Luận văn nghiên cứu thiết kế hệ thống điều khiển số cho động cơ không đồng bộ 3 pha

Nghiên cứu, thiết kế hệ thống điều khiển số cho động KĐB pha MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU………………………………………………………….…… CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN SỐ ĐỘNG CƠ KĐB PHA ………………………… …………………… GIỚI THIỆU HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN SỐ ĐCKĐB PHA… 1.1 1.2 S đồ cấu trúc thống điều khiển số ……………………… Các phƣơng pháp điều khiển động không đồng … 1.2.1 P hƣơng pháp điều chỉnh điện áp ĐCKĐB pha ( giữ nguyên tần số) Đ 1.2.2 iều chỉnh tốc độ ĐCKĐB điều chỉnh điện trở mạch roto …….… 1.2.3 P hƣơng pháp điều chỉnh tần số ……………………………………… ….8 PHÂN TÍCH HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN SỐ.………… … … 12 2.1 H àm truyền đạt phƣơng trình trạng thài đối tƣợng……………… … 12 2.2 K iểm tra tính điều khiển đƣợc tính quan sát đƣợc đối tƣợng….… 13 2.3 X ét ổn định đối tƣợng…………………………………………….… 14 Mangh■■ng Luôn 123doc Th■a thu■n l■icam s■ tr■ h■u k■t s■ nghi■m t■im■t d■ng s■website mang kho m■i th■ m■ l■i d■n CH■P vi■n nh■ng cho ■■u kh■ng ng■■i NH■N quy■n chia dùng, l■ CÁC s■l■i v■i và■I■U t■t công h■n mua nh■t 2.000.000 ngh■ bán KHO■N cho tàihi■n ng■■i li■u TH■A tài th■ hàng li■u dùng hi■n THU■N ■■u ■ t■t Khi ■■i, Vi■t c■ khách b■n l■nh Nam Chào online hàng v■c: Tác m■ng tr■ không tài phong thành b■n khác chun ■■n thành tíngì d■ng, v■i so nghi■p, viên 123doc v■i cơng c■a b■n hồn ngh■ 123doc g■c h■o, thơng B■n và■■ n■p có tin, cao th■ ti■n ngo■i tính phóng vào ng■, Khách trách tài to,kho■n nhi■m thu nh■ c■a ■■i hàng tùy123doc, v■i ý cót■ng th■b■n d■ ng■■i dàng s■ dùng ■■■c tra c■u M■c h■■ng tàitiêu li■u nh■ng hàng m■t■■u quy■n cáchc■a l■i123doc.net sau xác,n■p nhanh ti■n tr■ chóng thành website th■ vi■n tài li■u online l■n nh■t Vi■t Nam, cung c■p nh■ng tài li■u ■■c khơng th■ tìm th■y th■ tr■■ng ngo■i tr■ 123doc.net Nhi■u event thú v■, event ki■m ti■n thi■t th■c 123doc luôn t■o c■ h■i gia t■ng thu nh■p online cho t■t c■ thành viên c■a website Mangh■n Luôn Th■a Xu■t Sau Nhi■u 123doc h■■ng phát thu■n l■i event cam s■ nh■n m■t tr■ t■ h■u k■t s■ thú nghi■m t■i ýxác n■m t■■ng m■t d■ng v■, s■ nh■n website mang event kho m■i ■■i, t■o t■ th■ m■ l■i c■ng ki■m ■■ng d■n 123doc CH■P vi■n nh■ng cho ■■u ■■ng ti■n h■ kh■ng ng■■i NH■N ■ã quy■n th■ng thi■t chia t■ng ki■m dùng, l■ CÁC s■ th■c s■ l■i b■■c v■i ti■n vàchuy■n ■I■U t■t công h■n mua 123doc online kh■ng nh■t 2.000.000 ngh■ bán KHO■N sang b■ng cho tài ■■nh hi■n ng■■i li■u ph■n tài TH■A tài v■ th■ li■u hàng t■o li■u thơng dùng tríhi■n THU■N hi■u c■ c■a ■■u ■ tin t■t h■i Khi ■■i, qu■ Vi■t xác c■ khách gia b■n nh■t, minh l■nh Nam t■ng Chào online hàng uy tài v■c: l■nh thu Tác m■ng tín kho■n tr■ nh■p khơng tài phong v■c cao thành b■n email nh■t tài online khác chun ■■n li■u thành tínb■n Mong cho d■ng, v■i so nghi■p, viên kinh ■ã t■t 123doc 123doc.net! v■i mu■n cơng ■■ng c■a c■ doanh b■n hồn mang ngh■ 123doc ký g■c online thành v■i h■o, Chúng l■i thơng B■n 123doc.netLink cho viên Tính ■■ n■p có tơi tin, c■ng c■a cao th■ ■■n cung ti■n ngo■i tính website phóng ■■ng th■i vào c■p ng■, Khách trách xác tài ■i■m D■ch xã to,kho■n th■c nhi■m h■i thutháng V■ nh■ m■t s■ c■a (nh■ ■■i hàng ■■■c tùy ngu■n 5/2014; 123doc, v■i ■■■c ý cóg■i t■ng th■ tài 123doc v■ mô nguyên b■n d■ ng■■i ■■a t■ dàng s■ v■■t d■■i tri dùng ■■■c ch■ tra th■c m■c ■ây) email c■u M■c h■■ng quý 100.000 cho tài b■n tiêu báu, li■u b■n, nh■ng ■ã hàng phong m■t l■■t tùy ■■ng ■■u quy■n cách truy thu■c phú, ky, c■a c■p ■a l■i b■n vào 123doc.net m■i d■ng, sau xác, vuingày, n■p lòng “■i■u nhanh giàu ti■n s■ ■■ng tr■ giá Kho■n chóng h■u thành tr■ nh■p 2.000.000 website ■■ng Th■a th■ email vi■n th■i Thu■n c■a thành mong tài v■ li■u viên mu■n S■ online ■■ng D■ng click t■o l■n ký, D■ch ■i■u vào nh■t l■t link ki■n V■” vào Vi■t 123doc top sau cho Nam, 200 ■ây cho ■ã cung các (sau g■iwebsite c■p users ■âynh■ng ■■■c cóph■ thêm tài bi■n g■i thu li■u t■t nh■t nh■p ■■c T■it■i không t■ng Chính Vi■tth■i th■ Nam, v■y ■i■m, tìm t■123doc.net th■y l■chúng tìm ki■m tơi th■ racóthu■c ■■i tr■■ng th■nh■m c■p top ngo■i 3nh■t ■áp Google tr■ ■KTTSDDV ■ng 123doc.net Nh■n nhu c■u ■■■c theo chiaquy■t danh s■ tài hi■u li■udo ch■t c■ng l■■ng ■■ng vàbình ki■mch■n ti■n online website ki■m ti■n online hi■u qu■ uy tín nh■t Luônh■n 123doc Sau Th■a Xu■t h■■ng phát thu■n cam nh■n m■t t■k■t s■ t■i ýxác n■m t■■ng d■ng s■ nh■n website mang ■■i, t■o t■l■i c■ng ■■ng d■n 123doc CH■P nh■ng ■■u ■■ng h■ NH■N ■ã quy■n th■ng chia t■ng ki■m CÁC s■s■ l■i b■■c ti■n vàchuy■n ■I■U t■t mua online kh■ng nh■t bán KHO■N sang b■ng cho tài ■■nh ng■■i li■u ph■n tài TH■A v■ li■u hàng thơng dùng tríTHU■N hi■u c■a ■■u tin Khi qu■ Vi■t xác khách nh■t, minh Nam Chào hàng uy tài l■nh Tác m■ng tín kho■n tr■ phong v■c cao thành b■n email nh■t tàichuyên ■■n li■u thành b■n Mong v■i nghi■p, viên kinh ■ã 123doc 123doc.net! mu■n ■■ng c■a doanh hoàn mang 123doc kýonline v■i h■o, Chúng l■ivà 123doc.netLink cho Tính ■■ n■p tơi c■ng cao ■■n cung ti■n tính ■■ng th■i vào c■p trách xác tài ■i■m D■ch xãkho■n th■c nhi■m h■itháng V■ m■t s■ c■a (nh■ ■■i ■■■c ngu■n 5/2014; 123doc, v■i ■■■c g■i t■ng tài 123doc v■ mô nguyên b■n ng■■i ■■a t■s■ v■■t d■■i tri dùng ■■■c ch■ th■c m■c ■ây) email M■c h■■ng quý 100.000 cho b■n tiêu báu, b■n, nh■ng ■ã hàng phong l■■t tùy ■■ng ■■u quy■n truy thu■c phú, ky, c■a c■p ■a l■i b■n vào 123doc.net m■i d■ng, sau vuingày, n■p lòng “■i■u giàu ti■n s■ ■■ng tr■ giá Kho■n h■u thành tr■ nh■p 2.000.000 website ■■ng Th■a th■ email vi■n th■i Thu■n c■a thành mong tài v■ li■u viên mu■n S■ online ■■ng D■ng click t■o l■n ký, D■ch ■i■u vào nh■t l■t link ki■n V■” vào Vi■t 123doc top sau cho Nam, 200 ■ây cho ■ã cung các (sau g■iwebsite c■p users ■âynh■ng ■■■c cóph■ thêm tài bi■n g■i thu li■u t■t nh■t nh■p ■■c T■it■i khơng t■ng Chính Vi■tth■i th■ Nam, v■y ■i■m, tìm t■123doc.net th■y l■chúng tìm ki■m tơi th■ racóthu■c ■■i tr■■ng th■nh■m c■p top ngo■i 3nh■t ■áp Google tr■ ■KTTSDDV ■ng 123doc.net Nh■n nhu c■u ■■■c theo chiaquy■t danh s■ tài hi■u li■udo ch■t c■ng l■■ng ■■ng vàbình ki■mch■n ti■n online website ki■m ti■n online hi■u qu■ uy tín nh■t Lnh■n Th■a Xu■t Sau Nhi■u 123doc Mang h■■ng phát thu■n l■i event cam s■ nh■n m■t tr■ t■ h■u k■t s■ thú nghi■m t■i ýxác n■m t■■ng m■t d■ng v■, s■ nh■n website mang event kho m■i ■■i, t■o t■ th■ m■ l■i c■ng ki■m ■■ng d■n 123doc CH■P vi■n nh■ng cho ■■u ■■ng ti■n h■ kh■ng ng■■i NH■N ■ã quy■n th■ng thi■t chia t■ng ki■m dùng, l■ CÁC s■ th■c s■ l■i b■■c v■i ti■n vàchuy■n ■I■U t■t công h■n mua 123doc online kh■ng nh■t 2.000.000 ngh■ bán KHO■N sang b■ng cho tài ■■nh hi■n ng■■i li■u ph■n tài TH■A tài v■ th■ li■u hàng t■o li■u thơng dùng tríhi■n THU■N hi■u c■ c■a ■■u ■ tin t■t h■i Khi ■■i, qu■ Vi■t xác c■ khách gia b■n nh■t, minh l■nh Nam t■ng Chào online hàng uy tài v■c: l■nh thu Tác m■ng tín kho■n tr■ nh■p khơng tài phong v■c cao thành b■n email nh■t tài online khác chuyên ■■n li■u thành tínb■n Mong cho d■ng, v■i so nghi■p, viên kinh ■ã t■t 123doc 123doc.net! v■i mu■n công ■■ng c■a c■ doanh b■n hoàn mang ngh■ 123doc ký g■c online thành v■i h■o, Chúng l■i thông B■n 123doc.netLink cho viên Tính ■■ n■p có tơi tin, c■ng c■a cao th■ ■■n cung ti■n ngo■i tính website phóng ■■ng th■i vào c■p ng■, Khách trách xác tài ■i■m D■ch xã to,kho■n th■c nhi■m h■i thutháng V■ nh■ m■t s■ c■a (nh■ ■■i hàng ■■■c tùy ngu■n 5/2014; 123doc, v■i ■■■c ý cóg■i t■ng th■ tài 123doc v■ mơ nguyên b■n d■ ng■■i ■■a t■ dàng s■ v■■t d■■i tri dùng ■■■c ch■ tra th■c m■c ■ây) email c■u M■c h■■ng quý 100.000 cho tài b■n tiêu báu, li■u b■n, nh■ng ■ã hàng phong m■t l■■t tùy ■■ng ■■u quy■n cách truy thu■c phú, ky, c■a c■p ■a l■i b■n vào 123doc.net m■i d■ng, sau xác, vuingày, n■p lòng “■i■u nhanh giàu ti■n s■ ■■ng tr■ giá Kho■n chóng h■u thành tr■ nh■p 2.000.000 website ■■ng Th■a th■ email vi■n th■i Thu■n c■a thành mong tài v■ li■u viên mu■n S■ online ■■ng D■ng click t■o l■n ký, D■ch ■i■u vào nh■t l■t link ki■n V■” vào Vi■t 123doc top sau cho Nam, 200 ■ây cho ■ã cung các (sau g■iwebsite c■p users ■âynh■ng ■■■c cóph■ thêm tài bi■n g■i thu li■u t■t nh■t nh■p ■■c T■it■i khơng t■ng Chính Vi■tth■i th■ Nam, v■y ■i■m, tìm t■123doc.net th■y l■chúng tìm ki■m tơi th■ racóthu■c ■■i tr■■ng th■nh■m c■p top ngo■i 3nh■t ■áp Google tr■ ■KTTSDDV ■ng 123doc.net Nh■n nhu c■u ■■■c theo chiaquy■t danh s■ tài hi■u li■udo ch■t c■ng l■■ng ■■ng vàbình ki■mch■n ti■n online website ki■m ti■n online hi■u qu■ uy tín nh■t u■t phát Nhi■u Mang Luôn 123doc Th■a Xu■t Sau h■n h■■ng phát thu■n l■i event s■ cam nh■n t■ m■t tr■ t■ h■u ýk■t s■ thú nghi■m t■i ýt■■ng xác n■m t■■ng m■t d■ng v■, s■ nh■n website mang event t■o kho m■i ■■i, t■o t■ c■ng th■ m■ l■i c■ng ki■m ■■ng d■n 123doc CH■P vi■n nh■ng cho ■■ng ■■u ■■ng ti■n h■ kh■ng ng■■i NH■N ■ã quy■n th■ng thi■t chia ki■m t■ng ki■m dùng, l■ CÁC s■ th■c ti■n s■ l■i b■■c v■i ti■n vàchuy■n ■I■U t■t công online h■n mua 123doc online kh■ng nh■t 2.000.000 ngh■ bán KHO■N b■ng sang b■ng cho tài ■■nh hi■n tài ng■■i li■u ph■n tài TH■A li■u tài v■ th■ li■u hàng t■o li■u thơng dùng trí hi■u hi■n THU■N hi■u c■ c■a ■■u ■ tin qu■ t■t h■i Khi ■■i, qu■ Vi■t xác c■ khách gia nh■t, b■n nh■t, minh l■nh Nam t■ng Chào online uy hàng uy tài v■c: l■nh thu Tác tín m■ng tín kho■n tr■ cao nh■p không tài phong v■c cao thành b■n nh■t email nh■t tài online khác chuyên ■■n li■u thành tín Mong b■n Mong cho d■ng, v■i so nghi■p, viên kinh ■ã mu■n t■t 123doc 123doc.net! v■i mu■n cơng ■■ng c■a c■ doanh b■n mang hồn mang ngh■ 123doc ký g■c online thành v■i l■i h■o, Chúng l■i thơng B■n cho 123doc.netLink cho viên Tính ■■ n■p có c■ng tơi tin, c■ng c■a cao th■ ■■n cung ti■n ngo■i ■■ng tính website phóng ■■ng th■i vào c■p ng■, Khách trách xác xã tài ■i■m D■ch xã to,h■i kho■n th■c nhi■m h■i thum■t tháng V■ nh■ m■t s■ c■a (nh■ ■■i hàng ngu■n ■■■c tùy ngu■n 5/2014; 123doc, v■i ■■■c ý cótài g■i t■ng th■ tài 123doc nguyên v■ mô nguyên b■n d■ ng■■i ■■a t■ dàng s■ v■■t tri d■■i tri dùng ■■■c ch■ th■c tra th■c m■c ■ây) email c■u quý M■c h■■ng quý 100.000 cho tài báu, b■n tiêu báu, li■u b■n, nh■ng phong ■ã hàng phong m■t l■■t tùy ■■ng ■■u phú, quy■n cách truy thu■c phú, ky, c■a c■p ■a ■a l■i b■n vào d■ng, 123doc.net m■i d■ng, sau xác, vuingày, n■p giàu lòng “■i■u nhanh giàu ti■n giá s■ ■■ng tr■ giá Kho■n chóng h■u tr■ thành tr■ nh■p ■■ng 2.000.000 website ■■ng Th■a th■ email th■i vi■n th■i Thu■n mong c■a thành mong tài v■ li■u mu■n viên mu■n S■ online ■■ng D■ng t■o click t■o l■n ■i■u ký, D■ch ■i■u vào nh■t l■t link ki■n ki■n V■” vào Vi■t 123doc cho top sau cho Nam, cho 200 ■ây cho ■ã cung các (sau g■i users website c■p users ■âynh■ng có ■■■c cóph■ thêm thêm tài bi■n g■i thu thu li■u t■t nh■p nh■t nh■p ■■c T■it■i Chính khơng t■ng Chính Vi■tth■i vìth■ Nam, vìv■y v■y ■i■m, tìm 123doc.net t■123doc.net th■y l■chúng tìm ki■m tơi th■ racó ■■i thu■c ■■i tr■■ng th■ nh■m nh■m c■p top ngo■i ■áp 3nh■t ■áp Google ■ng tr■ ■KTTSDDV ■ng 123doc.net nhu Nh■n nhuc■u c■u ■■■c chia theo chias■ quy■t danh s■tàitài hi■u li■u li■uch■t ch■t c■ng l■■ng l■■ng ■■ng vàvàki■m bình ki■mch■n ti■n ti■nonline online website ki■m ti■n online hi■u qu■ uy tín nh■t Nhi■u Mang Ln 123doc Th■a Xu■t Sau h■n h■■ng phát thu■n l■i event s■ cam nh■n m■t tr■ t■ h■u k■t s■ thú nghi■m t■i ýxác n■m t■■ng m■t d■ng v■, s■ nh■n website mang event kho m■i ■■i, t■o t■ th■ m■ l■i c■ng ki■m ■■ng d■n 123doc CH■P vi■n nh■ng cho ■■u ■■ng ti■n h■ kh■ng ng■■i NH■N ■ã quy■n th■ng thi■t chia t■ng ki■m dùng, l■ CÁC s■ th■c s■ l■i b■■c v■i ti■n vàchuy■n ■I■U t■t công h■n mua 123doc online kh■ng nh■t 2.000.000 ngh■ bán KHO■N sang b■ng cho tài ■■nh hi■n ng■■i li■u ph■n tài TH■A tài v■ th■ li■u hàng t■o li■u thông dùng tríhi■n THU■N hi■u c■ c■a ■■u ■ tin t■t h■i Khi ■■i, qu■ Vi■t xác c■ khách gia b■n nh■t, minh l■nh Nam t■ng Chào online hàng uy tài v■c: l■nh thu Tác m■ng tín kho■n tr■ nh■p khơng tài phong v■c cao thành b■n email nh■t tài online khác chun ■■n li■u thành tínb■n Mong cho d■ng, v■i so nghi■p, viên kinh ■ã t■t 123doc 123doc.net! v■i mu■n công ■■ng c■a c■ doanh b■n hoàn mang ngh■ 123doc ký g■c online thành v■i h■o, Chúng l■i thơng B■n 123doc.netLink cho viên Tính ■■ n■p có tơi tin, c■ng c■a cao th■ ■■n cung ti■n ngo■i tính website phóng ■■ng th■i vào c■p ng■, Khách trách xác tài ■i■m D■ch xã to,kho■n th■c nhi■m h■i thutháng V■ nh■ m■t s■ c■a (nh■ ■■i hàng ■■■c tùy ngu■n 5/2014; 123doc, v■i ■■■c ý cóg■i t■ng th■ tài 123doc v■ mô nguyên b■n d■ ng■■i ■■a t■ dàng s■ v■■t d■■i tri dùng ■■■c ch■ tra th■c m■c ■ây) email c■u M■c h■■ng quý 100.000 cho tài b■n tiêu báu, li■u b■n, nh■ng ■ã hàng phong m■t l■■t tùy ■■ng ■■u quy■n cách truy thu■c phú, ky, c■a c■p ■a l■i b■n vào 123doc.net m■i d■ng, sau xác, vuingày, n■p lòng “■i■u nhanh giàu ti■n s■ ■■ng tr■ giá Kho■n chóng h■u thành tr■ nh■p 2.000.000 website ■■ng Th■a th■ email vi■n th■i Thu■n c■a thành mong tài v■ li■u viên mu■n S■ online ■■ng D■ng click t■o l■n ký, D■ch ■i■u vào nh■t l■t link ki■n V■” vào Vi■t 123doc top sau cho Nam, 200 ■ây cho ■ã cung các (sau g■iwebsite c■p users ■âynh■ng ■■■c cóph■ thêm tài bi■n g■i thu li■u t■t nh■t nh■p ■■c T■it■i khơng t■ng Chính Vi■tth■i th■ Nam, v■y ■i■m, tìm t■123doc.net th■y l■chúng tìm ki■m tơi th■ racóthu■c ■■i tr■■ng th■nh■m c■p top ngo■i 3nh■t ■áp Google tr■ ■KTTSDDV ■ng 123doc.net Nh■n nhu c■u ■■■c theo chiaquy■t danh s■ tài hi■u li■udo ch■t c■ng l■■ng ■■ng vàbình ki■mch■n ti■n online website ki■m ti■n online hi■u qu■ uy tín nh■t Nghiên cứu, thiết kế hệ thống điều khiển số cho động KĐB pha 2.4 X ét ổn định hệ thống kín chua có điều khiển……………… 14 2.5 Q uá trình độ hệ thống kín chua có điều khiển……….… 15 2.6 S o sánh kết với Matlab / Simulink……………………………………18 TỔNG HỢP HỆ THỐNG………………………… …………… 20 3.1 T hợp hệ thống dung điều khiển PID………………………… …20 3.1.1 Bộ điều khiển PID việc tìm thơng số cho điều khiển PID… 20 3.1.2 Chọn thông số cho điều khiển PID……………………………………22 3.2 Tổng hợp hệ thống dung hồi tiếp trạng thái……………………… ….….26 3.2.1.Nhắc lại mơ hình đối tƣợng………………………………… … 26 3.2.2.Các phƣơng pháp tìm hồi tiếp trạng thái………………………… 27 3.2.3 Phƣơng pháp chọn điểm cực Bassel…………………………… … 28 3.2.4 Xây dựng ƣớc lƣợng trạng thái ( quan sát trạng thái ) … … …29 3.2.5 Tổng hợp hế thống dung hồi tiếp trạng thái………………………… ….31 3.2.6 So sánh hai điều khiển tìm đƣợc………………………………… … 36 Nghiên cứu, thiết kế hệ thống điều khiển số cho động KĐB pha CHƯƠNG II THIẾT KẾ PHẦN CỨNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN SỐ ĐỘNG CƠ KĐB PHA… 37 SƠ ĐỒ KHỐI VẦ Ý TƢỞNG THIẾT KẾ …….…………….… 37 Ơ ĐỒ MẠCH GÉP NỐI VÀO / RA S ………….……………… 40 G IẢI THÍCH SƠ ĐỒ MẠCH NGUYÊN LÝ……………… 40 CHƯƠNG III THIẾT KẾ PHẦN MỀM HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN SỐ ĐỘNG CƠ KĐB PHA …………… ………………… 46 PHƢƠNG THÌNH SAI PHÂN CỦA BỘ ĐIỀU KHIỂN……… 46 P HƢƠNG ÁN XÂY DỰNG CHƢƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 47 CHỌN CƠNG CỤ LẬP TRÌNH………………………………….…48 Mà NGUỒN CHƢƠNG TRÌNH…………………………… ….…48 KẾT LUẬN………………………………………………….…………….… 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………… ………….… 66 Nghiên cứu, thiết kế hệ thống điều khiển số cho động KĐB pha Ch-¬ng I TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN SỐ ĐỘNG CƠ KĐB PHA GIỚI THIỆU HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN S CKB PHA 1.1 Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển số Các hệ thống điều khiển máy tính (điều khiển số) ngày đ-ợc sử dụng rộng rÃi công nghiệp Chúng đóng vai trò quan trọng việc điều khiển trình công nghệ, nơi đòi hỏi kết hợp máy tính với cấu chấp hành để thực loạt c¸c nhiƯm vơ kh¸c ViƯc sư dơng m¸y tÝnh số nh- thiết bị bù (compensator) hay thiết bị điều khiển (controller) đà phát triển suốt hai thập kỷ qua hiệu độ tin cậy ngày cao Hình d-ới ví dụ cho sơ đồ khối hệ thống điều khiển số mạch đơn Máy tính số hƯ thèng nµy cã nhiƯm vơ nhËn sù sai khác tín hiệu đặt với tín hiệu phản hồi dạng số thực việc tính toán để đ-a tín hiệu điều khiển dạng số Máy tính đ-ợc lập trình để với đầu đó, chất l-ợng hệ thống đạt đ-ợc gần đạt đ-ợc chất l-ợng mong muốn Nhiều máy tính nhận thao tác với số đầu vào, ®ã mét hƯ thèng ®iỊu khiĨn sè th-êng cã thể hệ thống đa biến Máy tính nhận xử lý tín hiệu dạng số, trái ng-ợc với tín hiệu liên tục Một hệ thống điều khiển số sử dụng tín hiệu số máy tính để điều khiển trình Do số liệu đo đ-ợc chuyển đổi từ dạng t-ơng tự sang dạng số biến đổi t-ơng tự - số (ADC - Analog to Digital Converter) nh- đ-ợc hình Sau xử lý đầu vào, máy tính đ-a đầu dạng số sau tín hiệu đ-ợc chuyển đổi sang dạng t-ơng tự nhờ biến đổi số - t-ơng tự (DAC - Digital to Analog Converter) Reference Input (digital) Output (analog) Digital computer (digital) DAC (digital) (analog) Actuator (analog) ADC Sensors Hình 1: Ví dụ sơ đồ khối mét hƯ thèng ®iỊu khiĨn sè Nghiên cứu, thiết kế hệ thống điều khiển số cho động KĐB pha Một cách tổng quát, ta có sơ đồ khối hệ thống điều khiển số (HTĐKS) nh- hình Interface out Power Amplifier Object Interface in PreAmplifier Sensor PC Hình 2: Sơ đồ khối tổng quát hệ thống điều khiển 1.2 Các ph-ơng pháp điều khiển động cơsố không đồng ba pha Động không đồng (ĐCKĐB) ba pha đ-ợc sử dụng rộng rÃi công nghiệp, từ công suất nhỏ đến công suất trung bình chiếm tỷ lệ lớn so với động khác Ưu điểm dễ chế tạo, vận hành an toàn, sử dụng nguồn áp trực tiếp từ l-ới điện xoay chiều pha Tuy nhiên, tr-ớc đây, hệ thống truyền động ĐCKĐB có điều chỉnh tốc độ lại chiếm tỷ lệ nhỏ việc điều chỉnh tốc độ ĐCKĐB khó khăn ĐC chiều Trong thời gian gần đây, việc phát triển mạnh công nghiệp chế tạo bán dẫn công suất kỹ thuật điện tử tin học, ĐCKĐB khai thác đ-ợc -u điểm dần có xu h-ớng thay cho ĐC chiều hệ truyền động Để điều chỉnh tốc độ ĐCKĐB pha, tr-ớc hết ta viết lại ph-ơng trình đặc tính c¬ : 3U12 R2 M (1) s R1 R2 s X nm ®ã : _tèc ®é gãc cña tõ tr-êng quay ff p với f _ tần số điện áp stator p _ số đôi cực từ U _ trị số hiệu dụng điện áp pha stator R1 _ ®iƯn trë cđa cn d©y stator R2' _ ®iƯn trë rotor ®· quy ®ỉi vỊ stator X nm _ ®iƯn kháng ngắn mạch s_ hệ số tr-ợt động Nghiên cứu, thiết kế hệ thống điều khiển số cho động KĐB pha s víi lµ tốc độ góc động Ph-ơng trình (1) cho thấy M=f(s) phụ thuộc vào đại l-ợng U 1, 1, R2 T-ơng ứng với đại l-ợng ta có ph-ơng pháp điều chỉnh điện áp động cơ, ph-ơng pháp điều chỉnh điện trở mạch rotor ph-ơng pháp điều chỉnh tần số Sau xem xét lần l-ợt ph-ơng pháp ý t-ởng thực chúng HTĐKS 1.2.1 Ph-ơng pháp điều chỉnh điện áp ĐCKĐB ba pha (giữ nguyên tần số) Nh- đà trình bày phần trên, momen ĐCKĐB ba pha tỷ lệ với bình ph-ơng điện áp đặt lên stator Điều có nghĩa thay đổi điện áp stator mô men động thay đổi bình ph-ơng lần Dựa vào điều khiển đ-ợc tốc độ ĐCKĐB ba pha Sơ đồ khối nguyên lí đặc tính điều chỉnh ph-ơng pháp đ-ợc hình a) b) Ul,fl ĐAXCC fl đttn,Uđm,Rf=0 Uđk đtgh,Uđm,Rf Ub sth Rf Ub2 Ub1 Mc Mth M H×nh 3: Điều chỉnh điện áp ĐCKĐB: a) Sơ đồ khối nguyên lý b) Đặc tính điều chỉnh Để điều chỉnh điện áp ĐCKĐB, phải dùng biến đổi điện ¸p xoay chiỊu Bé biÕn ®ỉi ®iƯn ¸p xoay chiỊu phổ biến sử dụng van bán dẫn có cực điều khiển (hình 4) Bằng cách thay ®ỉi c¸c tÝn hiƯu ®iỊu khiĨn ®ãng më c¸c van bán dẫn, ta điều chỉnh đ-ợc điện áp stator, từ thay đổi đ-ợc tốc độ động Việc phát xung điều khiển hoàn toàn thực đ-ợc máy tính Tín hiệu từ vi xử lý qua biến đổi Nghiờn cu, thiết kế hệ thống điều khiển số cho động KĐB pha cã thĨ ®-a tíi khèi ®iỊu khiĨn Thyristor Đồng thời tín hiệu phản hồi dòng phản hồi tốc độ động đ-ợc đ-a vi xử lý thông qua biến đổi để vi xử lý tính toán đ-a tín hiệu điều khiển Hình sau minh hoạ cho diễn giải Hình 4: ĐAXC dùng van bán dẫn ĐAXC Data Buffer Latch ADC Mạch giải mà Latch DAC > VXL KĐ BĐ Hình 5: Sơ đồ khối ph-ơng pháp ®iỊu chØnh ®iƯn ¸p stator Nghiên cứu, thiết kế hệ thống điều khiển số cho động KĐB pha Ph-ơng pháp điều chỉnh điện áp stator có nh-ợc điểm gây tổn thất l-ợng, điện áp không sin sinh dòng Fucô làm nóng động 1.2.2 Điều chỉnh tốc độ động không đồng điều chỉnh điện trở mạch rotor a Sơ đồ mạch nguyên lý b Nguyên lý điều chỉnh Điều chỉnh điện trở rotor ph-ơng pháp xung Khi điện áp đ-ợc chỉnh l-u cầu diode, đ-ợc cấp vào mạch điều chỉnh gồm có điện trở R0 nèi song song víi mét kho¸ b¸n dÉn T1 Khoá đ-ợc đóng cắt theo chu kỳ để điều chỉnh giá trị trung bình điện trở toàn mạch c Ph-ơng pháp điều chỉnh Khi khoá T1 đóng, điện trở R0 bị loại khỏi mạch, dòng rotor tăng lên, khoá T1 mở điện trở R0 lại đ-ợc đ-a vào mạch, dòng điện rotor giảm Nhờ có điện cảm L mà dòng rotor coi nh- không đổi Với tần số đóng ngắt định, ta có giá trị điện trở t-ơng đ-ơng R e mạch 10 Nghiên cứu, thiết kế hệ thống điều khiển số cho ng c KB pha Ph-ơng pháp điều chỉnh rõ ràng áp dụng đ-ợc với động không đồng rotor dây quấn, động không đồng rotor lồng sóc đ-ợc dùng phổ biến cấu tạo đơn giản, độ tin cậy cao không cần bảo d-ỡng Vì ta không cần quan tâm đến ph-ơng pháp 1.2.3 Ph-ơng pháp điều chỉnh tần số Ph-ơng pháp điều chỉnh điện áp stator điều chỉnh điện trở rotor áp dụng chủ yếu cho việc điều khiển ĐCKĐB ba pha rotor dây quấn Việc điều khiển ĐCKĐB pha rotor lồng sóc tr-ớc khó thực Ngày nay, phát triển mạnh mẽ điện tử công suất lớn kỹ thuật vi xử lý đà mở khả ứng dụng có hiệu ph-ơng pháp điều khiển động lồng sóc thiết bị biến tần Ph-ơng pháp cho phép điều chỉnh tốc độ động phạm vi rộng với độ xác cao Khi điều chỉnh tần số, để trì chế độ làm việc tốt nhất, phải điều chỉnh điện áp stator Đối với hệ thống biến tần nguồn áp th-ờng có yêu cầu giữ cho khả tải momen không đổi: M th M const đó: _ hệ số tải mô men Mth _ mô men tới hạn Với đặc tính dạng gần máy sản xuất : 11 Nghiờn cu, thit k h thống điều khiển số cho động KĐB pha x Mc M dm dm Mc _ m« men øng với tốc độ Mdm _ mô men ứng với tốc độ định mức x_ hệ số tuỳ thuộc vào loại máy sản xuất dm Ta có luật điều chỉnh điện ¸p lµ : U1 U 1dm f1 x f 1dm hay dạng đơn vị không tên: u1 f1 x Sơ đồ khối nguyên lý đặc tính đ-ợc cho hình d-ới Udm , fdm 0dm U,f Mc M Mth Mthdm FG _ máy phát hàm Ru _ điều chỉnh điện áp Rf _ điều chỉnh tần số ta xét đến biến tần nguồn áp làm việc theo nguyên lý điều chế độ rộng xung (PWM Pulse Width Modulation) Bộ biến tần cho phép điều chỉnh đồng thời tần số điện áp Mặt khác, tạo đ-ợc điện áp dòng điện gần nh- hình sin (hình 6) 12 Nghiờn cu, thiết kế hệ thống điều khiển số cho động KĐB pha TButton *SetNewSpeed; void fastcall FormCreate(TObject *Sender); void fastcall btnAboutClick(TObject *Sender); void fastcall btnExitClick(TObject *Sender); void fastcall FormDestroy(TObject *Sender); void fastcall btnControlClick(TObject *Sender); void fastcall timSpeedUpdateTimer(TObject *Sender); void fastcall PControllerClick(TObject *Sender); void fastcall btnDefaultClick(TObject *Sender); void fastcall btnSettingsClick(TObject *Sender); void fastcall SetNewSpeedClick(TObject *Sender); private: TControlThread *CtrlThread; public: // User declarations TGraphScope *SpeedScope; fastcall TfrmMain(TComponent* Owner); void fastcall ChangeControlState(); fastcall ~TfrmMain(); protected: }; // extern PACKAGE TfrmMain *frmMain; #endif File UMain.cpp // #include #pragma hdrstop #include #include #include #include #include #include "UMain.h" "UAbout.h" "common.h" "USettings.h" // #pragma package(smart_init) #pragma resource "*.dfm" TfrmMain *frmMain; 54 Nghiên cứu, thiết kế hệ thống điều khiển số cho động KĐB pha // fastcall TfrmMain::TfrmMain(TComponent* Owner) : TForm(Owner) { ::randomize(); ThreadProtect = new TCriticalSection; } // void fastcall TfrmMain::FormCreate(TObject *Sender) { btnDefault->Caption = "D\nE\nF\nA\nU\nL\nT"; SpeedScope = new TGraphScope(this); SpeedScope->Parent = pnlGraph; SpeedScope->Align = alClient; } // void fastcall TfrmMain::btnAboutClick(TObject *Sender) { AboutBox->Show(); } // -void fastcall TfrmMain::btnExitClick(TObject *Sender) { if (bControlling) { CtrlThread->Terminate(); timSpeedUpdate->Enabled = false; lblTitle->Caption = "Terminating "; Cursor = crHourGlass; CtrlThread->WaitFor(); } Close(); } // void fastcall TfrmMain::FormDestroy(TObject *Sender) { delete SpeedScope; } 55 Nghiên cứu, thiết kế hệ thống điều khiển số cho động KĐB pha // void fastcall TfrmMain::ChangeControlState() { if (!bControlling) btnControl->Caption = "&Control"; else btnControl->Caption = "Stop &Control"; btnControl->Enabled = true; } void fastcall TfrmMain::btnControlClick(TObject *Sender) { if (bControlling) { CtrlThread->Terminate(); timSpeedUpdate->Enabled = false; pnlParams->Enabled = true; btnSettings->Enabled = true; btnDefault->Enabled = true; } else { SpeedScope->NumValue = 0; SpeedScope->AddValue(0.0, 0.0); Kp = StrToFloat(KpEdit->Text); Ki = StrToFloat(TiEdit->Text); Kd = StrToFloat(TdEdit->Text); CtrlThread = new TControlThread(false); StartControlTime = time(NULL); timSpeedUpdate->Enabled = true; pnlParams->Enabled = false; btnSettings->Enabled = false; btnDefault->Enabled = false; } btnControl->Enabled = false; } // void fastcall TfrmMain::timSpeedUpdateTimer(TObject *Sender) { double myspeed; 56 Nghiên cứu, thiết kế hệ thống điều khiển số cho động KĐB pha ThreadProtect->Acquire(); myspeed = dSpeed; ThreadProtect->Release(); SpeedScope->AddValue(difftime(time(NULL), StartControlTime), myspeed); curSpeed->Caption = FloatToStr(dSpeed); } // fastcall TfrmMain::~TfrmMain() { delete ThreadProtect; } void fastcall TfrmMain::PControllerClick(TObject *Sender) { TiEdit->Enabled = false; TdEdit->Enabled = false; if (PIDController->Checked || PIController->Checked) TiEdit->Enabled = true; if (PIDController->Checked || PDController->Checked) TdEdit->Enabled = true; } // void fastcall TfrmMain::btnDefaultClick(TObject *Sender) { if (PIDController->Checked) { KpEdit->Text = "0.01767"; TiEdit->Text = "0.15"; TdEdit->Text = "0.00026"; } else if (PIController->Checked) { KpEdit->Text = "1"; TiEdit->Text = "0.1"; } else if (PDController->Checked) { KpEdit->Text = "1"; 57 Nghiên cứu, thiết kế hệ thống điều khiển số cho động KĐB pha TdEdit->Text = "0.01"; } else KpEdit->Text = "1"; } // void fastcall TfrmMain::btnSettingsClick(TObject *Sender) { if (dlgSettings->ShowModal() == mrOk) { NumPulse = StrToInt(dlgSettings->EncNumPulse->Text); TSamp = dlgSettings->SampTime->Value / 1000.0; } } // void fastcall TfrmMain::SetNewSpeedClick(TObject *Sender) { AnsiString value; double newSpeed, oldSpeed; ThreadProtect->Acquire(); oldSpeed = desSpeed; ThreadProtect->Release(); value = FloatToStr(oldSpeed); if (InputQuery("Set Desired Speed", "Enter the desired speed", value)) { newSpeed = StrToFloat(value); if (newSpeed >= && newSpeed Acquire(); desSpeed = newSpeed; ThreadProtect->Release(); desiredSpeed->Caption = FloatToStr(newSpeed); } } } 58 Nghiên cứu, thiết kế hệ thống điều khiển số cho động KĐB pha c Module cđa hép tho¹i About: File UAbout.h #ifndef UAboutH #define UAboutH // #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include // class TAboutBox : public TForm { published: TPanel *Panel1; TLabel *ProductName; TLabel *Copyright; TButton *OKButton; TMemo *Memo1; TLabel *Notice; void fastcall FormClose(TObject *Sender, TCloseAction &Action); void fastcall OKButtonClick(TObject *Sender); private: public: virtual fastcall TAboutBox(TComponent* AOwner); }; // extern PACKAGE TAboutBox *AboutBox; // #endif File UAbout.cpp // 59 Nghiên cứu, thiết kế hệ thống điều khiển số cho động KĐB pha -#include #pragma hdrstop #include "UAbout.h" // #pragma resource "*.dfm" TAboutBox *AboutBox; // fastcall TAboutBox::TAboutBox(TComponent* AOwner) : TForm(AOwner) { } // void fastcall TAboutBox::FormClose(TObject *Sender, TCloseAction &Action) { Action = caHide; } // void fastcall TAboutBox::OKButtonClick(TObject *Sender) { Close(); } // - d Module chøa Thread Class ®iỊu khiĨn: File UControl.h // #ifndef UControlH #define UControlH // 60 Nghiên cứu, thiết kế hệ thống điều khiển số cho động KĐB pha -#include #include "GraphScope.h" // class TControlThread : public TThread { private: int64 SmplCnt; //Sampling Time Count Value protected: void fastcall Execute(); void fastcall RunWhenTerminate(TObject *Sender); void fastcall ChangebControlling(); public: fastcall TControlThread(bool CreateSuspended); }; // #endif File UControl.cpp // #include #pragma hdrstop #include #include #include #include "UControl.h" "common.h" "UMain.h" #pragma package(smart_init) // // Important: Methods and properties of objects in VCL can only // be // used in a method called using Synchronize, for example: // // Synchronize(UpdateCaption); // 61 Nghiên cứu, thiết kế hệ thống điều khiển số cho động KĐB pha // where UpdateCaption could look like: // // void fastcall Unit1::UpdateCaption() // { // Form1->Caption = "Updated in a thread"; // } // fastcall TControlThread::TControlThread(bool CreateSuspended) : TThread(CreateSuspended) { Priority = tpHighest; FreeOnTerminate = true; OnTerminate = RunWhenTerminate; //Khoi tao phan cung //So dem cho 8254 unsigned short int Count8254 = TSamp * 20000; asm { MOV DX, 0x313 MOV AL, 0xB6 OUT DX, AL MOV MOV OUT DX, 0x312 AX, Count8254 DX, AL XCHG AH, AL OUT DX, AL //Counter0: mode 2, 16bit, value=FFFF MOV DX, 0x313 MOV AL, 0x34 OUT DX, AL MOV DX, 0x310 MOV AL, 0xFF OUT DX, AL NOP //delay OUT DX, AL //Counter1: mode 2, 16bit, value=FFFF MOV DX, 0x313 MOV AL, 0x74 OUT DX, AL MOV DX, 0x311 62 Nghiên cứu, thiết kế hệ thống điều khiển số cho động KĐB pha MOV OUT NOP OUT AL, 0xFF DX, AL //delay DX, AL } } // void fastcall TControlThread::Execute() { double u_old, e_old[2]; double y, w, u, e; double A,B,C; Synchronize(ChangebControlling); u_old = 0.0; e_old[0] = e_old[1] = 0.0; A = (Ki*TSamp*TSamp + 2*Kd + 2*Kp*TSamp)/2/TSamp; B = (Ki*TSamp*TSamp - 2*Kp*TSamp - 4*Kd)/2/TSamp; C = Kd/TSamp; _LARGE_INTEGER freq; if (!(::QueryPerformanceFrequency(&freq))) { MessageDlg("No high-accuracy timer found.", mtError, TMsgDlgButtons() Acquire(); dSpeed = y; w = desSpeed; ThreadProtect->Release(); //Thuat toan dieu khien e = w - y; u = u_old + A*e + B*e_old[0] + C*e_old[1]; //Va xuat tin hieu dieu khien u_dk = u*heso_u; asm { MOV DX, 0x314 MOV AL, u_dk OUT DX, AL } 64 Nghiên cứu, thiết kế hệ thống điều khiển số cho động KĐB pha u_old = u; e_old[1] = e_old[0]; e_old[0] = e; lastTime = curTime; } } // void fastcall TControlThread::RunWhenTerminate(TObject *Sender) { Synchronize(ChangebControlling); } void fastcall TControlThread::ChangebControlling() { bControlling = !bControlling; frmMain->ChangeControlState(); } e Module cña hép tho¹i Settings: File USettings.h // #ifndef USettingsH #define USettingsH // #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include "CSPIN.h" // class TdlgSettings : public TForm 65 Nghiên cứu, thiết kế hệ thống điều khiển số cho động KĐB pha { published: TButton *OKBtn; TButton *CancelBtn; TGroupBox *GroupBox1; TLabel *Label1; TEdit *EncNumPulse; TButton *Button1; TGroupBox *GroupBox2; TLabel *Label4; TCSpinEdit *SampTime; TButton *Button2; void fastcall Button1Click(TObject *Sender); void fastcall Button2Click(TObject *Sender); private: public: virtual fastcall TdlgSettings(TComponent* AOwner); }; // extern PACKAGE TdlgSettings *dlgSettings; // #endif File USettings.cpp // #include #pragma hdrstop #include "USettings.h" // #pragma link "CSPIN" #pragma resource "*.dfm" TdlgSettings *dlgSettings; // fastcall TdlgSettings::TdlgSettings(TComponent* AOwner) : TForm(AOwner) { } 66 Nghiên cứu, thiết kế hệ thống điều khiển số cho động KĐB pha // void fastcall TdlgSettings::Button1Click(TObject *Sender) { EncNumPulse->Text = "2000"; } // void fastcall TdlgSettings::Button2Click(TObject *Sender) { SampTime->Value = 5; } // f Module chứa định nghĩa biến chung: File common.h #ifndef COMMONH #define COMMONH #include #include //bControlling: is the computer controlling the Motor ? extern bool bControlling; //dSpeed: current speed (rpm) extern double dSpeed; //StartControlTime: the time at which controlling starts extern time_t StartControlTime; //ThreadProtect: protect thread crisis extern TCriticalSection *ThreadProtect; //NumPulse: Number of Pulse per Rotate extern unsigned int NumPulse; //TSamp: Sampling Time extern double TSamp; //desSpeed: desired speed extern double desSpeed; //Kp, Ki, Kd: parameters of PID controller extern double Kp, Ki, Kd; #endif COMMONH 67 Nghiên cứu, thiết kế hệ thống điều khiển số cho động KĐB pha File common.cpp #include "common.h" bool bControlling = false; double dSpeed = 0.0; double desSpeed = 0.0; //desired speed time_t StartControlTime; TCriticalSection *ThreadProtect; unsigned int NumPulse = 2000; double TSamp = 0.005; double Kp, Ki, Kd; 68 ... ®ång bé ba pha 39 Nghiên cứu, thiết kế hệ thống điều khiển số cho động KĐB pha Ch-¬ng III THIẾT KẾ PHẦN CỨNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN SỐ ĐỘNG CƠ KĐB PHA SƠ ĐỒ KHỐI VẦ Ý TƯỞNG THIẾT KẾ Cho ®Õn nay,... giống hệt nhau, điều cho thấy kết tính toán phần tr-ớc xác 22 Nghiờn cứu, thiết kế hệ thống điều khiển số cho động KĐB pha TỔNG HỢP HỆ THỐNG 3. 1 Tổng hợp hệ thống dùng điều khiển PID: 3. 1.1 Bộ điều. .. 36 Nghiên cứu, thiết kế hệ thống điều khiển số cho động KĐB pha CHƯƠNG II THIẾT KẾ PHẦN CỨNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN SỐ ĐỘNG CƠ KĐB PHA? ?? 37 SƠ ĐỒ KHỐI VẦ Ý TƢỞNG THIẾT KẾ …….…………….… 37 Ơ ĐỒ MẠCH