Hình 3 .5 Sức điện động máy phát thay đổi từ định mức đến quá tải
Hình 3.30 Quan hệ giữa biến đầu vào và tham số đầu ra của điện áp
3.3.3.3. Thiết kế mạch vòng điều khiển dòng Ikt ứng dụng bộ điều khiển lai (điều khiển mờ +PID tự chỉnh).
Mạch vòng điều khiển Ikt ứng dụng điều khiển lai kết hợp giữa bộ điều khiển mờ và bộ điều khiển PID tự chỉnh. Trong đó bộ điều khiển mờ đã được trình bày ở mục 3.3.2.5, vì vậy phần này NCS tập trung thiết kế và phát triển bộ PID tự chỉnh. Có nghĩa là các thơng số kp, ki, kD của bộ PID được điều chỉnh bằng cách sử dụng bộ điều chỉnh mới. Ở chế độ vận hành của máy xúc hiện nay thì các tham số của bộ PID thông thường không được điều chỉnh. Nó được chỉnh định ở một chế độ làm việc cố định. Tuy nhiên trong quá trình làm việc của hệ thống, do tính chất của đối tượng là phi tuyến và bất định, môi trường công tác luôn tiếp xúc với nhiều nguồn nhiễu nội và nhiễu ngoại khác nhau. Những nguyên nhân đó làm cho mơ hình đối tượng liên tục có thể bị thay đổi. Việc không điều chỉnh kịp thời các tham số PID sẽ dẫn đến hiệu suất làm việc của máy xúc không đạt như thiết kế. Để khắc phục nhược điểm này cũng như cải thiện và nâng cao chất lượng của hệ thống điều khiển các cơ cấu truyền động chính địi hỏi hệ thống cần phải thích nghi tốt hơn sự thay đổi liên tục của mơ hình đối tượng. Vì vậy đề xuất cải tiến hệ thống điều khiển sao cho chúng có khả năng tự chỉnh các tham số kp, ki, kD này.
Sơ đồ nguyên lý đề xuất được mơ tả như Hình 3.20. Ở đó sai lệch e và đạo hàm của sai lệch Δe là những tham số đầu vào của bộ chỉnh mờ. Các tín hiệu ra được chỉnh định là kP’, ki’và kD’ tương ứng.
+ Giả sử tham số của bộ điều khiển PID thay đổi trong phạm vi lần lượt là: [kpmin kpmax]; [kiminkimax]; [kDminkDmax].
+ Phạm vi thay đổi giữa giá trị minmax các thông số được NCS khảo sát Simulink trên mơ hình chạy trên Matlab. Khi đó các hệ số kP’, ki’và kD’ sẽ được chuẩn hóa theo 1 phiếm hàm trong khoảng thời gian [0, 1] như sau:
+ Kết quả khảo sát mơ hình hóa đối tượng mục 3.2, sơ bộ cho kết quả phạm vi điều chỉnh 3 tham số bộ điều khiển PID như sau: kp=7÷12; ki=0.5÷6; kD=0.00001÷0.0001
+ Các tham số kP’, ki’và kD’ xác định như sau:
p pmin p ' ' p p p pmax pmin ' i imin i ' i i i imax imin ' D Dmin D ' D D D Dmax Dmin k k k 7 k k 5k 7 k k 12 7 k k k 0,5 k k 5,5k 0,5 k k 6 0,5 k k k 0,00001 k k 0,00009k 0,0001 k k 0,0001 0,00001
+ Các hàm liên thuộc của các tập mờ đầu vào cho sai lệch e và Δe mơ tả như Hình 3.10 và Hình 3.22.