Thông tin tài liệu
LỜI CAM ĐOAN Nguyễn Văn Đào. !"!#$#%&'()"*+,-. /+ .( )%&'- !(012(.34 5 (! +,“THIẾT KẾ, CHẾ TẠO BỘ ĐIỀU KHIỂN THÍCH NGHI THEO MÔ HÌNH MẪU (MRAS) ÁP DỤNG CHO BÀI TOÁN PHÂN CHIA CÔNG SUẤT HAI ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU NỐI CỨNG TRỤC, CHUNG TẢI.”6!7!TS. Nguyễn Duy Cương&68%9:+; %<=.+ "=!(1+>+?@AB+<B:%C% B (! <=DE6+%!+,(4&E6+%! (1&2+7+; 7!&68/F+><(19%!E6+; +,AB!!G+%.' (! ; 9 /+AH Nguyễn Văn Đào IJK-LMN/ +' :+A."O%&2(&PQR&68,9 4(S; 7! TS. Nguyễn Duy CươngA+,(1 “THIẾT KẾ, CHẾ TẠO BỘ ĐIỀU KHIỂN THÍCH NGHI THEO MÔ HÌNH MẪU (MRAS) ÁP DỤNG CHO BÀI TOÁN PHÂN CHIA CÔNG SUẤT HAI ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU NỐI CỨNG TRỤC, CHUNG TẢI”(T(&P! BUVWUF2QX+QY 7!&68TS. Nguyễn Duy Cương(T,9Z68A4(S! +, -7!%&'$)"*+,./+EQ@ (?.A(T[+ X(EA4(S%!Q+@[+%9,(\! +, -]7R(E> !I(T)!(1+".2Q^,<4(S %![+%9:+AR. M_6`(T@YFQ:AQ!6!(1+".' ".RF; U=XWaA!(1"\%"VF+Q>b9,A!, (&PQR(>>c"F; 7!A!U)Ud(?. Tôi xin chân thành cảm ơn! /+Aee Nguyễn Văn Đào CHƯƠNG 1: BÀI TOÁN CÂN BẰNG TẢI CHO HAI ĐỘNG CƠ NỐI CỨNG TRỤC. 1.1 Bài toán thực tế: %!RFQ=B+<1+6X+1.+7+Qf6g(E2E 1+ B! 1+Q+<(F9hij9#kFUGl!" "X++@`%!6X+1m.()+7+Qf6gQ+<! "!=hnEa6g(\9.@[+)>WA%)m"aA%) U2Ae.@(\9^(>&'+7+Qf6g(E2Q+< Hình 1-1: Phụ tải chỉ sử dụng 01 động cơ. b.Qf6g(E2Q+<(:(&P+7+; =_1+"> "->\%<">!_%<(Y(\F"FAF)!(E2Q+<2 D .,+\(E2o2Q=B+<(FQf6gp&.Y (_4!G%a._"a%^)9F+@%&P"a& b,(E2Q+<(?q .("d>FUGUF(] jUEZ&+>(1+"\(@(E2E1+AUEG&+(@(E2 B! 1+kQ+<&2R&(T(_<(1(@.F"FAF)! (E2Q+<A>\"0(G%r%<">p%<(Y(\F"FAF )!UEUF(]Q+<&2B: BBĐ Tải s - Động cơ Hình 1-2: Giải pháp sử dụng 02 động cơ. t="Yg">"A)F"ZQf6gE(E2 Q+<(> 9Qf6g(E2Q+< Qf6g 1+2 (E2>]Q+<UrQ+<; (E27 FA(E2(&P +7+>`@(E(G:Q+<(G:>\" +%! )!mA@:%gj9#k Ưu điểm:a"=%!.F"FAF)!(E2p&UEUF(] ("d>Q+<V2u[+%9,+\AY%A,6v62 $_U.(@=(1B+<AUrR ]@6X; UF REPc!m=\+=&^; 7Q>U,w6! UEUF(])!% (@&(. 1.1.1 Giải pháp truyền thống Hình 1-3: Hai động cơ có phần ứng và kích từ nối tiếp nhau. %&F Xa=(2=< F(E2E1+ U^(E2E1+@ +>]Q+<UrQ+<(E27 FA(E2(T+>+@(E(G:x+7+(_% %![+ %9, (E2%+(>>7Q+<; 9!g= +& +x+7+"Y"y"R.(&PF+">QR Tả i Động cơ 2 Động cơ 1 BBĐ s- Tải Động cơ 2 Động cơ 1 .; (1+"\U^z%!RF "\9(&P (E2@ + +.(@ ME=4 (E2%+>6W"aoUr +A 6W7:& +(>R.Y@F+E"aoAY@F +E6X7:j9#wkh(>QR(>>; (E2!! @ +t=&^&(2=+"\R.%!RF U^z(.<!"aoA(.<!7:+7+< 7A(1+ (?q .Q+<; FUGUF(]+7+< 7{"> "(T(1,^% >\"F+,^(X=(E2Z6` +UEUF(]""=%!RF |+ Xa%A=(1+"\!(E2+7+=6` UEUF(]j9 #Hk+1+:+(T:%rF+ ">@.6U+ED UEUF(]Qz")!QR(>> Q+<& +; (E2RF(T"0(G%rAF+UEUF(] <+?!(E2.(E,Qz68(F%)+\g\ ME(E2.[+=A(E2W)!=u%&'PB<+2D E (E2!."m!!UE=W="m!=(E2W) Hình 1-4: Hai động cơ với hai bộ điều khiển riêng rẽ. ME%!F"F(T6g(>Qf6g<+%4)W(1+ "\A)W@(E+U!A)W6W(."mU%!Aa .+% ; )W@(Ea.+(_!)W6W(.j9#k RQ "16W(.; (E2(&P.+ZUr (]Q@ ; UE(1+"\3K})W6W(.E`Pb= (T(:(&P+7+; Q=B+<+A6!Q@; UE(1+"\ 3K}@(GA%![+%9,"Q@; .@ (]A68(FQR Q "&2(@16W(.; (E2j(">\(F~k -a9,A`[+%9,AUE"*+,7=Z(G) Q@; UE(1+"\Q !!.@.](Gy!!+@{ (X&P(\2U=; F"F(T+ Driver 2 s - Driver 1 s - Tải Động cơ 2 Động cơ 1 w Hình 1-5: Giải pháp truyền thống. 1.1.2 Giải pháp đề xuất Tốc độ đặt BĐK Dòng Điện 1 BĐK Tốc Độ BBĐ 2 T ải BBĐ1 Động cơ 1 Máy phát tốc • - • l • s • - • l • s (+ ) (- ) K K Động cơ 2 BĐK Dòng Điện 1 (+ ) (- ) (- ) Máy phát tốc Tốc độ đặt BĐK Dòng Điện 1 !%!y SVF1 BBĐ2BBĐ1 • - • l • s • - • l • s K K Luật TN SVF2 BĐK Tốc Độ BĐK Dòng Điện 2 !%!y β (-) € K € K I β & K I & y y T ả i Động cơ 1 Động cơ 2 (- ) (-) (-) (-) H Hình 1-6: Cấu trúc hệ thống điều khiển đề xuất. 1.2 Mô hình hệ thống. 1.2.1 Giới thiệu: /rg(a"\% "=; UE(1+"\(1B+<%&"(& ! :6g%!RFQ=B+<AE9; .@ (E2E1+@ :%gA+=(T(&PBX6R)Phòng Thí Nghiệm Điện – Điện tử +E Khoa Điện tử - Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp – Thái Nguyên .@U !@w(E2E1+"ao(E,A(&P@:%g +[+ .@"@( %+1 (E2(7+jMaster MotorASlave Motork6`(\(1+"\@(E[+ A (E2:U (>%W; EjGeneratorkA)!% g=!. /!% A%WYE@jTachok(& a.+=? @(E1UE(1+"\ 1.2.2 Xây dựng mô hình toán của hệ thống. a) Mô hình động cơ một chiều kích từ độc lập: Mô hình hệ thống 02 động cơ nối cứng trục: &2R&%&'PE(E2Ao >&2%9XUr! (E2&Q + u u u u u u u u u u u u di e R i L dt di e R i L dt = + + = + + 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 u u /9+A Q@; (E2" +AU^9&(T(1,^%A "\F)!(&P (E2@ ++.(@ 3&2%9XUr!y; . dt dt c d dt ω + − = 1 2 M M M J %!(> dt u u = 1 1 1 M C i !y(.o; (E2j/k dt u u = 2 2 2 M C i !y(.f; (E2j/k J !y[+a; .@[+1%g(E2j kgm k o(> >9; . (E21+@:%gA+=&Q + 1.3 Tham số hệ thống. $E 2 Qf 6g %! 9 > Q@ kW=P u dm V=U u dm A=I u Hw • dm v p=n u ‚ η = - Q@; 9(&P!%!U=Q + Thông số Ý nghĩa Giá trị u R $.%^ )7 : j Ω k (E2 u L $.=)7: jk u C .Q@Q:=(.(E wjbQ•% 6k J M!y[+a; . @[+(]1%g(E 2 j kg m k f6g Q@A >9" %); (E2&Q + x Ax Bu= + & %!(> u x i ω = - %,.Q@ w A H A B = = − − CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN THÍCH NGHI THEO MÔ HÌNH MẪU MRAS Nội dung chương giới thiệu về hệ thống điều khiển thích nghi theo mô hình mẫu MRAS (Model Reference Adaptive Systems) do giáo sư Job Van Amerongen – đại học Twente – Hà lan đề xuất. Các khái niệm về mô hình mẫu, điều khiển thích nghi tham số, điều khiển thích nghi tín hiệu, điều khiển thích nghi trực tiếp và gián tiếp đã được đưa ra thảo luận. Các bước thiết kế bộ điều khiển thích nghi dựa trên lý thuyết ổn định Lypunov được trình bày một cách chi tiết. 2.1 GIỚI THIỆU 37E6+6&(X(&P%a68>Yo.+Kyy-!%!j %k{ Mƒs; =„!Ub sy%!y 2.1.1 Điều khiển thích nghi trực tiếp và gián tiếp Điều khiển thích nghi trực tiếp :.@QRZ(G%RF Q@UE(1+"\"7,6)%C Q@; (@&P Điều khiển thích nghi gián tiếp :.@QR(1+ZF Q@(1+"\`.,6)%CQ@; (@&P 2.1.2 Hệ thống điều khiển thích nghi theo mô hình mẫu .@(1+"\a98+A7+F(&P MRAC jM!6y ƒy…y%yy s6 y -!%!y%Qk MRAS jM!6y ƒy…y%yy s6 y QyQkA;F+6g(@(1+"\a%RF%Fc2U=(r Q +.6gMƒs-(>(_%&!+@; .@(&P(& % U^E 9!A W98+ Hình 2-7: Hệ thích nghi tham số. %!(>3E %,B(G6&2 U BĐK Quá trình BĐK TN Mô hình mẫu Mô hình mẫu # Quá trìn h B Đ K Hình 2-8: Hệ thích nghi tín hiệu. Hình 2-9: Điều khiển thích nghi trực tiếp 2.2 Thiết kế bộ điều khiển thích nghi dựa vào luật MIT: %!qR(1+"\X !AE&2(T(&PQf6g(\ F"F.@a/&4 >\>(&P9QX+QY2 &2Ur&6+!R9(&P+,!!9 $1+4 RQR\+(&PD9( 6v% }!(>A%!44 Qz!T).ByBmD!ByBmc&^2U=; MƒsEa6g(2= <.†(1+"\‡ Q@h h U "=EUE(1+"\ RF%!RFA4 =F^7Q@(@&P>\ (&PZ(G%RF 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 Thoi gian (s) Dap ung Setpoint Doi tuong Mo hinh mau Hình 2-10: Đáp ứng đầu ra của đối tượng điều khiển và mô hình mẫu theo luật MIT. + BĐK Quá trình BĐK TN Mô hình mẫu ˆ - # - Đối tượng Luật Thích Nghi Mô hình mẫu Bộ điều khiển + + # ˆ # Bộ điều khiển thứ nhất của hệ Bộ điều khiển thứ hai của hệ ‚ M_6`"F[+=@A&(1+ >(&P,<%C%%r 8WE<(1?)ha.+(7+!uUG(=!6<+.Z(G; h U Qz(Q &A9e 6<+XhF[+=.@)"](G%! %&'P+A=!<(1%<(2=h6<+; a.+ !(&P(& !a!Aa6gUrXeuA"F[+=; .Z(G Q@)`P$1+,(&P+,(1+Z(&P+,MK U U h jk ‰ h jk ˆ€ jy+k6 ∫ ME<(1: _=""ZUF(] Q@U ; (@&P =(&PU`)AW=D (] Q@ MEc6!&2R&%&' P.+Z! Q@h U >\68+,Z(G! Q@h A6R ! a.+e6<+; u/&(1+Qz68(FD+,Z(G@ +!Š Q@ƒC%"Z.Z(G%RF Q@= (> %W[+ %AW&P(1+ZŠ Q@A[+ .D Q@"b9†@(E(E; .Z(G‡(&PR.Ur.+ Zo Q@Ag+E!.+[+=; ..+Z>=Q .Ic6!68(F+,Z(GQ + ình 2-11: Sơ đồ mô phỏng chỉnh định thông số Ka và Kb. 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 -1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5 Thoi gian (s) Dap ung 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 Thoi gian (s) e Setpoint Doi tuong Mo hinh mau e Hình 2-12: Đáp ứng đầu ra và sai lệch giữa đầu ra đối tượng và mô hình mẫu. [...]... sử dụng bộ điều khiển PID, có tác dụng điều chỉnh tốc độ 2 động cơ bám theo tín hiệu đặt, đầu ra của bộ điều khiển tốc độ dùng làm tín hiệu đặt cho 2 mạch vòng dòng điện bên trong - Mạch vòng dòng điện bên trong, gồm bộ điều khiển PID cho động cơ thứ nhất (Master Motor), và bộ điều khiển thích nghi theo mô hình mẫu MRAS cho động cơ thứ hai (Slave Motor), với tín hiệu mẫu chính là dòng điện của động cơ. .. xung để điều khiển góc mở của các Thyristor theo yêu cầu Bên cạnh đó, hệ thống còn một bộ nguồn một chiều cấp điện cho cuộn kích từ của hai động cơ 19 Hình 4-28: Sơ đồ cấu trúc mạch điện thực hiện Hình 4-29: Mặt trước tủ điều khiển Hình 4-30: Mạch điều khiển 4.2 Thực nghi m trên mô hình Hình 4-31: Tiến hành thực nghi m 20 Hình 4-32: Xung cấp cho Thyristor Hình 4-33: áp ứng tốc độ của động cơ Hình 4-34:... vòng/phút thành động cơ tương đương có thông số 5000 Kw, 1500 vòng/phút Nguyên lý hệ thống điều khiển thích nghi theo mô hình mẫu đã được áp dụng để thiết kế bộ điều khiển Mạch điện tử thực hiện chức năng bộ điều khiển thích nghi tương tự được xây dựng dựa theo công thức toán dưới dạng biểu thức tích phân Kết quả mô phỏng, thực nghi m cũng như chí phí để thực hiện đã chứng minh đây là một giải pháp nên được... đánh giá một cách nghi m túc để mở ra triển vọng áp dụng vào thực tế sản xuất Đóng góp chính của luận văn: - Thiết kế bộ điều khiển thích nghi trực tiếp, gián tiếp theo mô hình mẫu - Đề xuất cấu trúc điều khiển phù hợp - Dựa trên cơ sở cấu trúc điều khiển, các biểu thức toán học các tác giả tiến hành thiết kế mạch điện tử thực hiện chức năng bộ điều khiển thích nghi Hạn chế của đề tài: Thiết kế... Dòng điện 2 động cơ (Đường vàng: dòng động cơ Master Đường xanh: dòng động cơ Slave) KẾT LUẬN: Để kiểm chứng kết quả mô phỏng ở Chương 3, tác giả đã xây dựng mô hình thực nghi m để điều khiển hai động cơ một chiều nối cứng trục với phụ tải là máy phát một chiều cấp điện cho tải thuần trở Từ các kết quả điều khiển tôi đưa ra kết luận như sau: Hệ thống làm việc ổn định Tốc độ động cơ ổn định theo tốc độ... 67 Bộ điều chỉnh dòng điện DC2 dùng điều khiển thích nghi theo mô hình mẫu MRAS Hình 3-19: Sơ đồ mô phỏng bộ điều khiển dòng thích nghi cho động cơ 2 15 1.2 Dong dien (A) 1 Dong dien DC2 Dong dien mau 0.8 0.6 0.4 0.2 0 -0.2 0 1 2 3 4 5 Thoi gian (s) 6 7 8 9 10 0.1 Sai lech e1 Sai lech 0 -0.1 -0.2 -0.3 0 1 2 3 4 5 Thoi gian (s) 6 7 8 9 10 Hình 3-20: áp ứng dòng điện đầu ra và sai lệch của động cơ. .. coi dòng của một động cơ nào đó là dòng mẫu, các dòng động cơ khác làm việc bám theo dòng mẫu với các hệ số mong muốn có thể lớn hơn hay nhỏ hơn 1, điều này đã thực hiện phân chia tải cho các động cơ 21 Với ý tưởng và giải pháp nêu, thí dụ ta có thể ghép động cơ thứ nhất có công suất định mức 2000 Kw, tốc độ định mức 1500 vòng/phút, động cơ thứ hai 2000 Kw, 1500 vòng/phút, với động cơ thứ ba 1000... khiển thích nghi xây dựng theo lý thuyết Lyapunov, áp ứng bám sát với tín hiệu mẫu và các hệ số thích nghi dần đạt tới giá trị ổn định ngay cả với các hệ số thích nghi lớn 12 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN Cấu trúc hệ thống điều khiển Yêu cầu chính đối với bộ điều khiển đó là ổn định tốc độ và chia đều tải cho 02 động cơ khi tải thay đổi Hệ thống gồm 2 mạch vòng điều chỉnh:... có tải Dòng điện động cơ 2 luôn bám theo dòng điện động cơ 1 với sai lệch nhỏ KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ Kết quả chính đã đạt được: Luận văn này đã trình bày giải pháp có thể thực hiện kết hợp hai hay nhiều động cơ nối cứng trục cùng làm việc để tạo ra một công suất lớn theo yêu cầu đồng thời cho phép các động cơ có thể đóng góp phần công suất của riêng mình theo mong muốn Ý tưởng của giải pháp rất đơn giản,... của hai động cơ tiến về giá trị rất nhỏ (xấp xỉ 0), đồng thời các tham số của bộ điều khiển cũng hội tụ về những giá trị ổn định mới, tương ứng với thông số mới của phần ứng Vì vậy, có thể kết luận rằng bộ điều khiển thích nghi cho mạch vòng dòng điện động cơ 2 đã hoạt động tốt, luôn đảm bảo cho dòng điện của 2 động cơ bám theo nhau, kể cả trong trường hợp thông số của động cơ thứ 2 thay đổi Trên cơ . !(012(.34 5 (! +,“THIẾT KẾ, CHẾ TẠO BỘ ĐIỀU KHIỂN THÍCH NGHI THEO MÔ HÌNH MẪU (MRAS) ÁP DỤNG CHO BÀI TOÁN PHÂN CHIA CÔNG SUẤT HAI ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU NỐI CỨNG TRỤC, CHUNG TẢI.”6!7!TS Duy CươngA+,(1 “THIẾT KẾ, CHẾ TẠO BỘ ĐIỀU KHIỂN THÍCH NGHI THEO MÔ HÌNH MẪU (MRAS) ÁP DỤNG CHO BÀI TOÁN PHÂN CHIA CÔNG SUẤT HAI ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU NỐI CỨNG TRỤC, CHUNG TẢI”(T(&P! BUVWUF2QX+QY 7!&68TS về mô hình mẫu, điều khiển thích nghi tham số, điều khiển thích nghi tín hiệu, điều khiển thích nghi trực tiếp và gián tiếp đã được đưa ra thảo luận. Các bước thiết kế bộ điều khiển thích nghi
Ngày đăng: 14/08/2015, 20:34
Xem thêm: tóm tắt THIẾT KẾ, CHẾ TẠO BỘ ĐIỀU KHIỂN THÍCH NGHI THEO MÔ HÌNH MẪU (MRAS) ÁP DỤNG CHO BÀI TOÁN PHÂN CHIA CÔNG SUẤT HAI ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU NỐI, tóm tắt THIẾT KẾ, CHẾ TẠO BỘ ĐIỀU KHIỂN THÍCH NGHI THEO MÔ HÌNH MẪU (MRAS) ÁP DỤNG CHO BÀI TOÁN PHÂN CHIA CÔNG SUẤT HAI ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU NỐI, Chương 1: BÀI TOÁN CÂN BẰNG TẢI CHO HAI ĐỘNG CƠ NỐI CỨNG TRỤC., 1 Bài toán thực tế:, 2 Mô hình hệ thống., Chương 2: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN THÍCH NGHI THEO MÔ HÌNH MẪU MRAS, Chương 3: THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN., 4 Tổng hợp mạch vòng tốc độ.
