2.5 Mơ phỏng kiểm chứng mơ hình thuận và nghịch của động cơ từ trở
2.5.1 Kiểm chứng mơ hình thuận
Mơ hình thuận của SRM bao gồm đặc tính từ thơng và đặc tính mơ men. Trong
phần 2.5.1 này, tác giả luận án tập trung làm rõ tính chính xác của hàm từthơng có xét đến hỗ cảm so với hàm từthông bỏ qua hỗ cảm thông qua kết quảmơ phỏng đặc
tính từthơng.
Hình 2.8 Đường đặc tính từthơng nhận dạng trường hợp chưa xét đến ảnh hưởng của hỗ cảm
38
Hình 2.9 Đường đặc tính từthông nhận dạng trường hợp xét đến ảnh hưởng của hỗ
cảm
Với các thông số mạng nơ ron như sau: Số lớp mạng: R = 20; S = 20; K = 500.
Thông số mạng nơ ron thứ nhất: cr1 = linspace(-5,5,R); cs1 = linspace(-5,5,S); wst1 = 0.01/3; wrs1 = 0.01/3; wpr1 = 0.01/3; σr1 = 0.5; σs1 = 0.5.
Thông số mạng nơ ron thứ hai: cr2 = linspace(-10,10,R); cs2 = linspace(-10,10,S); wst2= 0.05/3; wrs2 = 0.05/3; wpr2 = 0.05/3; σr2 = 0.3; σs2 = 0.3.
(a) (b)
Hình 2.10 Đồ thị sai lệch giữa đặc tính từthơng thực nghiệm và đặc tính từthơng nhận dạng với dịng 1A trường hợp: (a) chưa xét ảnh hưởng hỗ cảm, (b) có hỗ cảm
Tác giả sử dụng phần mềm Matlab/Simulink để mô phỏng. Kết quả nhận dạng đặc tính từ thơng được tác giảđưa ra có sự so sánh, đánh giá với đặc tính từ thơng thực nghiệm được cơng bố trong [12], đồng thời sử dụng bảng giá trị từthông thực nghiệm này làm tập mẫu. Hình 2.8 là đặc tính từthơng nhận dạng dựa vào hàm đặc tính từ thơng theo phương trình (2.1) cơng bố trong [58], chưa xét đến ảnh hưởng của hỗ cảm giữa các pha. Hình 2.9 là đặc tính từ thơng nhận dạng dựa vào hàm từ thơng theo phương trình (2.16), có xét đến ảnh hưởng của hỗ cảm giữa các pha và bão hòa mạch từ. Ở cảhai trường hợp, tác giảđều so sánh với đặc tính thực nghiệm.
39
Kết quả nhận dạng cho thấy tính chính xác ở cả hai hàm từ thơng, đặc tính nhận dạng bám sát, gần như trùng khớp với đặc tính thực.
Tuy nhiên, với hàm từthông (2.16) mà tác giả đề xuất khi xét đến ảnh hưởng của hỗ cảm giữa các pha trong động cơ, độ chính xác được khẳng định khi cho sai số nhỏhơn nhiều với trường hợp hàm từthông bỏ qua hỗ cảm. Sai sốđược so sánh với một vài trường hợp dòng điện khác nhau là 1A, 5A, 9A tương ứng trong các Hình 2.10, Hình 2.11, Hình 2.12.
Bảng 2.1 Giá trị sai số với dịng 1A
Hàm đặc tính từthơng Sai số max Sai số min Sai sốtrung bình
Bỏ qua hỗ cảm 8,8463x10-4 4,9956x10-4 3,855x10-4
Có hỗ cảm 4x10-15 0 2,7644x10-15
(a) (b)
Hình 2.11 Đồ thị sai lệch giữa đặc tính từthơng thực nghiệm và đặc tính từthơng nhận dạng với dịng 5A trường hợp: (a) chưa xét ảnh hưởng hỗ cảm, (b) có hỗ cảm
Bảng 2.2 Giá trị sai số với dòng 5A
Hàm đặc tính từ
thơng Sai số max Sai số min Sai sốtrung bình
Bỏ qua hỗ cảm 2,8228x10-4 1,7958x10-6 8,3778x10-5
Có hỗ cảm 1,7x10-16 0 4,1410x10-16
Ở cùng tập mẫu đầu vào, cùng số vòng lặp giống nhau, đặc tính nhận dạng hàm từthơng với trường hợp bỏ qua hỗ cảm và trường hợp có xét đến hỗ cảm có giá trị sai số khác nhau. Giá trị sai số trung bình, sai số nhỏ nhất và sai số lớn nhất được thể hiện trong Bảng 2.1, Bảng 2.2 và Bảng 2.3. Từ các kết quả mô phỏng này cho thấy, khi xét đến ảnh hưởng của hỗ cảm, đặc tính nhận dạng gần như trùng khớp với đặc tính thực nghiệm chứng tỏtính đúng đắn của hàm đặc tính từthơng đề xuất khi có xét đến hỗ cảm giữa các pha. Đồng thời, sai lệch ở trường hợp này nhỏ hơn nhiều so với trường hợp bỏ qua ảnh hưởng của hỗ cảm. Với tính đúng đắn của hàm đặc tính từ thơng đề xuất này sẽ tăng thêm độ chính xác trong việc xây dựng mơ hình động cơ từ trở, cũng như nâng cao chất lượng của bộ ước lượng từthông được đề cập ởchương 4 trong luận án.
40
(a) (b)
Hình 2.12 Đồ thị sai lệch giữa đặc tính từthơng thực nghiệm và đặc tính từthơng nhận dạng với dịng 9A trường hợp: (a) chưa xét ảnh hưởng hỗ cảm, (b) có hỗ cảm
Bảng 2.3 Giá trị sai số với dịng 9A
Hàm đặc tính từthơng Sai số max Sai số min Sai sốtrung bình
Bỏ qua hỗ cảm 7,0226x10-5 8,5390x10-7 2,0710x10-5
Có hỗ cảm 8,5x10-17 0 4,0738x10-17
Dạng đường đồ thị sai lệch thu được trong trường hợp chưa xét ảnh hưởng hỗ cảm trong hàm từ thơng (Hình 2.10a, Hình 2.11a, Hình 2.12a) đều có dạng là đường cong parabol. Trong khi dạng đường đồ thị sai lệch trong trường hợp hàm từ thơng có xét đến hỗ cảm (Hình 2.10b, Hình 2.11b, Hình 2.12b) có dạng bất kỳkhơng theo một quy luật nào. Như vậy, từ kết quả này, tác giả luận án nhận định rằng nếu bỏ qua hỗ cảm trong hàm từthơng sẽlàm giảm đi phần nào tính phi tuyến trong SRM, làm giảm bớt tính chính xác cần có trong mơ hình tốn của động cơ từ trở.
Nhận xét: Kết quảmơ phỏng cho thấy được tính chính xác hơn của hàm từthơng khi có xét đến ảnh hưởng của hỗ cảm và bão hòa mạch từ, các thơng số a(θ) và f(θ)
có thể được tìm thấy bằng mạng nơ ron. Mục đích nhận dạng đặc tính từ thơng
bằng ANN chính là dùng để xây dựng bộ ước lượng từ thông khi tổng hợp bộ điều khiển SRM trong chương 4 của luận án.
Mơ hình thuận của động cơ từ trở gồm đặc tính từ thơng và đặc tính mơ men. Hình 2.13 được nhắc lại từ Hình 2.9 là đặc tính từ thơng nhận dạng dựa vào hàm đặc tính từthơng theo phương trình (2.16) và so sánh với đặc tính thực nghiệm. Kết quả nhận dạng cho thấy tính chính xác ở hàm từ thơng, đặc tính nhận dạng bám sát, gần như trùng khớp với đặc tính thực. Hình 2.14 là sai số của hàm từ thông nhận dạng so với số liệu thực tế với các giá trịdòng điện khác nhau (1 A, 3 A, 5 A, 7 A và 9 A). Hình 2.15 là đường đặc tính mơ men xấp xỉthu được theo (2.22).
41