Luận văn:Điều khiển động cơ không đồng bộ dùng phương pháp phản hồi trạng thái

Chia sẻ: Nhung Thi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:13

Thêm vào BST

Báo xấu

101
lượt xem 16
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tham khảo luận văn - đề án 'luận văn:điều khiển động cơ không đồng bộ dùng phương pháp phản hồi trạng thái', luận văn - báo cáo, thạc sĩ - tiến sĩ - cao học phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn:Điều khiển động cơ không đồng bộ dùng phương pháp phản hồi trạng thái

1 2 Công trình ñư c hoàn thành t i B GIÁO D C VÀ ĐÀO T O Đ I H C ĐÀ N NG Đ I H C ĐÀ N NG Ngư i hư ng d n khoa h c : TS. Tr n Đình Khôi ÔNG HOÀNG NG C HƯNG Qu c ĐI U KHI N Đ NG CƠ KHÔNG Đ NG B DÙNG PHƯƠNG PHÁP Ph n bi n 1 : PGS. TS. Bùi Qu c Khánh PH N H I TR NG THÁI Ph n bi n 2 : TS. Phan Văn Hi n Chuyên ngành: T ñ ng hóa Mã s : 60.52.60 Lu n văn s ñư c b o v t i H i ñ ng ch m Lu n văn t t nghi p th c sĩ k thu t t i Đ i h c Đà N ng vào ngày 07 tháng 05 năm 2011. TÓM T T LU N VĂN TH C SĨ K THU T Có th tìm hi u lu n văn t i : - Trung tâm Thông tin - H c li u, Đ i h c Đà N ng. Đà N ng – Năm 2011 - Trung tâm H c li u, Đ i h c Đà N ng
3 4 M Đ U Ph m vi nghiên c u: Đi u khi n ĐCKĐB rotor l ng sóc theo 1. Lý do chon ñ tài phương pháp ph n h i tr ng thái. Ngày nay trong các h truy n ñ ng c a các dây truy n s n xu t 4. Phương pháp nghiên c u hi n ñ i, ĐCKĐB rotor l ng sóc ñang ñư c s d ng r ng rãi b i có Phư ng pháp nghiên c u lý thuy t: Nghiên c u các v n ñ v nhi u ưu ñi m như: C u t o ñơn gi n, d ch t o, giá thành r , v n phương pháp ph n h i tr ng thái, các mô hình ĐCKĐB rotor l ng hành tin c y và an toàn. V i s phát tri n c a lý thuy t ñi u khi n và sóc, T ng h p b ñi u khi n PHTT theo phương án ñã ch n. các ngành có liên quan làm cho ĐCKĐB rotor l ng sóc ñang chi m Phương pháp th c nghi m: S d ng công c tính toán trong ph n d n ưu th trong các h truy n ñ ng. m m Matlab, t o d li u mô ph ng, mô ph ng ki m ch ng thu t toán Trong quá trình ñi u khi n ĐCKĐB rotor l ng sóc. Đ ñ ng cơ và ñánh giá k t qu . làm vi c ñư c chính xác và n ñ nh thì có nhi u phương pháp khác 5. Ý nghĩa khoa h c th c ti n c a ñ tài nhau, m i phương pháp có nh ng ưu ñi m và như c ñi m, nhưng Đ tài ñư c nghiên c u thành công s góp ph n ki m ch ng và m c ñích chung là phương pháp ph i ñơn gi n, n ñ nh, chính xác, phát tri n phương pháp ñi u khi n b ng PHTT, m t phương pháp chi phí th p....và có hi u qu cao. ñi u khi n linh ho t, toàn di n trong không gian tr ng thái vào ñ i Phương pháp ph n h i tr ng thái s d ng các tín hi u ph n h i ñ tư ng ñi u khi n ñang s d ng r ng rãi hi n này là ĐCKĐB rotor ñi u khi n ĐCKĐB rotor l ng sóc làm vi c theo ñúng yêu c u ñ t ra, l ng sóc. Đây s là cơ s ñ xây d ng các h th ng ñi u khi n có ñáp ng nhanh ñư c các tín hi u ñ u vào, lo i b ñư c các nhi u ch t lư ng cao v ñ chính xác, n ñ nh và th a mãn ñ i v i các h lo n trong h th ng, ít nh y v i thay ñ i các l i v kích c . Vi c th ng truy n ñ ng có yêu c u nghiêm ng t v m t ñ ng h c chuy n ñ i ñi u khi n hi u qu và linh h at b ng cách bi n ñ i 6. C u trúc lu n văn khuy ch ñ i ñi u khi n, Máy móc ñư c ñi u khi n chính xác dư i M ñ u nhi u lo n t các bi n ñ i bên ngoài. Vì v y tôi ñã ch n Đ tài “Đi u Chương 1: T ng quan v không gian tr ng thái khi n ñ ng cơ không ñ ng b b ng phương pháp ph n h i tr ng Chương 2: Phương pháp ph n h i tr ng thái thái” ñ làm ñ tài nghiên c u. Chương 3: Mô hình hóa ñ ng cơ không ñ ng b rotor l ng sóc 2. M c ñích nghiên c u Chương 4: Thi t k b ñi u khi n ph n h i tr ng thái ñi u khi n M c tiêu nghiên c u c a ñ tài là Thi t k b ñi u khi n ph n h i ñ ng cơ không ñ ng b 3 pha tr ng thái ñi u khi n ĐCKĐB rotor l ng sóc h tuy n tính, h phi K t lu n tuy n. Xây d ng mô hình và mô ph ng k t qu trên Matlab-Simulink Chương 1 T NG QUAN V KHÔNG GIAN TR NG THÁI 3. Đ i tư ng và ph m vi nghiên c u 1.1. Gi i thi u v không gian tr ng thái Đ i tư ng nghiên c u: ĐCKĐB rotor l ng sóc 1.2. Các bi n tr ng thái c a m t h th ng ñ ng
5 6 1.3. Phương trình tr ng thái c a h th ng giá tr si, i = 1,2...,n, ñã ch n trư c t yêu c u ch t lư ng c n có c a 1.3.1. Mô hình tr ng thái liên t c c a h th ng h th ng th ng g m các bư c sau 1.3.2. Mô hình tr ng thái gián ño n c a h th ng Bư c 1: Xác ñ nh ña th c ñ c trưng ∆(s) c a ma tr n A(k) 1.4. Các tính ch t c a h th ng trên không gian tr ng thái ∆(s) = det(sI −A(k)) = sN + a1 sN-1 + a2 sN −2 + ...+ aN (2 − 4) 1.4.1. Tính n ñ nh Bư c 2: Ch n các nghi m sk = ( s1, s2, ...sN ) mong mu n cho 1.4.2. Tính ñi u khi n ñư c phương trình ñ c trưng c a h th ng. Ta s thi t k b ñi u khi n 1.4.3. Tính quan sát ñư c ph n h i âm tr ng thái K theo phương pháp Roppenecker ñ chuy n 1.5. K t lu n các ñi m c c trên t i nh ng v trí m i Chương 2 PHƯƠNG PHÁP PH N H I TR NG THÁI Bư c 3: Ki m tra l i các thông s xem K có t ng h p ñư c, ma tr n 2.1. Gi i thi u v phương pháp ph n h i tr ng thái h kín A(k) - B(k).K 2.2. Phương pháp ph n h i tr ng thái Phương pháp Roppenecker tìm ma tr n K 2.2.1. Đ t v n ñ Nhi m v ñ t ra là ph i tìm b ñi u khi n ph n h i tr ng thái K sao 2.2.2. Phương pháp ph n h i tr ng thái cho h tuy n tính cho h kín x(k + 1) = ( A(k ) − B(k ).K ).x(k ) + B(k ).w(k ) nh n nh ng giá T h phương trình (2− 1) tr si, i=1,..,n cho trư c làm ñi m c c. Trích lu n văn (tr.19,20) ta tìm  x(k ) = A(k ) x(k ) + B(k )u ( k ) ñư c b ñi u khi n ph n h i tr ng thái K  K = −(t1 t2 ... tN )(a1 a2 ... aN ) (2− 7) −1  y ( k ) = C ( k ) x ( k ) + D ( k )u ( k ) Ta có c u trúc ph n h i tr ng thái (Hình 2.2) 2.2.3. Phương pháp ph n h i tr ng thái cho h phi tuy n Dk Xét phương trình tr ng thái h phi tuy n có m tín hi u vào, m tín hi u wk uk xk+1 xk yk ra, n bi n tr ng thái (n ≥ m) có d ng Bk Z-1 Ck  dx m Ak ∑  = f ( x) + H ( x)u = f ( x) + hi (x)ui  dt (2 − 8a)  i =1 (2 − 8b) K  y = g(x) Trong ñó Hình 2.3. Mô hình ñi u khi n PHTT  x1   u1   g1(x)  V i u (k ) = w(k ) − Kx (k ) (2 − 2)       x =  M  ; u =  M  ; g(x) =  M  ; H (x) = (h1( x), h2 ( x),...,hm ( x)) ñây w(k)= 0 Thay (2 − 2 ) vào h phương trình (2 − 1) ta ñư c x  u   g (x)   n  m  m   x(k + 1) = ( A(k ) − B (k ).K ).x(k ) + B (k ).w(k )  (2 − 3) Thi t k b ñi u khi n PHTT cho h phi tuy n (2−8) là ta tìm cách  y = (C (k ) − D (k ).K ).x( k ) + D(k ).w(k ) ñ i h tr c t a ñ z = m(x) ñ chuy n h phương trình phi tuy n sang Nhi m v là ph i thi t k K sao cho ma tr n [A(k)− B(k)K] nh n n
7 8 d ng h phương trình tuy n tính phương pháp TTHCX. u = a(x) + L−1( x)w (2 −12) Phương pháp Tuy n Tính Hóa Chính Xác. V i:  Lh Lrf1 −1g1(x) L Lh Lrf1 −1g1(x)   Lrf1 −1g1(x) Trích t lu n văn (tr.21-24) ta có các bư c sau  1 m    Bư c 1: Xác ñ nh vector b c tương ñ i (r1,r2,…,rm) c a ñ i tư ng L(x) =  M O M  ; a(x) = −L−1(x) M  (2 −13)  rm −1  Lh Lf gm (x) L Lh Lrfm −1gm (x)   rm  Lf gm(x)   LhiLkf g j (x) = 0 khi k ≤ rj - 2 v i m i i, j = 1,2, ... , m.  1 m    Bư c 2: Ki m tra ñi u ki n r = r1+r2, +…+rm = n và Ma tr n L(x) Ta xây d ng ñư c mô hình tuy n tính hóa chính xác không suy bi n v i  Lh Lrf1 −1g1 (x) Lh Lrf1 −1g1( x) L Lhm Lrf1 −1g1( x)   1 2   Lh1 Lrf2 −1g2 ( x) Lh2 Lrf2 −1g2 ( x) L Lhm Lrf2 −1g2 (x)  L( x) =   (2− 9)  M M O M   Lh L f gm ( x) Lh L f gm ( x) rm −1 rm −1 L Lhm Lrfm −1gm ( x)   1 2  Hình 2.4. Đi u khi n tuy n tính hóa chính xác quan h vào-ra Bư c 3: Th c hi n phép ñ i h tr c t a ñ ta s ñưa h phi tuy n h phi tuy n MIMO. (2–8) tr thành h tuy n tính MIMO như sau Khi ñã ñư c tuy n tính hóa chính xác, h kín (tuy n tính) v i mô  dz . (2 −11a) hình tr ng thái (2 −11) s có ma tr n truy n ñ t:  = Az + Bw  dt 1   y = Cw (2 −11b)  r1 L 0   s  Trong ñó Y (s) =  M O M W (s) (2 −14)  A1 Θ L Θ   b1 Θ L Θ   c1 Θ T L Θ 0 L 1         srm   Θ A2 L Θ  ; B =  Θ b2 L Θ  ;  Θ c2 T L Θ   A=  M M O M  C =  M M O M  M M O M B ñi u khi n (2 −12) và phép ñ i bi n tr c t a ñ không nh ng ñã     Θ Θ L A  Θ Θ L b  Θ Θ L cm  T tuy n tính hóa ñư c ñ i tư ng mà còn tách ñư c nó thành m kênh  M  M   V i: Θ là ma tr n g m toàn các ph n t 0, riêng bi t.  0 Θ L 0  0 2.3. D ñoán tr ng thái c a h th ng     A=  M M O M thu c ki u rk×rk ; bk =   thu c ki u rk×1 0 H th ng ñư c mô t b ng h phương trình (2 −1) sau ñây: 0 0 L 1 M   x(k ) = A(k ) x(k ) + B(k )u(k )      0 0 L 0 1        y(k ) = C(k ) x(k ) + D(k )u(k ) ck = (1 0 L 0) thu c ki u 1×rk, T Trích t lu n văn (tr.24-26). Ý tư ng chính c a phương pháp thi t Bư c 4: Tìm b ñi u khi n PHTT cho ñ i tư ng (2 - 8) ñư c t o ra k b quan sát tr ng thái Luenberger là s d ng khâu như (Hình 2.5) b i phép bi n ñ i tr c sau có h phương trình
9 10 q(k +1) = A(k )q(k ) + B(k )u(k ) + L[ y(k ) − y1(k ) − D(k )u(k )] 2.4. K t lu n  (2 −15)  y(k ) = C(k )q(k ) Phương pháp PHTT là dùng các bi n tr ng thái ño ñư c ñ u ra u(k)  x ( k + 1 ) = A ( k ) x ( k ) + B ( k )u ( k ) y(k) v i các tín hi u ño ñư c ñ u vào ñ l y tín hi u thông qua b quan   y ( k ) = C ( k ) x ( k ) + D ( k )u ( k ) sát tr ng thái. Nh ng tr ng thái quan sát ñư c ñó chính là nh ng tr ng thái ñi u khi n n ñ nh c a h th ng qua m t ma tr n ñi u q(k) khi n. q( k + 1 ) = A( k ) q ( k ) + B ( k )u ( k ) + L [ y ( k ) − y 1 ( k )] V i mô hình tuy n tính ta dùng phương pháp gán ñi m c c ñ tìm b ph n h i tr ng thái, v i mô hình phi tuy n ta dùng phương pháp Hình 2.5. Mô hình quan sát tr ng thái h th ng tuy n tính hóa chính xác ñ tìm b ph n h i tr ng thái Đ có ñư c s x p xĩ q(k)≈ x(k) ít nh y là sau m t kho ng th i gian Chương 3 MÔ T TOÁN H C Đ NG CƠ KHÔNG Đ NG B T ñ ng n nói cách khác là có ñư c x(t ) − d (t) ∞ ≈ 0 khi t ≥ T 3.1. Gi i thi u Nhi m v thi t k là xác ñ nh L trong (2 – 15) là tìm LT ñ phương 3.2. Quan h ñi n t trong ñ ng cơ không ñ ng b 3 pha trình (A(k)-C(k)L)T = AT-CTLT nh n các giá tr s1,s2,…sn làm giá tr 3.3. Mô hình tr ng thái liên t c trên h tr c t a ñ dq riêng g m các bư c sau: T các phương trình (3-1),(3-2),(3-3), (Trích t lu n văn tr.28-3) ta Bư c 1: Ch n trư c n giá tr s1 s2,…,sn có giá tr n m trong ñư ng thu ñư c h phương trình m i tròn < 1 ng v i th i gian T mong mu n ñ quan sát tín hi u vào  disd  1 1−σ  1−σ  ,/ 1−σ  ,/  1  Bư c 2: S d ng phương pháp ñã bi t Roppenecker ñ tìm b ñi u   σT T isd +ωsisq +  σT ψrd +  σ ωψrq +  σL usd = − +       dt  s r   r     s khi n LT ph n h i tr ng thái gán ñi m c c s1,s2,…,sn cho ñ i tư ng  disd  1 1−σ  1−σ  ,/ 1−σ  ,/  1    σT T isq −  σ ωψrd +  σT ψrq +  σL usq = −ωsisd −  + x(k +1) = AT (k ) x(k ) + CT (k )u(k ) (2−16)  dt  s r        r     s (3−11)  / B quan sát tr ng thái thư ng ñư c s d ng kèm v i b ñi u khi n dψ rd = 1 i − 1 ψ ,/ + (ω −ω)ψ /  dt Tr sd Tr rd s rq ph n h i tr ng thái (Hình 2.5)  /  dψ rq = 1 i − (ω −ω)ψ / − 1 ψ / , u(k) x(k) y(k) A(k),B(k) C(k)  dt  Tr sq s rd Tr rq ψ rd ψ rq q(k) Trong ñó: ψ 'rd = ;ψ 'rq = y1(k) Lm2 Lm A(k),B(k) C(k) Lm σ = 1− H s t t n toàn ph n. Ls Lr L Ls L Ts = ; Tr = r H ng s th i gian stator, rotor. K Rs Rr Hình 2.6. Mô hình quan sát tr ng thái
11 12 3 L2 3.4. Mô hình tr ng thái gián ño n trên h tr c t a ñ dq mM = z p m ψ 'rd isq = z p (1 − σ )Lsψ 'rd isq 3 (3−12) 2 Lr 2 T k t qu m c (1.3.2) ta có ñư c h PTTT gián ño n Đ t các vector: x(k + 1) = A(k )x(k ) + B(k )u(k ) (3 −14a) ( ' ' ) x = isd ; isq; ψ rd ; ψ rq Vector tr ng thái.   y(k ) = C(k )x(k ) + D(k )u(k ) (3 − 14b) ( u = usd ; usq ) Vector ñ u vào Theo trích d n lu n văn (tr.34-36) ta có các bi n ñ u vào usd, usq và y = (i sd ; isq ) Vector ñ u ra ωs là h ng s trong ph m vi chu kỳ trích m u T. T h phương trình (3−11) vi t dư i d ng mô hình tr ng thái H phương trình tr ng thái gián ño n như sau  dx  disd  T  1 1 −σ  1− σ T  ,/ 1 −σ  ,/  T   = Ax + Bu (3 −13a) = 1 −  + isd + ωTisq +   dt      σ T ψrd +  σ ωT ψrq +  ωL usd    (3 −13b)  dt  σ  Ts Tr   r    s  y = Cx + Du  di    sd = −ωsTisd + 1− T  1 + 1− σ isq − 1− σ ωT ψ rd/ + 1− σ T ψrq/ +  T usq  ,   ,     1 1−σ    σ T     σ T  ωL  − + 1−σ 1−σ  dt  s Tr   σ   r  s  ωs ω  1     σTs Tr    σTr σ   0   dψ rd /  T /  dt = T isd + 1 − T ψrd + (ωs − ω)Tψ rq T ,    σLs /  1 1−σ  1−σ 1−σ  1     −ωs − +  − ω   r σLs   / r A=  σT T   s r  σ σTr  ; B =  0  dψ rq  T /  dt = T isq + (ωs − ω)Tψrd + 1− T ψ rq T ,   /   (3 −18)  1 0 − 1 −(ωs −ω) 0 0   r  r  Tr Tr     1  0 0  T phương trình tr ng thái (3−14) ta có các ma tr n −(ωs −ω) 1  0 −   1−σ T 1−σ   T  1 1−σ  ωsT  Tr Tr  ωT  1−  +  σ T T   σ Tr σ  1 0 0 0  0 0  s r  T  1 1−σ  C =  0 1 0 0  D=  0 0   1−  +  1−σ 1−σ T       −ω T σ  Ts Tr  −   ωT σ Tr   A(k) =  s σ Mô hình tr ng thái liên t c c a ĐCKĐB trên h t a ñ dq như T 0 1− T (ωs −ω)T  (Hình 3.3.) T T   r Tr T  1− D 0  Tr − (ωs −ω)T Tr   dx dt x y  T 0  u ∫   B C  σLs T  1 0 0 0  0 0 B( k ) =  0 σLs  C(k) =   0 1 0 0 ; D(k ) =  0 0          A 0 0  0 0  Hình 3.3. Mô hình tr ng thái liên t c c a ĐCKĐB trên h   t a ñ dq
13 14 Khi ñ ng cơ ch y v i Momen t i mC = 50, ta ño ñư c D(k) u (k) T c ñ ωs = 2*pi*fn =314.1593 rad/s x(k) y(k) B(k) Z -1 C(k) ω = 2*pi*ndm*Zp/60 =303.6873 rad/s Ta tìm ñư c các ma tr n A(k)  0.2811 0.9425 0.3507 18.3403 0.4986 0      Hình 3.4. Mô hình tr ng thái gián ño n c a ĐCKĐB trên  − 0.9425 0.2811 −18.3403 0.3507  0 0.4986 A(k) =   ; B(k) = 0  h t a ñ dq. 0.0174 0 0.9826 0.0314 0     0 0.0174 − 0.0314 0.9826  0 0  3.5. Đ c ñi m phi tuy n c a mô hình ñ ng cơ KĐB     Đ ng cơ KĐB có ba ñ c ñi m phi tuy n ñó là: C u trúc phi tuy n, 1 0 0 0  0 0 C(k ) =   0 1 0 0  ; D(k ) =   0 0  tham s phi tuy n và ñ c ñi m phi tuy n rác.     3.6. K t lu n Thay các thông s vào h (4 −1) ta ñư c phương trình tr ng thái c a Mô hình hoá ñ i tư ng ñi u khi n (ĐCKĐB 3 pha) là ta ñi thi t l p ñ ng cơ ta ñi thi t l p các phương trình toán h c ñ mô t các m i quan h  0.2811 0.9425 0.3507 18.3403  0.4986 0        x(k +1) =  − 0.9425 0.2811 −18.3403 0.3507 0  0.4986 x(k) + 0 gi a các bi n tr ng thái và m i quan h vào ra c a ñ i tư ng, vi c mô   0.0174 0 0.9826 0.0314 0 u(k) t ñư c th c hi n b ng cách phân tích ch c năng, phân tích v t lý và      0 0.0174 − 0.0314 0.9826 0 0  phân tích toán h c các phương trình c a ñ ng cơ t ñó ta l p ñư c       1 0 0 0 0 0 y(k) =  0 1 0 0x(k) + 0   u(k) (4 − 3) 0 các mô hình tr ng thái liên t c c a ñ ng cơ không ñ ng b 3 pha ñ       thu n l i cho vi c nh n d ng khi ta áp d ng vào h th ng MIMO, 4.3.1 Xét các tính ch t c a h th ng trên không gian tr ng thái m t khác ta ñi thi t l p phương trình tr ng thái gián ño n c a ñ ng cơ Trích d n lu n văn tr.41,42) ta xét xem h th ng (4 − 3) có ñi u không ñ ng b . khi n và quan sát ñư c ñư c không. Chương 4 THI T K B PH N H I TR NG THÁI ĐI U 4.3.1.1.Tính ñi u khi n ñư c KHI N Đ NG CƠ KHÔNG Đ NG B Rank(U) = 4 4.1. Gi i thi u N = 4 là h ng c a ma tr n A(k).V y h (4 − 3) trên ñi u khi n ñư c 4.2. Thông s c a ñ ng cơ không ñ ng b 3 pha rotor l ng sóc 4.3.1.2. Xét tính quan sát ñư c 4.3. Thi t k b ñi u khi n ph n h i tr ng thái ñi u khi n ñ ng Rank(V) = 4 cơ không ñ ng b 3 pha d ng tuy n tính N =4 là h ng c a ma tr n A(k).V y h (4 − 3) trên quan sát ñư c Xét khi ω bi n ñ i bé quanh ñi m làm vi c.Trích d n lu n văn (tr.39-41)
15 16 4.3.2. Thi t k b ñi u khi n ph n h i tr ng thái theo phương pháp gán ñi m c c Theo trích d n lu n văn (tr.42-43) ta có mô hình ph n h i tr ng thái (Hình 4.1) và tìm ñư c phương trình dư i ñây isd x(k + 1) = ( A(k ) − B(k )K )x(k ) + B(k )w(k ) isq Dk wk u( xk+1 xk yk Bk Z-1 Ck Ak Hình4.3.K t qu mô ph ng dòng ñi n isd,isq 4.3.3. Thi t k b quan sát tr ng thái K Theo trích d n lu n văn (tr.49,50) ta có phương trình quan sát tr ng Hình 4.1. Mô hình ph n h i tr ng thái lý tư ng thái q(k + 1) = A(k )q(k ) + B(k )u(k ) + L[ y(k ) − y1(k ) − D(k )u(k )] 4.3.2.1. Tìm ma tr n ph n h i tr ng thái K  (4 − 4)  y(k ) = C(k )q(k ) Theo trích d n lu n văn (tr.43-48) v i các ñi m c c 4.3.3.1. Tìm ma tr n quan sát tr ng thái L s1=0.67;s2=0.29;s3 = 0.068; s4 = -0.567 làm các giá tr riêng ñ h Bư c 1: Ch n trư c giá tr s1 = - 0.1 ; s2 = 0.1; s3 = - 0.2; s4 = 0.2 th ng ñ t ñư c ch t lư ng mong mu n. ch n các vector tham s Tìm LT ñ (A(k)-C(k)L)T = AT-CTLT nh n các ñi m c c làm giá tr  − 1  − 4  − 3  − 6 t1 =   ; t1 =   ; t1 =   ; t1 =   3  2  1  4  riêng         Bư c 2: S d ng phương pháp ñã bi t Roppenecker ñ tìm b ñi u Ta tìm ñư c khi n LT ph n h i tr ng thái gán ñi m c c ñã ch n 1.1871 − 2.6849 75.8475 − 116.0019 K == − − 0.5986 4.1207 83.2303 156.2936   Theo trích d n lu n văn (tr.50,52) ta tìm ñư c ma tr n quan sát L    6.2433 12.3186    4.3.2.2.Thi t k trên ph n m m Matlab Simulink  − 3.4322 − 3.5969 L ==  Theo trích d n lu n văn (tr.48) 0.2771 0.4964     0.3425 0.6867  4.3.2.3.K t qu mô ph ng   4.3.3.2. Thi t k quan tr ng thái sát trên ph n m m Matlab Simulink Theo trích d n lu n văn (tr.53)
17 18 4.3.3.3. K t qu mô ph ng 4.3.5. K t qu mô ph ng K t qu mô ph ng dòng ñi n isd,isq isd isq Hình 4.9. K t qu mô Hình 4.11. K t qu mô Hình 4.7. Các k t mô ph ng quan sát isd,isq,ψ’rd, ψ’rq bám sát nhau ph ng dòng ñi n isd,isq ph ng quan sát isd,isq,ψ’rd, ψ’rq bám sát nhau 4.3.4. Thi t k b PHTT và quan sát tr ng thái trên ph n m m 4.3.6 Đánh giá k t qu Matlab Simulink 4.3.6.1. K t qu ñ t ñư c B ñi u khi n ph n h i tr ng thái K làm cho dòng ñi n ñ u ra isd ,isq không b dao ñ ng nhi u khi kh i ñ ng, và ñ t ch ñ xác l p trong kho ng th i gian ng n B quan sát tr ng thái v i ma tr n L làm cho tín hi u sai l ch c a ñ u ra dòng ñi n bám sát nhau và cùng ñ t xác l p. Và d a vào ñó ta l y ñư c các tr ng thái quan sát. các tín hi u quan sát isd, isq,ψ’rd, ψ’rq c a b quan sát và các tín hi u isd,isq,ψ’rd, ψ’rq c n quan sát. K t qu mô ph ng trên (Hình 4.6, Hình 4.7) các tr ng thái bám sát nhau và cùng ñ t ch ñ xác l p Khi k t h p gi a b quan sát và b ph n h i tr ng thái thì ta th y k t qu ñ t ñư c tín hi u ñ u ra ñúng theo yêu c u c a mô hình tr ng Hình 4.8. Mô hình ph n h i tr ng thái có b quan sát trên Matlab thái lý tư ng (Hình 4.3 và Hình 4.8) Simulink
19 20 4.3.6.2. Nh ng h n ch   1 1−σ  1−σ      σT + T Ls x1 −  T Lsψ 'rd   s    Mô hình ch s d ng cho h tuy n tính v i t c ñ ωs,ω là h ng s . r   r   u1    σLs 0 − σLs x2  w1      1 1−σ     Nhưng th c t thì nh ng thông s này thay ñ i trong quá trình ñ ng u =  u2  =    σT + Ls x2 + (1 − σ )ωLsψ 'rd  +  0 σLs σLs x1  w2    u   s Tr  cơ làm vi c.  3   0  0 1  w3     0  Đ gi i quy t bài toán này ta dùng phương pháp Tuy n tính hóa     chính xác cho mô hình ñ ng cơ KĐB ta tách mô hình dòng ñi n c a   -1 w L (x) (4 − 20) ñ ng cơ ñ th c hi n. Đư c vi t g n l i a(x) 4.3. Thi t k b ñi u khi n ñ ng cơ không ñ ng b 3 pha d ng u = a( x) + L−1( x)w = −L−1( x) p( x) + L−1( x)w h phi tuy n Mô hình tr ng thái m i ta thu ñư c bây gi (4 − 20) có th ñư c s 4.3.1. Tuy n tính hóa chính xác mô hình ñ ng cơ KĐB d ng cho vi c thi t k b ñi u khi n. T hai phương trình ñ u tiên c a h phương trình (3-7) phương trình c a góc l ch t trư ng ϑs ta có ta có h :  disd  1 1− σ   1 − σ  ,/  1 − σ  ,/  1   σT + T isd + ωsisq +  σT ψ rd +  σ ω ψ rq +  σL usd = −         (4 − 6)  dt  s r   r   s   sd di  1 1−σ   1 − σ  ,/  1 − σ  ,/  1   = −ωsisd −   σT + T isq −  σ ω ψ rd +  σT ψ rq +  σL usq       dt  s r     r   s  dϑ  s = ωs  dt  Theo trích d n lu n văn (tr.57-59) ta tìm ñư c h phương trình sau Hình 4.12. Sơ ñ c u trúc c a ñ i tư ng ĐCKĐB • x = f ( x) + h1u1 + h2u2 + h3u3 sau khi th c hi n TTHCX.  (4 − 9) Mô hình tuy n tính thu ñư c sau khi ñã TTHCX như sau:  y = g(x)  1   disd  0 0  dt = w1 Trong ñó s   − dx1 + cψ 'rd   a 0  x2  1          Y ( x) =  0 0 W (s) , Hay có th vi t  disq = w f ( x) =  − dx2 − cTrωψ 'rd ; ; h1 =  0 ; ; h2 =  a ; h3 =  − x1   s   2   0 0 1   1  dt  0        0 0   dϑ s  s  dt = w3 y1 = g1(x) = x1 ; y2 = g2(x) = x2; y3 = g3(x) = x3  Bây gi ta th c hi n tuy n tính hóa chính xác mô hình dòng ñi n c a 4.4.2. C u trúc ñi u khi n tách kênh tr c ti p ñ ng cơ KĐB ñã vi t dư i d ng (4 − 9) . Theo trích d n lu n văn Sau khi ñã th c hi n TTHCX thành công trong không gian tr ng (tr.59-63) ta tìm ñư c b ñi u khi n ph n h i tr ng thái thái m i z, quan h tách kênh ñ u vào-ñ u ra ñã ñư c ñ m b o hoàn
21 22 toàn.Vi t riêng quan h vào/ra c a hai thành ph n dòng c a ĐC ta có Mô hình (4 − 27) ñư c vi t l i dư i d ng mô hình tr ng thái ph n • cơ như sau i sd = w1 • • (4 − 24) x2 = A2 x2 + B2u2 + D2n2 i sq = w  (4 − 28)  2  y2 = C2 x2  Ta tách mô hình ñ ng cơ thành 2 thành ph n: Thành ph n t o t D a trên nh ng k t qu ñó ta th y thay th b ñi u ch nh dòng hai thông (dòng isd ), thành ph n t o mômen (dòng isq ). chi u trong sơ ñ c u trúc h truy n ñ ng t a theo t thông rotor kinh 4.4.2.1.Mô hình con ph n ñi n (t o t thông) ñi n b ng m t khâu PHTT hay kh i chuy n tr c t a ñ và hai b ñi u • i sd = w1 ch nh dòng riêng bi t cho hai thành ph n tr c d và q. • 1 1 (4 − 25) ψ 'rd = isd − ψ 'rd  Tr Tr Đ t các bi n tr ng thái và các ma tr n i  0 0  1  x1=  sd  ; u1= (w1 ) ; y1= (isd ) ; A1=  1 − 1  ; B1=   ; C1= (1 0) ψ '     0  rd  T Tr     r  Mô hình (4 − 25) ñư c vi t l i dư i d ng mô hình tr ng thái ph n ñi n như sau: • x1 = A1x1 + B1u1  (4 − 26) Hình 4.13. C u trúc ñi u khi n tách kênh tr c ti p c a ñ ng cơ KĐB.  y1 = C1x1  4.3.3. T ng h p các b ñi u khi n: 4.4.2.2. Mô hình con ph n cơ (t o mômen) 4.3.3.1. T ng h p b ñi u ch nh Risq và Rω: • Gi thi t ñi u ch nh t c ñ ñ ng cơ m c dư i t c ñ ñ nh m c. mM = kw2 Khi nó gi ng như ñi u ch nh t c ñ ñ ng cơ ñi u 1 chi u, ta s theo  • zp (4 − 27) ω = (mM − mC ) l ât t thong không ñ i → nhánh t hóa ψrd có ∆ψrd =0  J 1 + Tσ s 1−σ  isq = −(Lmisd 0 )ωs −  1  σL ψ rd 0 ω + σL usq Đ t các bi n tr ng thái và các ma tr n   m   Tσ  m  s x2=  M  ; u2= (w2 ) ; y2= (mM ) ; n2 = (mC ) ω    1   ω = isd (4 − 29)  Trψ rd 0  0 0 0   zp  ; B =  k  ; C = (1 0) ; D =    3 L A2 =   2 2  zp  mM = z p m ψ rdisq  0 2  0   −   2 Lr J   J 
23 24 T ng h p m ch ñi u khi n g m khâu ñi u ch nh t c ñ và khâu 4.4.5. K t qu mô ph ng Trích t lu n văn (tr.76-77) ta có k t qu ñi u ch nh dòng, coi khâu ngh ch lưu có quán tính r t nh Tnl=0.0017 Theo trích d n lu n văn (tr.68-71) Ta tìm ñư c b ñi u khi n dòng sau 1 s +1 D s+D (4 − 31) Ri sq == = Knl Knl 2 Tnl .s 2 Tnl .s ) σ Ls D σ Ls 1 + 2(Tnl + 2TC )s Rω = 2 (4 − 36) C8TC s 4.4.3.2. T ng h p b ñi u ch nh Risd: Hình 4.22. Mô ph ng dòng ñi n isd,isq Khi kh i ñ ng ta làm như máy ñi n 1 chi u sau khi n ñ nh vi c 4.4.6 . Nh n xét c p ngu n phía kích t isd xong m i c p momen quay isq. Ta có th T k t qu mô ph ng (Hình 4.24) ta th y mM = mC t i th i gian b qua nh hư ng c a ph n ng trong quá trình kh i ñ ng lúc ñó ñóng t i t=2s, và ñ t xác l p khi t>2.5s m ch có d ng (Hình 4.16) T c ñ ñ ng cơ mô ph ng (Hình 4.23) khi kh i ñ ng thì tăng lên Theo trích d n lu n văn (tr.71-73) ta tìm ñư c b ñi u khi n r i quay v ñúng b ng giá tr ñ t. Khi ñóng t i thì t c ñ gi m xu ng (1 + Tσ .s) Risd = (4 − 38) r i tăng lên l i và ñ t xác l p Tσ 2Knl Tnl.s Dòng ñi n mô ph ng (Hình 4.22) khi kh i ñ ng thì isd, isq tăng lên. σLs dòng isd ñ t giá tr xác l p. còng dòng isq = 0. Khi có t i thì dòng isq 4.4.4. Thi t k trên ph n m m Matlab Simulink tăng lên và ñ t giá tr xác l p 4.5. Đánh giá k t qu Dòng ñi n isd , isq c hai mô hình (Hình 4.25) và (Hình 4.26) q a trình kh i ñ ng và ñóng t i vào dòng ñi n thay ñ i. (Hình 4.25) ñ t giá tr xác l p nhanh hơn nhưng giá tr xác l p c hai mô hình ñ u ñ t k t qu như nhau. Trong quá trình ñi u khi n thì mô hình ph n h i tr ng thái phi tuy n ñư c thi t k v i các bi n tr ng thái tr c ti p và ñ u vào là giá tr ñ t t c ñ góc ωdm , t thông ψ’rddm nên quan sát ñư c t c ñ n, Hình 4.14. Sơ ñ mô ph ng ph n h i tr ng thái h phi tuy n momen...và linh ho t hơn Mô hình ph n h i tr ng thái tuy n tính và
25 26 ñư c s d ng cho không cơ không ñ ng b 3 pha tr ng thái và xây d ng b ñi u khi n ph n h i tr ng thái cho h tuy n tính. -Nghiên c u v phương pháp tuy n tính hóa chính xác và xây d ng b ñi u khi n ph n h i tr ng thái cho h phi tuy n Các k t qu mô ph ng cho th y kh năng ng d ng t t b ñi u khi n ph n h i tr ng thái cho ñ ng cơ không ñ ng b v i các k t qu mô ph ng là dòng ñi n ño gián ti p isd , isq ñã kh ng ñ nh ñúng các gi i pháp ñã ñ xu t nghiên c u. Dòng ñi n isd và isq ban ñ u dao ñ ng và ñ t giá tr xác l p g n Hình 4.25. Mô ph ng dòng Hình 4.26. K t qu mô ph ng gi ng nhau ñi n isd,isq phi tuy n dòng ñi n isd,isq tuy n tính Mô hình ph n h i tr ng thái tuy n tính ñ t ñư c xác l p nhanh Dòng ñi n isd , isq c hai mô hình (Hình 4.25) và (Hình 4.26) quá kho ng 0,5s nhanh hơn mô hình ph n h i tr ng thái phi tuy n trình kh i ñ ng và ñóng t i vào dòng ñi n thay ñ i. (Hình 4.25) ñ t Trong quá trình ñi u khi n thì mô hình ph n h i tr ng thái phi giá tr xác l p nhanh hơn nhưng giá tr xác l p c hai mô hình ñ u ñ t tuy n ñư c thi t k v i các bi n tr ng thái tr c ti p và d u vào là giá k t qu như nhau. tr ñ t t c ñ góc ωdm , t thông ψ’rddm nên quan sát ñư c t c ñ n, Trong quá trình ñi u khi n thì mô hình ph n h i tr ng thái phi momen...và linh ho t hơn Mô hình ph n h i tr ng thái tuy n tính và tuy n ñư c thi t k v i các bi n tr ng thái tr c ti p và ñ u vào là giá ñư c s d ng cho không cơ không ñ ng b 3 pha. tr ñ t t c ñ góc ωdm , t thông ψ’rddm nên quan sát ñư c t c ñ n, Lu n văn này ch m i hoàn thành: Ph n lý thuy t ñưa ra phương momen...và linh ho t hơn Mô hình ph n h i tr ng thái tuy n tính và pháp gi i quy t là ñi n áp, v n t c góc t trư ng ñ u vào là usd , usq , ñư c s d ng cho không cơ không ñ ng b 3 pha ωs dòng ñi n ñ u, v n t c góc t c ñ ñ ng cơ ñ u ra là isd , isq, ω và K T LU N VÀ KI N NGH các bi n tr ng thái là isd isq , ψ’rd , ψ’rq, ωs. và dùng các bi n tr ng Lu n văn ñã gi i quy t thành công v n ñ ñi u khi n ph n h i thái ph n h i v ñ ñi u khi n ñ ng cơ. Ph n mô ph ng c a phương tr ng thái cho ñ ng cơ không ñ ng b trong ñó có s d ng hai mô pháp trên ph n m m Matlab-Simulink. hình d ng Tuy n tính và Tuy n tính hóa chính xác mô hình Vì ñi u ki n th i gian, nên lu n văn ch m i d ng l i m cñ Lu n văn ñã gi i quy t ñư c các v n ñ : nghiên c u v lý thuy t và mô ph ng trên ph n m m Matlab- - Nghiên c u mô hình tr ng thái c a ñ ng cơ không ñ ng b trên Simulink chưa th c nghi m ñư c k t qu nghiên c u b ng mô hình h tr c t a ñ dq. Phân tích b n ch t phi tuy n c a ñ ng cơ. th c. Đây cũng là v n ñ tác gi d ñ nh ti p t c phát tri n, nghiên - Nghiên c u v phương pháp ph n h i tr ng thái, b quan sát c u trong th i gian t i.