Hình 3 .5 Sức điện động máy phát thay đổi từ định mức đến quá tải
Hình 3.38 Dịng kích từ máy phát thay đổi từ non tải đến quá tải
Bảng 3.9. So sánh dịng kích từ máy phát (Ikt) khi thực hiện điều khiển PID và điều khiển lai (điều khiển mờ với PID thích nghi)
Tải Bộ điều khiển Thời gian quá độ (Sec)
Thời gian xác lập (Sec)
Non tải PID
Điều khiển lai
0.1635 1.6
0.1235 1.4
Định mức PID
Điều khiển lai
0.164 1.7
0.1231 1.5
Qua phân tích ghi nhận các thơng số ở bảng 3.9 cho thấy các thơng số của dịng kích từ với các trường hợp tải thay đổi khác nhau được hiển thị ở Hình 3.46, hình 3.4, hình 3.48 về thời gian quá độ và thời gian xác lập của bộ điều khiển lai nhanh hơn so với bộ điều khiển bằng PID
Bảng 3.10. So sánh dòng phần ứng (Iu) khi thực hiện điều khiển PID và lai Tải Bộ điều khiển Thời gian xác lập
(Sec)
Độ vọt lố % dòng điện phần ứng
Non tải PID Lai 1.5 2.432519 1.2 2.012821 Định mức PID Lai 1.7 1.326846 1.4 1.026846
Quá tải PID Lai
3 0.012062
2 0.007542
Qua phân tích ghi nhận các thơng số ở bảng 3.10 cho thấy các thơng số của dịng phần ứng với các trường hợp tải thay đổi khác nhau được hiển thị ở Hình 3.40, 3.41, 3.42, 3.43, 3.44, 3.45 về thời gian xác lập nhanh hơn, độ vọt lố % thấp hơn của bộ lai so với bộ điều khiển PID
Bảng 3.11. So sánh các thông số tốc độ của PID kinh điển và Hybrid Tải Bộ điều khiển Thời gian tăng tốc (Sec)
Non tải PID
Hybrid 1.4 1 Định mức PID Hybrid 1.5 1.2
Quá tải PID
Hybrid
2.05 1.9375
Qua phân tích ghi nhận các thơng số ở bảng 3.11 cho thấy các thông số của tốc độ động cơ với các trường hợp tải thay đổi khác nhau được hiển thị ở Hình 3.37, hình 3.38, hình 3.39 ta thấy thời gian tăng tốc của bộ Hybrid nhanh hơn so với bộ điều khiển PID
Nhận xét chung:
Ảnh hưởng của hiệu suất của mơ hình dựa trên sự thay đổi tải khác nhau và tốc độ phản hồi. Tác động của tải khác nhau làm thay đổi các thông số đầu ra trên hệ thống được thể hiện thời gian tăng tốc, thời gian xác lập, thời gian quá độ, độ vọt lố và giá trị tốc độ cao nhất đã được trình bày Bảng 3.9, bảng 3.10, bảng 3.11.
Để hoạt động ổn định và đáp ứng điều khiển nhanh các bộ điều khiển dịng kích từ, dịng phần ứng, điện áp phần ứng đã thực hiện kết hợp điều khiển mờ và PID theo như đề xuất mục 3.3.3.1 kết quả được trình bày và phân tích Bảng 3.9, bảng 3.10, bảng 3.11 khi so sánh bộ điều khiển PID kinh điển với các bộ lai, điều khiển lai, thì tất cả các thơng số thu được kết quả vượt trội.
Cấu trúc điều khiển hiện tại đang thực hiện đơn giản hóa sự ảnh hưởng của các yếu tố: Gàu xúc cắt vào lớp đất đá; Chuyển động của các cơ cấu khác (vào ra tay gàu, quay) gây thay đổi tính chất tải. Trong điều khiển kinh điển để khắc phục những ảnh hưởng đó, nâng cao chất lượng điều khiển cần có sự tính
tốn các khâu bù. Vì vậy thay vì sử dụng các khâu bù NCS đề xuất sử dụng các bộ điều khiển mờ, mờ lai, mục tiêu để nâng cao chất lượng của bộ điều khiển PID kinh điển. Ưu điểm của phương pháp này là thiết kế đơn giản mà không cần quan tâm đến cấu trúc bên trong của đối tượng điều khiển. Từ các kết quả mô phỏng cho thấy bộ điều khiển mờ lai đã cải thiện được một số chỉ tiêu chất lượng so với bộ điều khiển PID kinh điển; đáp ứng của hệ thống có thời gian quá độ và thời gian xác lập phù hợp, độ vọt lố và sai số xác lập không đáng kể. Ngồi ra bộ điều khiển cịn có đáp ứng tốt khi các trường hợp tải thay đổi, cũng như sự ổn định dưới sự tác động của nhiễu vào hệ thống. Điều này cho thấy phương pháp điều khiển mờ lai có thể áp dụng tốt cho việc điều khiển máy xúc điện.
Kết luận chương 3:
- Từ mơ hình tốn học xây dựng ở chương 2 đã thực hiện tổng hợp được các bộ điều khiển cho các mạch vịng, và đã tính tốn được các thơng số cụ thể trên máy xúc điện ЭΚΓ 8И để thực hiện mô phỏng trên Matlab / simulink.
- Với các bộ điều khiển PID thu được kết quả mô phỏng cho thấy khả năng điều chỉnh đã đáp ứng được yêu cầu điều khiển truyền động của máy xúc điện tuy nhiên để đáp ứng tốt hơn nữa trong kỹ thuật điều khiển hiện đại tác giả đề xuất thiết kế bộ điều khiển mờ cho hệ thống truyền động điện máy xúc trên cơ sở lý thuyết và thuật toán điều khiển lai
- Trên cơ sở tham số PID tổng hợp và kết quả mô phỏng đã xây dựng các bộ điều chỉnh mờ lai PID, PID tự chỉnh mờ
Đối với mạch vòng điều khiển dòng điện phần ứng lai (điều khiển mờ và PID)
Đối với mạch vòng điều khiển dịng điện kích từ điều khiển lai (điều khiển mờ và PID tự chỉnh)
Các bộ điều khiển đề xuất trên được nghiên cứu sinh mô phỏng và khẳng định được ứng dụng vượt trội chất lượng so với bộ PID hiện tại
Thuật toán lai, điều khiển lai đã được nghiên cứu sinh thực hiện trên Matlab Simulink và đã thể hiện rõ các số liệu thu được khi thực hiện mô phỏng là nâng cao hiệu suất trên máy xúc ЭΚΓ 8И
Tuy nhiên để khẳng định nó, nghiên cứu sinh thực hiện ứng dụng trên vi xử lý và trên mơ hình thực tế thu nhỏ được thực hiện ở chương 4
Chương 4
MƠ HÌNH THỰC NGHIỆM 4.1. Mơ hình thực nghiệm
Để thực hiện kiểm chứng các tính tốn và bộ điều khiển đề xuất ở Chương 3, một mơ hình thực nghiệm đã được thiết kế theo cấu trúc điều khiển như 3.1 trình bày sau đây.
4.1.1. Cấu trúc cơ khí của mơ hình thực nghiệm