Luận văn:Điều khiển thích nghi hằng số thời gian rotor của động cơ không đồng bộ 3 pha rotor lồng sóc

Chia sẻ: Nhung Thi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:14

Thêm vào BST

Báo xấu

82
lượt xem 15
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Trong thực tế, hệ thích nghi được sử dụng nhiều vì những ưu điểm của nó so với các hệ thống điều khiển thông thường. Khả năng tự chỉnh định lại các thông số của bộ điều khiển cho phù hợp với đối tượng chưa biết rỗ đã đưa hệ thích nghi trở thành một hệ điều khiển thông minh. So với những bộ điều khiển kinh điển, bộ điều khiển mờ có rất nhiều tham số nên miền chỉnh định cho hệ mờ rất lớn. Bên cạnh những tham số giống như một bộ điều khiển kinh điển,...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn:Điều khiển thích nghi hằng số thời gian rotor của động cơ không đồng bộ 3 pha rotor lồng sóc

-1- -2- B GIÁO D C VÀ ĐÀO T O Công trình ñư c hoàn thành t i Đ I H C ĐÀ N NG TRƯ NG ĐHBK, Đ I H C ĐÀ N NG HOÀNG Đ C HÙNG Ngư i hư ng d n khoa h c: PGS.TS. Đoàn Quang Vinh ĐI U KHI N THÍCH NGHI Ph n bi n 1: GS. TSKH. Nguy n Phùng Quang H NG S TH I GIAN ROTOR C A Đ NG CƠ KHÔNG Đ NG B 3 PHA Ph n bi n 2: TS. Nguy n Hoàng Mai ROTOR L NG SÓC Lu n văn ñư c b o v t i H i ñ ng ch m Lu n văn t t nghi p Chuyên ngành: T ñ ng hóa th c sĩ k thu t h p t i Đ i h c Đà N ng vào ngày 07 tháng 05 năm 2011. Mã s : 60.52.60 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. - Trung tâm H c li u, Đ i h c Đà N ng. Đà N ng - Năm 2011 1 2
-3- -4- ñi n tr rotor mà chưa xét ñ n nh hư ng c a c ñi n tr và ñi n c m rotor trong m t m i liên h t ng th . M Đ U 4. Phương pháp nghiên c u 1. Tính c p thi t c a ñ tài Nghiên c u, xây d ng các phương án và thi t k trên lý thuy t. V i s ti n d ng, k t c u v ng ch c c a ĐCKĐB rotor l ng sóc Xây d ng mô hình mô ph ng ñ ki m ch ng trên ph n m m và s h p d n v giá thành s n ph m này, ĐCKĐB rotor l ng sóc Matlab-Simulink. ñư c s d ng ngày càng r ng rãi. M t m t, nhu c u v vi c ñi u 5. Ý nghĩa khoa h c và th c ti n c a ñ tài khi n chính xác ñ ñưa ñ n h truy n ñ ng có ch t lư ng cao ñã ñòi K t qu nghiên c u s ñư c áp d ng trong nhi u lĩnh v c khác h i vi c xây d ng h ñi u khi n truy n ñ ng ñáp ng ñư c yêu c u nhau vì hi n nay r t nh u h truy n ñ ng, dây chuy n s n xu t s th c ti n. d ng ĐCKĐB rotor l ng sóc vì s h p d n v k t c u và giá thành V i b n ch t là phi tuy n c a ĐCKĐB rotor l ng sóc, bài toán c a ñ ng cơ nhưng l i ñòi h i ñ chính xác cao. kinh t k thu t ñư c ñ t ra gi a m t bên là n l c nghiên c u v t 6. C u trúc lu n văn li u ch t o rotor và m t bên là ñ u tư h th ng ñi u khi n, c n xem C u trúc lu n văn g m ph n M ñ u và 4 chương: xét ñ n giá thành t ng th c a h th ng ñã ñư c các nhà ch t o ñ u Chương 1: T ng quan v ñ ng cơ không ñ ng b . tư nhi u công s c nghiên c u. V n ñ ñ t ra là làm sao ñ s d ng Chương 2: Phương pháp ñi u khi n vector t a theo t thông ĐCKĐB v i ch t lư ng hi n có mà v n ñáp ng ñư c yêu c u v rotor ĐCKĐB. ch t lư ng h th ng. Các thông s ñ ng cơ mà ñi n hình là các tham Chương 3: Đi u khi n thích nghi h ng s th i gian rotor. s c a rotor - làm vi c trong ch ñ ng n m ch b bi n ñ i theo nhi t Chương 4: T ng h p h th ng ñi u khi n thích nghi h ng s th i ñ làm vi c. Vi c xây d ng h th ng ñi u khi n c n thi t ph i tính gian rotor ĐCKĐB. ñ n vi c bù ñ p các thay ñ i này ñ ñ m b o ch t lư ng ñi u khi n. 2. M c ñích nghiên c u CHƯƠNG 1. T NG QUAN V Đ NG CƠ KHÔNG Đ NG B Xây d ng b ñi u khi n ĐCKĐB rotor l ng sóc có kh năng t 1.1. Khái quát chung thích nghi theo s thay ñ i h ng s th i gian rotor c a ñ ng cơ. Ngày nay k thu t ñi u khi n ñ ng cơ ñi n xoay chi u ba pha ñã 3. Đ i tư ng và ph m vi nghiên c u phát tri n ñ n m c g n như hoàn thi n. C u trúc ñi u khi n theo Đ i tư ng nghiên c u là ĐCKĐB 3 pha rotor l ng sóc. nguyên lý ñi u khi n T4R thư ng ñư c s d ng là ñi u khi n dòng Ph m vi nghiên c u chính c a ñ tài này là xây d ng ñư c h ñi n riêng r cũng như áp ñ t nhanh mômen quay. Hai m ch vòng th ng ñi u khi n thích nghi theo h ng s th i gian rotor c a ĐCKĐB ñi u khi n t c ñ và t trư ng quay ñư c t ng h p riêng bi t. rotor l ng sóc. Trong ñ tài này, tác gi ch ñi vào xét nh hư ng c a 3 4
-5- -6- 1.2. Mô hình c a ĐCKĐB u sd = Rs i sd + pψ sd − ω sψ sq u sq = Rs isq + pψ sq + ω sψ sd 1.2.1. Mô hình 3 pha c a ĐCKĐB 0 = Rr ird + pψ rd − ω rψ rq (1.7) Gi thi t ĐCKĐB rotor l ng sóc có 3 pha ñ i x ng, khe h 0 = Rr irq + pψ rq + ω rψ rd không khí là ñ u và phân b t thông theo khe h không khí là Sin. ψ sd = Ls i sd + LM ird = Lσs i sd + LM imd = Lσs isd + ψ md Theo [1], h phương trình c a ĐCKĐB rotor l ng sóc vi t trong ψ sq = Ls isq + LM irq = Lσs isq + LM imq = Lσs i sq + ψ mq h to ñ 3 pha d ng thu g n như sau: ψ rd = Lr ird + LM i sd = Lσr ird + ψ md U s = [Rs ]i s + pψ s ψ rq = Lr irq + LM i sq = Lσr irq + ψ mq U r = [Rr ]i r + pψ r + e r (1.4) mM = 3 LM zp (ψ rd isq + ψ rq isd ) ψ s = [Lσs ]i s + [Lm ]i m = [Ls ]i s + [Lm ]i r 2 Lr ψ r = [Lσr ]i r + [Lm ]i m = [Lm ]i s + [Lr ]i r a. Mô hình tr ng thái liên t c 1.2.2. Mô hình c a ĐCKĐB trên h t a ñ αβ Theo [2], n u ñ t các vector tr ng thái và ñ u vào: x fT = [i sd , i sq ,ψ rd ,ψ rq ]; u fT = [u sd , u sq ] H phương trình c a ñ ng cơ trên h tr c to ñ tr c giao αβ: | | u sα  i s α  ψ sα  u  = [Rs ]i  + p ψ  Mô hình tr ng thái liên t c c a ĐCKĐB ñư c vi t dư i d ng:  sβ   sβ   sβ  dx f (1.20) 0  i rα  ψ rα  − erα  = A f x f + B f u f + Nx f ω 0 = [Rr ]i  + p ψ  + e s s  dt    rβ   rβ   rβ    1 1−σ   1−σ 1−σ ψ sα  i sα  irα  i sα  imα  (1.6) −   +   0 − ω ψ  = [Ls ]i  + [LM ]i  = [Lσs ]i  + [LM ]i    σTs σTr  σTr σ   sβ   sβ   rβ   sβ   mβ    1 1−σ  1−σ 1−σ  ψ rα  i rα  i sα  i r α  imα   0 −  σT + σT  −  ω  A f A12  f σ σTr ψ  = [Lr ]i  + [LM ]i  = [Lσr ]i  + [LM ]i  Af =   s r   =  11 f f  ;  rβ   rβ   sβ   rβ   mβ   1 1   A21 A22   0 − −ω  mM = z p 3 LM (ψ rα isβ −ψ rβ isα )  Tr 1 Tr 1  2 Lr  0 ω −    Tr Tr   1.2.3. Mô hình c a ĐCKĐB trên h t a ñ dq  1  H phương trình c a ñ ng cơ trong h tr c to ñ dq: σL 0  0 1 00  s  − 1 0 0 0 (1.21) 1   B1f  N=  Bf =  0 = 0 0 0 1  σLs   B2f ;  0 0     0  0 − 1 0    0  0  b. Mô hình tr ng thái gián ño n Theo [2], mô hình tr ng thái gián ño n c a ĐCKĐB:  x(k + 1) = Φ (k )x(k ) + H (k )u (k ) (1.23)   y (k ) = C (k )x(k ) 5 6
-7- -8-  T  1 1−σ  1−σ T 1−σ  1 −  +  ω sT ωT  ñ ng b nên góc γi bi n thiên r t ch m, các thành ph n chi u c a  Tr   σ  Ts  σ Tr σ   T  1 1−σ  1−σ 1−σ T  vector dòng ñi n lên các tr c s gi ng như các ñ i lư ng m t chi u,  − ωsT 1−  +  − ωT  σ  Ts  σ Tr  = Φ 11 Φ  f f Φ = f  Tr  σ 12 cho phép có th t ng h p các b ñi u khi n vô hư ng cho t ng thành  f ;  Φ Φ  f  T 0 1− T (ω s − ω )T   21  22 ph n. Trong phương pháp này c n ph i xác ñ nh ñư c v trí góc c a Tr Tr   − (ω s − ω )T  T T  vector t thông rotor ñ có th t a h tr c dq vào ñó. 0 1−   Tr Tr    T   σL 0   s  (1.26) T   H 1f  Hf = 0 =  σLs   H 2f   0 0       0  0  1.3. H th ng ñi u khi n vector ĐCKĐB 1.3.1. Phương pháp ñi u khi n vector tr c ti p 1.3.2. Phương pháp ñi u khi n vector gián ti p CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP ĐI U KHI N VECTOR T A THEO T THÔNG ROTOR ĐCKĐB 2.1. Đi u khi n T4R c a ĐCKĐB ngh ch lưu ngu n áp (FOC) Nguyên lý ñi u khi n vector t a t thông rotor: Đ di n gi i phương pháp này, quan sát trên Hình 2.1, trong ñó h tr c t a ñ dq Hình 2.2 - Sơ ñ kh i h th ng ñi u khi n vector t a t thông rotor. ñư c t a vào vector t thông roto. 2.2. Các phương pháp thi t k b ñi u khi n dòng ñi n trong h jq th ng ñi u khi n T4R. ωs 2.2.1. Mô hình g n ñúng c a ĐCKĐB trên h t a ñ dq t a ωs us ωs is ψr d t thông rotor: ω Hình 2.1 - Đ th uqs γi ϑr ids vector trư ng h p iqs ϑs ϑ t a h dq t thông rotor. α=as ch ñ t a xác l p, các vector không gian ñ u quay v i t c ñ 7 8
-9- - 10 -   1    Ls 1 +  ω s Ls 1 1    (2.9) Ti .s+1 i_sd C  R11 R12  1   pTs   R = 1/Rs LM  21 R22  2Ti K nl K i    1   ω s Lnm Lnm 1 +  1  pTnm  Ts.s+1 i_sd Tr .s+1 u_sd esd mC 4     Ls zp N u xem t t c các s c ñi n ñ ng ñ u là nhi u bi n thiên ch m J.s mM 3 w thì có th th c hi n vi c t ng h p hai b ñi u khi n dòng riêng r và ws wr sau ñó th c hi n vi c tách kênh b ng các m ch bù s c ñi n ñ ng như Lnm 3*zp*Lm /(2*Lr) trên Hình 2.7 v i các b ñi u khi n xác ñ nh ñư c như sau: esq LM R11 ( p ) = R11 ( p ); R ' ( p ) = ω s Ls ; ' 12 Tr K i K nl 1/Rnm 1 ωL ω R ( p ) = s nm ; R22 ( p ) = R22 ( p ); Rbu ( p ) = r 2 2 Tnm .s+1 i_sq Ti .s+1 ' u_sq i_sq ' 21 K i K nl K nl 3 e_rq M t phương pháp khác cũng hay ñư c s d ng là dòng ñi n riêng Hình 2.5 - Mô hình g n ñúng c a ĐCKĐB trong h t a ñ dq t a t thông rotor. r có bù s c ñi n ñ ng như trên Hình 2.8. Các b ñi u khi n R11, R12 ñư c l y theo bi u th c (2.9) và t thông Ψsα và Ψsβ xác ñ nh theo (2.10) ( theo tài li u [1]). 2.2.2. Đi u khi n dòng ñi n riêng r ψ sα  t  u sα  i sα   (2.10) Coi ngh ch lưu ñi n áp là b kh ch ñ i công su t có h s kh ch ψ  = ∫  u  − Rs i  dt  sβ   sβ  0     sβ   ñ i Knl, th i gian th c hi n c a nó là Tnl và xem ωs và ω bi n thiên khá ch m hơn các ñ i lư ng ñi n t . Ta th c hi n ñư c mô hình sau: Hình 2.7 - C u trúc b ñi u Hình 2.8 - C u trúc b ñi u Hình 2.6 - C u trúc b ñi u khi n dòng ñi n riêng r . khi n dòng ñi n riêng r có bù khi n dòng ñi n riêng r có Các b ñi u khi n dòng ñi n trên Hình 2.6 ñư c xác ñ nh: tách kênh b ng dòng ñi n. bù s c ñi n ñ ng. T ưu ñi m c a c u trúc ñi u khi n dòng ñi n riêng r có bù s c ñi n ñ ng là h n ch sai s , tác gi ñã s d ng c u trúc này k t h p 9 10
- 11 - - 12 - v i các b ñi u khi n t c ñ và t thông b ng PI kinh ñi n. T ñó hư ng x u ñ i v i các h truy n ñ ng ch t lư ng cao. nghiên c u và gi i quy t bài toán thích nghi trên n n c a phương 2.4.2. Quan sát nh hư ng c a Tr ñ n các tr ng thái và pháp ñi u khi n này. ñáp ng 2.3. T ng h p b ñi u khi n dòng ñi n riêng r có bù s c ñi n T k t qu thi t k các b ñi u khi n trên và s d ng ñ ng cơ ñ ng cho ĐCKĐB m u 10HP trong thư vi n SimPowerSystems c a ph n m m Matlab 2.3.1. T ng h p các b ñi u khi n dòng ñi n Simulink ñ th c hi n mô ph ng. K t qu mô ph ng và quan sát các Trong c u trúc ñi u khi n dòng ñi n riêng r có bù s c ñi n ñáp ng ñ i v i các trư ng h p chưa có s bi n ñ ng ñi n tr rotor ñ ng, b ñi u khi n dòng ñi n ñư c s d ng theo k t qu ñã phân và khi có s thay ñ i ñi n tr rotor như sau: 0.9 tích trên. Theo ñó, b ñi u khi n dòng: 0.8 1  1  1  1  R11 = Ls 1 + ; R22 = Lnm 1 +  0.7 2Ti K nl K i   pTs   2Ti K nl K i   pTnm   0.6 sird(W ) b 0.5 2.3.2. T ng h p b ñi u khi n t thông 0.4 P B ñi u khi n là khâu PI, xác ñ nh theo chu n t i ưu mô ñun: 0.3 K iψ (2.12) R ( p) = K + 0.2 Psird-150 ψ pψ 0.1 p Psird-100 Psird-Ref 0 Tr 1 K iψ = 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 K pψ = ; Time (s) 4 LM Ti 2 LM Ti Hình t2.16 - Đápsát cho th y, rotor ño n kh ñ ñ ng banñi n tr chưa K qu quan ng t thông giai khi bi n i ng tăng ñ u và rotor. 2.3.3. T ng h p b ñi u khi n t c ñ mang t i thì t thông ít b nh hư ng b i s bi n ñ ng c a ñi n tr Rω ( p ) = K pω + K iω (2.13) p rotor Rr. Khi ñ ng cơ mang t i ñ nh m c và ñi n tr rotor b bi n 2J K pω K pω = ; K iω = ñ ng ñã làm x u ñ c tính c a ñáp ng t thông rotor. Trong trư ng Ta K1 K 2 4Ta h p c c h n, ñi n tr rotor tăng thêm 50% (th hi n ñư ng Psird- 2.4. Kh o sát nh hư ng c a Tr ñ n ch t lư ng ñi u khi n 1.5Rr) thì t thông rotor, khi ñã ñ n vùng n ñ nh v n dao ñ ng và 2.4.1. Phân tích nh hư ng c a Tr ñ n ch t lư ng truy n ñ ng l ch biên ñ v i biên ñ sai khác kho ng ± 0.6% so v i giá tr n H ng s th i gian rotor thi u chính xác s gây sai s góc pha c a ñ nh như th hi n trong Hình 2.17. vector t thông và l ch pha gi a dòng mô hình và dòng ñ ng cơ: ~ ~ i s = i s e jϑ , ϑ s = ϑ s − ϑ s ˆ s ˆ (2.15) H u qu này s d n ñ n sai l ch tĩnh c a mômen và module t thông. Tùy theo th c tr ng k thu t và ñòi h i v ch t lư ng truy n ñ ng, các sai s trên trong nhi u trư ng h p là không ch p nh n ñư c. Ngoài ra, sai s xác l p c a mômen và t thông s có nh 11 12
- 13 - - 14 - 0.825 Psird (Wb) 0.82 350 mM-150 0.815 300 mM-100 mC 250 0.81 Psird-150 200 Psird-100 Psird-150 Psird-100 150 0.805 m (N ) M .m Psird-Ref 100 2.91 2.92 2.93 2.94 2.95 2.96 2.97 2.98 2.99 3 50 Time (s) 0 Hình 2.17 - Hi n tư ng sai l ch t thông rotor khi tăng ñi n tr rotor. -50 2500 -100 n-Ref n-100 -150 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 n-150 Time (s) 2000 Hình 2.20 - Đáp ng mômen ñ ñ ng cơ khi bi n ñ ng tăng ñi n 1500 tr rotor. n (V ) /p 1000 65 mM-150 mM-100 60 mC 500 55 0 m (N ) M .m 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 Time (s) 50 Hình 2.18 - Đáp ng t c ñ ñ ng cơ khi bi n ñ ng tăng ñi n tr rotor. 45 mM-100 Quan sát ñáp ng t c ñ th y r ng, trư ng h p ñi n tr rotor tăng 40 lên 1.5 l n ngoài vi c nh hư ng ñ n ñ quá ñi u ch nh khi kh i mM-150 35 2.82 2.84 2.86 2.88 2.9 2.92 2.94 2.96 2.98 3 Time (s) ñ ng còn nh hư ng ñ n biên ñ tuy t ñ i c a t c ñ trong vùng n Hình 2.21 - Hi n tư ng dao ñ ng mômen ñ ñ ng cơ khi tăng ñ nh khi mang t i ñ nh m c. Khi ñ ng cơ mang t i ñ nh m c ñ ng ñi tr rotor. K t qu cho th y, khi ñi nn tr rotor b thay ñ i tăng lên 150% so th i v i s bi n ñ i tăng lên 150% c a ñi n tr rotor, t c ñ ñ ng cơ v i giá tr ngu i thì ñáp ng mômen c a ñ ng cơ b ngư c (âm) khi n m trong vùng n ñ nh m i v i biên ñ trung bình sai khác so v i kh i ñ ng và dao ñ ng m nh khi mang t i ñ nh m c v i biên ñ dao giá tr mong mu n là 15v/p (1.04%). ñ ng ±27.6%. 1460 2.4.3. K t lu n 1450 T k t qu quan sát cho th y khi ñi n ñi n tr rotor thay ñ i tăng n (V/p) 1440 n-Ref lên trong quá trình làm vi c nh hư ng ñ n vi c n ñ nh ñ c tính t n-100 1430 n-150 n-100 n-150 thông và mômen, ñ c bi t là biên ñ c a t c ñ ñ ng cơ không còn 2.905 2.91 2.915 2.92 2.925 2.93 2.935 2.94 2.945 Time (s) bám theo chính xác giá tr t c ñ mong mu n. V n ñ này s ñư c Hình 2.19 - Hi n tư ng l ch biên ñ t c ñ ñ ng cơ trong vùng n ñ nh khi tăng ñi n tr rotor. 13 14
- 15 - - 16 - gi i quy t theo hư ng thích nghi v i s thay ñ i c a ñi n tr rotor. t t như sau: Đ h kín, bao g m ñ i tư ng ñi u khi n và b ñi u khi n, luôn có ñư c ch t lư ng mong mu n ng v i hàm truy n ñ t CHƯƠNG 3. ĐI U KHI N THÍCH NGHI H NG S m u mong mu n thì b ñi u khi n c n ph i ñư c thi t k và hi u TH I GIAN ROTOR ch nh thư ng xuyên sao cho tín hi u ñ u ra y(t) c a h kín luôn như ñ u ra ym(t) c a mô hình tham chi u. M c tiêu là: 3.1. T ng quan v ñi u khi n thích nghi y m (t ) ≈ y (t ) ⇔ e(t ) = y (t ) − y m (t ) ≈ 0 (3.1) M t h th ng mà b ñi u khi n có kh năng t thay ñ i thông s Như v y v n ñ còn l i c a bài toán là thi t k cơ c u thay ñ i hay c u trúc c a b ñi u khi n, ho c c v thông s l n c u trúc c a tham s b ñi u khi n ñ luôn có ñư c sai s e(t) ≈ 0 và ñi u này b ñi u khi n d a trên chu trình làm vi c ñ nh trư c ho c các thông ph i không ñư c ph thu c vào s thay ñ i bên trong ñ i tư ng. s , c u trúc c a ñ i tư ng ñư c quan sát th c t trong quá trình Đ th c hi n vi c hi u ch nh tham s p cho b ñi u khi n v i c u làm vi c ñư c g i là h th ng ñi u khi n thích nghi. trúc xác ñ nh, cho trư c, ñi n hình là mô hình ñi u ch nh theo lu t ng d ng trong ñ tài nghiên c u c a mình, tác gi ch trình bày MIT và phương pháp hi u ch nh theo hàm m c tiêu xác ñ nh dương phương pháp thích nghi s d ng b ñi u khi n có c u trúc c ñ nh và ñ t trư c. thông s ñư c c p nh t tr c ti p. 3.2.2. Lu t hi u ch nh tham s b ñi u khi n MIT 3.2. H thích nghi s d ng mô hình tham chi u (MRAS) (Massachusetts Institude Technology) 3.2.1. T ng quan v h thích nghi s d ng mô hình tham chi u Theo [3], n i dung phương pháp hi u ch nh này là thay ñ i vector H thích nghi s d ng mô hình tham chi u (Model reference thông s p sao cho ñ m b o m c tiêu (3.1). T c là c n có: adaptive system) ñư c vi t t t là MRAS có s d ng b ñi u khi n de(t ) thích nghi có mô hình theo dõi (Model reference adaptive control) e 0 3.2.3. Hi u ch nh tham s b ñi u khi n nh c c ti u hóa hàm m c tiêu h p th c (xác ñ nh dương) Theo [3], nguyên t c làm vi c c a b ĐKTN MRAC ñư c tóm Cũng theo [3], phương pháp hi u ch nh này nh c c ti u hóa hàm 15 16
- 17 - - 18 - m c tiêu xác ñ nh dương V(e) c a các vector sai l ch e. V (e ) > 0, ∀e ≠ 0 và V (0) = 0 Hình 3.4 - C u trúc dV (e ) ñi u khi n thích nghi Và ch c n xác ñ nh b ñi u khi n sao cho xác ñ nh âm dt t ch nh tr c ti p. theo e. Theo lý thuy t Lyapunov, ñi u ki n này cũng ñ m b o ñ e(t ) → 0 . 3.3. H thích nghi s d ng b ñi u khi n t ch nh ñ nh (STR) 3.4. Đi u ch nh t ñ ng và l ch trình ñ l i M t b ñi u khi n t ng h p, n u trong quá trình làm vi c có kh Trong nhi u trư ng h p, có th bi t ñư c s thay ñ i ñ ng h c năng t xác ñ nh l i mô hình toán h c mô t ñ i tư ng ñ t ñó t c a quá trình theo các ñi u ki n v n hành. Ngu n g c c a s thay ch nh ñ nh l i b n thân nó cho phù h p vói s thay ñ i c a ñ i tư ng ñ i ñ ng h c có th là tính phi tuy n. Có th thay ñ i tham s c a b là b ĐKTN t ch nh (Self tuning regulator), vi t t t là STR. B ñi u khi n b ng cách giám sát các ñi u ki n v n hành c a quá trình. ĐKTN t ch nh ñơn gi n nh t là b ĐKTN t ch nh tham s , t c là Phương pháp này ñư c g i là l ch trình ñ l i. nó không t thay ñ i c u trúc b ñi u khi n mà ch xác ñ nh l i các 3.5. Đi u khi n m thích nghi tham s ñ i tư ng ñ t ñó t ch nh ñ nh l i các tham s ñi u khi n K thu t ñi u khi n m ñã ñư c phát tri n thêm tính thích nghi c a chính mình cho phù h p. ñ t o nên m t h th ng ñi u khi n trong ñó thông s và c u trúc c a b ñi u khi n thay ñ i trong quá trình v n hành, nh m gi v ng ch t Hình 3.3 - C u trúc lư ng ñi u khi n c a h th ng khi có s hi n di n c a các y u t chung c a b ñi u b t ñ nh cũng như s thay ñ i thông s trong h th ng. khi n thích nghi t ch nh. 3.6. ng d ng ñi u khi n thích nghi ñ ñi u khi n ĐCKĐB Như ñã phân tích trong Chương 2, s thay ñ i h ng s th i gian M t hư ng gi i quy t bài toán khác khi s d ng phương pháp rotor Tr làm nh hư ng ñ n t c ñ ñ ng b c a ñ ng cơ. Các b ñi u thi t k b ñi u khi n thích nghi t ch nh tr c ti p như ñư c ñ c p khi n và mô hình t thông ñư c xây d ng trên cơ s h ng s th i ñ n trong [9]. Mô hình này s d ng cơ c u nh n d ng tham s ñ i gian Tr xác ñ nh d n ñ n thông s b ñi u khi n không còn là t i ưu tư ng k t h p thu t toán xác ñ nh tham s ñi u khi n thành b quan và kéo dài th i gian quá ñ , t a sai hư ng t thông rotor khi mà sát tr c ti p tham s ñ i tư ng ñ c p nh t cho b ñi u khi n. Sơ ñ Tr b bi n ñ i. trên Hình 3.3 có th vi t l i như sau: Xem xét các phương pháp thích nghi ñư c trình bày trong 3.2 và xét v gi i h n ph m vi c n thích nghi theo yêu c u nghiên c u (thích nghi theo Tr), ñ i v i h th ng này chúng ta ch c n s d ng m t b 17 18
- 19 - - 20 - ñi u khi n thích nghi có kh năng t ch nh ñ nh thông s theo Tr. Đ 4.1.2. ng d ng l c Kalman quan sát tr ng thái c a ĐCKĐB gi i quy t v n ñ này, m t b ñi u khi n PI ñư c thi t k theo Theo [5], thu t toán l c Kalman ñư c xây d ng ñ ng d ng phương pháp truy n th ng có các thông s ph thu c vào h ng s quan sát tr ng thái ĐCKĐB rotor l ng sóc như sau: th i gian rotor Tr k t h p v i vi c quan sát tr ng thái có th ñáp ng Mô hình gián ño n c a ĐCKĐB trên h dq (1.23) ñư c vi t l i: ñư c. Trên cơ s ñó ñưa ñ n c u trúc cho h ĐKTN theo h ng s  x k +1 = Axk + Bu k (4.5)   y k = Cxk th i gian rotor như sau: Các ma tr n tr ng s trong (4.5):  T  1 1−σ  1−σ T 1−σ  1 −  + T   ωsT ωT   σ  s Tr  σ Tr σ   T  1 1−σ  1−σ 1−σ T   − ω sT 1−  +   − ωT  A= σ  Ts Tr   σ σ Tr  ;   T 0 1− T (ω s − ω )T   Tr Tr   − (ω s − ω )T  T T  0 1−   Tr Tr   T 1 0 1 0  1  1 (4.6) T 0  ; C = 0  B= σLs 0 0 0 0     0 0 0 0 Đ t τ = 1/Tr, và xem như m t h ng s ng u nhiên có d ng: Hình 3.5 - C u trúc t ng th b ñi u khi n thích nghi h ng s τ k +1 = τ k + ξ k (4.7) 3.7. Nh n xét th i gian rotor. Trong ñó {ξ k } là nhi u n tr ng phân b chu n Gaussian không Đ th c hi n c u trúc này tác gi th c hi n vi c thi t k các b tương quan v i nhi u ño lư ng { k } và có phương sai là m t ma tr n η ñi u khi n t thông và t c ñ có thông s hi u ch nh ñư c theo tham dương cho trư c Var (ξ k ) = S k . Mô hình ñ ng cơ (4.5) v i gi thi t s Tr. Quan sát t thông rotor và h ng s th i gian rotor ñ tính toán (4.7) có th ñư c vi t l i thành h phi tuy n như sau: l i t c ñ ñ ng b ωs ph c v cho các khâu chuy n ñ i h tr c t a ñ .  x k +1   Ak (τ k )x k   Bk u k  Gk ξ k   = + 0 + ξ  (4.8) τ k +1   τ k     k   CHƯƠNG 4. T NG H P B ĐI U KHI N THÍCH NGHI  y = [C 0]  xk   k k τ  + η k   k H NG S TH I GIAN ROTOR Trong ñó: 4.1. Nghiên c u ng d ng b l c Kalman m r ng 4.1.1. Thu t toán l c Kalman 19 20
- 21 - - 22 -  T1  1− σ 1− σ  tr ng thái như Hình 4.5. 1 −  + (1 − σ )τ k  ωsT Tτ k ωT   σ  Ts  σ σ    4.2. T ng h p b ñi u khi n thích nghi ĐCKĐB T1  1− σ 1− σ A k (τ k ) =  −ωsT 1 −  + (1 − σ )τ k  − ωT Tτ k   σ  Ts  σ σ  T k t qu Chương 2 ta có ñư c các b ñi u khi n t c ñ và    Tτ k 0 1 − Tτ k (ωs − ω )T  t thông và có các tham s ñ ng ñư c xác ñ nh như sau:  0 Tτ k −(ωs − ω )T 1 − Tτ k    4.2.1. T ng h p b ñi u khi n t c ñ Bk = B, C k = C K 7 K8 K K K K pw = + ; K iw = 9 + 10 + 11 Gk là ma tr n tr ng s nhi u. Tr Tr2 Tr Tr2 Tr3 Các vector nhi u ξ k và η k ñư c gi thi t là các nhi u tr ng Các h s K7, K8, K9, K10, K11 không ph thu c vào Tr. phân b chu n Gaussian, kỳ v ng b ng 0 và v i m i k, j, ta có: 4.2.2. T ng h p b ñi u khi n t thông Cov(ξ k , ξ j ) = Qk δ kj , Cov(η k ,η j ) = Rk δ kj Tr 1 (4.9) K pψ = ; K iψ = 4Ti LM 2Ti LM Các bư c th c hi n s d ng b l c Kalman m r ng ñ 4.3. Mô ph ng và ki m ch ng nh n d ng bi n tr ng thái m i τ như sau: 4.3.1. Các thông s c a ñ ng cơ • D báo (Predict): Các thông s c a ĐCKĐB rotor l ng sóc s d ng cho vi c  x k ,k −1   Ak −1 (τˆk −1 )x k −1   Bk −1u k −1  ˆ ˆ (4.10)  = +  mô ph ng như ñã trình bày trong Chương 2 c a lu n văn. τˆk ,k −1   τˆk −1   0  ∂ ∂ T  Pk ,k −1 A (τˆ ) [A (τˆ )x ] ˆ  A (τˆ ) [A (τˆ )x ] ˆ =  k −1 k −1 ∂τ k −1 k −1 k −1  Pk −1,k −1  k −1 k −1 ∂τ k −1 k −1 k −1  + (4.11)  Ι   Ι   0   0  G Q G T 0  +  k −1 k −1 k −1   0 S k −1   1−σ   T σ (x3k − x1k ) (4.12) ∂  1−σ  4.3.2. Các sơ ñ mô ph ng và k t qu mô ph ng [Ak −1 (τˆk −1 )x k −1 ] = T σ (x 4k − x2 k ) ˆ ∂τ    T (x1k − x3k )   T (x − x )   2k 4k  • Hi u ch nh (Correction): 0] [[C k 0]Pk ,k −1 [C k 0] + Rk ] K k = Pk ,k −1 [C k −1 T T (4.13)  x k   x k ,k −1  τˆ  = τˆ ,  + K k ( y k − C k x k ,k −1 ) ˆ ˆ (4.14) ˆ  k   k k −1  Pk ,k = [Ι − K k [C k 0]]Pk ,k −1 (4.15) Sơ ñ c u trúc h th ng v i b l c Kalman ñ nh n d ng các bi n 21 22
- 23 - - 24 - R_psi us_abc 1 Psir* R_11 Psir* mC mC 7 Psir^ isd* isd* is_abc usd* usd* Psird^ Tr isd 2 w* w(rad/s) Psird_fix Psird_fix w* usd usd 3 w^ isq* isq* Psird* Psir* usq* usq* w^ w^ 8 Tr isq mW usq Xung_dk Tr ^ R_w R_22 wN w* Xung_dk 1 4 Xung _dk ws Udc is_dq 6 is_alp Gia tri dat w^ Chap hanh is_alp 10 Udc is_dq Udc Discrete , SVPWM Ts = 2e-006 s. 5 us_alp us_alp us_alp usq powergui Xung_dk is_alp ws Psird^ Bu _SDD 9 Tr^ ws^ ws^ Hình 4.6 - Sơ ñ t ng th kh i ñi u khi n thích nghi. Udc Dieu khien 1 e_Psi Psir* Adaptive PID 1 Tr isd* EKF R_Psi_A 2 Tr^ w^ Psir^ ws^ us_dq^ us_dq ws^ 3 Psird^ is_dq^ is_dq Tr is_abc is_alp Hình 4.7 - Sơ ñ b ñi u khi n t thông thích nghi theo Tr. us_alp us_abc Bo quan sat va chuyen doi 1 e_w w* Adaptive PID Km 1 Tr isq* 2 G Hình 4.2 - Mô hình t ng th h th ng ñi u khi n. w^ R_w_A 3 Tr Hình 4.8 - Sơ ñ b ñi u khi n t c ñ nghi theo Tr. 2 us_dq ^ is_d 2500 n-Ref 1 zp n-Nm is_q n-Adc w^ 2000 Ex_Kalman Lm 3 Psird^ S-Function 3 Psirq^ 1500 is_dq ^ V ) n( /p 1/u 1 Tr ^ 1000 500 2 ws^ 0 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 Time (s) Hình 4.5 - Sơ ñ kh i l c Kalman m r ng. Hình 4.9 - Đáp ng t c ñ v i h ng s th i gian rotor Trx = Tr/1.5. 23 24
- 25 - - 26 - 0.9 K t qu cho th y, s d ng ĐKTN ñã làm gi m ñáng k ñ quá 0.8 0.7 ñi u ch nh khi kh i ñ ng (ñ c tính n-Adc). Gi i quy t ñư c hi n 0.6 s d W) P ir ( b tư ng sai l ch v biên ñ t c ñ như th hi n trong Hình 4.10. 0.5 0.4 1460 0.3 0.2 n(V ) /p 1440 Psird 0.1 Psird-Nm 1420 n-Ref Psird-Adc n-Nm n-Adc n-Nm 0 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 n-Adc 1400 Time (s) 2.91 2.92 2.93 2.94 2.95 2.96 2.97 2.98 2.99 3 Time (s) Hình 4.13 - T thông rotor v i h ng s th i gian rotor Trx = Tr/1.5. Hình 4.10 - T c ñ ñ ng cơ vùng t i ñ nh m c v i h ng s th i gian rotor Trx = Tr/1.5. 0.83 400 mC mM-Nm 0.825 300 mM-Adc s d W) P ir ( b 0.82 200 m ( .m MN ) 0.815 100 Psird 0 0.81 Psird-Nm Psird-Adc Psird-Nm Psird-Adc 2.91 2.92 2.93 2.94 2.95 2.96 2.97 2.98 2.99 3 -100 Time (s) -200 0 0.5 1 1.5 Time (s) 2 2.5 3 Hình 4.14 - Kh c ph c hi n tư ng sai l ch t thông rotor khi s d ng ĐKTN v i h ng s th i gian rotor Trx = Tr/1.5. Hình 4.11 - Đáp ng mômen v i h ng s th i gian rotor Trx = Tr/1.5. 0.18 mC Trx 65 mM-Nm Tr^ 0.17 mM-Adc 60 0.16 55 0.15 MN ) m ( .m T( ) rs 50 0.14 0.13 45 mM-Adc 40 0.12 0.11 35 0.1 mM-Nm 2.82 2.84 2.86 2.88 2.9 2.92 Time (s) 2.94 2.96 2.98 3 0 0.5 1 1.5 Time (s) 2 2.5 3 Hình 4.12 - Kh c ph c dao ñ ng mômen khi s d ng b ĐNTN Hình 4.15 - Quan sát h ng s th i gian rotor Tr^ v i Trx = Tr/1.5. v i h ng s th i gian rotor Trx = Tr/1.5. 4.4. Nh n xét Quan sát các ñ c tính mM-Adc và Psird-Adc trên Hình 4.11 và Hình 4.13, mômen và t thông rotor c a ñ ng cơ trong trư ng h p s d ng b ĐKTN ñã kh c ph c ñư c các nh hư ng do ñi n tr 25 26
- 27 - rotor thay ñ i, d n ñ n thay ñ i h ng s th i gian rotor. So v i trư ng h p bình thư ng (Normal) ch s d ng các b ñi u khi n PI không thích nghi k t h p v i mô hình t thông rotor như các ñ c tính mM- Nm và Psird-Nm, thì vi c s d ng ĐKTN k t h p v i vi c quan sát tr ng thái ñã ñáp ng ñư c theo ch t lư ng thi t k ban ñ u. K T LU N Lu n văn ñã gi i quy t thành công v n ñ ĐKTN h ng s th i gian rotor c a ĐCKĐB rotor l ng sóc, trong ñó s d ng b l c Kalman m r ng ñ nh n d ng h ng s th i gian rotor. Các k t qu mô ph ng ñã cho th y b ĐKTN h ng s th i gian rotor c a ĐCKĐB rotor l ng sóc ñã gi i quy t ñư c v n ñ ñ t ra c a ñ tài: lo i b ñư c nh hư ng c a h ng s th i gian rotor ñ n ch t lư ng c a h th ng. K t qu mô ph ng ñã kh ng ñ nh tính ñúng ñ n c a các gi i pháp ñ xu t và cho th y tri n v ng s d ng trong th c ti n. Lu n văn ñã ñưa ra cách gi i quy t v n ñ trên lý thuy t và ki m nghi m b ng mô ph ng. T ñây, có th cho phép nghiên c u ñ tri n khai mô hình th c nghi m, ng d ng vào th c ti n và ñó cũng là m t hư ng ñ m t l n n a kh ng ñ nh và phát tri n ñ tài./. 27