Nghiên cứu hệ truyền động điều khiển vị trí dùng động cơ IPM - Bao cao đồ án tốt nghiệp chuyên ngành tự động hóa BKHN (19)

LỜI CAM ĐOAN LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan đồ án tốt nghiệp: “Nghiên cứu hệ truyền động điều khiển vị trí dùng động IPM” em tự thiết kế hướng dẫn thầy giáo PGS.TS Bùi Quốc Khánh Các số liệu em sử dụng với thực tế Để hoàn thành đồ án em sử dụng tài liệu ghi mục tài liệu tham khảo không chép hay sử dụng tài liệu khác Nếu phát có chép em xin chịu hồn tồn trách nhiệm Hà Nội, ngày tháng năm 2018 Sinh viên thực Phùng Anh Mục lục Mục lục DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ i DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT iii LỜI NÓI ĐẦU Chương TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐỒNG BỘ NCVC 1.1 Khái quát chung động đồng nam châm vĩnh cửu 1.1.1 Cấu tạo động đồng nam châm vĩnh cửu 1.1.2 Nguyên lí làm việc động đồng nam châm vĩnh cửu 1.2 Phân loại động đồng NCVC 1.3 Mô tả toán học động đồng PM 1.4 Đặc tính momen 1.5 Khái quát phương pháp điều khiển MTPA 1.6 Điều khiển động IPM 12 1.6.1 Điều khiển tốc độ 12 1.6.2 Vấn đề điều khiển momen IPM 13 1.7 Động IPM kiểu 14 Chương 17 TỔNG HỢP HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ IPM 17 2.1 Mạch vòng dòng điện 17 2.1.1 Mơ tả tốn học 17 2.1.2 Mơ hình 18 2.2 Tổng hợp mạch vòng dòng điện isd 19 2.2.1 Tính giá trị đặt cho dòng isd : 19 Mục lục 2.2.2 Tính chọn điều khiển cho mạch vòng isd : 19 2.4 Tổng hợp mạch vòng dòng điện isq 21 2.4.1 Tính chọn điều khiển 21 2.5 Tổng hợp mạch vòng điều chỉnh tốc độ 23 2.6 Mô động ISM 25 2.6.1 Thông số động 25 2.6.2 Tính toán điều khiển 25 2.6.3 Kết mô 27 Chương 29 HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN VỊ TRÍ 29 3.1 Khái quát chung hệ điều khiển vị trí 29 3.2 Cấu trúc chung hệ điều khiển vị trí 29 3.2.1 Điều khiển vị trí tối ưu theo thời gian 32 3.2.2 Điều khiển bám 32 3.3 Điều khiển vị trí chế độ bám 33 3.3.1 Sai lệch hệ 33 3.3.2 Các tiêu chuẩn đánh giá sai lệch hệ 37 3.4 Các phương pháp nâng cao độ xác 38 3.4.1 Nâng cao độ xác kháng nhiễu 38 3.4.2 Nâng cao độ xác bám lượng đặt 40 3.5 Kết luận 44 Chương 45 ỨNG DỤNG ĐỘNG CƠ IPM VÀO HÊ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN VỊ TRÍ LÀM VIỆC TRONG CHẾ ĐỘ BÁM CĨ THƠNG SỐ THAY ĐỔI 45 4.1 Nghiên cứu đối tượng 45 Mục lục 4.2 Động học 46 4.3 Cấu trúc điều khiển mạch vòng tốc độ 47 4.4 Thiết kế mạch vòng vị trí 52 KẾT LUẬN 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO 57 DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Ngun lý cấu tạo động SPM (a) IPM (b) Hình 1.2 Hệ tọa độ tựa từ thông rotor d-q Hình 1.3 Đồ thị momen động SPM (a) IPM (b) Hình 1.4 Giới hạn điện áp giới hạn dòng điện 10 Hình 1.5 Sơ đồ điều khiển động IPM theo FOC 12 Hình 1.6 Đồ thị véc tơ IPM điều khiển >0 13 Hình 1.7 Cấu trúc IPM kiểu a) IPM nhiều lớp (Multi-Layer Magnets) b) IPM cấu trúc chữ V 15 Hình 2.1 Sơ đồ điều khiển động IPM theo FOC 17 Hình 2.2 Sơ đồ tổng quát mạch vòng điều khiển dòng điện 19 Hình 2.3 Sơ đồ điều khiển mạch vòng isd 20 Hình 2.4 Sơ đồ mạch bù điện áp mạch vòng isd 20 Hình 2.5 Sơ đồ điều khiển mạch vòng isq 22 Hình 2.6 Sơ đồ mạch bù điện áp mạch vòng isq 22 Hình 2.7 Sơ đồ điều khiển mạch vịng tốc độ 23 Hình 2.8 Sơ đồ bù momen cản mạch vịng tốc độ 24 Hình 2.9 Mơ hình mơ động 27 Hình 2.11 Kết mô momen 27 Hình 3.1 Mơ tả hệ truyền động điều khiển vị trí a) Chuyển động quay b) Chuyển động tịnh tiến 30 Hình 3.2 Sơ đồ điều khiển nối tầng ba mạch vịng 32 Hình 3.3 Các sai số thiết bị hệ điều khiển truyền động trạng thái xác lập 34 Hình 3.4 Cấu trúc tổng quát mạch vòng hệ điều khiển truyền động điện 34 i DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 3.5 Đáp ứng hệ theo bám lượng đặt 37 Hình 3.7 Điều khiển bám lượng đặt dùng giải pháp hạ cấp vơ sai lượng đặt 41 Hình 3.8 Nguyên lý điều khiển feedforward lượng đặt 42 Hình 3.9 Điều khiển bám lượng đặt dùng Feedforward 44 Hình 4.1 Cấu tạo chung đối tượng 45 Hình 4.2 Cấu trúc tổng qt mạch vịng điều khiển vị trí 47 Hình 4.5 Sơ đồ mơ mạch vịng tốc độ 50 Hình 4.7 Sai lệch tốc độ khơng có khâu bù FFW tải 51 Hình 4.8 Đồ thị tốc độ có khâu bù FFW tải 52 Hình 4.9 Sai lệch tốc độ có khâu bù FFW tải 52 Hình 4.10 Sơ đồ mạch vịng điều khiển vị trí 53 Hình 4.11 Sơ đồ mơ mạch vịng điều khiển vị trí 53 Hình 4.13 Sai lệch vị trí khơng có khâu FFW lương đặt 54 Hình 4.14 Kết mơ mạch vịng vị trí có khâu bù 55 ii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Nam châm vĩnh cửu NCVC IPM Interior Permanent Magnet Motor Động đồng nam châm chìm SPM Surface Permanent Magnet Motor Động đồng nam chầm bề mặt MTPA Maximal Torque Per Amper Điều khiển momen dòng điện cực đại FOC Field Oriented Control Điều khiển tựa từ thông rotor DTC Direct Torque Control Điều khiển momen trực tiếp iii LỜI MỞ ĐẦU LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, động điện ứng dụng rộng rãi cơng nghiệp, quốc phịng dân dụng, hệ thống tự động, gia công kim loại, thiết bị đa, bệ pháo máy đóng gói tơ điện,… Trong số loại động điện động đồng nam châm vĩnh cửu (PMSM) có ưu điểm trội không cần chổi than, công suất cao, chất lượng điều khiển tốt, gọn nhẹ tiết kiệm công sức lắp đăt, sửa chữa bảo dưỡng Vì ưu điểm mà ngày động đồng NCVC dần thay loại động không đồng động chiều sử dụng trước Qua trình tìm hiểu hướng dẫn PDG.TS Bùi Quốc Khánh, em tìm hiểu động IPM kiểu thuật toán điều khiển vị trí Vì e định chọn đồ án với tên đề tài : “ Nghiên cứu hệ truyền động điều khiển vị trí dùng động IPM ” Trong đồ án em tiến hành tự xây dựng mơ hình động IPM, mơ kiểm chứng độ xác mơ hình áp dụng thuật toán MTPA cho động IPM dải tốc độ Và sử dụng mơ hình động IPM tự xây dựng để tiến hành mơ điều khiển vị trí ứng dụng vào cấu cụ thể điều khiển góc sử dụng nhiều thực tế Đồ án chia thành chương : Chương : Tổng quan động đồng NCVC Chương : Tổng hợp hệ truyền động điều khiển tốc độ truyền động động IPM Chương : Hệ truyền động điều khiển vị trí Chương : Ứng dụng động IPM hệ truyền động điều khiển vị trí làm việc chế độ bám có thơng số thay đổi Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy giáo hướng dẫn PGS.TS Bùi Quốc Khánh tận tình hướng dẫn, giúp đỡ dạy cho em trình thực đề tài đồ án tốt nghiệp Trong q trình nghiên cứu tìm hiểu khơng thể tránh khỏi sai sót Em mong nhận đóng góp ý kiến thầy sau đọc đồ án Em xin cảm ơn LỜI MỞ ĐẦU Hà Nội, ngày tháng năm 2018 Sinh viên thực Phùng Anh Chương Tổng quan động đồng NCVC Chương TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐỒNG BỘ NCVC 1.1 Khái quát chung động đồng nam châm vĩnh cửu Động đồng nam châm vĩnh cửu phát minh từ lâu Tuy nhiên, hạn chế công nghệ vật liệu sản xuất nam châm thời mà động đồng không sản xuất ứng dụng nhiểu thực tế Mãi năm 1984, hãng GE Mỹ hãng Sumitomo Metals Nhật đồng thời phát minh loại nam châm vĩnh cửu kết hợp chất: đất (Nd), sắt (Fe) Bo (B), gọi NdFeB Loại nam châm cho từ tính mạnh trì lâu, dùng loại nam châm để chế tạo phần lõi sắt từ cho động đồng NCVC Chính phát tiến công nghệ vật liệu từ thúc đẩy phát triển bùng nổ của động đồng nam châm vĩnh cửu năm gần 1.1.1 Cấu tạo động đồng nam châm vĩnh cửu Động đồng nam chân vĩnh cửu thường có phần cảm đặt roto phần ứng hệ dây ba pha đặt stato Với động đồng nam châm vĩnh cửu phần cảm kích thích phiến nam châm đặt bề mặt roto Việc sử dụng nam châm vĩnh cửu có ưu điểm khơng cần vành trượt chổi than, không gây tổn hao đồng roto nên có hiệu suất cao Ngồi tổn hao đồng sắt tập trung phía stato nên việc làm mát thuận tiện Với hiệu suất cao nên giảm kích thước máy Ngồi sử dụng nam châm vĩnh cửu nên đặc tính máy thay đổi nhiều tùy thuộc vào cách thay đổi nam châm vĩnh cửu cách xếp bố trí chúng bề mặt roto 1.1.2 Nguyên lí làm việc động đồng nam châm vĩnh cửu Động đồng nam châm vĩnh cửu có tốc độ quay roto tốc độ quay từ trường Trong chế độ xác lập động đồng có tốc độ quay roto không đổi tải thay đổi, tốc độ quay phụ thuộc vào tần số nguồn số đôi cực động Động loại có phần cảm kích thích phiến nam Chương Hệ truyền động điều khiển vị trí Về lý thuyết việc sử dụng điều khiển vượt trược FF dễ dàng cho kết tốt, để thực điều khó khăn: Đầu tiên phải nhận dạng tức thời hàm đối tượng Fs(s) sau tính tốn hàm FF(s) cách nghịch đảo hàm đối tượng Ta có hàm truyền đối tượng dạng tổng quát hàm truyền FF viết dạng tổng quát sau : i  K ( (1  Ti s )    Fs ( s )  ,i  k, k n  s  (1  Tk s )    k  s n  (1  Tk s )  1   FF ( s )  i Fs ( s ) K  ( (1  Ti s )   (3.20) Áp dụng cho truyền động vị trí làm việc chế độ bám với chuyển động tịnh tiến, với cấu trúc điều khiển nối tằng hai mạch vòng mơ men tốc độ, mạch vịng ngồi vị trí, ta có hàm truyền hệ: Fs ( s)  Fk kv k s Ts s   s s (3.21) Hàm truyền kín mạch vịng tốc độ gần : Fk ( s)  k T s  (3.22) Gần ta có hàm truyền hệ dạng đơn giản : Fs ( s)  k1 sTs (1  sT ) (3.23) Trong đó: k  k1kv ks Hàm truyền Feedforward lượng đặt là: FF ( s)  kF s(1  sTF ) 1 F s 43 (3.24) Chương Hệ truyền động điều khiển vị trí Trong đó: k F  Ts ;TF  T , F số thời gian bơ lọc Như hàm truyền k Feedforward có dạng đạo hàm cấp hai từ, điều gây khó khăn cho thực điều khiển mơi trường số Do vây thực tế để dễ dàng sử dụng phương pháp người ta thường dùng: FF ( s)  kF s 1 F s (3.25) Từ ta có sơ đồ tổng quát hệ điều khiển bám sử dụng bù feedforward lượng đặt : k F s (TF s  1) 1 F s + S + - Rs k1 (T s  1) + kv Ts s S ks  ss 1 Hình 3.9 Điều khiển bám lượng đặt dùng Feedforward 3.5 Kết luận Trong chương em tìm hiểu hệ truyền động điều khiển vị trí, phương pháp điều khiển vị trí Trong chủ yếu em tìm hiểu điều khiển vị trí chế độ bám, lí thuyết sai lệch hệ chế độ bám cách nâng cao độ xác hệ điều khiển vị trí chế độ bám Dựa lý thuyết em ứng dụng vào chương để tiến hành mô điều khiển đối tượng cụ thể 44 Chương : Ứng dụng động IPM vào hệ truyền động điều khiển vị trí làm việc chế độ bám có thống số thay đổi Chương ỨNG DỤNG ĐỘNG CƠ IPM VÀO HÊ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN VỊ TRÍ LÀM VIỆC TRONG CHẾ ĐỘ BÁM CĨ THƠNG SỐ THAY ĐỔI 4.1 Nghiên cứu đối tượng Ở chương này, em ứng dụng động IPM vào điều khiển chuyển động góc tà cấu định ứng dụng nhiều lĩnh vực Ví dụ cơng nghiệp điều khiển chuyển động nâng cần hạ cần cần cẩu hay quân ứng dụng nhiều vào thiết bị quốc phòng đa, bệ pháo ,… M Hình 4.1 Cấu tạo chung đối tượng Đối tượng mô tả đơn giản cần có chiều dài L trọng lượng P cho trước gắn vào trục hộp số nối với động M, qua chuyển động quay tròn động mà quay lên hay quay xuống tùy ý Góc quay góc quay động mà ta cần phải điều khiển Ta thấy góc quay có giới hạn góc đổi liên tục giá trị vào động thay đổi từ giá trị Giá trị góc quay thay Vì nên tín hiệu góc quay điều khiển đặt đến lại ngược lại 45 Chương : Ứng dụng động IPM vào hệ truyền động điều khiển vị trí làm việc chế độ bám có thống số thay đổi 4.2 Động học Do cấu hoạt động góc tà nên momen tác dụng lên đầu trục động bị thay đổi Giả thiết trọng lượng P quy đổi đầu ta có momen cản tác động lên trục động tính theo cơng thức : 1 M c  P.D  P .cos m i i (4.1) Trong đó: P  mg trọng lực (N), (m) chiều dài cấu, i tỷ số truyền hộp giảm tốc,  m góc quay cấu tính: m  dc i  dc i dt (4.2) Mơ men qn tính hệ thay đổi theo góc nâng hạ ta có: 1   J   J dc  i J i  i J cc   J cc  G d  G  L cos  2 gi gi  (4.3) Trong đó: J  ( Nms ) mơ men quán tính quy đổi trục động cơ, J dc , J i , J cc mô men quán tính động cơ, hộp giảm tốc cấu; i tỷ số truyền; G( N ) tải trọng; L (m) chiều dài cần;  góc nâng hạ cần, g gia tốc trọng trường Phương trình động lực học truyền động mơ men qn tính thay đổi nên ta có: M dc  M c  J  d  dJ   dt dt  (4.4) (4.5) Với  (4.6) 46 Chương : Ứng dụng động IPM vào hệ truyền động điều khiển vị trí làm việc chế độ bám có thống số thay đổi  (4.7)  Nhận xét : - Momen cản hệ đại lượng biến thiên theo góc quay - Momen qn tính biến thiên theo góc quay - Khi momen quán tính biến thiên tạo nên thành phần tương tự momen cản tác dụng lên trục động Ta tiến hành thiết kế cấu trúc điều khiển cho đối tượng hình : Mc * + Rφ - * + - R Fkm M + - Js τ s k  s 1 k  s  Hình 4.2 Cấu trúc tổng qt mạch vịng điều khiển vị trí Ta áp dụng ba mạch vịng vị trí, tốc độ momen bình thường Với mạch vịng vị trí ta dùng hai phương pháp hạ cấp vô sai đầu vào bù feedforward Còn phần momen, biến thiên nên ta cần tiến hành bù momen cản Ta nhận thấy momen có hai thành phần phụ thuộc vào góc quay Chính mà ta cần thiết kế khâu bù momen cho dập tắt dao động hệ làm cho sai lệch nhỏ, không ảnh hưởng xấu đến tốc độ quay hệ 4.3 Cấu trúc điều khiển mạch vịng tốc độ Ta thấy có nhiều nhiễu tác động vào hệ nên mạch vòng tốc độ tất nhiễu phải xử lí hết ta tiến hành tổng hợp mạch vịng vị trí góc quay Vì ta tổng hợp mạch vòng điều khiển tốc độ : 47 Chương : Ứng dụng động IPM vào hệ truyền động điều khiển vị trí làm việc chế độ bám có thống số thay đổi Hình 4.3 Cấu trúc mạch vịng tốc độ bỏ qua nhiễu Ta tạm thời bỏ qua tất nhiễu tác động vào mạch vòng tốc độ hệ, coi mạch vòng dòng điện khâu Fkm Tương tự chương , ta có điều khiển R PI với thông số : {   với K = T =  Ta thấy thông số PID phụ thuộc vào hệ số J∑ thay đổi theo góc quay , nên ta cần thiết kế điều khiển thích nghi có hệ số điều khiển thay đổi liên tục phụ thuộc vào hệ số J Tiếp theo ta xét đến trường hợp bị ảnh hưởng nhiễu + + _ + _ _ + TN ND Hình 4.4 Cấu trúc mạch vịng tốc độ có nhiễu 48 Chương : Ứng dụng động IPM vào hệ truyền động điều khiển vị trí làm việc chế độ bám có thống số thay đổi Nhìn vào sơ đồ tổng quát mạch vịng điều khiển tốc độ có nhiễu ta thấy có tất loại nhiễu : - Momen cản hệ đại lượng biến thiên theo góc quay - Khi momen qn tính biến thiên tạo nên thành phần tương tự momen cản tác dụng lên trục động - Khi momen qn tính biến thiên hệ số điều khiển tốc độ phải biến thiên theo Ta bù trường hợp nhiễu : - Với trường hợp momen quán tính thay đổi làm hệ số điều khiển thay đổi, ta thêm khâu nhận dạng thích nghi nhằm muc đích từ giá trị góc đo ta tính tốn giá trị momen qn tính lúc để thay đổi giá trị điều khiển Ta có momen qn tính tính từ góc quay theo cơng thức (4.3) : = Từ thơng số trọng lượng cần chiều dài cần có trên, ta tính tốn momen quan tính để tiến hành tính tốn điều khiển PID cho hợp lí - Đối với trường hợp bù momen cản, thành phần momen biến thiên nên bù momen cản Mc bù GFF ta cịn tiến hành bù momen cản momen quan tính biến thiên gây Mc2 = bù GFF2 Ta tiến hành tính chọn bù Thiết kế bù momen cản Mc GFF : Khi điều khiển góc tà momen cản Mc thay đổi 1 với giá trị M c  P.D  P .cos m Ta thấy Mc thay đổi theo hàm hình sin, i i nên bù GFF ta phải chọn khâu có thành phần khếch đại đạo hàm để dự đốn trước dạng tín hiệu nhiễu mà bù sớm để đảm bảo chất lượng momen 49 Chương : Ứng dụng động IPM vào hệ truyền động điều khiển vị trí làm việc chế độ bám có thống số thay đổi Ta có hệ số khếch đại P GFF nghịch đảo tích hệ số khếch đại mạch vòng tốc độ nên ta có P = 0.6 Hằng số D khâu đạo hàm ta chọn 0.02 để đáp ứng vừa kịp - Đối với momen cản Mc2 ta thấy Mc2 = tín hiệu hình sin nên tương tự ta thiết kế GFF2 với giá trị : P = 0.55 D = 0.005 Mơ mạch vịng tốc độ : Với thông số : P = 50N, l = 5m gia tốc trọng trường g=10m/s2 ta có : Momen cản Mc = Momen quán tính = 5cos = 0.05 + 0.0125cos2 = Tính tốn hệ số PI :  { Sau chạy thử hiệu chỉnh kết tính tốn ta có { Sơ đồ mơ động : Hình 4.5 Sơ đồ mơ mạch vòng tốc độ 50 Chương : Ứng dụng động IPM vào hệ truyền động điều khiển vị trí làm việc chế độ bám có thống số thay đổi Tốc độ đặt động tín hiệu hình sin với biên độ 100sin(0.75t) (rad/s) Ta thu kết mô : - Nếu khâu bù feedforwar tải : Toc dong co khong co FFW tai 150 tocdothuc tocdodat 100 Toc 50 -50 -100 -150 10 15 20 25 Time(s) 30 35 40 45 50 Hình 4.6 Đồ thị tốc độ khơng có khâu bù Sai lech toc khong co FFW tai 100 sai lech 80 60 Sai lech toc do(rad/s) 40 20 -20 -40 -60 -80 -100 10 15 20 25 Time(s) 30 35 40 Hình 4.7 Sai lệch tốc độ khơng có khâu bù FFW tải - Khi có khâu bù feedforward tải : 51 45 50 Chương : Ứng dụng động IPM vào hệ truyền động điều khiển vị trí làm việc chế độ bám có thống số thay đổi Toc dong co tocdothuc tocdodat 100 Toc dong co 50 -50 -100 10 15 20 25 Time(s) 30 35 40 45 50 45 50 Hình 4.8 Đồ thị tốc độ có khâu bù FFW tải Sai lech toc co FFW tai Sai lech toc do(rad/s) 100 50 -50 -100 10 15 20 25 Time(s) 30 35 40 Hình 4.9 Sai lệch tốc độ có khâu bù FFW tải Nhận xét : So với khơng có khâu bù có khâu bù chất lượng tốc độ động ổn định rõ rệt 4.4 Thiết kế mạch vịng vị trí Khi mạch vòng tốc độ ổn định ta tiến hành thiết kế mạch vịng vị trí : Do tín hiệu góc quay đặt vào hình sin nên theo lý thuyết điều khiển vị trí trình bày chương ta có hai phương pháp để làm cho tín bám tín hiệu đặt hạ cấp vô sai đầu vào feed forward đầu vào Ở em chọn phương pháp feedforward đầu vào Sơ đồ điều khiển mạch vịng vị trí : 52 Chương : Ứng dụng động IPM vào hệ truyền động điều khiển vị trí làm việc chế độ bám có thống số thay đổi G φ* Rφ - * + + - τ s Hình 4.10 Sơ đồ mạch vịng điều khiển vị trí Tính chọn điều khiển : Bộ điều khiển cho mạch vòng vị trí ta chọn PI với cách tổng hợp tương tự với mạch vịng tốc độ Sau tính tốn chạy mơ hình để hiệu chỉnh, ta có kết : KP = 4.5 KI = 0.4 Bộ bù feedforward đầu vào G ta chọn có khâu khuếch đại khâu đạo hàm để dự đốn trước biến thiên góc quay để đáp ứng nhanh Ta chọn hệ số khuếch đại P = -0.06 hệ số đạo hàm D = 2.46 Ta có sơ đồ mơ : Hình 4.11 Sơ đồ mơ mạch vịng điều khiển vị trí Tín hiệu đặt đầu vào khâu hình sin thể góc quay động dao động quanh điểm cố định với biên độ góc quay : Kết mơ : - Khi khơng có khâu feedforward lượng đặt đầu vào : 53 0.78 + sin (0.5t - ) (rad) Chương : Ứng dụng động IPM vào hệ truyền động điều khiển vị trí làm việc chế độ bám có thống số thay đổi Vi tri cua co cau khong co FFW luong dat vitrithuc vitridat Vi tri 0.5 -0.5 -1 10 15 20 25 Time(s) 30 35 40 45 50 Hình 4.12 Kết mơ vị trí khơng có khâu FFW lượng đặt Sai lech vi tri khong co FFW luong dat Sai lech vi tri(rad) sailechvitri 0.5 -0.5 -1 10 15 20 25 Time(s) 30 35 40 45 Hình 4.13 Sai lệch vị trí khơng có khâu FFW lương đặt - Khi có khâu feedforward lượng đặt đầu vào : 54 50 Chương : Ứng dụng động IPM vào hệ truyền động điều khiển vị trí làm việc chế độ bám có thống số thay đổi Vi tri cua co cau vitrithuc vitridat Vi tri 0.5 -0.5 -1 10 15 20 25 Time(s) 30 35 40 45 50 Hình 4.14 Kết mơ mạch vịng vị trí có khâu bù Sai lech vi tri co FFW luong dat sailechvitri 0.5 -0.5 -1 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Time(s) Hình 4.15 Kết mơ mạch vịng vị trí có khâu bù Nhận xét : Ta thấy rõ ràng khâu bù feedforward lượng đặt cho chất lượng tốt mà tín hiệu góc quay thực bám sát với tín hiệu góc quay đặt sai lệch nhỏ cịn khơng có khâu bù feedforward đầu vào, tín hiệu góc quay thực ln bị chậm sau tín hiệu góc quay đặt giá trị sai lệch lớn 55 KẾT LUẬN KẾT LUẬN Đồ án xây dựng mơ hình động IPM dựa phương pháp MTPA để tính tốn dịng điện vùng tốc độ nhằm tận dụng momen phản ứng phần ứng giúp nâng momen tải động lên chút Ngoài đồ án cịn tìm hiểu phương pháp điều khiển vị trí ứng dụng Kết mơ mơ hình động IPM cho thấy thuật tốn MTPA áp dụng vào cho kết điều khiển động tốt phương pháp truyền thông Chương cuối đồ án thực việc mô ứng dụng thử việc điều khiển vị trí vào ví dụ cụ thể điều khiển góc tà sử dụng nhiều sống Kết mô cho thấy chuyển động điều khiển bám có thơng số điều khiển thay đổi ta tính chọn điều khiển để có chất lượng điều khiển tốt với sai lệch nhỏ Do hạn chế thời gian mặt kiến thức hạn hẹp nên em thực việc kiểm chứng điều khiển mô mà chưa thể kiểm tra thực nghiệm Em kính mong nhận góp ý thầy để đồ án em thêm hồn thiện Trong trình thự đồ án, em củng cố thêm vốn kiến thức môn điều khiển truyền động điện tiếp cận với phương pháp điều khiển vị trí có ứng dụng nhiều thực tế Một lần em xin cảm ơn thầy PGS.TS Bùi Quốc Khánh tận tình dạy em suốt trình thực đồ án Em mong nhận đóng góp thầy giúp em hoàn thiện đồ án Em xin chân thành cảm ơn Hà Nội, ngày tháng năm 2018 Sinh viên thực Phùng Anh 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bùi Quốc Khánh, Bài giảng truyền động điện công nghiệp [2] Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Văn Liễn, Cơ sở truyền động điện, Nhà xuất Khoa học kĩ thuật 2009 [3] R Krishnan, Permanent Magnet Synchronous and Brushless DC Motor, CRC Press LLC, 2001 [4] Nguyễn Phùng Quang, Matlab & Simulink dành cho kĩ sư điều khiển tự động, Nhà xuất Khoa học kĩ thuật Hà Nội, 1996 [5] Nguyễn Phùng Quang, Điều khiển vector truyền động điện xoay chiều ba pha, Nhà xuất Bách Khoa Hà Nội, 2016 [6] Nguyễn Dỗn Phước, Lý thuyết điều khiển tuyến tính, Nhà xuất Khoa học kĩ thuật, 2005 [7] S Morimoto, Y Takeda, T Hirasa, K Tanuguchi, “Expansion of Operating Limits for Permanent Magnet Motor by Current Vector Control Considering Inverter Capacity”, IEEE Trans on Industry Application, Vol 26, No 5, 1990, pp 866871 [8] S Morimoto, M Sanada, Y Takeda, “Wide – speed operation of interior permanent magnet synchronous motor with high – performance current regulator”, IEEE Trans on Industry Application, Vol 30, No 4, 1994, pp 920-926 57 ... Quốc Khánh, em tìm hiểu động IPM kiểu thuật toán điều khiển vị trí Vì e định chọn đồ án với tên đề tài : “ Nghiên cứu hệ truyền động điều khiển vị trí dùng động IPM ” Trong đồ án em tiến hành tự. .. Chủng loại động từ trước tới truyền động vị trí 29 Chương Hệ truyền động điều khiển vị trí có dùng loại động Servo như: Động chiều, động bước, động xoay chiều ba pha đồng rô to lồng sóc, động xoay... sử dụng nhiều thực tế Đồ án chia thành chương : Chương : Tổng quan động đồng NCVC Chương : Tổng hợp hệ truyền động điều khiển tốc độ truyền động động IPM Chương : Hệ truyền động điều khiển vị trí