khiển chuyển động ổn định tần số máy phát Diezen.
Do quan hệ ω = f(Δφ) là phi tuyến và để thực hiện bộ điều khiển phi tuyến, trong luận văn này tôi đề xuất phương pháp dùng bộ điều khiển PID kết hợp với bộ điều khiển mờ.
Bộ điều khiển ở vòng trong cho mạch vòng điều chỉnh vị trí cho hệ hệ thống điều khiển vector biến tần - động cơ 3 không đồng bộ dùng khâu điều chỉnh PD kinh
51
điển, bộ điều chỉnh mờ vòng ngoài có nhiệm vụ là phải tự động điều chỉnh được hai tham số Kp, KD của bộ PD.
Lý do chỉ sử dụng bộ điều khiển mờ lai PD mà không sử dụng bộ điều khiển mờ lai PID là vì:
- Khi sử dụng bộ điều khiển mờ lai, bộ điều khiển mờ đóng vai trò quyết định chất lượng điều chỉnh của hệ thống. Bộ điều khiển kinh điển PD hay PID đóng vai trò là xử lý với chức năng giám sát tính ổn định của hệ thống. Vì vậy, việc sử dụng bộ điều khiển PD hay PID trong bộ điều khiển mờ lai không ảnh hưởng nhiều đến chất lượng của hệ thống điều chỉnh vị trí.
- Nếu sử dụng bộ điều khiển mờ lai PID, nhiệm vụ thiết kế sẽ phức tạp hơn so với việc thiết kế bộ điều khiển mờ lai PD.
Bộ điều khiển mờ lai PD được thiết kế theo mô hình mờ Sugeno bậc "0", có nghĩa là các hàm liên thuộc đầu ra có dạng hằng số. Các bước tiến hành tổng hợp bộ điều chỉnh vị trí dùng bộ điều khiển mờ lai PD như sau:
1. Định nghĩa các biến vào ra: Bộ điều khiển mờ lai PD gồm có hai đầu vào và một đầu ra.
- Đầu vào thứ 1 là sai lệch giữa vị trí đặt và vị trí thực của hệ thống, đại lượng này được ký hiệu là ET.
- Đầu vào thứ 2 là tốc độ biến thiên theo thời gian của sai lệch giữa vị trí đặt và vị trí thực của hệ thống, đại lượng này được ký hiệu là DET.
- Đầu ra của bộ điều khiển mờ lai là giá trị điện áp một chiều, đại lượng này được ký hiệu là U.
2. Định nghĩa tập mờ (giá trị ngôn ngữ) cho các biến vào ra.
- Xác định miền giá trị vật lý cho các biến vào ra: Sai lệch ET được chọn trong miền giá trị [-10,+10] rad; tốc độ biến đổi DET của sai lệch cũng có miền giá trị nằm trong khoảng [-10,+10] rad và điện áp một chiều U nằm trong khoảng [-10,+10]V.
- Xác định số lượng tập mờ cần thiết: về nguyên tắc, số lượng tập mờ cho mỗi biến ngôn ngữ nên nằm trong khoảng từ 3 đến 10. Nếu số lượng ít hơn 3 thì ít có ý nghĩa vì không thực hiện được việc lấy vi phân; Nếu lớn hơn 10 thì con người khó có khả
52
năng bao quát hết các trường hợp xảy ra. Vì vậy, chọn số lượng tập mờ cho mỗi biến ngôn ngữ là 5. Ta ký hiệu 5 biến ngôn ngữ như sau:
Âm nhiều - S2 Âm ít - S1 Không - Z0 Dương ít - B1 Dương nhiều - B2
Với những ký hiệu như trên thì miền xác định ngôn ngữ của các biến vào là: ET {S2, S1, Z0, B1, B2}
DET {S2, S1, Z0, B1, B2}
Vì bộ điều khiển mờ lai được thiết kế theo mô hình mờ của Sugeno bậc "0" nên biến ra của nó có dạng các hằng số như sau:
U{-10,-7.5,-5,-2.5, 0, 2.5, 5, 7.5, 10}
- Xác định kiểu hàm liên thuộc: Tất cả các hàm liên thuộc của hai biến vào có dạng hình tam giác.
- Rời rạc hoá tập mờ.
3. Xây dựng các luật điều khiển
Theo kinh nghiệm thiết kế, các luật điều khiển được xây dựng theo bảng sau, tổng cộng có 25 luật điều khiển:
Uđk DET S2 S1 Z0 B1 B2 ET S2 -10 -7.5 -5 -2.5 0 S1 -7.5 -5 -2.5 0 2.5 Z0 -5 -2.5 0 2.5 5 B1 -2.5 0 2.5 5 7.5 B2 0 2.5 5 7.5 10
Sử dụng công cụ Toolbox Fuzzy Logic và Simulink của phần mềm Matlab để xây dựng bộ điều khiển mờ lai theo những thiết kế trên. Công cụ Toolbox Fuzzy
53
Logic cho phép người sử dụng thiết kế bộ điều khiển mờ nhanh chóng, chính xác và cho phép kết xuất kết quả ra vùng Workspace để tiến hành mô phỏng bằng công cụ Simulink của Matlab.
Hình 3. 13. Định nghĩa các biến vào ra của bộ điều khiển mờ lai PD
Hình 3. 14 .Định nghĩa các tập mờ cho biến ET của bộ điều khiển mờ lai PD
.
54
Hình 3. 16 . Định nghĩa các tập mờ cho biến U của bộ điều khiển mờ lai PD
Hình 3. 17. Xây dựng các luật điều khiển cho bộ điều khiển mờ lai PD
55
Hình 3. 19. Quan sát tín hiệu vào ra của bộ mờ lai PD.