Nghiên cứu nâng cao chất lượng điều khiển hệ truyền động sử dụng động cơ đồng bộ kích từ nam châm vĩnh cửu bằng phương pháp điều khiển phi tuyến cuốn chiếu backstepping

NGUYỄN THỊ TÂM ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP - LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGÀNH: TỰ ĐỘNG HÓA TỰ ĐỘNG HÓA NGHIÊN CỨU NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỀU KHIỂN HỆ TRUYỀN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐỘNG CƠ ĐỒNG BỘ KÍCH TỪ NAM CHÂM VĨNH CỬU BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN PHI TUYẾN CUỐN CHIẾU (BACKSTEPPING) NGUYỄN THỊ TÂM TN 2011 THÁI NGUYÊN 2011 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP - LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGHIÊN CỨU NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỀU KHIỂN HỆ TRUYỀN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐỘNG CƠ ĐỒNG BỘ KÍCH TỪ NAM CHÂM VĨNH CỬU BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN CUỐN CHIẾU (BACKSTEPPING) Ngành: TỰ ĐỘNG HÓA Học Viên: NGUYỄN THỊ TÂM Người HD Khoa học: PGS.TS NGUYỄN NHƯ HIỂN THÁI NGUYÊN – 2011 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP Độc lập - Tự - Hạnh phúc - LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên Ngày tháng năm sinh Nơi sinh Nơi công tác Cơ sở đào tạo Chuyên ngành Khóa học : : : : : : : Nguyễn Thị Tâm Ngày 08 tháng 05 năm 1984 Huyện Phú Bình – Tỉnh Thái Nguyên Trường Đại Học Sao Đỏ Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Tự động hóa K12- TĐH TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỀU KHIỂN HỆ TRUYỀN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐỘNG CƠ ĐỒNG BỘ KÍCH TỪ NAM CHÂM VĨNH CỬU BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN CUỐN CHIẾU (Backstepping) Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Như Hiển Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Ngày giao đề tài: / / Ngày hoàn thành: ./ / GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN HỌC VIÊN PGS.TS Nguyễn Như Hiển BAN GIÁM HIỆU Nguyễn Thị Tâm KHOA SAU ĐẠI HỌC Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật Chuyên ngành: Tự động hóa LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan nghiên cứu , sai tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm Thái Ngun, ngày tháng năm 2011 Người cam đoan Nguyễn Thị Tâm Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật Chuyên ngành: Tự động hóa MỤC LỤC Lời cam đoan Mục lục Danh mục ký hiệu chữ viết tắt Danh mục bảng Danh mục hình vẽ đồ thị Nội dung Trang Mở đầu Chƣơng 1: Tổng quan hệ thống điều khiển phi tuyến áp dụng cho động đồng kích thích vĩnh cửu (ĐCĐBKTVC) 1.1 Tổng quan hệ thống điều khiển phi tuyến 4 1.1.1 Phương pháp điều khiển phân tích mặt phẳng pha 1.1.2 Kỹ thuật Gain scheduling 1.1.3 phương pháp tuyến tính hóa lân cận điểm làm việc 1.1.4 Điều khiển tuyến tính hình thức 1.1.5 Điều khiển bù phi tuyến 1.1.6 Nguyên lý điều khiển tựa theo thụ động (PBC) 10 1.1.7 Phương pháp Backstepping 11 1.2 Mơ hình hệ thống động đồng kích thích vĩnh cửu 21 1.2.1 Tổng quan động đồng kích thích vĩnh cửu 21 1.2.2 Xây dựng cấu trúc điều khiển 25 1.2.3 Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động đồng 33 Chƣơng 2: Xây dựng cấu trúc điều khiển hệ thống 34 2.1 Khái quát ngành sản xuất xi măng lò đứng 34 2.1.1 Sơ lược ngành sản xuất xi măng 34 2.1.1.1 Sản xuất theo cơng nghệ lị đứng thủ cơng 35 2.1.1.2 Sản xuất theo cơng nghệ lị đứng giới hóa 36 2.1.1.3 Các phương án lị quay 36 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật Chuyên ngành: Tự động hóa 2.1.2 Nguyên liệu nhiên liệu để sản xuất xi măng 37 2.1.2.1 Nguyên liệu để sản xuất xi măng 37 2.1.2.2 Nhiên liệu để sản xuất xi măng 42 2.2 Công nghệ sản xuất xi măng lị đứng giới hóa 2.2.1 Chế tạo phối liệu 42 44 2.2.1.1 Chế biến sơ đồng nguyên liệu 45 2.2.1.2 Cân định lượng 45 2.2.1.3 Nghiền bi 45 2.2.1.4 Trộn ẩm vê viên 46 2.2.2 Nung clinker 46 2.2.3 Nghiền xi măng 48 2.3 Tìm hiểu cơng nghệ hệ thống cân băng định lƣợng đƣợc dùng nhà máy xi măng 48 2.3.1 Hệ thống cân băng định lượng 49 2.3.2 Sơ đồ nguyên lý kết cấu băng tải cân băng 50 2.3.3 Các đặc tính kỹ thuật hệ thống cân băng định lượng 52 2.4 Xây dựng cấu trúc điều khiển hệ thống cân băng định lƣợng dùng ĐCĐB KTVC với điều khiển phi tuyến 2.4.1 Sơ đồ khối nguyên lí điều khiển 53 2.4.2 Cấu trúc điều khiển hệ thống cân băng định lượng dùng động đồng kích thích vĩnh cửu với điều khiển phi tuyến CHƢƠNG 3: 53 Áp dụng phƣơng pháp điều khiển phi tuyến Backstepping cho hệ thống 3.1 Điều khiển Backstepping động ĐB KTVC 57 58 58 3.1.1 Cấu trúc điều khiển 58 3.1.2 Xây dựng cấu trúc điều khiển 59 3.1.2.1 Phát biểu toán 59 3.1.2.2 Cấu trúc điều khiển hệ thống cân băng định lượng 59 3.2 Thiết kế điều khiển Backstepping hệ tọa độ từ thông roto 62 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật Chuyên ngành: Tự động hóa 3.2.1 Thiết kế điều khiển Backstepping thành phần isd 62 3.2.2 Thiết kế điều khiển Backstepping thành phần isq 65 3.2.3 Thiết kế điều khiển Backstepping theo phương pháp tuyến tính hóa xác tách kênh trực tiếp 67 3.2.4 Thiết kế điều khiển isd 68 3.2.5 Thiết kế điều khiển isq 69 3.2.6 Thiết kế điều khiển isd isq có đưa thêm khâu tích phân 69 CHƢƠNG 4: Mô đánh giá chất lƣợng hệ thống điều khiển 77 4.1 Sơ đồ điều khiển mô hình Matlab - Simulink 77 4.1.1 Sơ đồ điều khiển BPC mơ hình Matlab-Simulink 78 4.1.1.1 Khối điều khiển dịng 78 4.1.1.2 Các khâu tính tốn giá trị đặt 78 4.2 Tham số động điều khiển 79 4.2.1 Tham số động 79 4.2.2 Tham số điều khiển 79 4.3 Kết mô 80 4.3.1 Kết mô tốc độ 80 4.3.2 Kết mô sản lượng Q 82 4.4 Kết luận 84 Tài liệu tham khảo 85 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật Chuyên ngành: Tự động hóa Danh mục bảng Bảng Thành phần đá vôi đất sét số sở sản xuất xi măng nước ta 39 Bảng Thành phần hoá học phụ gia điều chỉnh 42 Danh mục hình vẽ đồ thị ĐKPHTT Điều khiển phản hồi trạng thái ĐTPT Đối tượng phi tuyến ĐB KTNCVC Đồng kích thích nam châm vĩnh cửu BPC Điều khiển Backstepping (Backstepping Control) KTVC Kích thích vĩnh cửu Hệ EL Hệ Euler-Lagrange MĐĐB Máy điện đồng ĐCXCBP Động xoay chiều ba pha v Tín hiệu đầu vào  Là góc vận tốc véc tơ từ thông stator từ thông nam châm isu, isv isw Dòng điện ba pha pha U, pha V pha W ω Vận tốc góc (tốc độ đầu điều khiển) ω* Tốc độ điều khiển mong muốn (giá trị tốc độ đặt) U sf Điện áp Stator  sf Từ thông Stator fs Là tần số mạch điện Stator usd Điện áp Stator đo vị trí đỉnh cực (dọc theo trục d) usq Điện áp Stator đo vị trí ngang cực (dọc theo trục q) isd Dịng điện Stator đo vị trí đỉnh cực (dọc theo trục d) isq Dòng điện Stator đo vị trí ngang cực (dọc theo trục q) Lsd Điện cảm Stator đo vị trí đỉnh cực Lsq Điện cảm Stator đo vị trí ngang cực ΨP Từ thơng cực (từ thơng rotor vĩnh cửu) Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật Chuyên ngành: Tự động hóa Tsd Hằng số thời gian Stator vị trí đỉnh cực (trục d) Tsq Hằng số thời gian Stator vị trí đỉnh cực (trục q) mM Mơ men động đồng KTVC m* Mô men mong muốn động đồng KTVC mG Mômen quay mW Moomen tải * Góc lệch pha hai hệ tọa độ xy x*y*  Là góc tạo trục Rotor trục chuẩn (đi qua trục cuộn dây pha u) is Vector dòng Stator ir Vector dòng Rotor r Vector từ thông Rotor H Hàm tổng lượng động He Hàm lượng phần điện Hm Hàm lượng phần H e* Hàm lượng mong muốn hệ kín M eig L( ) Giá trị riêng lớn ma trận L() meg ( L( )) Giá trị riêng nhỏ ma trận L() * (t ) || ψ*r || Biên độ từ thông rotor yêu cầu * (t ) Đạo hàm bậc biên độ từ thông rotor yêu cầu d Là góc trượt (góc từ thơng stator trục rotor) UBPC Là điện áp điều khiển BPC tạo u*sd Là điện áp rotor thành phần theo trục d mong muốn động u*sq Là điện áp rotor thành phần ngang trục q mong muốn động isd  isd  isd* Là sai lệch dòng điện rotor thành phần theo trục d giá trị đặt K() Hệ số suy giảm giá trị lấy từ điều khiển mơ men Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật Chuyên ngành: Tự động hóa Danh mục hình vẽ đồ thị Hình 1.1 Kỹ thuật Gain scheduling Hình 1.2 Ổn định hệ phi tuyến Hình 1.3 Điều khiển tuyến tính hình thức điều khiển phản hồi trạng thái Hình 1.4 Thiết kế điều khiển 10 Hình 1.5 Bù phi tuyến 10 Hình 1.6 Minh họa khái niệm ổn định Lyapunov 13 Hình 1.7 Sơ đồ khối cho hệ (1.12) 16 Hình 1.8 Thêm vào bớt thành phần mong muốn  18 Hình 1.9 Backstepping  qua khâu tích phân 19 Hình 1.10 Hệ (1.12) sau đưa tổng hợp theo phương pháp Backstepping 20 Hình 1.11 Mơ hình đơn giản ĐCĐB ba pha 25 Hình 1.12 Thiết lập véc tơ khơng gian từ đại lượng pha 26 Hình 1.13 Biểu diễn dịng điện Stator dạng vector không gian với 27 phần tử is is thuộc hệ toạ độ Stator cố định Hình 1.14 Chuyển hệ tọa độ cho vector khơng gian V Hình 1.15 Biểu diễn vector khơng gian hệ toạ độ từ thơng Rotor, cịn gọi hệ toạ độ dq 28 30 Hinh 1.16.Sơ đồ thay MĐĐB-KTVC 31 Hình.17 Mơ hình MĐĐB-KTVC hệ tọa dộ dq (hệ tọa độ từ thông ) 32 Hình 2.1 Sơ đồ cơng nghệ sản xuất xi măng lị đứng giới hóa nhà máy xi măng 43 Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý kết cấu băng tải 51 Hình 2.3 Sơ đồ nguyên lý hệ thống 54 Hình 2.4 Cấu tạo chuyển đổi 55 Hình 2.5.a Mạch đo chuyển đổi TENZO 56 Hình 2.5.b Sơ đồ thay 56 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn  72  Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật Chuyên ngành: Tự động hóa Hay: a b di*sd K s1 K usd   isd  isq   z1  t1  z1dt c s c dt c c Trong đó: Kt1 = K11*K12 thoả mãn K11*K12 (3.44) ; Ks1 = K11 + K12 ; K11 K12 số dương >> -K- Kt1 1/c Product3 s Integrator1 Ks1 Product2 isd* du/dt -K- Derivative 1/c Usd -K- Isd -a/c Isq -K4 Product1 -b/c omega_s * Tổng hợp điều khiển thành phần isq Xét phương trình (3.25), ta thực chuyển sang toán tử Laplace: sI sq ( s )  W2( s ) (3.45) Ta suy hàm truyền đạt là: G2 ( s )  Y2 ( s ) X 22 ( s ) I sq ( s )    W2 ( s ) W2 ( s ) W2 ( s ) s (3.46) Hàm truyền đạt sau thêm thành phần tích phân vào đối tượng là: G2* ( s )  Y2 ( s ) Y (s)  2 sW2 ( s ) s U 2( s ) (3.47) Phương trình (3.47) viết dạng hệ phương trình trạng thái: Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật  73  Chuyên ngành: Tự động hóa  y2  x21   x21  x22  x  u  22 (3.48) Trong đó: U ( s )  sW2 ( s ) (3.49) Ta thực bước thiết kế sau: Bƣớc 1: Gọi y*2  i*sq giá trị đầu mong muốn Sai lệch đầu thứ định nghĩa: 21  y2  y*2  x21  y*2  isq  i*sq (3.50) Hàm điều khiển Lyapunov thứ chọn: v21   21 (3.51) Đạo hàm (3.51), ta được: v21  21 21   21( x21  y*2 )   21( x22  y*2 ) (3.52) Để v11  , x12 chọn biến điều khiển ảo, với giá trị mong muốn xác định:  21  ( x22 )d   K 2121  y*2 (3.53) Trong K11 số dương Với cách chọn ta ln có: v11   K1111 0 Bƣớc 2: Vì x22 biến điều khiển ảo, chưa phải biến điều khiển thực Sai lệch giá trị thực mong muốn: 21  x22   21  x22  K 2121  y*2 (3.54) Chọn hàm điều khiển Lyapunov: 2 v22   21   22 2 Vì  21  x22  y*2  22  K 2121 (3.55) (3.56) Đạo hàm (3.56), ta được: Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn  74  Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật Chuyên ngành: Tự động hóa v22   21  21   22  22   21(  22  K 21 21 )   22 ( x22  K 21 21   y*2 )   K 21 21   22 (  K 21 )2  21  K 21 22  u2   y*2  (3.57) Ta nhận thấy (3.57) xuất biến điều khiển u2 Để v22  , ta chọn u2 sau: u2  ( K 21  )2 21  ( K 21  K 22 )22   y*2 (3.58) với K22 số dương Thay biểu thức 21 22 vào (3.58) chuyển sang dạng toán tử Laplace ta được: U ( s )  (  K 21 * K 22 ) Y2* ( s )  X 21( s )  s( K 21  K 22 ) Y2* ( s )  X 21( s )  s 2Y2* ( s ) Lúc này, ta trượt thành phần tích phân phía điều khiển, từ cơng thức (3.49), ta được: W2 ( s )  U 2( s ) s (3.59) Suy phương trình điều khiển thành phần isd là: W2 ( s )  (  K 21 * K 22 ) Y2* ( s )  X 21( s )  s( K 21  K 22 ) Y2* ( s )  X 21( s )  s 2Y2* ( s ) s (  K 21 * K 22 ) * Y2 ( s )  X 21( s )  ( K 21  K 22 ) Y2* ( s )  X 21( s )  sY2* ( s )     s Viết gọn hơn:  W2 ( s )   Kt z2 ( s )  K s z2( s )  si*sq ( s ) s (3.60) Vậy điều khiển isq là: w2   K t  z2 dt K s z2  di*sq (3.61) dt Hay: * a' b' d di K K usq   isd  isq   p  sq  s z2  t  z2dt c' c' c' c' dt c' c' Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn  75  Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật Trong đó: Kt2 = K21*K22 thoả mãn K21*K22 Chuyên ngành: Tự động hóa ; Ks2 = K21 + K22 ; K21 K22 số dương >> -K- Kt2 1/c'1 Product3 s Integrator1 Ks2 Product2 Isq* Isq du/dt Derivative -K- Usq 1/c' -K-b'/c' -K- isd Product1 -a'/c' omega_s W*p Product4 -d/c isd* isd* Isd Isd Isq isq Usd omega_s Saturation Usd 2000 Ks1 K11 Kt1 1000 omega K12 D(w)2 Product isd W*p Isq* Isq* Isq omega_s Usq Saturation1 Usq W*p 2000 Ks2 K21 Kt2 1000 K22 Product1 D(w)3 s Integrator Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN Vs http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật  76  Chuyên ngành: Tự động hóa Cuối ta có phương trình lọc điều khiển tốc độ: J *  *   z  mW m  zp  ~   z   az  b (3.37) Trong giá trị tốc độ đặt * xác định dựa giá trị sản lượng đặt Qđặt khối lượng m(Kg) lấy từ đầu đo khối lượng Nó xác định sau:  *  nđ 2 Qđăt 2  kv 60 m 60 (3.38) với kv hệ số quy đổi từ vận tốc dài vận tốc quay phụ thuộc vào kết cấu khí hệ thống Như kết thúc chương ta hoàn thành việc áp dụng phương pháp điều khiển tựa theo thụ động để xây dựng cấu trúc điều khiển phi tuyến cho hệ thống cân băng định lượng sử dụng động đồng kích thích vĩnh cửu Nhiệm vụ cịn lại luận văn mô đánh giá kết hồn thành chương cuối (chương 4) Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn  77  Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật Chun ngành: Tự động hóa CHƢƠNG MƠ PHỎNG VÀ ĐÁNH CHẤT LƢỢNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 4.1 SƠ ĐỒ BỘ ĐIỀU KHIỂN TRONG MƠ HÌNH MATLAB- SIMULINK Về lý thuyết, tín hiệu điều khiển lớn Ví dụ như, ta cần đáp ứng đầu đối tượng điều khiển bám giá rị đặt nhanh, hiển nhiên tín hiệu điều khiển phải lớn Nhưng thực tế tín hiệu điều khiển bị hạn chế khả cung cấp điện áp tối đa thiết bị, nên mô hình điều khiển có thêm khâu hạn chế đầu điều khiển Hình 4.1 sơ đồ khối điều khiển mơ hình Matlab & Simulink In1 Isd* isd* Out1 Step Usd tinh gia tri dong isd* Isd W'p Isq* Isq* In1 Out2 n In2 Out3 To Workspace2 Usq m* tu thong Toc quay isq Out4 In3 tinh gia tri dong isq* So sanh toc omega Out5 Vs Toc goc In4 W*p Out6 Bo dieu khien dong Subsystem3 In1 momendat In momentai In3 Subsystem2 t Clock Qtt 40 Out1 Divide To Workspace1 40 Gain2 Out2 He so quy doi toc Divide1 Product Subsystem So sanh Q 0.002s+1 Bo loc1 Q To Workspace Hình 4.1: Sơ đồ điều khiển Matlab-Simulink Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn  78  Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật Chuyên ngành: Tự động hóa 4.1.1 Sơ đồ điều khiển BPC mơ hình Matlab-Simulink 4.1.1.1 Khối điều khiển dòng isd* isd* Isd Isd Isq isq Usd omega_s Usd Saturation 2000 Ks1 K11 Kt1 1000 K12 omega Product Thanh phan isd isd W*p Isq* Isq* Isq omega_s Usq Usq Saturation1 W*p 2000 Ks2 K21 Kt2 1000 K22 Product1 Thanh phan isq s Vs Integrator 4.1.1.2 Các khâu tính tốn giá trị đặt * Khâu tính tốn giá trị dòng đặt i sd* Tu thong dat -C1 Tu thong Isd* Divide -CLsd * Khâu tính tốn giá trị dòng đặt isq* 1 W'p Divide Saturation1 Isq* 1/3 m* Gain2 m* tu thong Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn  79  Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật Chuyên ngành: Tự động hóa * Điều khiển tốc độ tính tốn mơ men -K- w* s Gain2 Integrator w Gain3 du/dt -K- Derivative1 mM* Gain4 Mt MT Step1 Step2 * Khâu tính tốn vận tốc đặt  * Out1 Divide Omega dat Q dat Out1 Loadcell 4.2 THAM SỐ CỦA ĐỘNG CƠ VÀ BỘ ĐIỀU KHIỂN 4.2.1 Tham số động Điện trở stator : Rs = 0,57  Điện cảm Stator đo vị trí đỉnh cực: Lsd = 0,00872 H Điện cảm Stator đo vị trí ngang cực: Lsq = 0,0228 H Mơmen qn tính: 0,004 Nm Số đôi cực: z p  4.2.2 Tham số điều khiển - Tham số điều khiển BPC: e = 0.04,d = 10 - Tham số điều khiển tốc độ: a = 6;b = 100 - Hệ số quy đổi kv = 30 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn  80  Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật Chuyên ngành: Tự động hóa 4.3 KẾT QUẢ MƠ PHỎNG 4.3.1 Kết mô tốc độ 1200 1000 800 600 400 200 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 Hình 4.2: Tốc độ đặt tốc độ động hệ thống hoạt động với sản lượng đặt Q = 100 kg/ms khối lượng không đổi 1200 1000 800 600 400 200 0 0.5 1.5 2.5 Hình 4.3: Tốc độ đặt tốc độ động hệ thống hoạt động với sản lượng đặt Q = 100 kg/ms khối lượng m nhảy bậc từ 2kg/m2 lên 3kg/m2 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn  81  Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật Chuyên ngành: Tự động hóa 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 10 Hình 4.4: Tốc độ đặt tốc độ động hệ thống hoạt động với sản lượng đặt Q = 150 kg/ms khối lượng thay đổi liên tục 4.5 3.5 2.5 1.5 0.5 0 10 Hình 4.5: Khối lượng thay đổi liên tục Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn  82  Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật Chuyên ngành: Tự động hóa 4.3.2 Kết mô sản lƣợng Q Q m không đổi 160 140 120 100 80 60 40 20 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 Hình 4.6: Kết mơ sản lượng Q Q m không đổi Q thay đổi m không đổi 160 140 120 100 80 60 40 20 0 10 Hình 4.7: Kết mơ sản lượng Q Q thay đổi m không đổi Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn  83  Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật Chuyên ngành: Tự động hóa Q khơng đổi m thay đổi 160 140 120 100 80 60 40 20 0 10 Hình 4.8: Kết mơ sản lượng Q Q không đổi m thay đổi Q thay đổi m thay đổi 160 140 120 100 80 60 40 20 0 10 Hình 4.9: Kết mơ sản lượng Q Q thay đổi m thay đổi Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật  84  Chuyên ngành: Tự động hóa 4.4 KẾT LUẬN Từ kết mơ phỏng, ta có nhận xét chế độ làm việc hệ thống sau: * Ở chế độ sản lượng không đổi: + Tốc độ động thay đổi kịp thời thời điểm khối lượng băng tải thay đổi (hình 4.2) + Sản lượng cân băng giữ ổn định với thời gian đáp ứng nhỏ (hình 4.6) * Ở chế độ sản lượng thay đổi: + Động làm việc tốt bám tốc độ để đáp ứng kịp thời Q thay đổi KL thay đổi (hình 4.3, 4.4 hình 4.5) + Sản lượng cân băng bám tốt lượng đặt thay đổi (hình 4.7 hình 4.8) - Với kết mô hệ thống điều khiển đạt vấn đề nghiên cứu đặt - Luận văn mở phương pháp thiết kế phi tuyến để điều khiển trình làm việc hệ cân băng định lượng sử dụng động không đồng kích thích vĩnh cửu nói riêng hệ truyền động nói chung sở lý thuyết để phát triển ứng dụng vào thực tiễn Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn  85  Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật Chuyên ngành: Tự động hóa TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt: [1] Đ.A.Đức: Thiết kế quan sát trạng thái hệ thống điều khiển tuyến tính hố động dị Tạp chí Khoa học & Cơng nghệ Đại học Thái Nguyên, số 44 (2007) [2] Cao Xuân Tuyển: “Tổng hợp thuật toán phi tuyến sở phương pháp Backstepping để điều khiển máy phát điện dị nguồn kép hệ thống máy phát điện sức gió”, luận án Tiến sỹ kỹ thuật, 2008 [3] Đặng Danh Hoằng, "Nghiên cứu cải thiện chất lượng hệ thống điều khiển máy phát điện không đồng nguồn kép phương pháp điều khiển phi tuyến", Đề tài NCKH cấp 2008 [4] L.K.Lãi, N.V.Huỳnh: Một phương pháp điều khiển tốc độ tuabin gió trục đứng Tạp chí Khoa học & công nghệ Đại học Thái Nguyên, số 59 (2008) [5] N.D.Phước, P.X.Minh, H.T.Trung: Lý thuyết điều khiển phi tuyến NXB KH KT, Hà Nội, 2003 [6] Nguyễn Doãn Phước, Lý thuyết điều khiển tuyến tính, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, 2002 [7] Nguyễn Phùng Quang, Điều khiển tự động truyền động điện xoay chiều ba pha (tái lần thứ 1) Nhà xuất Giáo dục, 1998 [8] Nguyễn Phùng Quang, Andreas Dittrich, Truyền động điện thông minh, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, 2002 [9] Tuyển, C.X.; Quang, Ng.Ph., “Các thuật toán phi tuyến sở kỹ thuật Backstepping điều khiển máy điện dị nguồn kép hệ thống máy phát điện chạy sức gió”, The 6th Vietnam Conference on Automation (6th VICA), Proc,2005, pp 545 – 550 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật  86  Chuyên ngành: Tự động hóa Tiếng Anh: [10] Alberto Isidori, Nonlinear Control Systems (Third Edition), Springer-Verlag, 1995 [11] Désiré Le Gouriérès (1982), Wind power plants – Theory and Desig [12] Erich Hau Springer (2005), Wind turbine Springer (1997), Wind Energy [13] Quang, Ng.Ph.; Dittrich, A.; Thieme, A., “Doubly – Fed Induction Machine as Generatorin: Control Algorithms ưith Dicoupling of Torque and Power Factor”, Electrical Engineering/Archiv f u r Elektrotechnik, 10 1997, pp 325-335 [14] Quang, Ng.Ph.; Dittrich, A.; Lan, Ph.Ng., “Doubly – Fed Induction Machine as Generatorin Wind Power Plant: Nonlinear Control Algorithms ưith Direct Dicoupling Intern Conf” , CD Proc Of 11th European Conf on Power Electronics and Aplications, EPE2005, 11 – 14 Sept.2005 – Dresden, Gremany Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn ... VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGHIÊN CỨU NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỀU KHIỂN HỆ TRUYỀN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐỘNG CƠ ĐỒNG BỘ KÍCH TỪ NAM CHÂM VĨNH CỬU BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN CUỐN CHIẾU (BACKSTEPPING) Ngành:... Nguyên Tự động hóa K12- TĐH TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỀU KHIỂN HỆ TRUYỀN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐỘNG CƠ ĐỒNG BỘ KÍCH TỪ NAM CHÂM VĨNH CỬU BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN CUỐN CHIẾU (Backstepping) ... tất hệ truyền động mà nghiên cứu nâng cao chất lượng hệ thống truyền động điện sử dụng động ĐB KTNCVC phương pháp điều khiển phi tuyến Backstepping Chính luận văn khảo sát hệ thống truyền động