Điều khiển động cơ một chiều trên cơ sở công nghệ mạng nơron

Bài viết đã trình bày sử dụng bộ điều khiển nơron trong điều khiển tốc độ của một động cơ một chiều kích từ độc lập. Bộ điều khiển nơron điều khiển nguồn một chiều thông qua bộ chỉnh lưu công suất trung gian. Bộ điều khiển nơron gồm có hai mạng neuron: một mạng nơron nhận dạng (ANNI) và một mạng nơron điều khiển (ANNC).

>> HOẠT ĐỘNG NGHIÊN CỨU KHOA HỌC ĐỊA PHƯƠNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU TRÊN CƠ SỞ CÔNG NGHỆ MẠNG NƠRON TĨM TẮT Trong báo trình bày sử dụng điều khiển nơron điều khiển tốc độ động chiều kích từ độc lập Bộ điều khiển nơron điều khiển nguồn chiều thông qua chỉnh lưu công suất trung gian Bộ điều khiển nơron gồm có hai mạng neuron: mạng nơron nhận dạng (ANNI) mạng nơron điều khiển (ANNC) Mạng nơron ANNI dùng để nhận dạng mô hình hệ thống điều khiển thơng qua giải thuật huấn luyện lan truyền ngược để điều chỉnh tham số ANNI Mạng nơron ANNC dùng để điều khiển tốc độ động theo tín hiệu tham chiếu tùy ý điều khiển thông qua giải thuật huấn luyện lan truyền ngược để điều chỉnh tham số ANNC So với phương pháp điều khiển PID, kết thử nghiệm cho thấy tính xác tính hiệu phương pháp đề xuất Từ khóa: Mạng nơron, chỉnh lưu, điều khiển nơron I GIỚI THIỆU Trong trình sản xuất công nghiệp thiết bị phục vụ cho đời sống người có nhiều động điện sử dụng hệ thống sản xuất thiết bị điện gia dụng Ngày trình cơng nghiệp hóa tự động hóa phát triển mạnh mẽ, hệ thống điều khiển thường sử dụng động DC để điều khiển, động DC dễ điều khiển tốc độ theo ý muốn người điều khiển có nhiều phương pháp điều khiển khác Để điều khiển tốc độ động DC, thông thường sử dụng phương pháp điều khiển cổ điển như: phương pháp điều khiển tích phân, phương pháp điều khiển PI, phương pháp điều khiển PD, phương pháp điều khiển PID (ProportionalIntegral-Derivative), phương pháp đơn giản dễ điều khiển, chưa ThS Phan Thanh Hoàng Anh Trường Đại học Bà Rịa – Vũng Tàu xác thiếu tính thích nghi đối tượng điều khiển không ổn định phi tuyến động Phương pháp điều khiển tốc độ động sở công nghệ mạng nơron công cụ cho vấn đề điều khiển khó hệ thống phi tuyến động Trong nghiên cứu này, chiến lược điều khiển đề xuất cho hệ thống phi tuyến Phương pháp đề xuất sử dụng điều khiển nơron (Neural Controller) để điều khiển tốc độ động DC kích từ độc lập Bộ điều khiển nơron gồm có: Một mơ hình tham chiếu dùng để định hướng điều khiển; Một mạng nơron nhận dạng dùng để nhận dạng đối tượng điều khiển thông qua giải thuật huấn luyện lan truyền ngược để tự điều chỉnh thông số mạng; Một mạng nơron điều khiển dùng để điều khiển tốc độ động theo tín hiệu tham chiếu định hướng điều khiển Phương pháp điều khiển động DC sở mạng nơron giải vấn đề khó khăn nêu Vì vậy, phương pháp ứng dụng lĩnh vực điều khiển tự động, – điện tử, đặc biệt điều khiển Robot điều khiển tốc độ động theo ý muốn người điều khiển tính thích nghi cao đối tượng điều khiển II THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN NƠRON Các bước thiết kế điều khiển neuron sau: Trước tiên nhận dạng nơron dùng để nhận dạng đặc tính động DC Bộ nhận dạng sử dụng cho thiết kế điều khiển Động DC điều khiển theo đầu mô hình tham chiếu > ĐẶC SAN THƠNG TIN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ HOẠT ĐỘNG NGHIÊN CỨU KHOA HỌC ĐỊA PHƯƠNG > HOẠT ĐỘNG NGHIÊN CỨU KHOA HỌC ĐỊA PHƯƠNG (1.9) (1.10) Trong đó: xJ đầu vào thứ J, WJ hệ số trọng lượng thứ J điều khiển net = ∑ x J WJ J ∂u( k ) = a' (net ) ∂net ∂net = x i (k) ∂Wi (1.11) Ta có biểu thức (1.12) độ gia tăng hệ số trọng lượng: ∂w( k ) (1.12) ∆Wi = ηa' (net )x i ( k )[w m ( k ) − w( k )] ∂u( k ) Vectơ trọng lượng bước (k+1) cải tiến công thức (1.13) Wi ( k + 1) = Wi ( k ) + ∆Wi + µ[Wi ( k ) − Wi ( k − 1)] (1.13) Tại thời điểm k tốc độ động w(k) đo với giá trị delay w(k-1), giá trị tốc độ đo sử dụng với tín hiệu tham khảo biết r(k) dự đoán tốc độ thời điểm mẫu (k+1) là: w(k+1) = w(k) + w(k -1) + r(k) (1.14) Ở đây, luật điều khiển thu sau Điện áp điều khiển đạt từ w(k+1), w(k) w(k -1) điều khiển ANNC: u(k) = N[r(k), u(k-1), w(k -1)] (1.15) Giải thuật điều khiển: Giải thuật điều khiển thể qua bước sau: Bước 1: Hai thông số WI nơron nhận dạng WC nơron điều khiển khởi chạy ngẫu nhiên với giá trị nhỏ Bước 2: Tính đầu u(k) điều khiển Bước 3: Tính vận tốc w(k) động DC Bước 4: Tính đầu u’(k)của nhận dạng Bước 5: Tính hàm giá EI(k) EC(k) Bước 6: Tính ∂EI / Wi ∂EC / Wi dựa vào công thức (1.6) (1.11) Bước 7: Cập nhật thông số WI cho nơron nhận dạng WC cho nơron điều khiển dựa vào công thức (1.6) (1.13) Bước 8: Lập lại từ bước đến bước điều khiển huấn luyện đạt giá trị nhỏ III CÁC KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM TRONG THỜI GIAN THỰC Bộ điều khiển nơron thử nghiệm mơ hình động DC - máy phát điện DC chạy phần mềm Matlab Các thông số mơ hình sử dụng: Động DC - Máy phát DC có Vđộng = 24 VDC, nđộng = 1000 v/ph; Vmáy phát = 24VDC, nmáy phát = 1000v/ph; Tải ba bóng đèn trở có tổng công suất là: PL =60W (PL thay đổi ba nấc: 20W, 40W 60W) Xét trường hợp sau: Tín hiệu tham chiếu số tải thay đổi Khi tín hiệu tham chiếu có giá trị wm=100 (rad/s), tốc độ động theo tín hiệu tham chiếu ln ổn tốc có vận tốc góc w=100 (rad/s), tải thay đổi Kết mơ hình Hình 2: Đáp tuyến tốc độ động DC tín hiệu tham chiếu số Tín hiệu tham chiếu hình sin tải thay đổi Đáp tuyến tốc độ động theo sát tín hiệu tham chiếu hình sin, tải thay đổi Kết mơ trình bày Hình 3 Tín hiệu tham chiếu xung vuông tải thay đổi > ĐẶC SAN THÔNG TIN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ HOẠT ĐỘNG NGHIÊN CỨU KHOA HỌC ĐỊA PHƯƠNG