết kế *Hệ T-Đ với chỉnh lưu cầu ba pha sử dụng Thysistor với : - Nguồn xoay chiều 220/380 V - Tham số động : + Công suất đm Pđm = 14(KW) + U đm = 220 (V) + Dòng điện định mức Idm = 73.5 (A) + Tốc độ định mức nđm = 1500 Vòng/phút Ω + Điện trở phần ứng Rư = 0.127 ( ) + Điện cảm phần ứng L = 11.4 (mH) - Tham số chỉnh lưu : + Hằng số thời gian chỉnh lưu Tv = 0.0025 (s) + Hằng số thời gian mạch điều khiển chỉnh lưu Tđk = 0.0001 (s) - Tham số thiết bị phản hồi : + Hằng số thời gian máy biến dòng Ti = 0.002 (s) + Hằng số thời gian máy phát tốc T ω 2.4.2.Tổng hợp mạch vòng dòng điện mạch vòng tốc độ a.Tổng hợp mạch vòng dòng điện - Sơ đồ cấu trúc mạch vòng dòng điện sau : - Sơ đồ thu gọn : Trong : Ri điều chỉnh dòng điện Uiđ tín hiệu đặt cho điều chỉnh dòng điện = 0.001 (s) Kcl (1 + Tdk p )(1 + Tv p ) 1/ Ru + Tu p hàm truyền chỉnh lưu hàm truyền đối tượng động chiều có số thời gian phần ứng Tư = Lư/Rư = 0.0114/0.127 = 0.09 (s) Ki + Ti p hàm truyền máy biến dòng *Tổng hợp điều chỉnh dòng điện theo tiêu chuẩn tối ưu modul : Hàm chuẩn : Fmc = Soi = 1 + 2τ p + 2τ p Kcl.Ki / Ru (1 + Tdk p )(1 + Tv p )(1 + Tu p )(1 + Ti p) Đặt Tsi = Ti + Tv + Tdk [...]... trúc của hệ khi có khâu bù mờ - Sau khi đ t ng hợp các mạch vòng dòng điện và mạch vòng t c đ ta có đ ợc sơ đ cấu trúc của hệ với bộ điều khiển mờ đ ợc thi t kế ở trên như sau : *T nh các thông số bộ điều chỉnh t c đ ω R (p) = Ki.Kφ Tc 2 Kω.Ru.Tsω = K 'ω = 1500 (Vòng/ph t) => = /9.55 = 157 (rad/s) = / = 14000/157 = 89.17 (Nm) Chọn = 10 V ta có = 10/157 = 0.064 = Mdm Idm = = 1.21 Chọn J = 1 Tc = Ru... (1 + 2Tsi p ).(1 + T p ).Ki.Kφ Tc p = Áp dụng tiêu chuẩn T i ưu modul ta có : ω R (p) = = 1 S ' oi.2τ p.(1 + τ p ) (1 + 2Tsi p ).(1 + T p ).Ki.Kφ Tc p Kω.Ru.2τ p.(1 + τ p ) Do các hằng số thời gian Tsi và T ω nhỏ nên ta đ t τ = Ts ω ω = 2Tsi + T Vậy hàm truyền của bộ điều chỉnh t c đ là : ω R (p) = Ki.Kφ Tc 2 Kω.Ru.Tsω = K 'ω Hàm truyền của bộ điều chỉnh t c đ là khâu t lệ c.Sơ đ cấu trúc...  0.09 * p  5.33 p *Bộ chỉnh lưu cầu thysistor Hàm truyền của bộ chỉnh lưu là : Fcl(p) = Kcl (1 + Tdk p )(1 + Tv p ) *Các khâu phản hồi : = 38 1 + 0.0026 p Hàm truyền máy biến dòng Fi(p) = 0.068 1 + 0.002 p Hàm truyền máy ph t tốc ω F (p) = 0.064 1 + 0.001 p *Hàm truyền đ ng cơ điện m t chiều Fdc(p) = 1.67 1 + 0.09 p *Sơ đ thay tham số T sơ đ này ta tiến hành mô phỏng hệ thống ... J = 1 Tc = Ru J ( Kφ ) 2 = = 0.087 (s) Ts ω = 2Tsi + T ω ω = + + + T = 0.002 + 0.0025 +0.0001 + 0.001 = 0.0056 (s) Ch ọn = 5 (V) ta c ó = /= 5/73.5 = 0.068 ω Vậy ta có R (p) = 0.068 * 1.21 * 0.087 2 * 0.064 * 0.127 * 0.0056 = 78.63 *T nh các thông số bộ điều chỉnh dòng điện Ch ọn = 10 V, ta có = => = / = 380/10 = 38 Ri(p) = Tu.Ru  1  1 +  2Tsi.Kcl.K i  Tu p  =   0.09 * 0.127 1 1 +  2