Điều khiển động cơ không đồng bộ dùng phương pháp phản hồi trạng thái

1 B GIÁO D C VÀ ĐÀO T O Đ I H C ĐÀ N NG ƠNG HỒNG NG C HƯNG Cơng trình đư c hồn thành t i Đ I H C ĐÀ N NG Ngư i hư ng d n khoa h c : TS Tr n Đình Khơi Qu c ĐI U KHI N Đ NG CƠ KHÔNG Đ NG B DÙNG PHƯƠNG PHÁP PH N H I TR NG THÁI Chuyên ngành: T ñ ng hóa Mã s : 60.52.60 Ph n bi n : PGS TS Bùi Qu c Khánh Ph n bi n : TS Phan Văn Hi n Lu n văn s ñư c b o v t i H i ñ ng ch m Lu n văn t t nghi p th c sĩ k thu t t i Đ i h c Đà N ng vào ngày 07 tháng 05 năm 2011 TÓM T T LU N VĂN TH C SĨ K THU T Đà N ng – Năm 2011 Có th tìm hi u lu n văn t i : - Trung tâm Thông tin - H c li u, Đ i h c Đà N ng - Trung tâm H c li u, Đ i h c Đà N ng M Đ U Ph m vi nghiên c u: Đi u n ĐCKĐB rotor l ng sóc theo Lý chon đ tài phương pháp ph n h i tr ng thái Ngày h truy n ñ ng c a dây truy n s n xu t Phương pháp nghiên c u hi n ñ i, ĐCKĐB rotor l ng sóc đư c s d ng r ng rãi b i có Phư ng pháp nghiên c u lý thuy t: Nghiên c u v n ñ v nhi u ưu ñi m như: C u t o ñơn gi n, d ch t o, giá thành r , v n phương pháp ph n h i tr ng thái, mơ hình ĐCKĐB rotor l ng hành tin c y an toàn V i s phát tri n c a lý thuy t ñi u n sóc, T ng h p b ñi u n PHTT theo phương án ñã ch n ngành có liên quan làm cho ĐCKĐB rotor l ng sóc chi m Phương pháp th c nghi m: S d ng cơng c tính tốn ph n d n ưu th h truy n ñ ng m m Matlab, t o d li u mô ph ng, mô ph ng ki m ch ng thu t tốn Trong q trình u n ĐCKĐB rotor l ng sóc Đ đ ng làm vi c đư c xác n đ nh có nhi u phương pháp khác ñánh giá k t qu Ý nghĩa khoa h c th c ti n c a ñ tài nhau, m i phương pháp có nh ng ưu m c ñi m, Đ tài ñư c nghiên c u thành cơng s góp ph n ki m ch ng m c đích chung phương pháp ph i ñơn gi n, n ñ nh, xác, phát tri n phương pháp u n b ng PHTT, m t phương pháp chi phí th p có hi u qu cao u n linh ho t, tồn di n khơng gian tr ng thái vào ñ i Phương pháp ph n h i tr ng thái s d ng tín hi u ph n h i đ tư ng ñi u n ñang s d ng r ng rãi hi n ĐCKĐB rotor ñi u n ĐCKĐB rotor l ng sóc làm vi c theo ñúng yêu c u ñ t ra, l ng sóc Đây s s ñ xây d ng h th ng u n có đáp ng nhanh đư c tín hi u đ u vào, lo i b ñư c nhi u ch t lư ng cao v đ xác, n đ nh th a mãn ñ i v i h lo n h th ng, nh y v i thay đ i l i v kích c Vi c th ng truy n đ ng có yêu c u nghiêm ng t v m t ñ ng h c chuy n ñ i ñi u n hi u qu linh h at b ng cách bi n ñ i nhi u lo n t bi n đ i bên ngồi Vì v y tơi ch n Đ tài “Đi u C u trúc lu n văn M ñ u Chương 1: T ng quan v không gian tr ng thái n đ ng khơng đ ng b b ng phương pháp ph n h i tr ng Chương 2: Phương pháp ph n h i tr ng thái thái” ñ làm ñ tài nghiên c u Chương 3: Mô hình hóa đ ng khơng đ ng b rotor l ng sóc M c đích nghiên c u Chương 4: Thi t k b ñi u n ph n h i tr ng thái ñi u n khuy ch ñ i ñi u n, Máy móc đư c u n xác dư i M c tiêu nghiên c u c a ñ tài Thi t k b ñi u n ph n h i tr ng thái ñi u n ĐCKĐB rotor l ng sóc h n tính, h phi đ ng khơng đ ng b pha K t lu n n Xây d ng mơ hình mơ ph ng k t qu Matlab-Simulink Chương T NG QUAN V KHÔNG GIAN TR NG THÁI Đ i tư ng ph m vi nghiên c u 1.1 Gi i thi u v không gian tr ng thái Đ i tư ng nghiên c u: ĐCKĐB rotor l ng sóc 1.2 Các bi n tr ng thái c a m t h th ng đ ng 1.3 Phương trình tr ng thái c a h th ng giá tr si, i = 1,2 ,n, ñã ch n trư c t yêu c u ch t lư ng c n có c a 1.3.1 Mơ hình tr ng thái liên t c c a h th ng h th ng th ng g m bư c sau 1.4 Các tính ch t c a h th ng không gian tr ng thái Bư c 1: Xác ñ nh ña th c ñ c trưng ∆(s) c a ma tr n A(k) ∆(s) = det(sI −A(k)) = sN + a1 sN-1 + a2 sN −2 + + aN 1.4.1 Tính n ñ nh Bư c 2: Ch n nghi m sk = ( s1, s2, sN ) mong mu n cho 1.3.2 Mơ hình tr ng thái gián đo n c a h th ng (2 − 4) 1.4.2 Tính ñi u n ñư c phương trình ñ c trưng c a h th ng Ta s thi t k b u n 1.4.3 Tính quan sát ñư c ph n h i âm tr ng thái K theo phương pháp Roppenecker ñ chuy n 1.5 K t lu n ñi m c c t i nh ng v trí m i Bư c 3: Ki m tra l i thông s xem K có t ng h p đư c, ma tr n Chương PHƯƠNG PHÁP PH N H I TR NG THÁI h kín A(k) - B(k).K 2.1 Gi i thi u v phương pháp ph n h i tr ng thái 2.2 Phương pháp ph n h i tr ng thái Phương pháp Roppenecker tìm ma tr n K 2.2.1 Đ t v n ñ Nhi m v ñ t ph i tìm b u n ph n h i tr ng thái K cho h kín x(k + 1) = ( A(k ) − B(k ).K ).x(k ) + B(k ).w(k ) nh n nh ng giá 2.2.2 Phương pháp ph n h i tr ng thái cho h n tính tr si, i=1, ,n cho trư c làm ñi m c c Trích lu n văn (tr.19,20) ta tìm T h phương trình (2− 1)  x(k ) = A(k ) x(k ) + B(k )u ( k )   y ( k ) = C ( k ) x ( k ) + D ( k )u ( k ) ñư c b ñi u n ph n h i tr ng thái K K = −(t1 t2 tN )(a1 a2 aN ) −1 2.2.3 Phương pháp ph n h i tr ng thái cho h phi n Ta có c u trúc ph n h i tr ng thái (Hình 2.2) Xét phương trình tr ng thái h phi n có m tín hi u vào, m tín hi u Dk wk uk xk+1 Bk Z-1 xk Ck yk K Hình 2.3 Mơ hình ñi u n PHTT ra, n bi n tr ng thái (n ≥ m) có d ng m  dx (2 − 8a)  = f ( x) + H ( x)u = f ( x) + hi (x)ui  dt i =1 (2 − 8b)  y = g(x)  Trong  x1   u1   g1(x)        x =  M  ; u =  M  ; g(x) =  M  ; H (x) = (h1( x), h2 ( x), ,hm ( x)) x  u   g (x)   n  m  m  ∑ Ak V i u (k ) = w(k ) − Kx (k ) (2− 7) (2 − 2) ñây w(k)= Thay (2 − ) vào h phương trình (2 − 1) ta đư c  x(k + 1) = ( A(k ) − B (k ).K ).x(k ) + B (k ).w(k ) (2 − 3)   y = (C (k ) − D (k ).K ).x( k ) + D(k ).w(k ) Nhi m v ph i thi t k K cho ma tr n [A(k)− B(k)K] nh n n Thi t k b ñi u n PHTT cho h phi n (2−8) ta tìm cách đ i h tr c t a ñ z = m(x) ñ chuy n h phương trình phi n sang d ng h phương trình n tính phương pháp TTHCX Phương pháp Tuy n Tính Hóa Chính Xác Trích t lu n văn (tr.21-24) ta có bư c sau Bư c 1: Xác ñ nh vector b c tương ñ i (r1,r2,…,rm) c a ñ i tư ng LhiLkf g j (x) = k ≤ rj - v i m i i, j = 1,2, , m Bư c 2: Ki m tra ñi u ki n r = r1+r2, +…+rm = n Ma tr n L(x) u = a(x) + L−1( x)w (2 −12) V i:  Lh Lrf1 −1g1(x) L Lh Lrf1 −1g1(x)   Lrf1 −1g1(x) m      ; a(x) = −L−1(x) M  (2 −13) L(x) =  M O M  rm −1  rm  Lh Lf gm (x) L Lh Lrfm −1gm (x)   Lf gm(x)   m     Ta xây d ng đư c mơ hình n tính hóa xác không suy bi n v i  Lh Lrf1 −1g1 (x) Lh Lrf1 −1g1( x)   Lh1 Lrf2 −1g2 ( x) Lh2 Lrf2 −1g2 ( x) L( x) =  M M  rm −1 rm −1  Lh L f gm ( x) Lh L f gm ( x)  L Lhm Lrf1 −1g1( x)   L Lhm Lrf2 −1g2 (x)   O M  L Lhm Lrfm −1gm ( x)   (2− 9) Bư c 3: Th c hi n phép ñ i h tr c t a ñ ta s ñưa h phi n (2–8) tr thành h n tính MIMO sau  dz  = Az + Bw  dt  y = Cw  Trong T  b1 Θ L Θ   c1 Θ  A1 Θ L Θ       T  Θ c2  Θ A2 L Θ  ; B =  Θ b2 L Θ  ; A=  M M O M  C = M M O M  M M     Θ Θ L b  Θ Θ L A  Θ Θ M M    (2 −11a) (2 −11b) L Θ  L Θ  O M T L cm   V i: Θ ma tr n g m toàn ph n t 0,  Θ L 0  0     M M O M  thu c ki u rk×rk ; bk =   thu c ki u rk×1 A= M  0 L 1      0 L 0 1      T ck = (1 L 0) thu c ki u 1×rk, Bư c 4: Tìm b u n PHTT cho ñ i tư ng (2 - 8) ñư c t o b i phép bi n ñ i tr c sau Hình 2.4 Đi u n n tính hóa xác quan h vào-ra h phi n MIMO Khi đư c n tính hóa xác, h kín (tuy n tính) v i mơ hình tr ng thái (2 −11) s có ma tr n truy n ñ t: 1   r1 L  s  Y (s) =  M O M W (s) (2 −14) 0 L   srm    B ñi u n (2 −12) phép ñ i bi n tr c t a đ khơng nh ng n tính hóa ñư c ñ i tư ng mà tách ñư c thành m kênh riêng bi t 2.3 D ñoán tr ng thái c a h th ng H th ng đư c mơ t b ng h phương trình (2 −1) sau đây:  x(k ) = A(k ) x(k ) + B(k )u(k )   y(k ) = C(k ) x(k ) + D(k )u(k ) Trích t lu n văn (tr.24-26) Ý tư ng c a phương pháp thi t k b quan sát tr ng thái Luenberger s d ng khâu (Hình 2.5) có h phương trình 10 q(k +1) = A(k )q(k ) + B(k )u(k ) + L[ y(k ) − y1(k ) − D(k )u(k )]  y(k ) = C(k )q(k )  u(k)  x ( k + ) = A ( k ) x ( k ) + B ( k )u ( k )   y ( k ) = C ( k ) x ( k ) + D ( k )u ( k ) (2 −15) y(k) 2.4 K t lu n Phương pháp PHTT dùng bi n tr ng thái ño ñư c v i tín hi u đo đư c đ u đ u vào đ l y tín hi u thơng qua b quan sát tr ng thái Nh ng tr ng thái quan sát đư c nh ng tr ng thái ñi u n n ñ nh c a h th ng qua m t ma tr n ñi u q(k) q( k + ) n = A( k ) q ( k ) + B ( k )u ( k ) + L [ y ( k ) − y ( k )] V i mơ hình n tính ta dùng phương pháp gán m c c đ tìm Hình 2.5 Mơ hình quan sát tr ng thái h th ng Đ có đư c s x p xĩ q(k)≈ x(k) nh y sau m t kho ng th i gian T đ ng n nói cách khác có đư c x(t ) − d (t) ∞ ≈ t ≥ T Nhi m v thi t k xác ñ nh L (2 – 15) tìm LT đ phương trình (A(k)-C(k)L)T = AT-CTLT nh n giá tr s1,s2,…sn làm giá tr riêng g m bư c sau: Bư c 1: Ch n trư c n giá tr s1 s2,…,sn có giá tr n m đư ng trịn < ng v i th i gian T mong mu n ñ quan sát tín hi u vào Bư c 2: S d ng phương pháp bi t Roppenecker đ tìm b ñi u n LT ph n h i tr ng thái gán ñi m c c s1,s2,…,sn cho ñ i tư ng (2−16) x(k +1) = AT (k ) x(k ) + CT (k )u(k ) B quan sát tr ng thái thư ng ñư c s d ng kèm v i b ñi u n ph n h i tr ng thái (Hình 2.5) u(k) x(k) A(k),B(k) C(k) q(k) C(k) A(k),B(k) y(k) y1(k) b ph n h i tr ng thái, v i mơ hình phi n ta dùng phương pháp n tính hóa xác đ tìm b ph n h i tr ng thái Chương MƠ T TỐN H C Đ NG CƠ KHÔNG Đ NG B 3.1 Gi i thi u 3.2 Quan h ñi n t ñ ng khơng đ ng b pha 3.3 Mơ hình tr ng thái liên t c h tr c t a đ dq T phương trình (3-1),(3-2),(3-3), (Trích t lu n văn tr.28-3) ta thu ñư c h phương trình m i  disd  1−σ  1−σ  ,/ 1−σ  ,/   = − +   σT T isd +ωsisq +  σT ψrd +  σ ωψrq +  σL usd        r   r   s  s  dt  disd  1−σ  1−σ  ,/ 1−σ  ,/   = −ωsisd −  +     σT T isq −  σ ωψrd +  σT ψrq +  σL usq      dt  r   r   s  s  / dψ rd = i − ψ ,/ + (ω −ω)ψ / sd rd s rq  dt Tr Tr  / ,  dψ rq = i − (ω −ω)ψ / − ψ / sq s rd rq  dt Tr Tr  Trong đó: ψ 'rd = σ = 1− L K Hình 2.6 Mơ hình quan sát tr ng thái ψ rq ψ rd ;ψ 'rq = Lm2 Lm Ts = Lm Ls Lr Ls L ; Tr = r Rs Rr H s t t n toàn ph n H ng s th i gian stator, rotor (3−11) 11 12 L2 mM = z p m ψ 'rd isq = z p (1 − σ )Lsψ 'rd isq Lr Đ t vector: ' ' x = isd ; isq; ψ rd ; ψ rq Vector tr ng thái ( ( y = (i u = usd ; usq sd ; isq ) (3−12) ) ) Vector đ u vào T h phương trình (3−11) vi t dư i d ng mơ hình tr ng thái   A=        H phương trình (3 −13a) (3 −13b) 1−σ σTr ωs −ωs  1−σ   − + σT T  r   s Tr 0 Tr 1 0 0 C =  0    1−σ  ω      σLs 1−σ 1−σ  − ω  σ σTr  ; B =   0 − −(ωs −ω)  Tr  0  −(ωs −ω) −  Tr  σ    σLs       0 D=  0    Mơ hình tr ng thái liên t c c a ĐCKĐB h t a ñ dq (Hình 3.3.) dx dt u B D ∫ x T k t qu m c (1.3.2) ta có đư c h PTTT gián ño n (3 −14a) x(k + 1) = A(k )x(k ) + B(k )u(k )  (3 − 14b)  y(k ) = C(k )x(k ) + D(k )u(k ) Theo trích d n lu n văn (tr.34-36) ta có bi n đ u vào usd, usq ωs h ng s ph m vi chu kỳ trích m u T Vector đ u  dx  = Ax + Bu  dt  y = Cx + Du    1−σ  − +   σTs Tr    3.4 Mơ hình tr ng thái gián đo n h tr c t a ñ dq y C A Hình 3.3 Mơ hình tr ng thái liên t c c a ĐCKĐB h t a ñ dq tr ng thái gián ño n sau  disd  T  1 −σ  1− σ T  ,/ 1 −σ  ,/  T  isd + ωTisq +  = 1 −  +   σ T ψrd +  σ ωT ψrq +  ωL usd          dt  σ  Ts Tr  r   s di ,       ,   sd = −ωsTisd + 1− T  + 1− σ isq − 1− σ ωT ψ rd/ + 1− σ T ψrq/ +  T usq    σ T   ωL   σ T  dt  σ  r   s Tr   s   / ,  T / T  dψ rd /    dt = T isd + 1 − T ψrd + (ωs − ω)Tψ rq r r   / ,  T / T dψ rq / (3 −18)  dt = T isq + (ωs − ω)Tψrd + 1− T ψ rq   r r   T phương trình tr ng thái (3−14) ta có ma tr n 1−σ T 1−σ   ωT   T  1−σ  ωsT  1−  + σ Tr σ  σ T T   T  1−σ  r   s  1−σ T   1−σ 1−  +  −ω T  ωT σ  Ts Tr  −   σ Tr  A(k) =  s σ T (ωs −ω)T  T 1− T  T Tr T   r 1− Tr 0 − (ωs −ω)T Tr     T     σLs T  1 0 0  0 σLs  C(k) =  B( k ) =   0 ; D(k ) =  0           0 0    13 14 Khi ñ ng ch y v i Momen t i mC = 50, ta ño ñư c D(k) u (k) B(k) -1 Z x(k) C(k) y(k) A(k) Hình 3.4 Mơ hình tr ng thái gián đo n c a ĐCKĐB h t a ñ dq 3.5 Đ c ñi m phi n c a mơ hình đ ng KĐB Đ ng KĐB có ba đ c m phi n là: C u trúc phi n, tham s phi n ñ c ñi m phi n rác 3.6 K t lu n Mơ hình hố đ i tư ng ñi u n (ĐCKĐB pha) ta ñi thi t l p ta ñi thi t l p phương trình tốn h c đ mô t m i quan h gi a bi n tr ng thái m i quan h vào c a ñ i tư ng, vi c mơ t đư c th c hi n b ng cách phân tích ch c năng, phân tích v t lý phân tích tốn h c phương trình c a đ ng t ta l p đư c mơ hình tr ng thái liên t c c a đ ng khơng đ ng b pha ñ thu n l i cho vi c nh n d ng ta áp d ng vào h th ng MIMO, m t khác ta ñi thi t l p phương trình tr ng thái gián đo n c a đ ng khơng đ ng b Chương THI T K B 4.1 Gi i thi u Ta tìm đư c ma tr n  0.2811 0.9425 0.3507   − 0.9425 0.2811 −18.3403 A(k) =  0.0174 0.9826  0 0.0174 − 0.0314  1 0 0  0  ; D(k ) =  C(k ) =   0  0      Thay thơng s vào h đ ng  0.2811 0.9425    x(k +1) =  − 0.9425 0.2811 0.0174     0 0.0174    1 0 0 0 y(k) =  0 0x(k) + 0        18.3403  0.4986   0.3507  0  ; B(k) = 0 0.0314   0 0.9826    (4 −1) ta ñư   0.4986      c phương trình tr ng thái c a 0.3507 18.3403  0.4986   −18.3403 0.3507 0 x(k) + 0 0.9826 0.0314   0 − 0.0314 0.9826   0 u(k) 0    0.4986  u(k)    (4 − 3) 4.3.1 Xét tính ch t c a h th ng khơng gian tr ng thái Trích d n lu n văn tr.41,42) ta xét xem h th ng (4 − 3) có u 4.3.1.1.Tính u n ñư c Rank(U) = N = h ng c a ma tr n A(k).V y h 4.2 Thơng s c a đ ng khơng đ ng b pha rotor l ng sóc 4.3 Thi t k b ñi u n ph n h i tr ng thái ñi u n ñ ng d ng n tính Xét ω bi n ñ i bé quanh ñi m làm vi c.Trích d n lu n văn (tr.39-41) ω = 2*pi*ndm*Zp/60 =303.6873 rad/s n quan sát đư c đư c khơng PH N H I TR NG THÁI ĐI U KHI N Đ NG CƠ KHƠNG Đ NG B khơng ñ ng b pha T c ñ ωs = 2*pi*fn =314.1593 rad/s (4 − 3) ñi u n đư c 4.3.1.2 Xét tính quan sát đư c Rank(V) = N =4 h ng c a ma tr n A(k).V y h (4 − 3) quan sát ñư c 15 16 4.3.2 Thi t k b ñi u n ph n h i tr ng thái theo phương pháp gán ñi m c c Theo trích d n lu n văn (tr.42-43) ta có mơ hình ph n h i tr ng thái (Hình 4.1) tìm đư c phương trình dư i x(k + 1) = ( A(k ) − B(k )K )x(k ) + B(k )w(k ) isd isq Dk wk u( xk+1 Bk Z-1 yk xk Ck Ak Hình4.3.K t qu mơ ph ng dịng n isd,isq 4.3.3 Thi t k b quan sát tr ng thái K Theo trích d n lu n văn (tr.49,50) ta có phương trình quan sát tr ng Hình 4.1 Mơ hình ph n h i tr ng thái lý tư ng 4.3.2.1 Tìm ma tr n ph n h i tr ng thái K Theo trích d n lu n văn (tr.43-48) v i ñi m c c s1=0.67;s2=0.29;s3 = 0.068; s4 = -0.567 làm giá tr riêng ñ h th ng ñ t ñư c ch t lư ng mong mu n ch n vector tham s  − 1  − 4  − 3  − 6 t1 =   ; t1 =   ; t1 =   ; t1 =   3  2  1  4          Ta tìm đư c 1.1871 − 2.6849 75.8475 − 116.0019 K == −  − 0.5986 4.1207 83.2303 156.2936     4.3.2.2.Thi t k ph n m m Matlab Simulink Theo trích d n lu n văn (tr.48) 4.3.2.3.K t qu mô ph ng thái q(k + 1) = A(k )q(k ) + B(k )u(k ) + L[ y(k ) − y1(k ) − D(k )u(k )] (4 − 4)  y(k ) = C(k )q(k )  4.3.3.1 Tìm ma tr n quan sát tr ng thái L Bư c 1: Ch n trư c giá tr s1 = - 0.1 ; s2 = 0.1; s3 = - 0.2; s4 = 0.2 Tìm LT đ (A(k)-C(k)L)T = AT-CTLT nh n ñi m c c làm giá tr riêng Bư c 2: S d ng phương pháp ñã bi t Roppenecker đ tìm b u n LT ph n h i tr ng thái gán ñi m c c ch n Theo trích d n lu n văn (tr.50,52) ta tìm đư c ma tr n quan sát L  6.2433 12.3186     − 3.4322 − 3.5969 L ==  0.2771 0.4964     0.3425 0.6867    4.3.3.2 Thi t k quan tr ng thái sát ph n m m Matlab Simulink Theo trích d n lu n văn (tr.53) 17 4.3.3.3 K t qu mô ph ng 18 4.3.5 K t qu mô ph ng K t qu mơ ph ng dịng n isd,isq isd isq Hình 4.7 Các k t mô ph ng quan sát isd,isq,ψ’rd, ψ’rq bám sát 4.3.4 Thi t k b PHTT quan sát tr ng thái ph n m m Matlab Simulink Hình 4.9 K t qu mơ ph ng dịng n isd,isq 4.3.6 Đánh giá k t qu Hình 4.11 K t qu mơ ph ng quan sát isd,isq,ψ’rd, ψ’rq bám sát 4.3.6.1 K t qu ñ t ñư c B ñi u n ph n h i tr ng thái K làm cho dòng ñi n ñ u isd ,isq không b dao ñ ng nhi u kh i ñ ng, ñ t ch ñ xác l p kho ng th i gian ng n B quan sát tr ng thái v i ma tr n L làm cho tín hi u sai l ch c a ñ u dịng n bám sát đ t xác l p Và d a vào ta l y ñư c tr ng thái quan sát tín hi u quan sát isd, isq,ψ’rd, ψ’rq c a b quan sát tín hi u isd,isq,ψ’rd, ψ’rq c n quan sát K t qu mô ph ng (Hình 4.6, Hình 4.7) tr ng thái bám sát ñ t ch ñ xác l p Khi k t h p gi a b quan sát b ph n h i tr ng thái ta th y k t qu đ t đư c tín hi u đ u theo u c u c a mơ hình tr ng Hình 4.8 Mơ hình ph n h i tr ng thái có b quan sát Matlab Simulink thái lý tư ng (Hình 4.3 Hình 4.8) 19 20 4.3.6.2 Nh ng h n ch Mơ hình ch s d ng cho h n tính v i t c đ ωs,ω h ng s Nhưng th c t nh ng thơng s thay đ i q trình đ ng làm vi c Đ gi i quy t toán ta dùng phương pháp Tuy n tính hóa xác cho mơ hình đ ng KĐB ta tách mơ hình dịng n c a ñ ng ñ th c hi n 4.3 Thi t k b ñi u n ñ ng khơng đ ng b pha d ng h phi n   1−σ   1−σ      σT + T Ls x1 −  T Lsψ 'rd     s r   r   σLs − σLs x2  w1   u1       1−σ     Ls x2 + (1 − σ )ωLsψ 'rd  +  σLs σLs x1  w2  + u =  u2  =     σT  Tr  u   s   0  w3      3       w   -1 L (x) (4 − 20) Đư c vi t g n l i a(x) u = a( x) + L−1( x)w = −L−1( x) p( x) + L−1( x)w Mơ hình tr ng thái m i ta thu ñư c bây gi (4 − 20) có th đư c s 4.3.1 Tuy n tính hóa xác mơ hình đ ng KĐB T hai phương trình đ u tiên c a h phương trình (3-7) phương d ng cho vi c thi t k b u n trình c a góc l ch t trư ng ϑs ta có ta có h :  disd  1− σ   − σ  ,/  − σ  ,/        = −   σT + T isd + ωsisq +  σT ψ rd +  σ ω ψ rq +  σL usd dt   r   s  r   s    1−σ  di  sd  − σ  ,/  − σ  ,/        = −ωsisd −    σT + T isq −  σ ω ψ rd +  σT ψ rq +  σL usq dt   r   r   s  s   dϑ  s = ωs  dt  (4 − 6) Theo trích d n lu n văn (tr.57-59) ta tìm đư c h phương trình sau • x = f ( x) + h1u1 + h2u2 + h3u3 (4 − 9)   y = g(x)  Trong  x2   a 0  − dx1 + cψ 'rd          f ( x) =  − dx2 − cTrωψ 'rd ; ; h1 =  ; ; h2 =  a ; h3 =  − x1  1  0 0           y1 = g1(x) = x1 ; y2 = g2(x) = x2; y3 = g3(x) = x3 Bây gi ta th c hi n n tính hóa xác mơ hình dịng n c a đ ng KĐB ñã vi t dư i d ng (4 − 9) Theo trích d n lu n văn (tr.59-63) ta tìm đư c b u n ph n h i tr ng thái Hình 4.12 Sơ ñ c u trúc c a ñ i tư ng ĐCKĐB Mơ hình 1  s Y ( x) =   s  0  sau th c hi n TTHCX n tính thu ñư c sau ñã TTHCX sau:   disd 0  dt = w1   W (s) , Hay có th vi t  disq = w    dt 1  dϑ s  s  dt = w3  4.4.2 C u trúc ñi u n tách kênh tr c ti p Sau ñã th c hi n TTHCX thành công không gian tr ng thái m i z, quan h tách kênh ñ u vào-ñ u ñã ñư c ñ m b o hoàn 21 22 toàn.Vi t riêng quan h vào/ra c a hai thành ph n dịng c a ĐC ta có • i sd = w1 (4 − 24) • i sq = w  Mơ hình (4 − 27) đư c vi t l i dư i d ng mơ hình tr ng thái ph n sau • x2 = A2 x2 + B2u2 + D2n2 (4 − 28)   y2 = C2 x2  Ta tách mô hình đ ng thành thành ph n: Thành ph n t o t D a nh ng k t qu ta th y thay th b u ch nh dịng hai thơng (dịng isd ), thành ph n t o mơmen (dịng isq ) chi u sơ ñ c u trúc h truy n ñ ng t a theo t thông rotor kinh 4.4.2.1.Mô hình ph n n (t o t thơng) ñi n b ng m t khâu PHTT hay kh i chuy n tr c t a ñ hai b u • i sd = w1 (4 − 25) • 1 ψ 'rd = isd − ψ 'rd Tr Tr  Đ t bi n tr ng thái ma tr n  0 i  1  x1=  sd  ; u1= (w1 ) ; y1= (isd ) ; A1=  −  ; B1=   ; C1= (1 0)  0 ψ '    T    rd  Tr   r  Mô hình (4 − 25) đư c vi t l i dư i d ng mơ hình tr ng thái ph n n sau: • x1 = A1x1 + B1u1 (4 − 26)   y1 = C1x1  4.4.2.2 Mơ hình ph n (t o mơmen) • mM = kw2  • zp ω = (mM − mC ) J  Đ t bi n tr ng thái ma tr n m  x2=  M  ; u2= (w2 ) ; y2= (mM ) ; n2 = (mC ) ω    0   0   zp  ; B =  k  ; C = (1 0) ; D =    A2 =  zp   0     −  J   J ch nh dòng riêng bi t cho hai thành ph n tr c d q Hình 4.13 C u trúc u n tách kênh tr c ti p c a ñ ng KĐB 4.3.3 T ng h p b ñi u n: 4.3.3.1 T ng h p b ñi u ch nh Risq Rω: Gi thi t ñi u ch nh t c ñ ñ ng (4 − 27) m c dư i t c đ đ nh m c Khi gi ng ñi u ch nh t c ñ ñ ng ñi u chi u, ta s theo l ât t thong khơng đ i → nhánh t hóa ψrd có ∆ψrd =0 1 + Tσ s 1−σ   isq = −(Lmisd )ωs −    σL ψ rd ω + σL usq s   m  Tσ   isd ω = Trψ rd   L mM = z p m ψ rdisq Lr   (4 − 29) 23 24 T ng h p m ch ñi u n g m khâu ñi u ch nh t c ñ khâu ñi u ch nh dịng, coi khâu ngh ch lưu có qn tính r t nh Tnl=0.0017 4.4.5 K t qu mô ph ng Trích t lu n văn (tr.76-77) ta có k t qu Theo trích d n lu n văn (tr.68-71) Ta tìm đư c b u n dịng sau s +1 s+D D Ri sq == = Knl Knl Tnl s Tnl s ) σ Ls D σ Ls Rω = + 2(Tnl + 2TC )s C8TC s (4 − 31) (4 − 36) 4.4.3.2 T ng h p b ñi u ch nh Risd: Khi kh i ñ ng ta làm máy ñi n chi u sau n ñ nh vi c c p ngu n phía kích t isd xong m i c p momen quay isq Ta có th b qua nh hư ng c a ph n ng q trình kh i đ ng lúc m ch có d ng (Hình 4.16) Theo trích d n lu n văn (tr.71-73) ta tìm đư c b ñi u n (1 + Tσ s) Risd = (4 − 38) Tσ 2Knl Tnl.s σLs 4.4.4 Thi t k ph n m m Matlab Simulink Hình 4.22 Mơ ph ng dịng n isd,isq 4.4.6 Nh n xét T k t qu mơ ph ng (Hình 4.24) ta th y mM = mC t i th i gian đóng t i t=2s, đ t xác l p t>2.5s T c ñ ñ ng mơ ph ng (Hình 4.23) kh i đ ng tăng lên r i quay v b ng giá tr đ t Khi đóng t i t c ñ gi m xu ng r i tăng lên l i đ t xác l p Dịng n mơ ph ng (Hình 4.22) kh i đ ng isd, isq tăng lên dịng isd đ t giá tr xác l p còng dòng isq = Khi có t i dịng isq tăng lên ñ t giá tr xác l p 4.5 Đánh giá k t qu Dịng n isd , isq c hai mơ hình (Hình 4.25) (Hình 4.26) q a trình kh i đ ng đóng t i vào dịng n thay đ i (Hình 4.25) đ t giá tr xác l p nhanh giá tr xác l p c hai mơ hình đ u đ t k t qu Trong q trình u n mơ hình ph n h i tr ng thái phi n ñư c thi t k v i bi n tr ng thái tr c ti p đ u vào giá Hình 4.14 Sơ đ mơ ph ng ph n h i tr ng thái h phi n tr ñ t t c đ góc ωdm , t thơng ψ’rddm nên quan sát ñư c t c ñ n, momen linh ho t Mơ hình ph n h i tr ng thái n tính 25 26 đư c s d ng cho khơng khơng đ ng b pha tr ng thái xây d ng b ñi u n ph n h i tr ng thái cho h n tính -Nghiên c u v phương pháp n tính hóa xác xây d ng b ñi u n ph n h i tr ng thái cho h phi n Các k t qu mô ph ng cho th y kh ng d ng t t b ñi u n ph n h i tr ng thái cho ñ ng không ñ ng b v i k t qu mơ ph ng dịng n ño gián ti p isd , isq ñã kh ng ñ nh ñúng gi i pháp ñã ñ xu t nghiên c u Dịng n isd isq ban ñ u dao ñ ng ñ t giá tr xác l p g n Hình 4.25 Mơ ph ng dịng n isd,isq phi n Hình 4.26 K t qu mơ ph ng dịng n isd,isq n tính Dịng n isd , isq c hai mơ hình (Hình 4.25) (Hình 4.26) q trình kh i đ ng đóng t i vào dịng ñi n thay ñ i (Hình 4.25) ñ t giá tr xác l p nhanh giá tr xác l p c hai mơ hình đ u đ t k t qu Trong q trình u n mơ hình ph n h i tr ng thái phi n ñư c thi t k v i bi n tr ng thái tr c ti p ñ u vào giá tr ñ t t c đ góc ωdm , t thơng ψ’rddm nên quan sát ñư c t c ñ n, gi ng Mơ hình ph n h i tr ng thái n tính đ t đư c xác l p nhanh kho ng 0,5s nhanh mơ hình ph n h i tr ng thái phi n Trong q trình u n mơ hình ph n h i tr ng thái phi n ñư c thi t k v i bi n tr ng thái tr c ti p d u vào giá tr đ t t c đ góc ωdm , t thơng ψ’rddm nên quan sát đư c t c đ n, momen linh ho t Mơ hình ph n h i tr ng thái n tính đư c s d ng cho khơng khơng đ ng b pha Lu n văn ch m i hoàn thành: Ph n lý thuy t ñưa phương momen linh ho t Mô hình ph n h i tr ng thái n tính pháp gi i quy t n áp, v n t c góc t trư ng đ u vào usd , usq , ñư c s d ng cho khơng khơng đ ng b pha ωs dịng n đ u, v n t c góc t c đ đ ng đ u isd , isq, ω K T LU N VÀ KI N NGH bi n tr ng thái isd isq , ψ’rd , ψ’rq, ωs dùng bi n tr ng Lu n văn ñã gi i quy t thành cơng v n đ u n ph n h i tr ng thái cho đ ng khơng đ ng b có s d ng hai mơ hình d ng Tuy n tính Tuy n tính hóa xác mơ hình Lu n văn gi i quy t đư c v n ñ : - Nghiên c u mơ hình tr ng thái c a đ ng khơng đ ng b h tr c t a ñ dq Phân tích b n ch t phi n c a ñ ng - Nghiên c u v phương pháp ph n h i tr ng thái, b quan sát thái ph n h i v ñ ñi u n ñ ng Ph n mô ph ng c a phương pháp ph n m m Matlab-Simulink Vì u ki n th i gian, nên lu n văn ch m i d ng l i m cñ nghiên c u v lý thuy t mô ph ng ph n m m MatlabSimulink chưa th c nghi m ñư c k t qu nghiên c u b ng mơ hình th c Đây v n ñ tác gi d ñ nh ti p t c phát tri n, nghiên c u th i gian t i  ... p ñư c, ma tr n Chương PHƯƠNG PHÁP PH N H I TR NG THÁI h kín A(k) - B(k).K 2.1 Gi i thi u v phương pháp ph n h i tr ng thái 2.2 Phương pháp ph n h i tr ng thái Phương pháp Roppenecker tìm ma... phương pháp ph i ñơn gi n, n ñ nh, xác, phát tri n phương pháp ñi u n b ng PHTT, m t phương pháp chi phí th p có hi u qu cao ñi u n linh ho t, tồn di n khơng gian tr ng thái vào ñ i Phương pháp. .. văn M ñ u Chương 1: T ng quan v khơng gian tr ng thái n đ ng khơng đ ng b b ng phương pháp ph n h i tr ng Chương 2: Phương pháp ph n h i tr ng thái thái” ñ làm ñ tài nghiên c u Chương 3: Mơ hình