Nhận dạng và điều khiển hệ truyền động một chiều

Nhận dạng và điều khiển hệ truyền động một chiều Nhận dạng và điều khiển hệ truyền động một chiều Nhận dạng và điều khiển hệ truyền động một chiều luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN CÔNG DOANH NHẬN DẠNG VÀ ĐIỀU KHIỂN HỆ TRUYỀN ĐỘNG MỘT CHIỀU LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT ĐIỆN – THIẾT BỊ ĐIỆN Hà Nội – Năm 2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN CÔNG DOANH NHẬN DẠNG VÀ ĐIỀU KHIỂN HỆ TRUYỀN ĐỘNG MỘT CHIỀU Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện – Thiết bị Điện ( KT) LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT ĐIỆN- THIẾT BỊ ĐIỆN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGUYỄN THANH SƠN Hà Nội – Năm 2019 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu Nội dung luận văn với tên đề tài đăng ký phê duyệt theo định số: 2315/QĐĐHBK-ĐT-SĐH ngày 15/08/2018 Hiệu trưởng trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Hà Nội, ngày 22 tháng 11 năm 2019 Học viên Nguyễn Công Doanh Nhận dạng điều khiển hệ truyền động chiều DANH MỤC HÌNH VẼ iii GIỚI THIỆU Giới thiệu 2 Đối tượng phạm vi nghiên cứu: Nội dung nghiên cứu: Bố cục luận văn: Chương I Những vấn đề chung truyền động điện chiều… ……………3 1.1 Khái niệm chung ……………………………………………………………….3 1.2 Đặc tính động điện chiều kích từ độc lập (kích từ song song).3 1.2.1 Sơ đồ nối dây động chiều kích từ độc lập kích từ song song…3 1.2.2 Phương trình đặc tính cơ…………………………………………………….4 a) Các phương trình chính……………………………………………………….4 b) Đường đặc tính đặc tính điện……………………………………… 1.2.3 Đặc tính tự nhiên…………………………………………………………….7 1.2.4 Các đặc tính nhân tạo……………………………………………………… a) Phương pháp điều chỉnh tốc độ động cách thay đổi điện trở phụ…9 b) Phương pháp điều chỉnh tốc độ cách thay đổi từ thơng kích từ động cơ………………………………………………………………………10 c) Phương pháp điều chỉnh tốc độ cách thay đổi điện áp phần ứng động cơ………………………………………………………………………11 Chương II Các phương pháp điều khiển động chiều 2.1 Khái niệm chung………………………………………………………… …14 2.2 Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động điện chiều kích từ độc lậ.16 2.2.1 Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi điện trở mạch phần ứng…………16 2.2.2 Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi từ thông kích từ………………… 17 2.2.3 Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi điện áp phần ứng…………………18 2.3 Hệ truyền động xung áp-động điện chiều (XA-Đ)…………………19 2.4 Mơ hình hóa hệ truyền động chiều………………………………………22 i|Page Nhận dạng điều khiển hệ truyền động chiều 2.4.1 Mơ hình hóa động khơng tải………………………………… … 23 2.4.2 Mơ hình hóa động có tải………………………………………… 25 2.4.3 Mơ hình hóa hệ truyền động chiều vịng hở………………………….26 2.4.4 Đáp ứng bước đơn vị hệ truyền động chiều vòng hở……………27 2.4.5 Hệ truyền động chiều vòng kín……………………………… …… 29 Chương III Thực nghiệm nhận dạng điều khiển hệ truyền động chiều 3.1 Đặt vấn đề……………………………………………………………… … 34 3.2 Hệ thống truyền động xung áp mạch đơn-động điện chiều phịng thí nghiệm……………………………………………………… ….34 3.3 Phần cứng phần mềm đo đáp ứng động cơ……………….……….35 Chương IV Điều khiển động chiều sử dụng logic mờ 4.1 Đặt vấn đề………………………………………………………………… 51 4.2 Nhận dạng hàm truyền điều khiển động chiều sử dụng Simulink…………………………………………………………………… 51 4.3 Điều khiển động chiều sử dụng logic mờ………………………… 54 4.3.1 Khái niệm logic mờ………………………………………… ……… 54 4.3.2 Khái niệm điều khiển mờ………………………………….……55 4.3.3 Điều khiển mờ động điện chiều……………………………………58 4.3.4 Mô điều khiển mờ động điện chiều……………………….60 4.3.5 Thực nghiệm điều khiển mờ động điện chiều……………………62 Chương V Kết luận hướng phát triển đề tài tương lai……… 64 5.1 Kết luận………………………………………………………………….… 64 5.2 Hướng phát triển đề tài tương lai……………………………….… 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO 65 ii | P a g e Nhận dạng điều khiển hệ truyền động chiều DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.2 Đặc tính động chiều kích từ độc lập……………………….6 Hình 1.3 a) Đặc tính tự nhiên động điện chiều kích từ độc lập……… b) Đặc tính điện tự nhiên động điện chiều kích từ độc lập… Hình 1.4 Họ đặc tính nhân tạo biến trở…………………………………………… 10 Hình 1.5 a) Họ đặc tính điện ………………………………………………… 11 b) Họ đặc tính nhân tạo thay đổi từ thơng…………………………11 Hình 1.6 Họ đặc tính nhân tạo thay đổi điện áp phần ứng…………………… 12 Hình 2.1 Điều khiển động chiều kích từ song song phương pháp dùng điện trở phụ mạch phần ứng………………………………………………….17 Hình 2.2 a) Sơ đồ nguyên lý ……………………………………………………20 b) Đồ thị điện áp, dòng điện (b) hệ XA-Đ……………………………20 Hình 2.3 Đặc tính hệ XA-Đ……………………………………………… 21 Hình 2.4 Sơ đồ mạch phần ứng sơ đồ vật tự rô to động điện chiều với kích từ độc lập khơng đổi……………………………………………….23 Hình 2.5 Sơ đồ cấu trúc động có tải……………………………………26 Hình 2.6 Sơ đồ cấu trúc hệ truyền động chiều vịng hở………………… 27 Hình 2.7 Sơ đồ Simulink mơ đáp ứng bước đơn vị hệ truyền động chiều vịng hở……………………… …………………………………… 29 Hình 2.8 Đáp ứng bước đơn vị hệ truyền động chiều vòng hở……………29 Hình 2.9 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển tốc độ vịng kín…………………….30 Hình 2.10 Sơ đồ Simulink mô đáp ứng hệ truyền động chiều vịng kín sử dụng điều khiển PI……………………………………………………32 Hình 2.11 Đáp ứng hệ truyền động chiều vịng kín sử dụng điều khiển PI với tốc độ tham chiếu 600 (vịng/phút) mơ men tải 1,5 (N.m)…… 33 Hình 3.1 Hệ thống truyền động xung áp mạch đơn-động điện chiều…… 34 Hình 3.3 Hệ thống đo đáp ứng động cơ……………………………………… 36 Hình 3.4 Động chiều 175W hãng LabVolt…………………………….37 iii | P a g e Nhận dạng điều khiển hệ truyền động chiều Hình 3.5 Tải động (Model 8960 Prime Mover / Dynamometer)………… 37 Hình 3.6 Giao diện phần mềm CoolTerm đo đáp ứng vòng hở động cơ………38 Hình 3.7 Cấu hình truyền thơng nối tiếp để thu thập liệu phần mềm CoolTerm………………………………………………………………… 39 Hình 3.8 Đáp ứng tốc độ vịng hở động LabVolt 175W………………… 40 Hình 3.9 Giao diện cơng cụ nhận dạng hệ thống ban đầu………………………… 41 Hình 3.10 Cửa sổ để nhập liệu đầu vào (u) đầu hệ thống (y)………… 42 Hình 3.11 Giao diện công cụ nhận dạng hệ thống sau nhập liệu………… 42 Hình 3.12 Giao diện định dạng cho hàm truyền ước lượng………………….43 Hình 3.13 Cửa sổ hiển thị trình nhận dạng…………………………………….44 Hình 3.14 Cửa sổ hiển thị thông tin liệu hàm truyền ước lượng…45 Hình 3.15 Đáp ứng tốc độ động với tốc độ tham chiếu 500(vòng/phút) mơ men tải 1,5(N.m)………………………………………………… ….49 Hình 3.16 Đáp ứng tốc độ động với tốc độ tham chiếu 700(vịng/phút) mơ men tải 1,5(N.m)…………………………………………………… 50 Hình 4.1 Mơ hình Simulink đo đáp ứng tốc độ động với kích thích nhảy cấp điện áp phần ứng đầu vào………………………………………………… 52 Hình 4.2 Đáp ứng đầu tốc động với kích thích nhảy cấp điện áp phần ứng đầu vào từ 0V lên 220V không tải………………………………………… 52 Hình 4.3 Mơ hình Simulink giao tiếp với vi điều khiển Arduino Uno R3 điều khiển động vịng kín sử dụng điều khiển PI số…………………………… 53 Hình 4.4 Đáp ứng tốc độ động điều khiển vịng kín sử dụng điều khiển PI số với tốc độ tham chiếu 500(vịng/phút) mơ men tải 1(N.m)…………… 54 Hình 4.5 Ba hàm ánh xạ thang nhiệt độ: Cold (Lạnh), Warm (Ấm) Hot (Nóng)…………………………………………………………………… 55 Hình 4.6 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển mờ điển hình…………………….56 Hình 4.7 Mờ hóa biến khoảng [0,8] bảy hàm liên thuộc……………….57 Hình 4.8 Mờ hóa sai số tốc độ ( e ) khoảng [-10,10] năm hàm liên thuộc: NB, NS, ZZ, PS, PB……………………………………………………… 58 iv | P a g e Nhận dạng điều khiển hệ truyền động chiều Hình 4.9 Mờ hóa biến thiên sai số tốc độ (  e ) khoảng [-1,1] năm hàm liên thuộc: NB, NS, ZZ, PS, PB…………………………………………… 58 Hình 4.10 Mờ hóa biến thiên đầu điều khiển ( D ) khoảng [-1,1] năm hàm liên thuộc: NB, NS, ZZ, PS, PB……………………………………….58 Hình 4.11 Bảng quy tắc……………………………………………………… 59 Hình 4.12 Sơ đồ mơ Simulink hệ thống điều khiển mờ động chiều… 61 Hình 4.13 Đáp ứng tốc độ đầu động hệ thống điều khiển mờ với tốc độ tham chiếu 500(vòng/phút) mơ men tải 1(N.m)……………………………… 62 Hình 4.14 Mơ hình Simulink điều khiển logic mờ truyền thông Simulink vi điều khiển Arduino Uno R3…………… ………………….63 Hình 4.15 Đáp ứng tốc độ đầu động hệ thống điều khiển mờ với tốc độ tham chiếu 500(vịng/phút) mơ men tải 1(N.m)……………………………….63 v|Page GIỚI THIỆU Giới thiệu Luận văn tập trung nghiên cứu xây dựng hệ thống điều khiển số hệ truyền động chiều thực nghiệm nhận dạng hệ truyền động chiều thực nghiệm Đối tượng phạm vi nghiên cứu: - Đối tượng nghiên cứu luận văn phương pháp thực nghiệm để nhận dạng mơ hình tốn học động dựa kích thích đầu vào ( điện áp phần ứng) đáp ứng đầu động ( tốc độ roto) - Phạm vi nghiên cứu đề tài trình bày quy trình ước lượng hàm truyền động chiều kích từ độc lập cơng suất 175W cua hang Labvolt phịng thí nghiệm với phần mềm MATLAB Nội dung nghiên cứu: + Xây dựng mơ hình tổng qt hệ truyền động chiều + Nhận dạng hệ truyền động chiều thực nghiệm + Xây dựng hệ thống điều khiển số hệ truyền động chiều thực nghiệm Bố cục luận văn: Bố cục luân văn bao gồm: Chương 1: Những vấn đề chung truyền động điện chiều Chương 2: Các phương pháp điều khiển động chiều Chương 3: Thực nghiệm nhận dạng điều khiển hệ truyền động chiều Chương 4: Điều khiển động chiều sử dụng logic mờ Chương 5: Kết luận hướng phát triển đề tài tương lai Chương I Những vấn đề chung truyền động điện chiều 1.1 Khái niệm chung Mỗi động có đặc tính tự nhiên xác định số liệu định mức Nhiều trường hợp ta coi đặc tính loạt số liệu cho trước Mặt khác , có vơ số đường đặc tính nhân tạo, nhận nhờ biến đổi vài thông số nguồn, mạch điện động cơ, dung thêm thiết bị phụ, thay đổi cách nối dây mạch Nói cách tổng quát, đặc tính nhân tạo tạo cách làm biến dạng đường đặc tính tự nhiên Do thơng số có ảnh hưởng đến hình dáng vị trí đặc tính cơ, gọi thông số điều khiển động cơ, tương ứng phương pháp tạo đặc tính nhân tạo Phương trình đặc tính động điện viết dạng thuận hay dạng ngược M=f(ω)hoặc ω = f(M), biểu thị theo hệ đơn vị có tên (M-Nm; ω-rad/s) hệ đơn vị tương đối ( M*, ω*) Đại lượng quan trọng để đánh giá dạng đặc tính độ cứng β độ cứng tương đối β* 1.2 Đặc tính động điện chiều kích từ độc lập (kích từ song song) 1.2.1 Sơ đồ nối dây động chiều kích từ độc lập kích từ song song Đặc điểm động kích từ độc lập dịng điện kích từ từ thơng động khơng phụ thuộc dịng điện phần ứng Sơ đồ nối dây hình 1.1a với nguồn điện mạch kích từ Ukt riêng biệt so với nguồn điện mạch phần ứng Uư Trong động điện chiều gồm có bốn loại khác chương đề cập kỹ hai loại động điện chiều kích từ độc lập động điện chièu kích từ song song Trước tiên cần hiểu phân biệt hai động điện chiều kích tư độc lập động điện chiều kích từ song song Ở động điện chiều kích từ độc lập, cuộn kích từ cấp điện từ nguồn điện ngồi độc lập với nguồn điện cấp cho rotor (cuộn dây phần ứng) Và nguồn điện chiều có cơng suất khơng đủ lớn, mạch điện phần ứng mạch điện phần kích từ mắc vào Chương IV Điều khiển động chiều sử dụng logic mờ 4.1 Đặt vấn đề Simulink môi trường mô lý tưởng cho toán kỹ thuật với nhiều thư viện hữu ích Trong lĩnh vực kỹ thuật điện, Simulink sử dụng kỹ sư điện nhà nghiên cứu để mô đánh giá thuật toán điều khiển kinh điển thuật toán điều khiển thông minh sử dụng logic mờ (fuzzy logic) hay mạng nơ ron nhân tạo (artificial neural networks) Ngày nay, Simulink sử dụng để phát triển hệ thống điều khiển thời gian thực với họ vi điều khiển khác Trong hệ thống này, phần cứng sử dụng vi điều khiển lập trình với chức nhận truyền liệu với mơi trường Simulink để thao tác tín hiệu vào/ra số tương tự vi điều khiển Vi điều khiển Arduino Uno R3 lập trình để nhận lệnh làm việc từ Simulink phục vụ cho việc điều khiển tín hiệu vào/ra chân vi điều khiển Các dạng tín hiệu đọc từ bên ngồi vào Simulink thực qua cổng vào ADC xuất cổng PWM vi điều khiển Chương trình bày quy trình phát triển hệ thống điều khiển cho động điện chiều sử dụng Simulink với cấu hình điều khiển vịng kín (có phản hồi tốc độ đầu ra) sử dụng điều khiển PI kinh điển điều khiển logic mờ (Fuzzy Logic Controller) 4.2 Nhận dạng hàm truyền điều khiển động chiều sử dụng Simulink Hình 4.1 mơ hình Simulink tạo tín hiệu kích thích nhảy cấp đầu vào điện áp phần ứng động từ 0V đến 220V đo đáp ứng tốc độ đầu động Quan hệ vào động thu sử dụng để nhận dạng hàm truyền động công cụ nhận dạng hệ thống MATLAB Hình 4.2 đáp ứng vịng hở động khơng tải 52 Hình 4.1 Mơ hình Simulink đo đáp ứng tốc độ động với kích thích nhảy cấp điện áp phần ứng đầu vào 1400 1200 Speed(rpm) 1000 800 600 400 200 0 0.5 1.5 Time(s) 2.5 Hình 4.2 Đáp ứng đầu tốc động với kích thích nhảy cấp điện áp phần ứng đầu vào từ 0V lên 220V không tải 53 Sử dụng công cụ nhận dạng hệ thống MATLAB dẫn tới phương trình hàm truyền động dạng biến đổi Laplace có dạng sau: G s  1210 s  19,34s  236,9 Thông số điều khiển PI theo hàm truyền có dạng sau: K p  0,164 Ki  1,98 Hình 4.3 mơ hình Simulink điều khiển vịng kín sử dụng động với điều khiển PI số truyền thông Simulink với vi điều khiển Arduino Uno R3 qua giao thức cổng COM Hình 4.4 tốc độ đầu động hệ điều khiển vịng kín với tốc độ tham chiếu 500(vịng/phút) Hình 4.3 Mơ hình Simulink giao tiếp với vi điều khiển Arduino Uno R3 điều khiển động vịng kín sử dụng điều khiển PI số 54 600 500 Speed(rpm) 400 300 200 100 0 0.5 1.5 2.5 Time(s) 3.5 4.5 Hình 4.4 Đáp ứng tốc độ động điều khiển vịng kín sử dụng điều khiển PI số với tốc độ tham chiếu 500(vịng/phút) mơ men tải 1(N.m) 4.3 Điều khiển động chiều sử dụng logic mờ Đối với hệ thống điều khiển vịng kín, điều khiển PID hay PI sử dụng phổ biến dễ dàng triển khai hệ thống phần cứng khác Tuy nhiên, nhiều trường hợp việc chọn hệ số tối ưu cho điều khiển khơng dễ dàng khơng thể hình thành hàm truyền đối tượng điều khiển Khi đó, phương pháp điều khiển thông minh sử dụng với khái niệm “điều khiển khơng mơ hình” Một phương pháp điều khiển thông minh phương pháp thiết kế điều khiển dựa logic mờ 4.3.1 Khái niệm logic mờ Logic mờ (fuzzy logic) phát triển từ lý thuyết tập mờ để thực lập luận cách xấp xỉ thay lập luận xác theo lơgic vị từ cổ điển Logic mờ 55 coi mặt ứng dụng lý thuyết tập mờ để xử lý giá trị giới thực cho toán phức tạp Logic mờ cho phép “độ liên thuộc” có giá trị khoảng đóng 1, hình thức ngơn từ, khái niệm khơng xác "hơi hơi", "gần như", "khá là" "rất" Cụ thể, cho phép quan hệ thành viên khơng đầy đủ thành viên tập hợp Tính chất có liên quan đến tập mờ lý thuyết xác suất Logic mờ đưa lần đầu vào năm 1965 GS Lotfi Zadeh Đại học California, Berkeley Logic mờ sử dụng để điều khiển thiết bị gia dụng máy giặt (cảm nhận kích thước tải mật độ bột giặt điều chỉnh chu kỳ giặt theo đó) tủ lạnh Một ứng dụng có đặc điểm khoảng biến liên tục Ví dụ, đo đạc nhiệt độ có vài hàm liên thuộc riêng biệt xác định khoảng nhiệt độ cụ thể để điều khiển cách đắn Mỗi hàm ánh xạ số đo nhiệt độ tới giá trị khoảng từ đến Sau giá trị dùng để định nên điều khiển Theo hình 4.5, khái niệm cold (lạnh), warm (ấm), hot (nóng) hàm ánh xạ thang nhiệt độ Một điểm thang nhiệt độ có ba "giá trị" (mỗi hàm cho giá trị) Đối với nhiệt độ cụ thể hình 4.5, ba giá trị giải nghĩa ba miêu tả sau nhiệt độ này: "tương đối lạnh", "hơi ấm", "khơng nóng" Hình 4.5 Ba hàm ánh xạ thang nhiệt độ: Cold (Lạnh), Warm (Ấm) Hot (Nóng) 4.3.2 Khái niệm điều khiển mờ Quy trình thiết kế điều khiển theo phương pháp truyền thống đòi hỏi người thiết kế phải xây dựng mơ hình tốn học đối tượng điều khiển (hình thành phương 56 trình mơ tả quan hệ vào/ra) Trong nhiều trường hợp, mơ khó khăn để thiết lập nhiều thời gian để nhận dạng Đối với phương pháp dựa logic mờ, đầu vào/ra đáp ứng điều khiển xây dựng theo kinh nghiệm chuyên gia Các mơ hình tốn học hệ thống điều khiển khơng cần thiết phải thiết lập Hình 4.6 sơ đồ khối hệ thống điều khiển mờ điển hình Hình 4.6 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển mờ điển hình Trong đó:  r: Giá trị tham chiếu (giá trị đặt, giá trị mong muốn),  y: Đầu trình (đối tượng điều khiển)  e: sai lệch giá trị tham chiếu r đầu y  ce: thay đổi e (biến thiên e)  Fuzzification: Khâu mờ hóa, Inference Engine: Khâu suy luận, Defuzzification: Khâu giải mờ Một điều khiển mờ (Fuzzy Logic Controller (FLC)) thiết kế để thay điều khiển PI phi tuyến Các biến đầu vào FLC sai lệch (e) thay đổi sai lệch (ce) Biến đầu FLC thay đổi tín hiệu điều khiển Tập mờ biến hệ thống định nghĩa dạng ngôn ngữ tiếng Anh là:  PB: Positive Big  PM: Positive Medium 57  PS: Positive Small  ZE: Zero  NS: Negative Small  NM: Negative Medium  NB: Negative Big Mờ hóa q trình ánh xạ từ đầu vào quan sát (hay đo được) vào tập mờ ứng với tập sở khác Khi liệu giám sát rõ q trình mờ hóa q trình ánh xạ dải giám sát đầu vào rõ tới giá trị mờ tương ứng cho biến đầu vào hệ thống Ví dụ biến sai lệch dải [0,8] mờ hóa bảy hàm liên thuộc hình 4.7 Tại giá trị sai lệch e=5,25V, có hai giá trị xác định hai hàm liên thuộc PM PB Mức độ liên thuộc với hàm PM 0,75 mức độ liên thuộc hàm PB 0,25 Hình 4.7 Mờ hóa biến khoảng [0,8] bảy hàm liên thuộc Trong số phương pháp lập luận mờ, phương pháp sau sử dụng phổ biến điều khiển mờ công nghiệp:  Phương pháp suy luận MAX-MIN  Phương pháp suy luận MAX-PRODUCT (Max-Tích) Rõ hóa q trình ánh xạ từ khơng gian hoạt động điều khiển suy luận mờ tới không gian hoạt động điều khiển không mờ (rõ) Trong điều khiển mờ thời gian thực, chiến lược rõ hóa thường sử dụng là: 58  Trọng tâm (Centre of Area (COA))  Trung bình cực đại (Mean of Maximum (MOM)) 4.3.3 Điều khiển mờ động điện chiều Quá trình xây dựng điều khiển mờ bao gồm bước sau: Bước 1: Mờ hóa biến đầu vào đầu bao gồm trình xây dựng hàm liên thuộc cho sai số tốc độ ( e ), biến thiên sai số tốc độ ( e ) biến thiên biến điều khiển đầu ( D ) hình 4.8, 4.9 4.10 Hình 4.8 Mờ hóa sai số tốc độ ( e ) khoảng [-10,10] năm hàm liên thuộc: NB, NS, ZZ, PS, PB Hình 4.9 Mờ hóa biến thiên sai số tốc độ ( e ) khoảng [-1,1] năm hàm liên thuộc: NB, NS, ZZ, PS, PB Hình 4.10 Mờ hóa biến thiên đầu điều khiển ( D ) khoảng [-1,1] năm hàm liên thuộc: NB, NS, ZZ, PS, PB 59 Bước 2: Động suy luận xây dựng với bảng quy tắc hình 4.11 Hình 4.11 Bảng quy tắc Trong bảng hình 4.11, ý nghĩa chữ viết tắt tiếng Anh sau:  NB: Negative Big (Âm nhiều)  NS: Negative Small (Âm ít)  ZZ: Zero (Khơng âm khơng dương)  PS: Positive Small (Dương ít)  PB: Positive Big (Dương nhiều) Tại thời điểm định, theo bảng quy tắc hình 4.11 ta có số quy tắc mờ trình bày sau:  NẾU ek PB VÀ ek NB THÌ Dk ZZ  NẾU ek PS VÀ ek NB THÌ Dk NS  NẾU ek ZZ VÀ ek NB THÌ Dk NS  NẾU ek NS VÀ ek NB THÌ Dk NB  NẾU ek NB VÀ ek NB THÌ Dk NB  … Bước 3: Các tập mờ đầu làm rõ hóa phương pháp trọng tâm (Centre of Area/COA) sau: 60 xCOA    x i   x i      x i  i (4.1) i Trong phương trình (4.1) ta có:  x  i  giá trị thứ i khoảng biến thiên hàm liên thuộc đầu Dk ,    x  i   giá trị hàm liên thuộc biến Dk ứng với x  i  ,  xCOA giá trị biến thiên đầu Dk sau làm rõ hóa 4.3.4 Mơ điều khiển mờ động điện chiều Hình 4.12 sơ đồ mô hệ thống điều khiển mờ động điện chiều kích từ độc lập Simulink Hình 4.13 đáp ứng đầu tốc độ động với tốc độ tham chiếu 500(vòng/phút) mơ men tải 1(N.m) 61 Hình 4.12 Sơ đồ mơ Simulink hệ thống điều khiển mờ động chiều 62 600 500 Speed(rpm) 400 300 200 100 -100 0.5 1.5 2.5 Time(s) 3.5 4.5 Hình 4.13 Đáp ứng tốc độ đầu động hệ thống điều khiển mờ với tốc độ tham chiếu 500(vịng/phút) mơ men tải 1(N.m) 4.3.5 Thực nghiệm điều khiển mờ động điện chiều Hình 4.14 sơ đồ thực nghiệm hệ thống điều khiển mờ động điện chiều kích từ độc lập Simulink Hình 4.15 đáp ứng đầu tốc độ động với tốc độ tham chiếu 500(vịng/phút) mơ men tải 1(N.m) 63 Hình 4.14 Mơ hình Simulink điều khiển logic mờ truyền thông Simulink vi điều khiển Arduino Uno R3 600 500 Speed(rpm) 400 300 200 100 0 0.5 1.5 2.5 Time(s) 3.5 4.5 Hình 4.15 Đáp ứng tốc độ đầu động hệ thống điều khiển mờ với tốc độ tham chiếu 500(vịng/phút) mơ men tải 1(N.m) 64 Chương V Kết luận hướng phát triển đề tài tương lai 5.1 Kết luận Luận văn đạt kết bao gồm:  Tổng hợp đánh giá ảnh hưởng thông số điều chỉnh đến đặc tính hệ truyền động điện chiều  Mô hệ truyền động điện chiều sử dụng phần mềm MATLAB/Simulink  Nhận dạng hệ truyền động chiều thực nghiệm sử dụng vi điều khiển phần mềm MATLAB  Triển khai hệ thống điều khiển số vịng kín (có phản hồi tốc độ) cho hệ truyền động chiều sử dụng vi điều khiển với thuật toán điều khiển PI kinh điển điều khiển logic mờ 5.2 Hướng phát triển đề tài tương lai Phạm vi đề tài dừng lại nghiên cứu nhận dạng điều khiển cho hệ xung áp đơn-động điện chiều (chỉ điều khiển góc phần tư thứ hệ truyền động chiều) Do đó, hướng phát triển tương lai nghiên cứu thực nghiệm điều khiển có đảo chiều cho hệ truyền động chiều với bốn góc phần tư Các phương pháp điều khiển đại phương pháp sử dụng mạng nơ ron nhân tạo hay điều khiển dự báo mô hình cần áp dụng cho hệ truyền động chiều tương lai 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Giáo trình truyền động điện – PGS.TS Bùi Đình Tiếu – Nhà xuất ban Giáo Dục – Xuất năm 2002 [2] B Kosko, Neural Networks and Fuzzy Systems, Prentice- Hall International Inc,1992 [3] Moleykutty,G.(2008).Speed Control of Separately Excited DC Motor American Journal of Applied Sciences , 227-233 [4] Neural Network Controller”, IEEE Control System Magazine, pp.17- 20,1988 [5] L Hoang, 2001 Modelling and Simulation of Electrical Drives Using MATLAB/Simulink and Power System Blockset In Proc 27th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, vol 3, pp 1603-1611 [6] E Levin, R Gewirtzman, and G.F nbar, “Neural Network Architecture for Adaptive System Modellinggand Control”, Neural Networks, No 4(2) pp185191,1991 [7] S.Weerasoorya and M.A Al-Sharkawi “Identification and control of a DC Motor using back-propagation neural networks” IEEE transactions on Energy Conversion, Vol.6, No.pp663-669, December 1991 [8] Parthasarathy, K., & Narendra, K.(March, 1990) Identification and Control of dynamical systems using neural networks IEEE Transactions on Neural Networks, volume-1 , 4-27 [9] J Santana, J L Naredo, F Sandoval, I Grout, and O J Argueta, Simulation and construction of a peed control for a DC series motor,” Mechatronics, vol 12, issues 9-10, Nov.- Dec 2002, pp 1145-1156 66 ... Những vấn đề chung truyền động điện chiều Chương 2: Các phương pháp điều khiển động chiều Chương 3: Thực nghiệm nhận dạng điều khiển hệ truyền động chiều Chương 4: Điều khiển động chiều sử dụng logic... ứng…………………18 2.3 Hệ truyền động xung áp -động điện chiều (XA-Đ)…………………19 2.4 Mơ hình hóa hệ truyền động chiều? ??……………………………………22 i|Page Nhận dạng điều khiển hệ truyền động chiều 2.4.1 Mơ hình hóa động khơng... nghiên cứu: + Xây dựng mơ hình tổng quát hệ truyền động chiều + Nhận dạng hệ truyền động chiều thực nghiệm + Xây dựng hệ thống điều khiển số hệ truyền động chiều thực nghiệm Bố cục luận văn: Bố