Kết quả mô phỏng

Như mô tả trong hình 3.2, các đề xuất thiết kế SDRE dựa trên việc quan sát tối ưu ước tính tải có mômen xoắn TL và sau đó ước tính tải có mômen xoắn TL được cung cấp cho các SDRE dựa trên việc tối ưu hóa tốc độ điều khiển. Có tính đến sự cân bằng giữa hiệu quả hệ thống và hiệu suất điều khiển lấy mẫu là tần số,

cũng như tần số PWM, được thiết kế là 5kHz.

Ngoài ra, một không gian vectơ PWM được sử dụng để điều chỉnh dòng pha chảy vào PMSM.

Để so sánh, ta trình bày kết quả mô phỏng của 2 phương pháp đã đề xuất dựa vào SDRE là khi n = 0 và n = 2. Cần lưu ý rằng, khi n = 0, bộ điều khiển được đề xuất tương tự như một bộ điều khiển toàn phương tuyến tính LQR (có một sự khác biệt nhỏ trong uffq và uffd).

Trường hợp 1:

- Tốc độ mong muốn (d ): 50 rad/s → 100 rad/s - Thông số động cơ danh định.

3 Ids 2 Iqs 1 w 1 s 1 s 1 s f(u) f(u) f(u) 3 Vqs 2 Vds 1 TL

Page 52

- Mômen xoắn tải: TL = 1N.m

Trường hợp 2:

- Tốc độ mong muốn (d ): -50 rad/s → 50 rad/s - Thông số động cơ danh định.

- Mômen xoắn tải: TL = 1N.m

Trường hợp 3:

- Tốc độ mong muốn (d ): 50 rad/s - Thông số động cơ danh định.

- Mômen xoắn tải: TL = 1N.m → 2N.m

Dưới đây là kết quả sau khi mô phỏng trên Matlab Simulink lần lượt theo 2 phương pháp đã nêu: khi n = 0 và n = 2.

Page 53

Hình 3.5. Đáp ứng vận tốckhi n = 0 ở trường hợp 1

Page 54

Hình 3.7. Đáp ứng vận tốckhi n = 0 ở trường hợp 3

Nhận xét: Các hình từ 3.5 đến hình 3.7 hiển thị kết quả mô phỏng của phương pháp đề xuất khi n = 0 trong những trường hợp từ 1 đến 3.

Nhận thấy rằng sai số tốc độ ở các trường hợp này cũng rất nhỏ, tuy nhiên độ vọt lố của phương pháp này là khá rõ rệt và có thời gian xác lập khá lớn.

Trong trường hợp 3, khi mômen tải đột nhiên thay đổi từ 1N.m → 2N.m thì xảy ra quá tốc độ khá lớn (xấp xỉ 10 rad/s) mặc dù tốc độ trở về trạng thái ổn định cũng khá nhanh.

Page 55

Phương pháp đề xuất khi n = 0 tuy đã có những ưu việt nhất định (sai số tốc độ là rất nhỏ) nhưng độ vọt lố và thời gian xác lập còn lớn. Vì vậy, ta tiến hành kiểm chứng sự ưu việt của phương pháp đề xuất bằng cách tăng n = 2.

 Với n = 2:

Page 56

Page 57

Hình 3.10. Đáp ứng vận tốckhi n = 2 ở trường hợp 3

Nhận xét: Các hình từ 3.8 đến hình 3.10 hiển thị kết quả mô phỏng của phương pháp đề xuất khi n = 2 trong những trường hợp từ 1 đến 3 đã nêu trên.

Ta thấy trong các trường hợp, các sai số tốc độ trong trạng thái ổn định gần như là bằng không, không hề có vọt lố và thời gian xác lập rất ngắn so với phương pháp đề xuất khi n = 0 (0,6 giây so với 0,009 giây).

Hình 3.10 cho thấy tốc độ động cơlà rất ổn định trong suốt thời gian thoáng qua khi mômen tải đột nhiên thay đổi từ 1N.m → 2N.m (sai số tốc độ tại vị trí mômen thay đổi chỉ là xấp xỉ 0,6 rad/s và lập tức trở về trạng thái ổn định). Trong cả 3 trường hợp, mômen xoắn tải TL được ước tính một cách chính xác bởi phương pháp thiết kế SDRE dựa trên việc quan sát tối ưu.

Page 58

CHƯƠNG 4:

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Phương pháp số được dựa trên các nghiệm nội suy của SDRE hoặc điều khiển không gian trạng thái. Phương pháp này rất dễ dàng để thực hiện và đã cho thấy thực hiện rất tốt trên các hệ thống phi tuyến loại rộng.

Một bộ điều khiển SDRE dựa trên việc quan sát tối ưu đã được đề xuất để theo dõi chính xác quỹ đạo của một thanh ghi số liệu PMSM. Trong cả 2 phương pháp khin = 0 và n = 2, sự ổn định đã được phân tích, chứng minh và phương pháp số dùng chuỗi Taylor dùng để xấp xỉ các trường hợp của mỗi SDRE mà không thể giải quyết trực tiếp.

Luận văn đã được chứng minh rằng các phương pháp đề xuất SDRE dựa trên thuật toán điều khiển tối ưu có thể đảm bảo năng kiểm soát tốt hơn (như là không có vọt lố, không có sai lệch tĩnh và phản ứng thoáng qua nhanh) trong khả năng theo dõi tốc độ so với các phương pháp điều khiển thông thường tuyến tính (ví dụ như LQR và điều khiển PI), thậm chí trong các biến thể của các thông số động cơ và tải mô-men xoắn. Đặc biệt, các phương pháp SDRE được hình thành cho hàm chi phí với hệ số trọng lượng không đổi.

Với kết quả nghiên cứu của luận văn có thể ứng dụng và phát triển cho các hệ thống phi tuyến trong thực tế như động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu.

Page 59

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Nguyễn Thị Phương Hà, Huỳnh Thái Hoàng (2005), Lý thuyết điều khiển tự động, Nhà xuất bản đại học quốc gia TP. Hồ Chí Minh.

2. Nguyễn Nhật Lệ (2001), Tối ưu hóa ứng dụng, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, tr. 76-87.

3. Nguyễn Hoàng Hải, Nguyễn khắc Kiểm (2003), Lập trình matlab, NXB Khoa học Kỹ thuật Hà Nội, tr. 114- 131.

4. H.T. Banks, B.M. Lewis, H.T. Tran (2007), “Nonlinear feedback controllers and compensators: a state-dependent Riccati equation approach”.

5. L. Yan and D. Ma (2001), Global Optimization for constrained nonlinear programs using line-up competition algorithm, Conpus . Oper. Res. 25, (11- 22) pp.1601-1610.

6. Ton Duc Do, Han Ho Choi, Member, IEEE, and Jin-Woo Jung, Member, IEEE

(2012), “SDRE-Based Near Optimal Control System Design for PM Synchronous

Motor”, IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRIAL ELECTRONICS, Vol. 59,