Ứng dụng điều khiển mờ trong hệ thống điều chỉnh tốc độ điều chỉnh hai thông số động cơ điện một chiều kích từ độc lập

Header Page of 126 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRẦN NGỌC TUẤN ỨNG DỤNG ĐIỀU KHIỂN MỜ TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐIỀU CHỈNH HAI THÔNG SỐ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP Chuyên ngành: Tự ñộng hoá Mã số : 60.52.60 Công trình ñược hoàn thành ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Đoàn Quang Vinh Phản Biện 1: TS Nguyễn Đức Thành Phản Biện 2: TS Võ Như Tiến Luận văn ñược bảo vệ hội ñồng chấm luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật họp Đại học Đà Nẵng vào ngày tháng năm 2011 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng - Năm 2011 Footer Page of 126 * Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Trung tâm Thông tin - Học liệu, Đại học Đà Nẵng - Trung tâm Học liệu - Đại học Đà Nẵng Header Page of 126 MỞ ĐẦU Lý chọn ñề tài Động ñiện chiều ñược ứng dụng phổ biến Điều chỉnh dòng ñiện kích từ ñóng vai trò quan trọng hệ thống truyền ñộng công suất không ñổi cần ñiều khiển ñồng tốc ñộ nhiều ñộng dây chuyền công nghệ lĩnh vực kinh tế khoa học kĩ thuật luyện kim, công Để giữ ñược giá trị sức ñiện ñộng số cần phải phối hợp nghệ giấy số hệ thống khác, thường người ta cung cấp ñiều chỉnh tốc ñộ từ thông Bởi sức ñiện ñộng hàm hai ñiện cho nhóm ñộng từ biến ñổi có ñiện áp không ñổi, biến nên chắn hệ thống ñiều chỉnh phải chứa khâu ñể thay ñổi tốc ñộ ñộng thường người ta thực việc thay ñổi từ chức phi tuyến thông kích từ Trong nhà máy cán thép, tàu ñiện ngầm Hệ thống mô tả ñộng ñiện chiều kích từ ñộc lập thường cánh tay Robot Để thực nhiệm vụ công nghiệp ñiện tử phi tuyến, ñó ñại lượng ñầu vào (tín hiệu ñiều khiển) với ñộ xác cao, lắp ráp dây chuyền sản xuất Vì thường ñiện áp phần ứng U, ñiện áp kích từ Uk, tín hiệu thường hệ thống ñiều chỉnh tốc ñộ ñiều chỉnh hai thông số ñộng ñiện tốc ñộ góc ñộng ω, mômen quay M, dòng ñiện phần ứng Iu chiều kích từ ñộc lập ñóng vai trò quan trọng việc nghiên cứu Khi ñặt lên dây quấn kích từ ñiện áp Uk ñó dây quấn kích từ có dòng ñiện Ik ñó mạch từ máy có từ Trong hệ truyền ñộng ñặc biệt, cần ñiều chỉnh hai ñại thông Φ Tiếp ñó ñặt giá trị ñiện áp U lên mạch phần ứng lượng ñiện áp phần ứng dòng ñiện kích thích, ví dụ trong dây quấn phần ứng có dòng ñiện I chạy qua Tương tác máy phát hãm hệ thống ñiều chỉnh sức căng Có thể ñiều chỉnh dòng ñiện phần ứng từ thông kích từ tạo thành mômen ñiện từ ñồng thời ñiện áp từ thông Cần ý ñiều chỉnh từ thông mômen cho phép ñộng bị giảm Một phương án xây dựng cấu trúc hệ thống ñiều chỉnh hai thông số ghép nối ñồng thời hai sơ ñồ ñiều chỉnh tốc ñộ sức ñiện ñộng Vì ñiều chỉnh tốc ñộ ñiều chỉnh hai thông số ñộng ñiện chiều kích từ ñộc lập ñể khắc phục mộ số nhược ñiểm ñiều khiển tốc ñộ ñộng ñiện Đối với phương pháp ñiều khiển kinh ñiển, ta phải biết xác thông số kiểu ñối tượng cần ñiều khiển Hơn Hệ thống ñiều chỉnh tốc ñộ hệ thống mà ñại lượng ñược ñiều nữa, ñiều khiển xác giai ñoạn tuyến tính chỉnh tốc ñộ góc ñộng ñiện, hệ thường gắp trong giai ñoạn phi tuyến phương pháp ñiều khiển kinh ñiển thực tế kỹ thuật Hệ thống ñiều chỉnh tốc ñộ ñược hình thành từ hệ không ñược xác thống ñiều chỉnh dòng ñiện Các hệ thống ñảo chiều không ñảo chiều Do yêu cầu công nghệ mà hệ cần ñạt vô sai cấp vô sai cấp hai Nhiễu hệ mômen tải Để khắc phục ñược nhược ñiểm toán logic mờ giải pháp Bộ ñiều khiển mờ ñời sở ứng dụng logic mờ, ñiều khiển thông minh, ñang ñóng vai trò quan trọng Footer Page of 126 3 hệ thống ñiều khiển ñại, ñáp ứng tốt tiêu kỹ thuật, Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Tìm hiểu cấu trúc ñộng ñiện chiều kích từ ñộc lập, phân tích thiết kế ñiều khiển, nghiên cứu ứng dụng ñiều khiển mờ - Phương pháp thực nghiệm: Sử dụng phần mềm Matlab & Simulink ñể xây dựng mô hình mô ñộng ñiện chiều kích từ ñộc lập Ý nghĩa khoa học thực tiễn ñề tài * Ý nghĩa khoa học Đề tài tài liệu tham khảo hữu ích cho quan tâm ñến ứng dụng ñiều khiển mờ ñiều khiển truyền ñộng ñộng ñiện chiều kích từ ñộc lập, cách thức thiết kế mô hình hóa mô Matlab Simulink * Ý nghĩa thực tiễn Kết nghiên cứu ñề tài góp phần hoàn thiện phương pháp ñiều khiển khắc phục ñược số nhược ñiểm phương pháp ñiều khiển kinh ñiển, nhằm giải vấn ñề cấp bách nâng cao chất lượng ñiều khiển truyền ñộng ñộng ñiện chiều Cấu trúc luận văn Ngoài phần mở ñầu, luận văn có phần chương sau: Chương 1: Tổng quan ñộng ñiện chiều kích từ ñộc lập Chương 2: Tổng hợp hệ thống ñiều chỉnh tốc ñộ ñiều chỉnh hai thông số ñộng ñiện chiều kích từ ñộc lập dùng PID Chương 3: Tổng quan ñiều khiển mờ Chương 4: Ứng dụng ñiều khiển mờ hệ thống ñiều chỉnh tốc ñộ ñiều chỉnh hai thông số ñộng ñiện chiều kích từ ñộc lập Header Page of 126 tính bền vững ổn ñịnh cao, dễ thay ñổi, dễ lập trình Vấn ñề ñặt thế, hướng nghiên cứu xây dựng ñề tài tác giả ñây nghiên cứu ứng dụng hệ mờ ñể ñiều chỉnh tốc ñộ ñiều chỉnh hai thông số ñộng ñiện chiều kích từ ñộc lập Với hướng nghiên cứu ñó, tên ñề tài ñược chọn: “Ứng dụng ñiều khiển mờ hệ thống ñiều chỉnh tốc ñộ ñiều chỉnh hai thông số ñộng ñiện chiều kích từ ñộc lập” làm ñề tài cho luận văn Thạc sĩ Mục ñích nghiên cứu - Đối tượng có thông số thay ñổi ñộng chiều có tốc ñộ thay ñổi ta xác ñịnh biến vào khối mờ ñể ñảm bảo tạo tín hiệu ñiều ñược xác - Ứng dụng ñiều khiển mơ hệ thống ñiều chỉnh tốc ñộ ñiều chỉnh hai thông số ñộng ñiện chiều kích từ ñộc lập Đối tượng phạm vi nghiên cứu * Đối tượng nghiên cứu - Truyền ñộng ñộng ñiện chiều kích từ ñộc lập - Bộ ñiều khiển mờ * Phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu nguyên lý ñiều chỉnh tốc ñộ ñiều chỉnh hai thông số ñộng ñiện chiều kích từ ñộc lập dùng PID ứng dụng ñiều khiển mờ - Nghiên cứu xây dựng mô hình mô ñộng ñiện chiều kích từ ñộc lập Matlab & Simulink Kết luận kiến nghị Footer Page of 126 Header Page of 126 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP 1.1 KHÁI QUÁT VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 1.3.2 Kết mô 1.3.2.1 Khi tải Tiến hành khảo sát mô hình chế ñộ không tải Điện áp ban ñầu ñặt vào ñộng ñiện áp ñịnh mức 1.1.1 Khái niệm chung 1.1.2 Nguyên lý cấu tạo ñộng ñiện chiều 1.1.3 Phân loại ñộng ñiện chiều 1.1.4 Điều chỉnh tốc ñộ ñộng ñiện chiều 1.2 MÔ TẢ TOÁN HỌC ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP 1.2.1 Động ñiện chiều chế ñộ xác lập 1.2.2 Động ñiện chiều chế ñộ ñộ 1.2.2.1 Mô tả chung 1.2.2.2 Trường hợp từ thông kích từ không ñổi 1.3 KHẢO SÁT ĐẶC TÍNH VÒNG HỞ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 1.3.1 Xây dựng mô hình mô Dựa vào cấu trúc ñiều khiển ñộng ñiện chiều hình 1.5, ta xây dựng mô hình mô ñộng ñiện chiều Simulink sau: Hình 1.9 Đáp ứng dòng ñiện phần ứng tốc ñộ ñộng tải 1.3.2.2 Khi có tải Để xét ảnh hưởng phụ tải ñối với ñộng cơ, ta ñặt trị số ñiện áp ñiện áp ñịnh mức, sau giây ñặt mômen tải vào ñộng Hình 1.10 thể ñáp ứng dòng ñiện tốc ñộ ñộng có tải Hình 1.8 Mô hình mô ñộng ñiện chiều kích từ ñộc lập simulink Footer Page of 126 7 Header Page of 126 - Khi thay ñổi tải tốc ñộ ñộng thay ñổi nhiều, - Việc ñiều chỉnh tốc ñộ ñộng tương ñối dễ dàng cách sử dụng nguồn ñiều chỉnh ñược hệ thống máy phát - ñộng cơ, hệ thống chỉnh lưu ñiều khiển - ñộng cơ….Tuy nhiên tốc ñộ ñộng thay ñổi mạnh theo phụ tải, ñó khả ổn ñịnh tốc ñộ ñiểm tốc ñộ chọn Để ổn ñịnh ñược tốc ñộ ñộng cần thiết lập mạch vòng ñiều khiển, tín hiệu vào cho ñiều khiển tín hiệu phản hồi dòng ñiện, tốc ñộ hệ thống Trong luận văn tác giả ứng dụng ñiều khiển mờ ñể ñiều khiển tốc ñộ ñiều khiển hai thông số ñộng ñiện chiều kích từ ñộc lập CHƯƠNG 2: TỔNG HỢP HỆ THỐNG ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐIỀU CHỈNH HAI THÔNG SỐ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP DÙNG PID Hình 1.10 Đáp ứng dòng ñiện phần ứng tốc ñộ ñộng có tải Từ ñáp ứng tốc ñộ hình (1.10) ta thấy với giá trị ñiện áp ñặt, phụ tải thay ñổi tốc ñộ ñộng thay ñổi theo, sau thời gian 1.2 giây hệ thống ñi vào ổn ñịnh 1.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG Trên sở khảo sát ñặc tính ñộng ñiện chiều kích từ ñộc lập, ta rút ñược kết luận sau: - Động ñiện chiều kích từ ñộc lập ñối tượng phi tuyến, - Khi khởi ñộng trực tiếp ñộng cơ, thời gian ñộ, dòng ñiện phần ứng tăng lên lớn so với dòng ñiện ñịnh mức, thời gian ñể ñộng ổn ñịnh lớn Footer Page of 126 2.1 THAM SỐ CỦA ĐỘNG CƠ 2.1.1 Khái quát ñiều khiển PID 2.1.2 Các phương pháp xác ñịnh tham số ñiều khiển PID 2.1.2.1 Phương pháp Ziegler-Nichols 2.1.2.2 Phương pháp Chien-Hrones-Reswick 2.1.2.3 Phương pháp tối ưu modul 2.1.2.4 Phương pháp tối ưu ñối xứng 2.2 TỔNG HỢP HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP 2.2.1 Tổng hợp vòng ñiều chỉnh dòng ñiện 2.2.2 Tổng hợp vòng ñiều chỉnh tốc ñộ 2.2.3 Xây dựng mô hình mô 2.2.4 Kết mô Header Page of 126 2.2.5 Tổng hợp ñiều chỉnh sức ñiện ñộng 2.2.6 Tổng hợp ñiều chỉnh hai thông số 10 2.2.6.1 Xây dựng mô hình mô Dựa vào sơ ñồ cấu trúc hệ thống ñiều chỉnh hai thông số Một phương án xây dựng cấu trúc hệ thống ñiều hai biến ñổi BĐ1 BĐ2 (hình 3.18) ta xây dựng chỉnh hai thông số ghép nối ñồng thời hai sơ ñồ ñiều chỉnh tốc ñộ mô hình mô hệ thống ñiều chỉnh hai thông số hai biến sức ñiện ñộng, (hình 3.18), ñó khối N1 có ñộ dốc ñổi BĐ1 BĐ2 Simulink (hình 3.19) không ñổi Dựa vào ñiều chỉnh sức ñiện ñộng RE giá trị ñịn mức tín hiệu ñặt Eñ Trong vùng ñiều chỉnh tốc ñộ giá trị ñặt dòng ñiện kích từ Ikñ không ñổi, tương ứng với giá trị không ñổi từ thông Khi sức ñiện ñộng ñạt ñến giá trị ñặt qua khâu logic LOG giá trị ñược so sánh với giá tri Eñ, sai lệch ñược xử lý ñiều chỉnh RE tạo dòng ñiện Ikñ cho tăng tốc từ thông giảm Trên sở tổng hợp hệ thống ñiều chỉnh tốc ñộ tổng hợp ñiều chỉnh sức ñiện ñộng (hình 3.9) (hình 3.14) , ta xây dựng mạch vòng ñiều chỉnh ñiều chỉnh hai thông số (hình 3.18) Hình 2.19 Mô hình hệ thống ñiều chỉnh hai hai thông số hai biến ñổi BĐ1 BĐ2 Simulink 2.2.6.2 Kết mô hệ thống * Trường hợp tải Hình 2.18 Sơ ñồ khối hệ thống ñiều chỉnh hai thông số hai biến ñổi BĐ1 BĐ2 Footer Page of 126 Hình 2.21 Đáp ứng tốc ñộ ñộng tải Header Page of 126 11 12 2.3 KẾT LUẬN CHƯƠNG - Khi sử dụng hệ thống ñiều chỉnh ñiều chỉnh tốc ñộ ñiều chỉnh hai thông số, tốc ñộ ñộng ñạt ñược ñến tốc ñộ ñặt, hạn chế ñược dòng mở máy ñộng cơ, Thời gian ñáp ứng hệ thống ñiều chỉnh nhanh (0.7 giây) - Hệ thống ñiều chỉnh tốc ñộ ñiều chỉnh hai thông số có khả ổn ñịnh ñược tốc ñộ tải thay ñổi, thời gian thay ñổi Hình 2.22 Sai lệch tốc ñộ ñộng tải * Trường hợp có tải tải tốc ñộ ổn ñịnh vài giây Để khắc phục nhược ñiểm ñó ta thiết kế ñiều khiển mờ ñiều chỉnh tốc ñộ ñiều chỉnh hai thông số ñộng ñiện chiều kích từ ñộc lập CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KHIỂN MỜ 3.1 GIỚI THIỆU CHUNG 3.1.1 Định nghĩa tập mờ 3.1.2 Một vài dạng hàm liên thuộc thường ñược sử dụng Xây dựng mô hình mờ cho ñối tượng Mô hình mờ Mamdani Khâu mờ hóa Hình 3.24 Đáp ứng tốc ñộ ñộng có tải Khâu thực luật hợp thành Khâu giải mờ Tối ưu hoá hệ thống Mô hình mờ Sugeno So sánh hai loại mô hình Tổng hợp ñiều khiển mờ Cấu trúc ñiều khiển mờ Nguyên tắc tổng hợp ñiều khiển mờ Hình 2.25 Sai lệch tốc ñộ ñộng có tải Footer Page of 126 Các bước thực xây dựng ñiều khiển mờ Header Page of 126 13 3.2 KẾT LUẬN CHƯƠNG Như việc áp dụng kỹ thuật mờ ñã cho ñời ñiều 14 - Đầu ñiện áp vào chỉnh lưu, ñại lượng ñược ký hiệu CU khiển với tính chất hoàn hảo tạo khả kỹ thuật ñiều khiển tự ñộng, ñó ñiều khiển ñối tượng phức tạp Một ñiều lý thú ñiều khiển mờ cho phép lặp lại tính chất ñiều khiển kinh ñiển Các ñiều khiển mờ cho phép thiết kế ña dạng, qua việc tổ chức nguyên tắc ñiều khiển chọn tập mờ cho biến ngôn ngữ cho phép người ta thiết kế ñiều khiển mờ khác Một ñiểm quan trọng khối lượng công việc cần thực thiết kế ñiều khiển mờ hoàn toàn không phụ thuộc vào ñặc tính ñối tượng Điều ñó có nghĩa trình xử lý ñiều khiển mờ với nguyên tắc ñiều khiển cho ñối tượng có ñặc tính ñộng học khác hoàn toàn CHƯƠNG : ỨNG DỤNG ĐIỀU KHIỂN MỜ TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐIỀU CHỈNH HAI THÔNG SỐ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP 4.1 SƠ ĐỒ KHỐI CỦA HỆ TRUYỀN ĐỘNG 4.1.1 Xác ñịnh biến vào Bộ ñiều khiển mờ ñược sử dụng ñể ñiều khiển tốc ñộ ñộng cơ, theo kinh nghiệm mờ gồm có hai ñầu vào ñầu - Đầu vào thứ sai lệch tốc ñộ ñặt tốc ñộ thực hệ thống, ñại lượng ñược ký hiệu E - Đầu vào thứ tốc ñộ biến thiên theo thời gian tốc ñộ thực tế dn/dt, ñại lượng ñược ký hiệu Dn Hình 4.1 Cấu trúc ñiều khiển mờ 4.1.2 Xác ñịnh tập mờ Miền giá trị vật lý biến ngôn ngữ vào/ra Căn vào tốc ñộ ñịnh mức ñộng cơ, ta qui ñổi ñiện áp tương ứng, xác ñịnh ñược miền giá trị rõ tới hạn cho biến vào ra: + Sai lệch E ñược chọn miền giá trị [-160,160] + Tốc ñộ biến ñổi Dn ñược chọn miền giá trị [-800,+800] + Đầu CU có miền giá trị nằm khoảng [-1,1] Giá trị tập mờ Xác ñịnh số lượng tập mờ (các giá trị ngôn ngữ) cần thiết cho biến: Nguyên lý chung số lượng giá trị ngôn ngữ cho biến nên nằm khoảng từ ñến 10 giá trị Nếu số lượng thô có ý nghĩa không thực ñược việc lấy vi phân Nếu lớn 10 mịn người khó có khả cảm nhận chi ly, bao quát hết trường hợp xảy ảnh hưởng ñến nhớ, tốc ñộ tính toán Vì vậy, chọn số lượng tập mờ cho biến ñầu vào biến ñầu 7, cụ thể sau: Footer Page of 126 Header Page of 126 15 +E ∈ {NB, NM, NS, ZE, PS, PM, PB} + Dn ∈ {NB, NM, NS, ZE, PS, PM, PB} + CU ∈ {{NB, NM, NS, ZE, PS, PM, PB} 16 Trong ñó ký hiệu: + NB – Âm nhiều; + NM – Âm vừa; + NS – Âm ít; + ZE – Zero Hình 4.3 Xác ñịnh tập mờ cho biến vào Dn + PB – Dương nhiều; + PM – Dương vừa; +PS – Dương 4.1.3 Xác ñịnh hàm liên thuộc Hàm liên thuộc vấn ñề quan khó nói xác Nhưng kỹ thuật ñiều khiển thường ưu tiên chọn hàm liên thuộc kiểu hình tam giác hình thang Các loại có biểu thức ñơn giản, tính toán dễ dàng, nhiên hàm liên thuộc gồm ñoạn thẳng nên không mềm mại ñiểm gãy Hình 4.4 Xác ñịnh tập mờ cho biến CU 4.1.4 Xây dựng luật ñiều khiển Dựa vào chất vật lý, số liệu vào có ñược, kinh nghiệm, dựa vào ñặc tính ñộ thường gặp hệ thống ñiều khiển dùng PID Ta xây dựng luật ñiều khiển sau: Nếu E dương nhiều Dn Zero Thì CU dương nhiều Nếu E Zero Dn dương nhiều Thì CU âm vừa Với suy luận tương tự, biến ta có tổ hợp x = Hình 4.2 Xác ñịnh tập mờ cho biến vào E Footer Page of 126 49 luật cụ thể sau: 17 18 Bảng 4.1: Luật ñiều khiển tiến hành trình thử nghiệm với giá trị J ñặt khác ñể phát Header Page 10 of 126 “lỗ hổng”, có “lỗ hổng” xuất ta phải quay lại ñiều E chỉnh chỉnh ñịnh mờ cách ñiều chỉnh lại ñộ che phủ lên CU giá trị ngôn ngữ, ñiều chỉnh lại luật ñiều khiển, trường NB NM NS ZE PS PM PB NB ZE PS PM PB PB PB PB “Nếu thì” sở Sau biết ñiều khiển ñã ổn ñịnh NM NS ZE PS PM PB PB PB theo tiêu chất lượng ñộng tĩnh Để chỉnh ñịnh hợp ñiều khiển làm việc không ổn ñịnh ta phải kiểm tra lại luật “lỗ hổng”, ta tiến hành tối ưu hoá trạng thái làm việc ñiều khiển theo tiêu ta phải hiệu chỉnh hàm liên thuộc, NS NM NS ZE PM PM PB PB thiết lập nguyên tắc ñiều khiển phụ thay ñổi số nguyên tắc ñiều khiển Cuối ta ñược ñiều khiển mờ ñã trình bày Dn ZE NB NM NS ZE PM PS PB 4.2 XÂY DỰNG MÔ HÌNH MÔ PHỎNG: 4.2.1 Xây dựng mô hình ñối tượng ñiều khiển PS NB NB NM NS NM(0.9) ZE PM Dựa mô tả ñộng lực học ñộng ñiện chiều mô hình mô hệ thống ñiều chỉnh hai thông số hai biến ñổi PM NB NB NB NM NM NS PS BĐ1 BĐ2 (Hình 2.18 hình 1.19, mục 2.2.6 2.2.7) ñối tượng, ta xây dựng mô hình ñối tượng ñiều khiển Simulink PB NB NB NB NB NB NB ZE sau: Dùng luật hợp thành Sum-Prod, giải mờ theo phương pháp trọng tâm, Khi ñó hệ số CU ñược tính toán lúc ñiều khiển là: 49 CU (t ) = ∑y l =1 49 µ A (e(t ) ).µ B (dn / dt ) l l ∑ µ (e(t ) ).µ (dn / dt ) l =1 Trong ñó −l p Al Bl y −p l tâm tập mờ tương ứng Sau xây dựng mô hình mô bao gồm ñiều khiển mờ ñể ñiều khiển tốc ñộ ñộng cơ, ñối tượng ñiều khiển ñộng cơ, ta Footer Page 10 of 126 Hình 4.5 Mô hình ñối tượng ñiều khiển Simulink Header Page 11 of 126 19 20 4.2.2 Xây dựng mô hình ñiều khiển Dựa vào sơ ñồ mô hình hệ thống ñiều chỉnh hai thông số dùng PID (hình 19, mục 2.2.7) ta sử dụng ñiều khiển mờ ñể thay cho ñiều khiển PID vòng tốc ñộ, ñể ñiều khiển tốc ñộ ñộng Thực kết nối ñiều khiển mờ ñối tượng ñiều khiển, ñược xây dựng Simulink (hình 4.6) Thông số ñộng ñược khai báo m.file với tên: Thongsodongco Hình 4.7 Mô hình hệ thống ñiều chỉnh hai thông số ñiều khiển mờ Simulink ñược rút gọn 4.3 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG 4.3.1 Trường hợp tải Hình 4.6 Mô hình hệ thống ñiều chỉnh hai thông số ñiều khiển mờ Simulink Từ mô hình ñối tượng (Hình 4.5) mô hình hệ thống ñiều chỉnh hai thông số ñiều khiển mờ (Hình 4.6), ta rút ñược mô hình hệ thống ñiều chỉnh hai thông số ñiều khiển mờ Simulink ñược rút gọn sau Footer Page 11 of 126 Hình 4.8 Đáp ứng tốc ñộ ñộng tải Header Page 12 of 126 21 22 4.4 SO SÁNH BỘ ĐIỀU KHIỂN MỜ VỚI BỘ ĐIỀU KHIỂN PID 4.4.1 Trường hợp tải Hình 4.9 Sai lệch tốc ñộ ñộng tải 4.3.1 Trường hợp có tải Hình 4.12 Đáp ứng tốc ñộ ñộng tải Hình 4.13 Sai lệch tốc ñộ ñộng tải Hình 4.10 Đáp ứng tốc ñộ ñộng có tải Hình 4.11 Sai lệch tốc ñộ ñộng có tải Footer Page 12 of 126 4.4.2 Trường hợp có tải Hình 4.14 Đáp ứng tốc ñộ ñộng có tải Header Page 13 of 126 23 24 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Luận văn “Ứng dụng ñiều khiển mờ hệ thống ñiều chỉnh tốc ñộ ñiều chỉnh hai thông số ñộng ñiện chiều kích từ ñộc lập” có nhiệm vụ thiết kế ñiều khiển PID ñiều khiển tốc ñộ ñộng ñiện chiều kích từ ñộc lập cách ñiều chỉnh hai thông số dùng ñiều khiển mờ ñể thay cho ñiều khiển PID vòng tốc ñộ Kết luận Luận văn ñã giải ñược vấn ñề sau: Hình 4.15 Sai lệch tốc ñộ ñộng có tải 4.5 KẾT LUẬN CHƯƠNG Với kết mô ta nhận thấy với ñiều khiển mờ ñã thiết kế chất lượng hệ thống luôn ñược ñảm bảo tải ñộng thay ñổi Khi có tải ta nhận thấy ñiều khiển mờ thiết kế chất lượng hệ thống luôn ổn ñịnh, ñiều khiển PID có tải hệ thống thay ñổi sau 0.7 giây ổn ñịnh Kết mô thu ñược hoàn toàn phù hợp với kết - Thiết kế PID tương tự cho hệ thống ñiều chỉnh tốc ñộ ñiều chỉnh hai thong số ñộng chiều kích từ ñộc - Nghiên cứu ñặc ñiểm ñiều khiển mờ - Ứng dụng ñiều khiển mờ với ñối tượng ñiều khiển ñộng ñiện chiều kích từ ñộc lập Qua kết thu ñược từ mô hệ thống Simulink cho thấy: Các ñiều khiển mà luận văn ñã xây dựng ñạt yêu cầu, ñộ ñiều chỉnh, sai lệch nhỏ, thời gian ñáp ứng nhanh, số lần dao ñộng hệ truyền ñộng ñều tốt Như ñiều khiển ñã nghiên cứu luận văn hoàn toàn ñáp ứng ñược yêu cầu nghiên cứu lý thuyết, ñiều chứng tỏ thuật toán cách thức chất lượng ñiều khiển cho hệ truyền ñộng có khả ứng dụng xây dựng ñiều khiển mờ ñúng ñắn chất lượng ñiều vào thực tế ñiều khiển khiển PID Ngoài ra, ta thấy việc xây dựng mô hình mô Kết mô lần ñã minh chứng khẳng ñịnh Matlab/Simulink phù hợp cho giai ñoạn phân tích ñối tượng, việc áp dụng ñiều khiển mờ hoàn toàn ñảm ứng ñược phục vụ cho việc thiết kế, giảm chi phí trình nghiên cứu yêu cầu chất lượng ñiều khiển hệ truyền ñộng thiết kế ñiều khiển Do khả có hạn, khối lượng công việc tương ñối nhiều nên luận án dừng lại mô phỏng, chưa ñi vào mô hình thực tế Kiến nghị cho nghiên cứu - Tiếp tục nghiên cứu ñể áp dụng vào mô hình thực tế Footer Page 13 of 126  ... ñiều khiển mờ ñể ñiều khiển tốc ñộ ñiều khiển hai thông số ñộng ñiện chiều kích từ ñộc lập CHƯƠNG 2: TỔNG HỢP HỆ THỐNG ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐIỀU CHỈNH HAI THÔNG SỐ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC... ñiều khiển cho ñối tượng có ñặc tính ñộng học khác hoàn toàn CHƯƠNG : ỨNG DỤNG ĐIỀU KHIỂN MỜ TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐIỀU CHỈNH HAI THÔNG SỐ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP 4.1... Phân loại ñộng ñiện chiều 1.1.4 Điều chỉnh tốc ñộ ñộng ñiện chiều 1.2 MÔ TẢ TOÁN HỌC ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP 1.2.1 Động ñiện chiều chế ñộ xác lập 1.2.2 Động ñiện chiều chế ñộ ñộ 1.2.2.1