Tiếp tục nghiên cứu, phát triển lý thuyết trượt cho các bộ điều khiển tốc độ và mô-men động cơ và các hệ thống phi tuyến khác như: mobile robot, tay máy, cơ cấu…
Phát triển phương pháp tự động hiệu chỉnh thông số hệ thống phù hợp với mô hình điều khiển cho các hệ động cơ.
Nghiên cứu, tích hợp lý thuyết nghiên cứu vào các bộ điều khiển có kích thước nhỏ như FPGA và vi điều khiển.
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ
1. Tan-No Nguyen, Thanh-Binh Pham, Van-Trong Hoang, Tan-Tien Nguyen, Viet-Long Nguyen, Nguyen-Vu Truong, "Efficient Sensorless Speed Estimation of Electrical Servo Drives Using a Full-Order Nonsingular Terminal Sliding Mode Observer", Mathematical Problems in Engineering, vol. 2021, Article ID 8175848, 8 pages, 2021.
2.Trong-Toan Tran, Tan-No Nguyen, Duc-Duy Nguyen, Viet-Long Nguyen, Nguyen-Vu Truong, "Robust Adaptive Output Feedback Control for a Class of Underactuated Aerial Vehicles with Input and Output Constraints", Mathematical Problems in Engineering, vol. 2020, Article ID 7193136, 18 pages, 2020.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. D. Cherifi, Online Stator and Rotor Resistance Estimation Scheme Using Sliding Mode Observer for Indirect Vector Controlled Speed Sensorless Induction Motor, Am. J. Comput. Sci. Technol., 2019, 2 (1), 1.
2. Y. C. Luo, Z. S. Ke, and Y. P. Kuo, Sensorless vector controlled induction motor drive with optimization algorithm speed controller design strategy, Proc. - 2014 Int. Symp. Comput. Consum. Control, 2014, 2014 (1), 888–891.
3. B. Hekimoglu, Optimal Tuning of Fractional Order PID Controller for DC Motor Speed Control via Chaotic Atom Search Optimization Algorithm, IEEE Access, 2019, 7 (1), 38100–38114.
4. S. K. Kommuri, K. C. Veluvolu, M. Defoort, and Y. C. Soh, Higher-order sliding mode observer for speed and position estimation in pmsm, Math. Probl. Eng., 2014, 2014 (1), 1–12.
5. A. Ferreira de Loza, L. Fridman, L. T. Aguilar, and R. Iriarte, High-order sliding-mode observer–based input-output linearization, Int. J. Robust Nonlinear Control, 2019, 29 (10), 3183–3199.
6. Y. S. Mohamed and A. A. Zaki, Stator Resistance and Speed Estimation for Induction Motor Drives As Influenced by Saturation, Online J. Electron. Electr. Eng., 2009, 3 (2), 416–424.
7. Q. Wang and Z. G. Wu, Robust Output Feedback Control for Input-Saturated Systems Based on a Sliding Mode Observer, Circuits, Syst. Signal Process., 2021, 40 (5), 2267–2281.
8. K. Shao, J. Zheng, H. Wang, F. Xu, X. Wang, and B. Liang, Recursive sliding mode control with adaptive disturbance observer for a linear motor positioner, Mech. Syst. Signal Process., 2021, 146 (1), 1–16.
9. W. Xu, S. Qu, L. Zhao, and H. Zhang, An Improved Adaptive Sliding Mode Observer for Middle- And High-Speed Rotor Tracking, IEEE Trans. Power Electron., 2021, 36 (1), 1043–1053.
10. T. Ma, L. Li, and H. Li, Observer-based finite-time adaptive sliding mode control for itô stochastic jump systems with actuator degradation, IEEE Access, 2020, 8 (1), 18590–18600.
11. M. M. Mahmouh and M. Khater, Robust Chatter-Free Sliding Mode Observer of Sensorless Induction Motor Drives, ERJ. Eng. Res. J., 2007, 30 (1), 9–15. 12. Z. Ma and G. Sun, Dual terminal sliding mode control design for rigid robotic
manipulator, J. Franklin Inst., 2018, 355 (18), 9127–9149.
13. H. Chen and S. Wo, RBF neural network of sliding mode control for time- varying 2-DOF parallel manipulator system, Math. Probl. Eng., 2013, 2013 (1), 1–12.
14. N. P. Quang,Điều khiển vector truyền động điện xoay chiều ba pha, Nhà xuất
bản Bách Khoa Hà Nội, 2016, Hà Nội..
15. S. Krim, S. Gdaim, and M. F. Mimouni, Robust Direct Torque Control with Super-Twisting Sliding Mode Control for an Induction Motor Drive, Complexity, 2019, 2019 (1), 1–24.
16. T. G. Habetler, F. Profumo, M. Pastorelli, and L. M. Tolbert, Direct Torque Control of Induction Machines Using Space Vector Modulation, IEEE Trans. Ind. Appl., 1992, 28 (5), 1045–1053.
17. Y. Feng, J. Zheng, X. Yu, and N. V. Truong, Hybrid terminal sliding-mode observer design method for a permanent-magnet synchronous motor control system, IEEE Trans. Ind. Electron., 2009, 56 (9), 3424–3431.
18. M. Usama and J. Kim,Robust adaptive observer-based finite control set model predictive current control for sensorless speed control of surface permanent magnet synchronous motor, Trans. Inst. Meas. Control, 2021, 43 (6), 1416– 1429.
19. J. Chen, J. Huang, and Y. Sun, Resistances and Speed Estimation in Sensorless Induction Motor Drives Using a Model with Known Regressors, IEEE Trans. Ind. Electron., 2019, 66 (4), 2659–2667.
20. Y. Zhang and X. F. Cheng, Sensorless Control of Permanent Magnet Synchronous Motors and EKF Parameter Tuning Research, Math. Probl. Eng., 2016, 2016 (1), 1–12.
21. A. Taheri, H. P. Ren, and C. H. Song, Sensorless Direct Torque Control of the Six-Phase Induction Motor by Fast Reduced Order Extended Kalman Filter, Complexity, 2020, 2020 (1), 1–10.
22. M. Zhang, F. Xiao, R. Shao, Z. Deng, and H. S. Su, Robust Fault Detection for Permanent-Magnet Synchronous Motor via Adaptive Sliding-Mode Observer, Math. Probl. Eng., 2020, 2020 (1), 1–6.
23. Z. Boulghasoul, Z. Kandoussi, A. Elbacha, and A. Tajer, Fuzzy Improvement on Luenberger Observer Based Induction Motor Parameters Estimation for High Performances Sensorless Drive, J. Electr. Eng. Technol., 2020, 15 (5), 2179–2197.
24. Y. C. Luo and C. L. Tsai, Speed estimation vector-controlled induction motor drive based on fuzzy logic control flux estimator, J. Low Freq. Noise Vib. Act. Control, 2019, 38 (3–4), 1220–1233.
25. L. N. Tan, T. P. Cong, and D. P. Cong, Neural Network Observers and Sensorless Robust Optimal Control for Partially Unknown PMSM with Disturbances and Saturating Voltages, IEEE Trans. Power Electron., 2021, 36 (10), 12045–12056.
26. B. Fan, Z. Yang, W. Xu, and X. Wang, Rotor resistance online identification of vector controlled induction motor based on neural network, Math. Probl. Eng., 2014, 2014 (1), 1–11.
27. H. O. Ozer, Y. Hacioglu, and N. Yagiz, High order sliding mode control with estimation for vehicle active suspensions, Trans. Inst. Meas. Control, 2018, 40 (5), 1457–1470.
28. A. K. Junejo, W. Xu, C. Mu, M. M. Ismail, and Y. Liu, Adaptive Speed Control of PMSM Drive System Based a New Sliding-Mode Reaching Law, IEEE Trans.
Power Electron., 2020, 35 (11), 12110–12121.
29. H. Armghan, M. Yang, A. Armghan, N. Ali, M. Q. Wang, and I. Ahmad,
Design of integral terminal sliding mode controller for the hybrid AC/DC microgrids involving renewables and energy storage systems, Int. J. Electr. Power Energy Syst., 2020, 119 (December 2019), 1–15.
30. C. Ren, X. Li, X. Yang, and S. Ma, Extended state observer-based sliding mode control of an omnidirectional mobile robot with friction compensation, IEEE Trans. Ind. Electron., 2019, 66 (12), 9480–9489.
31. D. H. Shah and D. M. Patel, Design of sliding mode control for quadruple-tank MIMO process with time delay compensation, J. Process Control, 2019, 76, 46– 61.
32. Y. Feng, X. Yu, and F. Han, On nonsingular terminal sliding-mode control of nonlinear systems, Automatica, 2013, 49 (6), 1715–1722.
33. S. S. S. Farahani, N. Masoomabadi, and M. Jahed-motlagh, Robust Congestion Control Using Sliding Mode Control In TCP/IP Computer Networks, Int. J. Ind. Electron. Control Optim., 2020, 3 (4), 503–510.
34. P. Ignaciuk and M. Morawski, Discrete-Time Sliding-Mode Controllers for MPTCP Networks, IEEE Trans. Syst. Man, Cybern. Syst., 2021, 51 (10), 6029– 6039.
35. Y. Feng, F. Han, and X. Yu, Chattering free full-order sliding-mode control, Automatica, 2014, 50 (4), 1310–1314.
36. F. E. Hoyos, A. Rincón, J. A. Taborda, N. Toro, and F. Angulo, Adaptive quasi- sliding mode control for permanent magnet DC motor, Math. Probl. Eng., 2013, 2013 (1), 1–12.
37. I. Jmel, H. Dimassi, S. Hadj-Said, and F. M’Sahli, An adaptive sliding mode observer for inverted pendulum under mass variation and disturbances with experimental validation, ISA Trans., 2020, 102 (1), 264–279.
control of MIMO uncertain nonlinear systems and its application to robot manipulators, Int. J. Precis. Eng. Manuf., 2015, 16 (2), 255–266.
39. N. Ettalabi, M. Bouzi, B. Bossoufi, K. Anoune, and E. Mouncef, Fuzzy-sliding mode speed control of permanent magnet synchronous motor using NPC converter, Int. J. Eng. Res. Technol., 2020, 13 (7), 1649–1657.
40. A. Mechernene, M. Loucif, and M. Zerikat, Induction motor control based on a fuzzy sliding mode approach, Rev. Roum. des Sci. Tech. Ser. Electrotech. Energ., 2019, 64 (1), 39–44.
41. G. Wang, X. Hao, N. Zhao, G. Zhang, and Di. Xu, Current Sensor Fault- Tolerant Control Strategy for Encoderless PMSM Drives Based on Single Sliding Mode Observer, IEEE Trans. Transp. Electrif., 2020, 6 (2), 679–689. 42. Z. Yang, L. Wan, X. Sun, L. Chen, and Z. Chen, Sliding Mode Control for
Bearingless Induction Motor Based on a Novel Load Torque Observer, J. Sensors, 2016, 2016 (1), 1–10.
43. S. M. Kazraji, R. B. Soflayi, and M. B. B. Sharifian, Sliding-Mode Observer for Speed and Position Sensorless Control of Linear-PMSM, Electr. Control Commun. Eng., 2014, 5 (1), 20–26.
44. T. Bai and J. Liu, Sensorless control of permanent magnet synchronous motor based on adaptive sliding mode observer, 2019 6th Int. Conf. Syst. Informatics, ICSAI 2019, 2019, 6 (1), 33–38.
45. P. V. Surjagade, S. R. Shimjith, and A. P. Tiwari, Second order integral sliding mode observer and controller for a nuclear reactor, Nucl. Eng. Technol., 2020, 52 (3), 552–559.
46. C. Chen, W. Song, and S. Ding, Continuous Integral Terminal Sliding Mode Control for Double-Layer Peltier System Based on Finite-Time Observer, Math. Probl. Eng., 2020, 2020 (1), 1–10.
47. H. Hou, X. Yu, L. Xu, K. A. Rsetam, and Z. Cao, Finite-Time Continuous Terminal Sliding Mode Control of Servo Motor Systems, IEEE Trans. Ind.
Electron., 2019, 46 (1), 1–9.
48. Y. Feng, M. Zhou, F. Han, and X. Yu, Speed control of induction motor servo drives using terminal sliding-mode controller, Stud. Syst. Decis. Control, 2018, 115, 341–356.
49. Y. Feng, M. Zhou, F. Han, and X. Yu, Full-Order Terminal Sliding-Mode Observer for Induction Motor, Chinese Control Decis. Conf., 2017, 29 (1), 742–745.
50. Y. Feng, M. Zhou, X. Zheng, F. Han, and X. Yu, Full-order terminal sliding- mode control of MIMO systems with unmatched uncertainties, J. Franklin Inst., 2018, 355 (2), 653–674.
51. M. T. Rizi and H. Eliasi, Nonsingular terminal sliding mode controller for voltage and current control of an islanded microgrid, Electr. Power Syst. Res., 2020, 185 (1), 1–16.
52. V. Behnamgol and A. R. Vali, Terminal sliding mode control for nonlinear systems with both matched and unmatched uncertainties, Iran. J. Electr. Electron. Eng., 2015, 11 (2), 109–117.
53. Y. Feng, X. Yu, and Z. Man, Non-singular terminal sliding mode control of rigid manipulators, Automatica, 2002, 38 (12), 2159–2167.
54. Y. Feng, M. Zhou, X. Zheng, F. Han, and X. Yu, Terminal sliding-mode control of induction motor speed servo systems, Proc. IEEE Int. Work. Var. Struct. Syst., 2016, 2016 (5), 351–355.
55. J. Li, H. Du, Y. Cheng, G. Wen, X. Chen, and C. Jiang, Position tracking control for permanent magnet linear motor via fast nonsingular terminal sliding mode control, Nonlinear Dyn., 2019, 97 (4), 2595–2605.
56. Z. Hou, P. Lu, and Z. Tu, Nonsingular terminal sliding mode control for a quadrotor UAV with a total rotor failure, Aerosp. Sci. Technol., 2020, 98 (1), 1–18.
terminal sliding mode observer and fractional-order software phase-locked loop for speed-sensorless control of interior permanent magnet synchronous motor, J. Adv. Comput. Intell. Intell. Informatics, 2021, 25 (1), 83–89.
58. X. Du, X. Fang, and F. Liu, Continuous Full-Order Nonsingular Terminal Sliding Mode Control for Systems with Matched and Mismatched Disturbances, IEEE Access, 2019, 7, 130970–130976.
59. H. Zhang, Q. Liu, J. Zhang, S. Chen, and C. Zhang, Speed Regulation of Permanent Magnet Synchronous Motor Using Event Triggered Sliding Mode Control, Math. Probl. Eng., 2018, 2018 (1), 1–11.
60. WRC, Basic of AC Drives, Siemens Tech. Educ. Progr, 2012, 1–104.
61. Y. Xu, M. Wang, W. Zhang, and J. Zou, Sliding mode observer for sensorless control of surface permanent magnet synchronous motor equipped with LC filter, IET Power Electron., 2019, 12 (4), 686–692.
62. Q. Wang, H. Yu, M. Wang, and X. Qi, An Improved Sliding Mode Control Using Disturbance Torque Observer for Permanent Magnet Synchronous Motor, IEEE Access, 2019, 7, 36691–36701.
63. M. Ayadi, O. Naifar, and N. Derbel, High-order sliding mode control for variable speed PMSG-wind turbine-based disturbance observer, Int. J. Model. Identif. Control, 2019, 32 (1), 85–92.
64. H. Niu and Q. Lan, Continuous Integral Terminal Sliding Mode Control for a Class of Uncertain Nonlinear Systems, Chinese Control Conf. CCC, 2018, 2018 (1), 579–584.
65. X. Zheng, R. Song, and H. Li, Full-order terminal sliding mode stator flux observer for DFIG, Proc. 2016 IEEE 11th Conf. Ind. Electron. Appl. ICIEA 2016, 2016, 23 (2), 299–303.
66. Y. Shtessel, Christopher Edwards, L. FridmanArie, and A. Levant, Sliding mode control and observation, Birkhäuser, New York, NY, 2014, 1–356. 67. A. Razzaghian, R. Kardehi Moghaddam, and N. Pariz, Fractional-order
nonsingular terminal sliding mode control via a disturbance observer for a class of nonlinear systems with mismatched disturbances, JVC/Journal Vib. Control, 2021, 27 (1–2), 140–151.
68. L. Dou, M. Du, Q. Mao, and Q. Zong, Finite-time nonsingular terminal sliding mode control-based fuzzy smooth-switching coordinate strategy for AHV-VGI, Aerosp. Sci. Technol., 2020, 106 (1), 1–11.
PHỤ LỤC
I. Mô hình thực nghiệm bao gồm: Máy tính chủ, máy tính target, phần mạch
điện và các loại động cơ.
Máy tính chủ (Host Computer): là máy tính cá nhân Lenovo Yoga S730 (Intel
Core i7-8565U, 1.8Ghz, 1.99Ghz, RAM 8G, Window 10 Home - 64-bit Operating System, SSD 500Gb). Trên máy tính chủ cài đặt phần mềm Matlab 2011b với Visual Studio C++ 2010 Compiler, trong môi trường Matlab/Simulink được dùng để thiết kế mô phỏng các giải thuật điều khiển cho các loại động cơ hoặc biên dịch ra dữ liệu thực thi cho máy tính Target.
Máy tính Target (Target Computer): là máy tính desktop Dell (Intel Core 2
Due, 3.0 Ghz, 3.0 Ghz, RAM 4G, HHD 250Gb) được tích hợp thêm hai card thu thập dữ liệu, PCI-6024 (điều khiển PWM và đọc tín hiệu cảm biến dòng điện và điện áp stator ) và PCI-6280 (đọc tốc độ sử dụng module QUAD encoder tích hợp trong card), máy tính target truyền thông với máy tính Host thông qua chuẩn giao tiếp TCP/IP.
Phần mạch điện: có nhiệm vụ nhận tín hiệu điều khiển từ Card DAQ được
tích hợp trong máy tính Target, và biến đổi chúng thành tín hiệu công suất cao điều khiển động cơ, đồng thời thu thập tín hiệu cơ-điện (dòng diện, điện áp, tốc độ) hồi tiếp về cho bộ điều khiển. Phần mạch điện bao gồm: mạch nguồn, mạch cảm biến, mạch cách ly, mạch IC láy, và mạch đóng ngắt IGBT.
Động cơ: được gá đặt cố định trên phần khung cơ khí, bao gồm ba loại động
cơ khác nhau: Động cơ không đồng bộ, động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu, động cơ DC.
Quy trình thực nghiệm được thực hiện đầu tiên ở bước thiết kế, hiệu chỉnh các thông số của bộ điều khiển ở môi trường Matlab/Simulink. Sau khi thiết kế, hiệu chỉnh hoàn tất chúng được biến đổi thành dữ liệu thực thi chạy trên máy target bằng chương trình biên dịch Visual C++ Compiler, dữ liệu thực thi được truyền tới máy tính target thông qua chuẩn truyền thông TCP/IP, sau khi dữ liệu được truyền tới máy tính target, máy tính target thực thi nội trong trong dữ liệu đó có thể một hay nhiều lần, và được điều khiển thông qua máy tính Host. Các dữ liệu thu thập được trong
quá trình hoạt động có thể được truyền trực tiếp tới máy Host trong quá trình hoạt động (chế độ …..), hoặc được lưu trữ ở ổ cứng của máy target (chế độ Stand-Alone). Sau khi thực thi xong, náy Host có thể đọc dữ liệu được lưu trong ổ cứng của máy Target thông qua giao tiếp TCP/IP.
Hình I.1. Sơ đồ mô hình thực nghiệm
Hình I.2. Mô hình thực nghiệm
Mạch nguồn
Mạch nguồn có nhiệm vụ tạo ra nguồn DC cung cấp cho mạch điều khiển và mạch công suất, có các điện áp đầu vào là: 220VAC/50Hz, 15VAC/50Hz, điện áp ra là: 380VDC – 20A, ±15VDC – 1A , ±5VDC – 1A . Target PC Sensors NI Card Motor Host PC Inverter
Hình I.3. Sơ đồ nguyên lý và hình ảnh mạch nguồn
Mạch cách ly
Mạch cách ly làm nhiệm vụ tách biệt tính hiệu điều khiển của boad DAQ và tín hiệu điện ở board công suất làm nhiệm vụ bảo vệ board điều khiển. Có hai dạng tín hiệu chính giao tiếp giữa board DAQ và board công suất, với tín hiệu đóng ngắt các khóa IGBT cần tần số đóng ngắt cao hơn do đó sử dụng IC HCPL2631, với thông số kỷ thuật: (…..), ngoài ra tín hiệu Enable và Fault thì có tần số thấp hơn, với thời gian đóng ngắt thấp, do đó sử dụng IC cách ly 6N137. Các tụ điện C7, C8, C9, C10 để ổn định điện áp nguồn nuôi cho các IC cách ly. Các tín hiệu điều khiển ngõ ra của các IC cách ly đều được hỗ trợ điện trỡ treo (pull-up resistor). Mỗi tín hiệu điều khiển đều hỗ trợ led báo hiệu, thuận lợi cho việc kiển tra trong quá trình thực nghiệm.
Hình I.4. Sơ đồ nguyên lý mạch cách lý
Mạch đo dòng điện, điện áp
Mạch đo dòng điện của các pha sử dụng điện trở Shunt R49, R50, R51. Điện áp rơi trên mỗi điện trở này được đo bởi mạch cách ly, và từ giá trị điện áp rơi biết
được, cùng với giá trị điện trở cố định, ta tìm được dòng điện đo được ở các pha, và chúng có mối liên hệ với nhau bởi ông thức: