Chƣơng 1 TỔNG QUAN
1.3 Tính cấp thiết đề tài
Động cơ BLDC nhanh chóng phổ biến với sự áp dụng trong nhiều ngành khác nhau nhƣ tự động hóa các trang thiết bị điện trong công nghiệp, hàng không, y học, dân dụng và trong các phƣơng tiện vận tải ... Động cơ không chổi than dần dần sẽ thay thế động cơ một chiều sử dụng chổi than vì các ƣu điểm sau [1-5,22]:
10
- Đáp ứng động học nhanh do quán tính nhỏ
- Hiệu suất sử dụng cao do sử dụng nam châm vĩnh cửu thay dây đồng - Tuổi thọ động cơ cao do khơng có chuyển mạch cơ khí
- Động cơ chạy êm, tiếng ồn nhỏ - Không gây nhiễu khi hoạt động - Có thể điều chỉnh dải tốc độ rộng
Để điều khiển động cơ BLDC có hai phƣơng pháp chính: phƣơng pháp dùng cảm biến vị trí rơto và phƣơng pháp điều khiển không sử dụng cảm biến rôto. Phƣơng pháp điều khiển khơng có cảm biến đƣợc nghiên cứu và cải tiến rất nhiều trong thời gian qua [19-22] nhằm giảm chi phí và đơn giản trong chế tạo lắp đặt. Tuy nhiên phƣơng pháp này vẫn còn những hạn chế nhất định, độ chính xác chƣa cao, dễ ảnh hƣởng nhiễu. Phƣơng pháp điều khiển có cảm biến xác định vị trí rơto là kinh điển và độ chính xác cao nhất. Tuy nhiên có hạn chế trong vấn đề kỹ thuật lắp đặt cảm biến Hall và chi phí cao. Ngày nay, những vấn đề này đã dần dần đƣợc khắc phục.
Các nghiên cứu trên thế giới và trong nƣớc trong thời gian qua [8-29] thực hiện điều khiển động cơ BLDC dựa vào cảm biến Hall, chủ yếu sử dụng PID kinh điển. Cũng có một số nghiên cứu áp dụng lý thuyết điều khiển hiện đại fuzzy, ANN điều khiển để nâng cao chất lƣợng, cải thiện đáp ứng động học động cơ BLDC.. Hầu hết các nghiên cứu sử dụng PID dùng các phƣơng pháp hiệu chỉnh cổ điển [26-28] nhƣ Zigler-Nichols, Cohen-Coon, Tyreus-Luyben, Chien-Hrones-Reswich. Một số sử dụng giải thuật tối ƣu nhƣ PSO, GA để xác định các tham số PID [29-30]. Một phƣơng pháp mới đƣợc giới thiệu gần đây bởi Rivera năm 1986 hiệu chỉnh tham số PID dựa trên mơ hình nội đối tƣợng (IMC) đảm bảo hệ thống hoạt động bền vững [37-39]. Các phƣơng pháp sử dụng một vịng kín điều khiển tốc độ dễ bị ảnh hƣởng nhiễu tác động đầu ra của bộ điều khiển tác động nhanh đến dòng điện gây mất ổn định, ảnh hƣởng vòng điều khiển tốc độ [36]. Để khắc phục vấn đề này, một số nghiên cứu sử dụng hai vòng điều khiển, vòng tốc độ bên ngồi, vịng dịng điện bên trong [31-35]. Điều khiển hai vịng này cũng có thể ứng dụng cho hệ khơng tuyến tính ở một giới hạn nhất định. Tuy nhiên phải cần thêm thiết bị đo, thêm bộ điều khiển và phức tạp trong thiết kế vận hành.
Vì lý do đó, u cầu nghiên cứu đáp ứng hai vòng với bộ điều khiển IMC- PI/PID đƣợc triển khai thực hiện nâng cao chất lƣợng điều khiển áp dụng cho hệ điều khiển phức tạp với yêu cầu cao.