Nghiên cứu điều khiển hệ thống truyền động sử dụng động cơ đồng bộ từ thông dọc trục kích từ nam châm vĩnh cửu

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP DƯƠNG QUỐC TUẤN NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐỘNG CƠ ĐỒNG BỘ TỪ THƠNG DỌC TRỤC KÍCH TỪ NAM CHÂM VĨNH CỬU LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT THÁI NGUYÊN - 2020 Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thơng tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP DƯƠNG QUỐC TUẤN NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐỘNG CƠ ĐỒNG BỘ TỪ THƠNG DỌC TRỤC KÍCH TỪ NAM CHÂM VĨNH CỬU Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển Tự động hóa Mã số: 52 02 16 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Nguyễn Như Hiển PGS.TS Trần Xuân Minh THÁI NGUYÊN - 2020 Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn LỜI CAM ĐOAN Tên Dương Quốc Tuấn, công tác Bộ mơn Tự động hóa – Khoa Điện – Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp – Đại học Thái Ngun Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu cá nhân hướng dẫn tập thể nhà khoa học tài liệu tham khảo trích dẫn Kết nghiên cứu trung thực chưa công bố cơng trình khác Thái Ngun, ngày tháng 06 năm 2020 Tác giả luận án Dương Quốc Tuấn Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thơng tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn LỜI CẢM ƠN Trong suốt trình học tập, nghiên cứu hồn thiện luận án này, nhận hướng dẫn, giúp đỡ quý báu thầy cô, anh chị, em, bạn tổ chức Với lòng kính trọng biết ơn sâu sắc xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành tới: Ban Giám hiệu, Phòng Đào tạo, Khoa Điện trường đại học Kỹ thuật Công nghiệp thuộc Đại học Thái Nguyên, Viện Nghiên cứu Phát triển Công nghệ cao Kỹ thuật Công nghiệp thuộc Đại học Thái Nguyên Đại học Thái Nguyên tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ tơi q trình học tập, nghiên cứu hồn thiện luận án PGS.TS Nguyễn Như Hiển PGS.TS Trần Xuân Minh, người thầy kính mến tận tình hướng dẫn, bảo, động viên tạo điều kiện thuận lợi cho Tập thể nhà khoa học Bộ mơn Tự động hóa, Khoa Điện trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp, Viện Kỹ thuật Điều khiển Tự động hóa trường Đại học Bách khoa Hà Nội, có ý kiến đóng góp quý báu để tơi hồn chỉnh luận án Xin chân thành cảm ơn bố mẹ, em người vợ yêu quý trai luôn bên tôi, hết lòng thương yêu, quan tâm, sẻ chia, ủng hộ, động viên tinh thần, tình cảm, tạo điều kiện giúp tơi có nghị lực để hồn thành luận án Thái Nguyên, ngày tháng 06 năm 2020 Tác giả luận án Dương Quốc Tuấn Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn Mục lục MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN iv MỤC LỤC v DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU .vii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT viii DANH MỤC HÌNH VẼ xii MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Đối tượng, phạm vi phương pháp nghiên cứu Mục tiêu luận án Những đóng góp mới, ý nghĩa khoa học thực tiễn luận án Bố cục luận án CHƯƠNG : TỔNG QUAN VỀ ĐCĐB TỪ THƠNG DỌC TRỤC CĨ TÍCH HỢP Ổ ĐỠ TỪ 1.1 Mở đầu 1.2 Sự phát triển máy điện đồng kích từ nam châm vĩnh cửu từ thơng dọc trục 1.3 Các kiểu máy điện từ thông dọc trục kích từ nam châm vĩnh cửu 1.3.1 Các cấu hình động đồng từ thông dọc trục 1.3.2 Lựa chọn cấu hình động đồng từ thông dọc trục 10 1.3.3 Mơ hình truyền thống ổ đỡ trục động 11 1.3.4 Mô hình ĐC thông dụng sử dụng ổ từ đỡ trục ĐC 11 1.3.5 Mơ hình tích hợp ổ từ dọc trục vào động đồng từ thông dọc trục 13 1.4 Tình hình nghiên cứu ngồi nước 14 1.4.1 Tình hình nghiên cứu nước 15 1.4.2 Tình hình nghiên cứu ngồi nước 16 1.5 Định hướng nghiên cứu luận án 28 1.6 Kết luận 29 CHƯƠNG : MƠ HÌNH HĨA ĐỘNG CƠ ĐỒNG BỘ TỪ THƠNG DỌC TRỤC KÍCH TỪ NCVC TÍCH HỢP Ổ ĐỠ TỪ DỌC TRỤC 30 2.1 Cấu tạo nguyên lý làm việc động đồng từ thông dọc trục kích từ nam châm vĩnh cửu 30 Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn Mục lục 2.1.1 Cấu tạo 30 2.1.2 Nguyên lý làm việc động đồng từ thông dọc trục NCVC 31 2.2 Mơ hình tốn học động từ thơng dọc trục kích từ NCVC 32 2.2.1 Đặt vấn đề 32 2.2.2 Mơ hình tốn học động đồng từ thơng dọc trục tích hợp chức ổ từ dọc trục hệ tọa độ đồng từ thông 33 2.3 Tính tốn lực hút dọc trục 36 2.3.1 Xác định lực dọc trục ĐCĐB từ thơng dọc trục kích từ nam châm vĩnh cửu 36 2.3.2 Mơ hình tốn học ĐC AFPM 47 2.4 Kết luận 49 CHƯƠNG : ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ ĐỒNG BỘ TỪ THÔNG DỌC TRỤC 51 3.1 Cấu trúc điều khiển vectơ động AFPM 51 3.1.1 Cấu trúc điều khiển tổng quát 51 3.1.2 Thiết kế điều khiển động AFPM phương pháp kinh điển 52 3.1.3 Thiết kế điều khiển động AFPM phương pháp Backstepping-SMC 57 3.2 Các kết mô phỏng 64 3.2.1 Mô phỏng hệ thống với mạch vịng ngồi PID, mạch vòng dòng điện PID 64 3.2.2 Mơ phỏng hệ thống với mạch vịng ngồi Backstepping-trượt 71 CHƯƠNG : HỆ THỐNG THÍ NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 80 4.1 Hệ thống thí nghiệm 80 4.2 Kết thực nghiệm 96 4.2.1 Động chạy với tốc độ nhỏ tốc độ định mức n=1500 vòng/phút 96 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 100 DANH MỤC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC CĨ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 102 TÀI LIỆU THAM KHẢO 104 PHỤ LỤC 116 Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn Danh mục bảng biểu DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 4.1 Thông số kỹ thuật nguồn DC GW INSTEK PSW 80-40.5 .84 Bảng 4.2 Thông số kỹ thuật Encoder RE30E-500-213-1 86 Bảng 4.3 Thông số kỹ thuật cảm biến đo khoảng cách SENTEC LS 500D-2A .86 Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thơng tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Danh mục ký hiệu Ký hiệu B, B Đơn vị T Ý nghĩa Mật độ từ thông, mật độ từ thơng khe hở khơng khí Ma trận chuyển đổi từ hệ tọa độ ba pha sang hệ tọa độ C3/2, C2/3 pha ngược lại Ma trận chuyển đổi từ hệ tọa độ cố định ba pha sang hệ C3s/2r, C2r/3s tọa độ quay pha ngược lại Ma trận chuyển đổi từ hệ tọa độ cố định pha sang hệ C2s/2r, C2r/2s tọa độ quay pha ngược lại Ma trận điện cảm L F1 , F2 N Lực điện từ động 1, động sinh FL N Lực tác động vào trục động Sức từ động kích từ, stđ tổng pha stator, stđ tổng Fp, Fs, F go mm Khe hở khơng khí Stator rotor i,i A Thành phần trục , dòng điện iA, iB, iC A Các dòng điện pha id, iq A Dòng điện trục d,q Ip , If A Dịng kích từ chiều isd, isq A Thành phần trục d,q dòng điện stator KGm2 Mơ men qn tính J, jr Hệ số khuếch đại nghịch lưu Knl Lsd, Lsq H Thành phần điện cảm dọc trục, ngang trục M , M , m1 , m2 Nm Mô men điện từ động 1, động sinh Mđt Nm Mơ men điện từ N Số vịng dây np Số đôi cực R Ma trận điện trở Rs , Rr Điện trở cuộn dây stator, rotor S m2 Diện tích mặt cắt đường sức từ Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt m2 Sp Diện tích cực từ khe hở khơng khí Tsd, Tsq s Hằng số thời gian Te, Tm s Hằng số thời gian điện từ, số thời gian điện u, u V Điện áp trục , uA, uB, uC V Các điện áp pha ud, uq V Điện áp trục d,q usd, usq V Thành phần trục d,q điện áp stator Năng lượng điện từ Wm wl mm2 Kích thước mạch từ z mm Độ dịch chuyển lõi thép, rotor ,  Wb Từ thông p Wb Từ thông cực từ  rad Góc lệch trục d trục   Wb Từ thông o Tm/A Độ từ thẩm không khí s, 1 rad/s Tốc độ góc từ trường stator , m rad  s Vị trí góc Hằng số thời gian Các số bên phải, cao: f đại lượng mô tả hệ tọa độ T4R (hệ tọa độ dq quay đồng với vector từ thông s, r đại lượng mô tả hệ tọa độ  cố định với stator, rotor Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt Danh mục chữ viết tắt Chữ viết tắt AFPM AGBM Ý nghĩa Axial Flux Permanent Magnet (từ thông dọc trục kích thích vĩnh cửu) axial gap self- bearing machine (máy điện tự nâng có khe hở dọc trục) AMB Active Magnetic Bearing (ổ đỡ từ chủ động) AMM amorphous magnetic materials (vật liệu từ vơ định hình) ĐB Đồng ĐC Động ĐCĐB Động đồng ĐH Đại học BSCCO Bismuth strontium calcium copper oxide CAN Controller Area Network CNC Computer Numeric Control (Điều khiển số dùng máy tính) CFD computational fluid dynamic (động học chất lỏng tính tốn) DSP Digital signal processor (Xử lý tín hiệu số) DSSR Double stator single rotor (hai stator rotor) EV electric vehicle (Xe điện) FEA Finite Element Analysis (Phân tích phần tử hữu hạn) FEM Finite element method (Phương pháp phần tử hữu hạn) FSCW Fractional-slot concentrated-winding (dây quấn tập trung rãnh phân số) FVA Finite Volume Analysis (phân tích thể tích hữu hạn) HTC high-temperature superconducting (siêu dẫn nhiệt độ cao) LQG Linear Quadratic Gaussian LSAFPM Line start AFPM (AFPM khởi động trực tiếp) LSPM Line start permanent magnet (Máy điện kích thích vĩnh cửu khởi động trực tiếp) MIMO multiple-input multiple-output (nhiều đầu vào nhiều đầu ra) NCVC nam châm vĩnh cửu Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn Tài liệu tham khảo 87 P J Masson, M Breschi, P Tixador, and C A Luongo (2007), Design of HTS axial flux motor for aircraft propulsion, IEEE Trans Appl Supercond., vol 17, no 2, pp 1533–1536, Jun 2007 88 Praveen Kumar, M M Reza and R K Srivastava (2017), Effect of Cogging Torque Minimization Techniques on Performance of an Axial Flux Permanent Magnet Machine, 2017 IEEE Transportation Electrification Conference (ITECIndia) 89 Q D Nguyen and S Ueno (2011), Analysis and control of nonsalient permanent magnet axial gap self-bearing motor, IEEE Trans Ind Electron., vol 58, no 7, pp 2644–2652, Jul 2011 90 Quang Dich Nguyen and Satoshi Ueno (2010), Analysis and Control of NonSalient Permanent Magnet Axial-Gap Self-Bearing Motor, IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol PP, No 99, pp 1-8, 2010 (early access) 91 Quang Dich Nguyen and Satoshi Ueno (2010), Modeling and Control of Salient-Pole Permanent Magnet Axial Gap Self-Bearing Motor, IEEE/ASME Transactions on Mechatronics, Vol PP, No 99, pp 1-9, 2010 (early access) 92 Quang Dich Nguyen (2010), Control of Degrees of Freedom Salient AxialGap Self-bearing Motor, PhD thesis, Ritsumeikan University, Japan, 2010 93 R L Ficheux, F Caricchi, F Crescimbini, and O Honorati (2001), Axial-flux permanent-magnet motor for direct-drive elevator systems without machine room, IEEE Trans Ind Appl., vol 37, no 6, pp 1693–1701, Dec 2001 94 R Qu, M Aydin, and T A Lipo (2003), Performance comparison of dual-rotor radial-flux and axial-flux permanent-magnet BLDC machines, in Proc IEEE IEMDC, Jun 2003, pp 1948–1954 95 Russell D Smith and William F Weldon (1995), Nonlinear control of a Rigid Rotor Magnetic Bearing System: Modeling and Simulation with Ful state feedback, IEEE Transactions on Magnetics, Vol 31, No 2, March 1995 96 S C Oh and A Emadi (2004), Test and simulation of axial flux-motor characteristics for hybrid electric vehicles, IEEE Trans Veh Technol., vol 53, no 3, pp 912–919, May 2004 97 S H Lee (2006) et al., Characteristic analysis of the slotless axial-flux type brushless DC motors using image method, IEEE Trans Magn., vol 42, no 4, pp 1327–1330, Apr 2006 Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn Tài liệu tham khảo 98 S Huang, M Aydin, and T A Lipo (2001), TORUS concept machines: Preprototyping design assessment for two major topologies, in Proc IEEE Ind Appl Conf Rec 36th IAS Annu Meeting, Oct 2001,1619–1625 99 S M A Sharkh and M T N Mohammad (2007), Axial field permanent magnet DC motor with powder iron armature, IEEE Trans Energy Convers., vol 22, no 3, pp 608–613, Sep 2007 100 S Rao (1984), Optimization Theory and Applications Hoboken, NJ, USA: Wiley, 1984 101 S Y Sung, J H Jeong, Y S Park, J Y Choi, and S M Jang (2012), Improved analytical modeling of axial flux machine with a double-sided permanent magnet rotor and slotless stator based on an analytical method, IEEE Trans Magn., vol 48, no 11, pp 2945–2948, Nov 2012 102 Schweitzer G (2002), Active Magnetic Bearings – Chances and Limitations, Proceedings of the 6th International Conference on Rotor Dynamics, Sydney, Australia, Sep 2002 103 Solmaz Kahourzade, Amin Mahmoudi, Hew Wooi Ping, and Mohammad Nasir Uddin (2014), A Comprehensive Review of Axial-Flux Permanent-Magnet Machines Canadian journal of electrical and computer engineering, Vol 37, No 1, Winter 2014 104 T Brown, G Heins, S Hobbs, M Thiele, and J Davey (2011), Cogging torque prediction for mass-produced axial flux PMSM stators, in Proc IEEE IEMDC, May 2011, pp 206–211 105 T Chan and L Lai (2007), An axial-flux permanent-magnet synchronous generator for a direct-coupled wind-turbine system, IEEE Trans Energy Convers., vol 22, no 1, pp 86–94, Mar 2007 106 T Cook (1840), Improvement in electromagnetic machines, U.S Patent 735, Aug 25, 1840 107 T F Chan, W Wang, and L L Lai (2012), Magnetic field in a transverse-and axial-flux permanent magnet synchronous generator from 3-D FEA, IEEE Trans Magn., vol 48, no 2, pp 1055–1058, Feb 2012 108 T F Chan, L L Lai, and S Xie (2009), Field computation for an axial flux permanent-magnet synchronous generator, IEEE Trans Energy Convers., vol 24, no 1, pp 1–11, Mar 2009 Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn Tài liệu tham khảo 109 T D Nguyen, K J Tseng, S Zhang, and H T Nguyen (2011), A novel axial flux permanent-magnet machine for flywheel energy storage system: Design and analysis, IEEE Trans Ind Electron., vol 58, no 9, pp 3784–3794, Sep 2011 110 T Shinshi (2008) et al., A Mini-Centrifugal Blood Pump Using 2-DOF Controlled Magnetic Bearing, Proc Of the 11th International Symposium on Magnetic Bearings, August 2008, Nara, Japan, pp 274-279 111 Tesla N (1889), Electro-Magnetic Motor, U.S patent No 405 858 112 Tian Ye, Sun Yanhua, Yu Lie (2010), LQG Control of Hybrid Foil-Magnetic Bearing, 12th International Symposium on Magnetic Bearings, August, 2010 113 Trong Duy Nguyen, Gilbert Foo Hock Beng, King-Jet Tseng, Don Mahinda Vilathgamuwa, and Xinan Zhang (2012), Modeling and Position-Sensorless Control of a Dual-Airgap Axial Flux Permanent Magnet Machine for Flywheel Energy Storage Systems, Journal of Power Electronics, Vol 12, No 5, September 2012 114 Trong Duy Nguyen, King-Jet Tseng, Shao Zhang, Hoan Thong Nguyen (2011), A Novel Axial Flux Permanent-Magnet Machine for Flywheel Energy Storage System: Design and Analysis, IEEE Transaction on industrial electronics, Vol 58, No 9, September 2011 115 Trong Duy Nguyen, King-Jet Tseng, Shao Zhang, Hoan Thong Nguyen (2010), On The Modeling and Control of a Novel Flywheel Energy Storage System, Centre for Smart Energy Systems, Nanyang Technological University Nanyang Avenue, 639798, Republic of Singapore 116 W Fei, P C K Luk, and K Jinupun (2008), A new axial flux permanent magnet segmented-armature-torus machine for in-wheel direct drive applications, in Proc IEEE PESC, Jun 2008, pp 2197–2202 117 W Wang, K W E Cheng, K Ding, and L C Meng (2011), A novel approach to the analysis of the axial-flux permanent-magnet generator with coreless stator supplying a rectifier load, IEEE Trans Magn., vol 47, no 10, pp 2391– 2394, Oct 2011 118 Y J Cao, Y K Huang, and J Long (2012), Research on axial magnetic force and rotor mechanical stress of an air-cored axial-flux permanent magnet Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn Tài liệu tham khảo machine based on 3D FEM, Appl Mech Mater., vol 105, pp 160–163, Sep 2012 119 Y P Yang and D S Chuang (2007), Optimal design and control of a wheel motor for electric passenger cars, IEEE Trans Magn., vol 43, no 1, pp 51– 61, Jan 2007 120 Z Kohari, Z Nadudvari, L Szlama, M Keresztesi, and I Csaki (2011), Test results of a compact disk-type motor/generator unit with superconduct-ing bearings for flywheel energy storage systems with ultra-low idling losses, IEEE Trans Appl Supercond., vol 21, no 3, pp 1497–1501, Jun 2011 121 Wang (2011) et al., Development of an axial gap motor with amorphous metal cores, IEEE Trans Ind Appl., vol 47, no 3, pp 1293–1299, Jun 2011 Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn Phụ lục PHỤ LỤC Phụ lục A: Các thông số mô với điều khiển kinh điển Hình A.1 Cấu trúc mô phỏng hệ thống với điều khiển kinh điển PID Hình A.2 Khối PID Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn Phụ lục Hình A.3 Khối Motor Hình A.4 Khối Motor Hình A.5 Khối subAFPM Tham số mơ phỏng: global R Ld Lq phip J m Fl muy N g0 Sp cw lamda cz cid1 ciq1 cid2 ciq2 cz2 lamda = 100; cw = 100; cz = 100; cz2 = 00; cid1 = 500; cid2 = 1000; ciq1 = 500; ciq2 = 500; R = 2.3; Lq = 9.6*10^-6; Ld = 8.2*10^-6; phip = 0.0126; g0 = 1.7*10^-3; Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thơng tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn Phụ lục N = 400; m = 0.235; J = 0.0000082; muy = 4*3.14*10^-7; Fl = 0; Sp = 0.00045; motor1_PID.m function y = motor1_PID(u) %input id1 = u(1); iq1 = u(2); ud1 = u(3); uq1 = u(4); w = u(5); %parameter global R Ld Lq phip %mathematic %id1_dot = (ud1+w*Lq*iq1-R*id1)/Ld; %iq1_dot = (uq1-w*Ld*id1-R*iq1-w*phip)/Lq; id1_dot = (ud1-R*id1)/Ld; iq1_dot = (uq1-R*iq1-w*phip)/Lq; %output y(1) = id1_dot; y(2) = iq1_dot; end motor2_PID.m function y = motor2_PID(u) %input id2 = u(1); iq2 = u(2); ud2 = u(3); Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn Phụ lục uq2 = u(4); w = u(5); %parameter global R Ld Lq phip %mathematic % id2_dot = (ud2+w*Lq*iq2-R*id2)/Ld; % iq2_dot = (uq2-w*Ld*id2-R*iq2-w*phip)/Lq; id2_dot = (ud2-R*id2)/Ld; iq2_dot = (uq2-R*iq2-w*phip)/Lq; %output y(1) = id2_dot; y(2) = iq2_dot; end system_PID.m function y = System_PID(u) %u = [1;2;3;4;5]; id1 = u(1); iq1 = u(2); id2 = u(3); iq2 = u(4); z = u(5); Fngoai = u(6); mn = u(7); iq = [iq1;iq2]; %parameter global phip Ld Lq J m Fl muy N g0 Sp k1 = 2*(muy^2*N^2*phip)/(g0^2); k2 = 2*(muy*phip^2)/(Sp*g0); %math B = [1.5*(phip+id1*(Ld-Lq)) 1.5*(phip+id2*(Ld-Lq))]; w_dot = (1/J)*(B*iq-mn); z_2dot = (1/m)*(k1*(id2-id1)+k1*z*(id2-id1)-k2*z-Fngoai); Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn Phụ lục %output y(1) = w_dot; y(2) = z_2dot; end Phụ lục B: Các thông số mơ với điều khiển Backstepping-SMC Hình B.1 Cấu trúc mô phỏng hệ thống với điều khiển Backstepping-SMC Hình B.2 Khối Backstepping-Slidingmode Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn Phụ lục Hình B.2 Khối AFPM Hình B.3 Khối subAFPM Hình B.4 Khối Motor1 Hình B.5 Khối Motor1 Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn Phụ lục Hình B.5 Khối Controller Hàm controlsystem function y = controlsystem(u) %input w = u(1); z = u(2); id1 = u(3); iq1 = u(4); id2 = u(5); iq2 = u(6); wd = u(7); z_dot = u(9); mn = u(10); lamdas = u(11); %para global m cw phip Ld Lq lamda cz muy N Sp g0 J Fl cz2 %% B = [1.5*(phip+id1*(Ld-Lq)) 1.5*(phip+id2*(Ld-Lq))]; iqd = (B'*(B*B')^-1)*(mn+J*(-cw*(w-wd))); k1 = 2*(muy^2*N^2*phip)/(g0^2); k2 = 2*(muy*phip^2)/(Sp*g0); Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn Phụ lục S = z_dot+lamdas*z; id2d = id1+(k2*z-lamdas*m*z_dot-(cz*(S)+cz2*satlins(S))*m+Fl)/(k1+k1*z); %output y(1) = 0; y(2) = iqd(1); y(3) = id2d; y(4) = iqd(2); end Hàm controlmotor1 function y = controlmotor1(u) %input w = u(1); id1 = u(3); iq1 = u(4); id1d = u(5); iq1d = u(6); iq1d_dot = u(8); %para global R Ld Lq cid1 ciq1 phip %math ud1 = R*id1-w*Lq*iq1-Ld*cid1*id1; uq1 = R*iq1+Lq*(-ciq1*(iq1-iq1d)+iq1d_dot)+w*Ld*id1+w*phip; %output y(1) = ud1; y(2) = uq1; end Hàm controlmotor2 function y = controlmotor2(u) %input w = u(1); id2 = u(3); iq2 = u(4); Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn Phụ lục id2d = u(5); iq2d = u(6); id2d_dot = u(7); iq2d_dot = u(8); %para global R Ld Lq cid2 ciq2 phip %math ud2 = R*id2-w*Lq*iq2-Ld*cid2*(id2-id2d)+Ld*id2d_dot; uq2 = R*iq2+Lq*(-ciq2*(iq2-iq2d)+iq2d_dot)+w*Ld*id2+w*phip; %output y(1) = ud2; y(2) = uq2; end Hàm lamdasau function y = lamdasau(u) z = u(2); lamda = 5e-4/(5e-7+z); y = lamda; end Hàm Motor1 function y = motor1(u) %input id1 = u(1); iq1 = u(2); ud1 = u(3); uq1 = u(4); w = u(5); %parameter global R Ld Lq phip %mathematic id1_dot = (ud1+w*Lq*iq1-R*id1)/Ld; iq1_dot = (uq1-w*Ld*id1-R*iq1-w*phip)/Lq; Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn Phụ lục %output y(1) = id1_dot; y(2) = iq1_dot; end Hàm Motor2 function y = motor2(u) %input id2 = u(1); iq2 = u(2); ud2 = u(3); uq2 = u(4); w = u(5); %parameter global R Ld Lq phip %mathematic id2_dot = (ud2+w*Lq*iq2-R*id2)/Ld; iq2_dot = (uq2-w*Ld*id2-R*iq2-w*phip)/Lq; %output y(1) = id2_dot; y(2) = iq2_dot; end Hàm System function y = System(u) %input %u = [1;2;3;4;5]; id1 = u(1); iq1 = u(2); id2 = u(3); iq2 = u(4); z = u(5); Fngoai = u(6); mn = u(7); Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thơng tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn Phụ lục iq = [iq1;iq2]; %parameter global phip Ld Lq J m Fl muy N g0 Sp k1 = 2*(muy^2*N^2*phip)/(g0^2); k2 = 2*(muy*phip^2)/(Sp*g0); %math B = [1.5*(phip+id1*(Ld-Lq)) 1.5*(phip+id2*(Ld-Lq))]; w_dot = (1/J)*(B*iq-mn); z_2dot = (1/m)*(k1*(id2-id1)+k1*z*(id2-id1)-k2*z-Fngoai); %output y(1) = w_dot; y(2) = z_2dot; end Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn ... NGHIỆP DƯƠNG QUỐC TUẤN NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐỘNG CƠ ĐỒNG BỘ TỪ THÔNG DỌC TRỤC KÍCH TỪ NAM CHÂM VĨNH CỬU Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển Tự động hóa Mã số: 52 02... hóa động đồng từ thông dọc trục CHƯƠNG : MƠ HÌNH HĨA ĐỘNG CƠ ĐỒNG BỘ TỪ THƠNG DỌC TRỤC KÍCH TỪ NCVC TÍCH HỢP Ổ ĐỠ TỪ DỌC TRỤC 2.1 Cấu tạo nguyên lý làm việc động đồng từ thơng dọc trục kích từ nam. .. Tổng quan ĐCĐB từ thông dọc trục Luận án tập trung nghiên cứu điều khiển ĐCĐB từ thơng dọc trục kích từ nam châm vĩnh cửu có tích hợp ổ từ dọc trục coi hai ổ đỡ từ hướng tâm hai đầu trục làm việc