I. Lý do chọn đề tài
3.3.1. Hệ thống điều khiểu tìm kiếm tối ưu
Sơ đồ hệ thống như hình 3.5.
l l f U ,
Hình 3.5. Sơ đồ điều khiển tối ƣu hiệu suất theo phƣơng pháp tìm kiếm tối ƣu
Bộ biến tần
Đo công suất
Bộ điều khiển
Điều khiển tối ưu hiệu suất
ĐK
Pin Tín hiệu phản hồi
Trong sơ đồ này bao gồm các bộ điều khiển như momen, tốc độ, vị trí, và có thêm bộ điều khiển tối ưu. Ở mục 3.2. ta đã biết tổng công suất tổn hao ở chế độ tải nhất định đều có dạng đặc tính theo biến điều khiển tối ưu như hình 3.6.
Hình 3.6. Hình dạng đƣờng cong tổng công suất tổn hao Ploss = f(x)
Nhận xét rằng hàm ΔPt = f(x) có dạng gần giống một Parabol với điểm cực tiểu là điểm P trên hình vẽ. Hàm số đơn điệu giảm từ Xmin tới Xtư và đơn điệu tăng từ Xtư tới Xmax. Bài toán tìm điểm tối ưu P thực chất là bài toán tìm điểm cực tiểu của một biến trong khỏang [Xmin, Xmax]. Phương pháp giải bài toán tối ưu hàm một biến có đặc tính dạng như trên có thể tìm theo từng bước cố định hay biến động. Dưới đây là một trong những phương pháp hiệu quả trong việc tìm kiếm theo bước biến động. Tìm Xtư bằng cách từng bước thu nhỏ khoảng tìm kiếm [Xmin, Xmax].
Thuật toán tìm kiếm tối ưu được xây dựng theo các bước sau:
Bước 1: Trong khoảng tìm kiếm [Xmin, Xmax] lấy 2 điểm 1 2 1 1,X
X trong khoảng [Xmin, Xmax] mà có độ hội tụ khác nhau cũng như tốc độ tính toán và khả năng tìm ra điểm tối ưu khác nhau. Có nhiều phương pháp chọn các giá trị
1 2 1 1,X
X như phương pháp lát cắt vàng, phương pháp Fibonacci. Phương pháp xấp xỉ patabol.
Ưu điểm của phương pháp này là đơn giản và bao gồm tất cả các loại tổn ΔPt ΔPtmin O Xtư X P ΔPloss Xmin Xmax
thất như tổn thất bộ biến đổi, các tổn thất phụ khác mà phương pháp mô hình tổn hao không kể ra được. Phương pháp này không yêu cầu về các thông số của máy, có thể thực hiện được cho mọi động cơ và các loại bộ biến đổi khác nhau. Phương pháp này tránh được sự thay đổi về thông số của động cơ.
Tuy nhiên, nhược điểm của nó là bộ điều khiển tối ưu hiệu suất phải có liên hệ với công suất tổn hao bằng các hàm. Quá trình tìm kiếm sẽ hội tụ dễ dàng hơn nếu giá trị nhỏ nhất của hàm này phân biệt rõ ràng. Mặt khác bộ điều khiển tối ưu sẽ làm giảm công suất đầu ra của động cơ nếu như vòng điều khiển momen không giữ được momen ở giá trị xác định.
Hình 3.7. Biểu diễn phƣơng pháp thu nhỏ khoảng nghiệm
Pt P Pt X O Xmin X1 X2 Xtư Ptmin Xmax Pt P Pt X O Xmin Xtư Ptmin Xmax
Một cách lý tưởng mạch vòng tối ưu và mạch vòng điều khiển momen phải được tách biệt nhau. Mặc dù sự tách biệt hoàn toàn là không thể, nó có thể chấp nhận được nếu thời gian đáp ứng của mạch điều khiển momen và tốc độ ngắn hơn nhiều so với thời gian giữa 2 lần liên tiếp điều khiển của mạch tối ưu. Nếu yêu cầu này không được đáp ứng thì mạch vòng điều khiển momen không thể duy trì được công suất đầu ra.