Điều khiển hệ truyền động T-Đ có tham số biến đổi bằng mạch vòng dòng điện
MỤC LỤC
CẤU TRÚC ĐIỀU KHIỂN
Chức năng cơ bản của mạch vòng dòng điện trong các hệ thống truyền động một chiều và xoay chiều là trực tiếp (hoặc gián tiếp) xác định mômen kéo của động cơ, ngoài ra còn có chức năng bảo vệ, điều chỉnh gia tốc v.v…. Khi tín hiệu dòng điện chưa đủ để khâu phi tuyến ra khỏi vùng kém nhạy thì bộ điều chỉnh làm viêc như bộ điều chỉnh tốc độ (hay điện. áp) mà không có sự tham gia của mạch phản hồi dòng điện.
TỔNG HỢP HỆ TRUYỀN ĐỘNG T-Đ
Sơ đồ cấu trúc và tham số hệ truyền động T-Đ
Khối phát xung điều khiển các tiristo sử dụng hệ thống phát xung đồng bộ nhiều kênh, trong đó việc đồng bộ được thực hiện nhờ việc đồng bộ hoá điện áp tựa với lưới. Để đảm bảo yêu cầu là điện áp một chiều có chứa ít thành phần xoay chiều tần số cao và tỷ lệ với tốc độ động cơ, không bị trễ nhiều về giá trị và dấu so với biến đổi đại lượng đo, ta sử dụng.
Mạch vòng dòng điện
Ở đây, một đường hồi tiếp được thêm vào để cung cấp giỏ trị đo được ở ngừ ra của cơ cấu chấp hành, tớn hiệu sai số es là sự khỏc nhau giữa ngừ ra cơ cấu chấp hành (uc) và ngừ ra bộ điều khiển (v) được đến về ngừ vào bộ tớch phõn qua khõu khuếch đại 1/Tt. Một sự thuận lợi với phương pháp antiwindup này là nó có thể áp dụng cho nhiều cơ cấu chấp hành, không chỉ cơ cấu chấp hành bảo hòa mà còn cỏc bộ kớch cú đặc tớnh tựy ý, như vựng chết hay hiện tượng trễ, theo ngừ ra của bộ kớch được đo lường.
Sơ đồ mô phỏng
Đầu ra của cơ cấu chấp hành được giới hạn bằng hàm toán học hình (b). Ứng dụng kỹ thuật này cho bộ điều khiển tốc độ PI để tránh hiện tượng Windup khi tín hiệu điều khiển rơi vào vùng bão hoà.
MÔ PHỎNG HỆ TRUYỀN ĐỘNG T-Đ VỚI BỘ ĐIỀU KHIỂN PI
Nhận xét: Bộ điều khiển PI cho kết quả điều khiển rất tốt khi mômen quán tính J của hệ bằng với mômen tính toán. Nhận xét: Trường hợp đối tượng có mômen quán tính tăng dần đều thì chất lượng điều chỉnh của hệ tuyền động kém đi nhiều so với khi momen quán tính bằng mômen tính toán.
ĐIỀU KHIỂN THÍCH NGHI
- ĐIỀU KHIỂN THÍCH NGHI TỰ CHỈNH (STRAC)
- ĐIỀU KHIỂN THÍCH NGHI Cể Mễ HèNH THEO DếI (MRAC)
- ĐIỀU KHIỂN THÍCH NGHI KÉP (DAC)
Bộ điều khiển thích nghi tự chỉnh đơn giản nhất là bộ điều khiển thích nghi tự chỉnh tham số, tức là nó không tự thay đổi cấu trúc bộ điều khiển mà chỉ xác định lại các tham số ai , i=1,2, …, n và bj , j=1,2,…,m cho mô hình truyền đạt như (hình 2.1) của đối tượng để từ đó tự chỉnh định lại các tham số điều khiển của chính mình cho phù hợp. Bên cạnh hiện tượng không tiến tới giá trị lý tưởng p* của vector tham số bộ điều khiển p mặc dù cơ cấu chỉnh định đã triệt tiêu được sai lệch (e→0), một vấn đề cũng cần bàn ở đây là nên chọn hệ số khuyếch đại thích nghi γ như thế nào thì thuật toán chỉnh định p theo luật MIT sẽ hội tụ (cho dù không hội tụ với giá trị lý tưởng. Bước 3: Là bước thiết kế luật thay đổi tín hiệu vào để sao cho luật thích nghi bảo đảm θ(t) gần đúng với các tham số chưa biết của hệ thống θ* khi t-> ∞ Nói chung, hệ thống nghiên cứu hiện chưa xác định mô hình cụ thể, nhưng dù có thì ta cũng sẽ nghiên cứu trên mô hình tổng quát rồi sau đó áp dụng cho hệ cụ thể.
CHO TRUYỀN ĐỘNG T–Đ Cể THAM SỐ J BIẾN ĐỔI
- KẾT QUẢ MÔ PHỎNG
Nhiệm vụ điều khiển đặt ra là tuỳ theo sự thay đổi của tham số khuếch đại của đối tượng mà ta phải hiệu chỉnh hệ số khuếch đại b0 của bộ điều khiển sao cho hệ thống gồm bộ điều khiển và đối tượng mắc nối tiếp luôn có được hàm truyền đạt mong muốn. Với việc sử dụng phương pháp điều chỉnh thích nghi dùng mô hình, mô hình nhận dạng đặt nối tiếp và tiêu chuẩn thích nghi theo luật MIT, kết quả mô phỏng với bộ điều khiển thích nghi như đã thiết kế, hệ luôn đạt được chất lượng rất tốt khi tham số mô men quán tính J của hệ thay đổi. Sai lệch tĩnh, độ quá điều chỉnh, thời gian quá độ , số lần dao động của hệ truyền động đều tốt hơn rất nhiều so với việc dùng bộ điều khiển PID, nhất là khi mô men quán tính J lớn hơn nhiều lần so với Jtinhtoan bộ điều khiển thích nghi cho đáp ứng rất nhanh.
ĐIỀU KHIỂN MỜ VÀ MỜ LAI PID
GIỚI THIỆU CHUNG
Vậy bản chất nguyên lý điều khiển mờ là xây dựng mô hình, xây dựng thuật toán để điều khiển theo nguyên lý điều khiển mờ, nói cách khác là làm cách nào để có thể tổng quát hóa chúng thành một nguyên lý điều khiển mờ chung và từ đó áp dụng cho các quá trình tương tự. Khái niệm về tập hợp đã được hình thành trên nền tảng logic và được định nghĩa như một sự xếp đặt chung các vật, các đối tượng có cùng chung một tính chất, được gọi là phần tử của tập hợp đó. Từ định nghĩa về một tập hợp A bất kỳ ta có thể xác định được hàm liờn thuộc àA(x) cho tập hợp đú và ngược lại từ hàm liờn thuộc àA(x) của tập hợp A cũng hoàn toàn suy ra được định nghĩa cho tập hợp A.
XÂY DỰNG MÔ HÌNH MỜ CHO MỘT ĐỐI TƯỢNG
Ta thấy mờ hoá đơn trị cho phép tính toán về sau rất đơn giản nhưng không khử được nhiễu đầu vào, mờ hoá Gaus hoặc mờ hoá hình tam giác không những cho phép tính toán về sau tương đối đơn giản mà còn đồng thời có thể khử nhiễu đầu vào. Mỗi giá trị ngôn ngữ đó của biến tốc độ được xác định bằng một tập mờ định nghĩa trên tập nền là tập các số thực dương chỉ giá trị vật lý x (đơn vị là km/h) của biến tốc độ v như 40km/h, 50km/h,.v…v… Hàm liên thuộc tương ứng của chúng được ký hiệu bằng: àrất chậm (x), àchậm (x), àtrung bỡnh(x), ànhanh (x), àrất nhanh(x). Công thức này cho phép xác định giá trị y’ với sự tham gia của tất cả các tập mờ đầu ra một cách bình đẳng và chính xác, tuy nhiên lại không để ý đến độ thỏa mãn của luật điều khiển quyết định và thời gian tính toán lâu (xem hình 4.7).
TỔNG HỢP BỘ ĐIỀU KHIỂN MỜ
Trong quá trình xây dựng một bộ điều khiển mờ, người thiết kế hệ thống luôn đặt ra câu hỏi là làm thế nào để tổng hợp được các bộ điều khiển mờ có chất lượng điều khiển tốt thoả mãn các yêu cầu chất lượng đặt ra. Hơn nữa cho đến bây giờ vẫn chưa có các nguyên tắc chuẩn mực cho việc thiết kế cũng như khảo sát tính ổn định, tính bền vững, chất lượng điều khiển cũng như quá trình quá độ của hệ thống sử dụng bộ điều khiển mờ. - Không bao giờ lại thiết kế một bộ điều khiển mờ để giải quyết vấn đề mà có thể dễ dàng thực hiện bằng các bộ điều khiển kinh điển (bộ điều khiển P, PI, PD, PID hay bộ điều khiển phản hồi trạng thái,..).
BỘ ĐIỀU KHIỂN MỜ LAI PID
Chức năng giám sát của bộ điều khiển PID ở mạch vòng ngoài được lý giải như sau: nếu bộ điều khiển mờ ở mạch vòng trong hoạt động tốt tức là đảm bảo chất lượng điều chỉnh cho hệ thống thì bộ điều khiển PID ở mạch vòng ngoài không tham gia vào công việc điều chỉnh. Khi bộ điều khiển mờ ở mạch vòng trong hoạt động không tốt, có khuynh hướng gây mất ổn định cho hệ thống thì bộ điều khiển PID ở mạch vòng ngoài sẽ can thiệp nhằm đưa hệ thống về trạng thái ổn định. Cơ sở của phương pháp này là dựa vào việc phân tích sai lệch e(t) và đạo hàm của sai lệch, các tham số KP, TI, TD của bộ điều khiển PID sẽ được tự động chỉnh định theo phương pháp chỉnh định mờ của Zhao, Tomizuka và Isaka.
XÂY DỰNG HỆ ĐIỀU KHIỂN MỜ LAI PID
- CẤU TRÚC HỆ ĐIỀU KHIỂN MỜ LAI PID
- KẾT QUẢ MÔ PHỎNG
Như vậy bộ chỉnh định mờ sẽ có hai đầu vào là e(t), đạo hàm của đầu ra dw/dt và hai đầu ra là Hs KP, và Hs KI , do đó có thể xem như nó gồm hai bộ chỉnh định mờ, mỗi bộ gồm có hai đầu vào và một đầu ra. Sau khi xây dựng mô hình mô phỏng bao gồm bộ điều khiển mờ lai PID và đối tượng, ta tiến hành quá trình thử nghiệm với các giá trị khác nhau của J để phát hiện các “lỗ hổng”, nếu có “lỗ hổng” xuất hiện ta phải quay lại điều chỉnh bộ chỉnh định mờ bằng cách điều chỉnh lại độ che phủ lên nhau của các giá trị ngôn ngữ, điều chỉnh lại các luật điều khiển, trường hợp bộ điều khiển làm việc không ổn định thì ta phải kiểm tra lại luật “Nếu. Sai lệch tĩnh, độ quá điều chỉnh, thời gian quá độ , số lần dao động của hệ truyền động đều tốt hơn rất nhiều so với việc dùng bộ điều khiển PID, nhất là độ quá điều chỉnh và thời gian quá độ rất nhỏ.
