Điều khiển động cơ không đồng bộ ba pha sử dụng bộ điều khiển fuzzy foc

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HCM - VƯƠNG THỊ HỒNG VÂN ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA SỬ DỤNG BỘ ĐIỀU KHIỂN FUZZY FOC LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành : Kỹ thuật điện Mã số ngành: 60520202 TP HỒ CHÍ MINH, tháng 06 năm 2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HCM - VƯƠNG THỊ HỒNG VÂN ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA SỬ DỤNG BỘ ĐIỀU KHIỂN FUZZY FOC LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số ngành: 60520202 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGUYỄN THANH PHƯƠNG TP HỒ CHÍ MINH, tháng 06 năm 2016 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ TP HCM Cán hướng dẫn khoa học : PGS.TS Nguyễn Thanh Phương Luận văn Thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Công nghệ TP HCM ngày 25 tháng năm 2016 Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn Thạc sĩ gồm: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị Hội đồng chấm bảo vệ Luận văn Thạc sĩ) T T P G T S T S T S T S C h P bi P bi Ủ v Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận sau Luận văn sửa chữa (nếu có) Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ TP HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT PHÒNG QLKH – ĐTSĐH NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc TP HCM, ngày…… tháng… năm 20 … NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Vương Thị Hồng Vân Giới tính: Nữ Ngày, tháng, năm sinh: 25/5/1966 Nơi sinh: Đồng Tháp Chuyên ngành: Kỹ thuật điện MSHV: 1441830049 I- Tên đề tài: Điều khiển động không đồng ba pha sử dụng điều khiển fuzzy FOC II- Nhiệm vụ nội dung: - Nghiên cứu tổng quan điều khiển động không đồng pha - Nghiên cứu vẽ điều khiển mờ - Thiết kế điều khiển fuzzy FOC cho động không đồng pha - Xây dựng mơ hình mơ hệ thống phần mểm Matlab III- Ngày giao nhiệm vụ : Tháng 23/01/2016 IV- Ngày hoàn thành nhiệm vụ : Tháng 30/7/2016 V- Cán hướng dẫn CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Họ tên chữ ký) : PGS.TS.Nguyễn Thanh Phương KHOA QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH (Họ tên chữ ký) i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu Luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Tơi xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực Luận văn cảm ơn thơng tin trích dẫn Luận văn rõ nguồn gốc Học viên thực Luận văn (Ký ghi rõ họ tên) ii LỜI CẢM ƠN Trước hết xin bày tỏ lòng cảm ơn TS Nguyễn Thanh Phương người hướng dẫn tơi tận tình suốt q trình thực Luận văn Thầy có định hướng cho báo cáo luận văn quan tâm giúp đỡ tơi gặp khó khăn Tôi xin chân thành cảm ơn tất thầy cô giáo môn khoa truyền đạt kiến thức quý báu suốt thời gian học tập Trường Trong trình thực tập làm báo cáo trình độ lý luận kinh nghiệm thực tiễn hạn chế nên khơng thể tránh khỏi thiếu sót, tơi mong nhận ý kiến đóng góp từ Thầy, Cơ để tơi học thêm nhiều kinh nghiệm hồn thiện Tơi xin chân thành cảm ơn! TÓM TẮT Trong lý thuyết điều khiển đại, động cảm ứng mơ tả mơ hình tốn học khác nhau, theo phương pháp kiểm soát sử dụng Trong phiên ba pha đối xứng, loại động điện kết hợp với chiến lược kiểm sốt vector Thơng qua phương pháp điều khiển này, vận hành động cảm ứng phân tích cách tương tự động DC Luận văn mô tả việc sử dụng kỹ thuật logic mờ để điều khiển tốc độ động cảm ứng ba pha ABSTRACT In modern control theory, the induction motor is described by different mathematical models, In the symmetrical three-phase version, this electrical motor type can be associated with vector control strategy Through this control method, the induction motor operation can be analysed in a similar way to a DC motor This thesis describes the use of fuzzy logic techniques to control the speed of a three-phase induction motor MỤC LỤC LỜI CAM i ĐOAN LỜI CẢM ƠN .ii TÓM TẮT iii ABSTRACT iv MỤC v LỤC DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ, HÌNH ẢNH viii Chương TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan đề tài 1.2 Các phương pháp điều khiển 1.2.1 Điều khiển vô hướng động không đồng (scalar) 1.2.2 Phương pháp điều chế Vector không gian 1.2.3 Điều khiển định hướng trường 1.2.4 Điều khiển định hướng từ thông Rotor trực tiếp 1.2.5 Điều khiển định hướng từ thông Rotor gián tiếp 1.2.6 Điều khiển độ rộng xung theo định hướng trường 1.2.7 Nhận xét 1.3 Những kỹ thuật tiên tiến 1.3.1 Điều khiển thông minh 1.3.2 Những kỹ thuật khác 1.4 Định hướng 1.5 Mục tiêu đề tài 1.6 Nội dung luận văn Chương MƠ HÌNH TỐN ĐỘNG CƠ KHƠNG ĐỒNG BỘ BA PHA 11 2.1 Giới thiệu động không đồng ba pha 11 2.2 Vector không gian đại lượng ba pha 12 2.2.1 Xây dựng Vector không gian 12 a) Khi momen quán tính tăng gấp lần 1.2 0.8 Từ thơng có PI mờ 0.6 0.4 0.2 0 0.5 1.5 2.5 3.5 1.2 0.8 Từ thơng có PI thơng thường 0.6 0.4 0.2 0 0.5 1.5 2.5 3.5 Hình 4.37 So sánh từ thơng điều khiển có P mờ P thơng thường 160 140 120 100 80 Tốc độ có PI m 60 40 20 0 0.5 1.5 2.5 3.5 2.5 3.5 160 140 120 100 Tốc độ có PI 80 60 40 20 0 0.5 1.5 Hình 4.38 So sánh tốc độ điều khiển có P mờ P thơng thường Moment có PI mờ 0 0.5 1.5 2.5 3.5 Moment có PI thơng thường 0 0.5 1.5 2.5 3.5 Hình 4.39 So sánh moment điều khiển có P mờ P thông thường 40 30 10 -10 -20 -30 D ng điện có PI mờ -40 0.5 1.5 2.5 3.5 40 D ng điện có PI thơng thường 30 10 -10 -20 -30 -40 0.5 1.5 2.5 3.5 Hình 4.40 So sánh dòng điện điều khiển có P mờ P thông thường b) Khi momen quán tính tăng gấp lần, điện trở stator tăng 20 1.4 1.2 0.8 Từ thơng có PI mờ 0.6 0.4 0.2 0 0.5 1.5 2.5 3.5 1.5 2.5 3.5 1.4 1.2 Từ thơng có PI thơng thường 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0.5 Hình 4.41 So sánh từ thơng điều khiển có P mờ P thơng thường 160 140 120 Tốc độ có điều khiển PI mờ 100 80 60 40 20 0 0.5 1.5 2.5 1.5 2.5 3.5 160 140 120 100 Tốc độ có điều khiển 80 60 40 20 0 0.5 3.5 Hình 4.42 So sánh tốc độ điều khiển có P mờ P thơng thường 0 0.5 1.5 2.5 Moment có điều khiển PI mờ 0 0.5 1.5 2.5 3.5 3.5 Moment có điều khiển PI thơng thường 0 0.5 1.5 2.5 Hình 4.43 So sánh moment điều khiển có P mờ P thơng thường 40 30 20 10 -10 -20 -30 D ng điện có PI mờ -40 0.5 1.5 2.5 3.5 2.5 3.5 40 D ng điện có PI thơng thường 30 20 10 -10 -20 -30 -40 0.5 1.5 Hình 4.44 So sánh dòng điện điều khiển có P mờ P thông thường 4.4 Nhận xét Trong trường hợp trên, d ng điện khởi động động sử dụng PI mờ nhỏ so với d ng khởi động động sử dụng PI thông thường Momen điện từ động lúc có PI mờ PI thơng thường đạt giá trị xấp xỉ nhau, khơng bị nhiễu Điều khiển định hướng trường kết hợp với ước lượng từ thông điều khiển mờ PI cung cấp kết mô phù hợp với thay đổi thông số động tương tự điều khiển PI thông thường Như vậy, kết mô phương pháp đề xuất dùng điều khiển PI mờ lai cho đáp ứng tốt, cải thiện đáp ứng dùng điều khiển PI thông thường báo nêu phần đầu luận văn Chương KẾT LUẬN ,HẠN CHẾ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 5.1 Kết luận Thông qua đề tài “ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN PI MỜ KẾT HỢP VỚI PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH HƯỚNG TRƯỜNG ĐỂ ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ PHA”, Luận văn gồm nội dung nghiên cứu sau: - Tìm hiểu phương pháp điều khiển định hướng trường - Đề xuất thay ước lượng từ thông dựa tiêu chuẩn ổn định Lyapunov - Đề xuất thay điều khiển PI cổ điển PI mờ lai Nó có ưu điểm đưa kinh nghiệm người thiết kế dạng ngôn ngữ - Mô hệ thống điều khiển đề xuất môi trường Matlab Simulink Kết thực cho thấy: Hệ thống làm việc tin cậy, đảm bảo độ xác cao thay đổi động thông số Kp Ki điều khiển PI mờ lai làm đáp ứng tốc độ động tốt hẳn so với điều khiển PI thông thường Như vậy, kết mô phương pháp đề xuất dùng điều khiển PI mờ lai cho đáp ứng tốt, cải thiện đáp ứng dùng điều khiển PI thông thường nêu phần đầu luận văn 5.2 Hướng phát triển đề tài Trong tương lai, đề tài phát triển theo hướng sau: - Triển khai thực nghiệm - Ước lượng trực tiếp thơng số động để thích nghi với thay đổi thông số Rs, Rr, Ls, Lr, Lm, J TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Phùng Quang, Điều khiển tự động truyền động điện xoay chiều ba pha, Nhà xuất giáo dục – 1988 [2] Nguyễn Phùng Quang, Truyền Động Điện Thông Minh, Nhà xuất khoa học kỹ thuật , năm 2006 [3] Nguyễn Văn Nhờ, Cơ sở truyền động điện, NXB Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh, 2003 [4] Phan Quốc Dũng – Tô Hữu Phúc, Truyền động điện, NXB Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh, 2003 [5] Nguyễn Hữu Phúc, Máy điện 2-Phần máy điện quay, NXB Đại Học Quốc Gia TP HCM, 2007 [6] Trần Công Binh, Hệ thống điều khiển số, ĐHBK TP HCM, 2007 [7] TS Nguyễn Phùng Quang, Matlab Simulink dành cho k sư điều khiển tự động, NXB Khoa học kỹ thuật, 2005 8] Nguyễn Đức Thành, Matlab ứng dụng điều khiển, NXB Đại Học Quốc Gia TP HCM, 2005 9] Nguyễn Văn H a, Cơ sở tự động điều khiển trình, NXB Giáo Dục, 2004 10] PGS.TS Dương Hồi Nghĩa, Cơng nghệ t nh tốn mềm, Đại Học Bách Khoa TP HCM [11] Do Thi Hong Tham, Duong Hoai Nghia, Sliding mode control of induction motor, University of Technology, National University – HCMC, Vietnam, 2007 [12] Andrezej M.Trzynadlowski, The field orientation priciple in Control of Induction Motors, Kluwer academic Publishers, 1994 [13] B Leke Betechuoh, T Marwala and T Tettey, Using Inverse Neural Networks for HIV Adaptive Control, International Journal of Computational Intelligence Research, ISSN 0973-1873 Vol.3, pp 11-15, No 1, 2007 [14] Mouloud Azzedine Denai_, Sid Ahmed Attia, Fuzzy and neural control of an induction motor, Int J Appl Math Comput Sci., 2002, Vol.12, No.2, 221–233 [15] Ercument Karakas And Soner Vardarbasi, Speed control of SR motor by selftuning fuzzy PI controller with artificial neural network, Sadhana Vol 32, Part 5, , pp 587–596, October 2007 [16] Hassan Baghgar Bostan Abad, Ali Yazdian Varjani, Taheri Asghar, Using Fuzzy Controller in Induction Motor Speed Control with Constant Flux, Proceedings Of World Academy Of Science, Engineering And Technology Volume April 2005 Issn 1307-6884 [17] Holtz, J., Methods for speed sensorless control of AC drives In: Sensorless Control of AC Motor Drives, pp 21-29 IEEE Press, NewYork, NY, U.S.A, 1993 [18] K L Shi, T F Chan, Y K Wong And S L Ho, Modelling And Simulation Of The Three-Phase Induction Motor Using Simulink, Int J Elect Enging Educ., Vol 36, pp 163–172 Manchester U.P., Printed in Great Britain, 1999 [19] Kevin warwick, Arthur Ekwue, Raj Aggarwal, Artifical intellisgence tenchniques in Power System, Published by the Institution of Electrical Engineers, London, United Kingdom, 1997 [20] Loi Lei Lai, Intelligent System Application in Power Engeneering, Jonh Wiley and Son, Inc, 605 Third avenue, NewYork, NY 10158-0012, USA, 1998 [21] M Zerikat, M Bendjebbar and N Benouzza, Dynamic Fuzzy-Neural Network Controller for Induction Motor Drive, Proceedings Of World Academy Of Science, Engineering And Technology Volume 10 December 2005 Issn 1307-6884 [22] M A Brdys, G J Kulawski, Dynamic Neural Controllers for Induction Motor, IEEE Transactions on Neural Networks, Vol 10, No 2, pp 340-355, 1999 [23] M I Mahmoud, B A Zalam, M A Bardiny, E A Gomah, A simplification Technique for an Adaptive Neural Network Based Speed Controller for Implementation on PLC for DC drive, AIML 06 International Conference, Sharm El Sheikh, Egypt, 13 - 15 June 2006 [24] Peter Vas, Artificial – Intelligence – Based Electrical Machine and Drivers, published in the United States by Oxford University Press, Inc, New York, 1999 [25] P Vas, Parameter Estimation, Condition Monitoring, and Diagnosis of Electrical Machines, Clarendron Press, Oxford, 1993 [26] Simon Haykin, Neural Networks, by Prentical – Hall, Inc, 1994 ...BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HCM - VƯƠNG THỊ HỒNG VÂN ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA SỬ DỤNG BỘ ĐIỀU KHIỂN FUZZY FOC LUẬN VĂN THẠC... Đồng Tháp Chuyên ngành: Kỹ thuật điện MSHV: 1441830049 I- Tên đề tài: Điều khiển động không đồng ba pha sử dụng điều khiển fuzzy FOC II- Nhiệm vụ nội dung: - Nghiên cứu tổng quan điều khiển động. .. Chương MƠ HÌNH TỐN ĐỘNG CƠ KHƠNG ĐỒNG BỘ BA PHA 11 2.1 Giới thiệu động không đồng ba pha 11 2.2 Vector không gian đại lượng ba pha 12 2.2.1 Xây dựng Vector không gian