Hình 3 .5 Sức điện động máy phát thay đổi từ định mức đến quá tải
Hình 3.22 Sơ đồ nguyên lý PID tự chỉnh
Về cấu trúc của bộ điều khiển mờ tự chỉnh có hai đầu vào cho bộ suy luận mờ gồm sai lệch e và đạo hàm sai lệch de/dt (∆e). Mơ hình suy luận với một thuật tốn hiệu chỉnh để có được giá trị tối ưu cho các tham số Kp, Ki, KD.
3.3.2.5. Bộ điều khiển lai (Hybrid controller) giữa FC và PID self - Tuning controller)
Một sự kết hợp giữa bộ điều khiển PID tự điều chỉnh mờ và bộ điều khiển mờ được mơ tả trong Hình 3.23 đã được nghiên cứu phát triển để kết hợp các ưu điểm của cả hai bộ điều khiển mờ (FC) và bộ điều khiển PID tự chỉnh với nhau. Các thuật toán, nguyên lý, cấu trúc, chức năng của từng bộ điều khiển này đã được NCS đề cập ở các nội dung trước đây.
Hình 3.23. Sơ đồ cấu trúc, nguyên lý hệ điều khiển lai giữa điều khiển mờ và PID tự chỉnh.
3.3.3. Thiết kế hệ thống điều khiển
3.3.3.1. Sơ đồ nguyên lý tổng quan
Trong hệ thống điều khiển kín TĐĐ Máy phát - Động cơ như mơ tả ở các nội dung NCS đã nghiên cứu trước đây bao gồm có 3 mạch vịng điều khiển sử dụng bộ điều khiển PID.Tuy nhiên mạch vịng điều khiển dịng kích từ trong cùng có u cầu cần phải có một tác động nhanh và chính xác.Việc nâng cao chất lượng điều khiển của mạch điều khiển Ikt này có ý nghĩa quyết định đến chất lượng cũng như đáp ứng của 2 mạch vịng cịn lại.Vì vậy NCS đề xuất mạch điều chỉnh Ikt sử dụng bộ điều khiển lai giữa điều khiển mờ và PID tự chỉnh. Còn mạch điều khiển vòng Iu sử dụng bộ lai giữa điều khiển mờ và PID. Vịng điều khiển ngồi cùng NCS vẫn giữ nguyên bộ điều khiển PID cũ và vòng này hệ thống chỉ sử dụng bộ điều khiển P.
Xuất phát từ sơ đồ nguyên lý Hệ thống truyền động điện của máy xúc hiện tại, đề xuất sơ đồ nguyên lý sử dụng các bộ điều khiển lai như Hình 3.23 và Hình 3.24.
Hình 3.24. Sơ đồ nguyên lý hệ thống TĐĐ MF DC ứng dụng thuật toán mờ lai
+ Khối A: Bộ tạo tín hiệu điều khiển được nhận được từ α lái + Khối B: Vòng đo tốc động cơ ω: dùng PID
+ Khối C: Vòng đo dòng Iu: dùng điều khiển mờ và PID
+ Khối D: Vòng đo dòng Ikt: dùng điều khiển mờ và PID tự chỉnh
3.3.3.2. Thiết kế mạch vòng điều khiển dòng Iu ứng dụng lai (điều khiển mờ và PID)
Sơ đồ nguyên lý điều khiển khối mạch vòng động cơ dòng Iu sử dụng bộ lai kết hợp giữa điều khiển mờ và PID được cho như Hình 3.21. Trong nội dung này NCS tập trung vào đề xuất thuật toán cho bộ điều khiển mờ. Về bản chất của hệ thống là vẫn giữ nguyên bộ PID cũ, chỉ thêm vào bộ điều khiển mờ được mắc song song với bộ PID kết hợp với khóa chuyển mạch K với mục đích cải thiện, nâng cao thêm chất lượng cho kỹ thuật điều khiển hiện nay.
Thiết kế bộ điều khiển mờ: Bộ điều khiển mờ có 2 biến đầu vào là e và ∆e được xác định bằng các biến ngơn ngữ. Trong đó sai lệch e dùng 7 biến ngôn ngữ được mô tả bằng thuật ngữ Tiếng Anh:
+ ETu = {Negativ Big, Negativ Medium, Negativ Small, Zero, Positiv Small, Positiv Medium, Positiv Big}
+ ETu = {NB, NM, NS, Z, PS, PM, PB}
+ Căn cứ vào đặc tính quá độ đã khảo sát và mơ hình hóa, giá trị ETu xác định trong khoảng (20÷20).
+ Hàm liên thuộc dạng hình Δ được mơ tả ở Hình 3.26