CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP INSTASPIN
3.2. Các bộ điều chỉnh [7]
3.2.7. Xem xét bộ điều khiển PI tốc độ: Các giới hạn dòng điện, giữ và quán tính
Lược đồ giữ tĩnh đơn giản được minh họa trong hình 3.13. Ta phải thiết lập các giá trị giữ bằng với các giá trị giới hạn đầu ra PI. Ví dụ, giới hạn đầu ra của một bộ điều khiển PI có điều chỉnh tốc độ là những tập giá trị giới hạn dòng điện vì đầu ra tốc độ là tín hiệu đầu vào cho bộ điều khiển dòng điện. Tuy nhiên, không thể nói rằng giới hạn bộ tích phân phải bằng giới hạn đầu ra PI.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Hình 3.13: Lưu đồ giữ tĩnh
Hình 3.14 là sơ đồ giữ động, cung cấp hiệu suất vượt trội hơn các lưu đồ tĩnh.
Trong điều kiện có những thay đổi ở đầu ra tích phân sẽ dẫn đến những thay đổi ở đầu ra bộ điều khiển PI là bộ tích phân cho phép tiếp tục tích phân sai lệch không giới hạn.
Hình 3.14: Lưu đồ giữ động Imax = Max(H - Pout,0)
Imin = Min(L - Pout,0)
Hiệu quả của sự giữ bộ tích phân được thể hiện trên hình 3.15. Kích thích hệ thống thiết kế trong phần 5 với tốc độ đặt từ 0 đến 1500 RPM. Hình 3.15 biểu diễn ảnh hưởng của overshoot hệ thống trong các điều kiện không giữ, giữ tĩnh mà các giá trị giữ tích phân bằng với các giá trị giữ đầu ra và giữ động. Ta thấy không có giữ tích phân là không thể chấp nhận vì nó dẫn đến overshoot quá cao dẫn đến bão hòa hệ
Đầu ra
+ +
L H
∫
∑
Kiseries Kiseries
Sai lệch
+
Tín hiệu đặt
∑
-
Tín hiệu phản hồi
H
L Bộ điều khiển PI
L≤ Đầu ra ≤ H
Đầu ra
+ +
L H
∫
∑ spdKi
series
spdKi series
Sai lệch
+
Tín hiệu đặt
∑
-
Tín hiệu phản hồi
H
L Bộ điều khiển PI
L≤ Đầu ra ≤ H
Đầu ra
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
thống và tiếp tục dao động. Giữ tĩnh bộ tích phân được thực hiện để cải thiện tình trạng này. Tuy nhiên, giữ động cải thiện hiệu suất hơn nữa và cho kết quả là cải thiện 6 lần giá trị đỉnh overshoot so với giữ tĩnh.
Hình 3.15: Đường cong mô phỏng của sự giữ bộ tích phân
Trong nhiều trường hợp, ta có thể tính toán quán tính bằng cách biết các hệ số dạng và phân phối khối lượng tải. Nếu một đầu hộp tỉ lệ có trên trục động cơ có một tỷ lệ đủ lớn, quán tính tải trọng thường có thể được bỏ qua vì quán tính tỉ lệ nghịch với bình phương tỉ lệ hệ số và chỉ cần giải quyết quán tính động cơ được đưa ra trên bảng thông số động cơ. Nếu không phải là các giá trị tùy chọn ta phải đo quán tính liên quan đến một số loại tăng tốc, giảm tốc hoặc cả hai. Sau đây là một cách để đưa ra ước tính quán tính tốt hơn.
1. Thiết kế bộ điều khiển dòng điện bằng cách sử dụng các kỹ thuật trình bày trong phần hiệu chỉnh PI.
2. Thiết lập các hệ số PI cho mạch vòng tốc độ để giữ các giá trị và cho phép quay động cơ lên đến tốc độ.
3. Quay động cơ đến một tốc độ thấp và cho phép nó ổn định (để mô-men quán tính bằng không), sau đó kiểm tra các mô-men xoắn động cơ trung bình.
4. Lặp lại liên tiếp bước 3 ở tốc độ cao hơn và tạo ra một đồ thị của mô-men xoắn trung bình như một hàm của tốc độ (hình 3.16). Ta ghi lại dòng điện trung bình cần thiết cho việc thiết lập tốc độ cao nhất, sau đó tắt động cơ và cho nó dừng lại.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
5. Không dùng vòng lặp tốc độ và chỉ sử dụng chế độ dòng điện khoảng 1.2 đến 1.5 lần dòng điện từ bước 4 cho động cơ. Khi tốc độ đạt đến tốc độ mà một giá trị mô- men xoắn được ghi lại ở bước 4, ta ghi lại hệ số mô-men xoắn (hình 3.16), và lấy mẫu thời gian.
6. Trừ đồ thị 1 cho đồ thị 2 (hình 3.16).
7. Đối với mỗi điểm trên biểu đồ 3, tính toán tốc độ delta và thời gian delta giữa các điểm trước và sau khi các điểm mục tiêu, chia tốc độ delta cho thời gian để có được giá trị gia tốc địa phương cho thời điểm đó.
8. Đối với mỗi giá trị mô-men xoắn trong đồ thị 3, chia nó cho gia tốc địa phương cho điểm đó từ bước 7, để tạo ra một đồ thị của quán tính (J) như là một hàm của tốc độ.
9. Tính trung bình các giá trị quán tính ở các tốc độ khác nhau để có được một ước tính duy nhất cho quán tính hệ thống.
Quá trình này có thể được thực hiện trên một thử nghiệm, hoặc đo mô-men xoắn trong thuật toán điều khiển như đầu ra mômen xoắn InstaSpin-FOC.
Hình 3.16: Biểu đồ mô men khi điều chỉnh tốc độ động cơ
Momen
Tốc độ Momen
Tốc độ Momen
Tốc độ
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/