HỘI TỰ ĐỘNG HÓA VIỆT NAM ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN CHƯƠNG TRÌNH C.03/11-15 SỞ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ TỈNH THÁI NGUYÊN TUYỂN TẬP HỘI NGHỊ TOÀN QUỐC LẦN THỨ BA VỀ ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA VCCA – 2015 Thành phố Thái Nguyên, ngày 28-29 tháng 11 năm 2015 (ISBN: 978-604-913-429-6) NHÀ XUẤT BẢN KHOA HỌC TỰ NHIÊN & CÔNG NGHỆ Hội nghị toàn quốc lần thứ Điều khiển Tự động hoá VCCA-2015 Cơ quan bảo trợ: • Bộ Khoa học Công nghệ • Bộ Công thương • Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam • Liên hiệp Hội Khoa học Kỹ thuật Việt Nam • Ủy ban nhân dân Thành phố Thái Nguyên Cơ quan đồng tổ chức: • Hội Tự động hóa Việt Nam • Đại học Thái Nguyên • Chương trình KHCN KC.03 • Sở Khoa học Công nghệ Thành phố Thái Nguyên • Viện Công nghệ Thông tin VAST • Đại học Bách khoa Hà Nội Chủ tịch: TS Nguyễn Quân Chủ tịch Hội Tự động hóa Việt Nam Ban tổ chức: Đồng Trưởng ban PGS.TS Tạ Cao Minh Phó Chủ tịch Hội Tự động hóa Việt Nam GS TS Đặng Kim Vui Giám đốc Đại học Thái Nguyên PGS TS Nguyễn Chỉ Sáng Chủ nhiệm Chương trình KHCN KC.03 PGS TS Thái Quang Vinh Viện trưởng Viện CNTT - Viện HLKHCN Việt Nam Các thành viên: TS Dương Nguyên Bình Hội Tự động hoá Việt Nam PGS TS Lại Khắc Lãi Trưởng ban Ban Khoa học Công nghệ & Môi trường, Đại học Thái Nguyên PGS TS Trần Xuân Minh Phó Hiệu trưởng Trường Đại học Kỹ thuật CN, Đại học Thái Nguyên TS Đỗ Trung Hải Đại học Kỹ thuật Công nghiệp, Đại học Thái Nguyên TS Vũ Đức Thái Phó Hiệu trưởng Trường Đại học CNTT & TT, Đại học Thái Nguyên TS Trần Trọng Minh Đại học Bách khoa Hà Nội TS Nguyễn Quang Địch Đại học Bách khoa Hà Nội VCCA-2015 I-1 Hội nghị toàn quốc lần thứ Điều khiển Tự động hoá VCCA-2015 Ban Thư ký Trưởng ban: ThS Trịnh Đình Đề Hội Tự động hóa Việt Nam Phó Trưởng ban: TS Đoàn Đức Hải Phó Trưởng ban Khoa học, Công nghệ Môi trường, Đại học Thái Nguyên Uỷ viên: TS Đinh Văn Hiến Hội Tự động hóa Việt Nam ThS Nguyễn Thái Hưng Hội Tự động hóa Việt Nam ThS Nguyễn Như Thắng Ủy viên BCH Hội Tự động hóa Việt Nam KS Phạm Anh Tuấn Hội Tự động hóa Việt Nam CN Dương Tố Vân Chánh Văn phòng Hội Tự động hóa Việt Nam Ban chương trình: Trưởng ban: PGS TSKH Phạm Thượng Cát Tổng Biên tập Tạp chí Tin học Điều khiển học Phó Trưởng ban: PGS TS Nguyễn Hữu Công Phó Giám đốc Đại học Thái Nguyên GS TSKH Nguyễn Công Định Giám đốc Học viện Kỹ thuật Quân PGS TS Bùi Quốc Khánh Chương trình KHCN KC.03 GS TSKH Nguyễn Phùng Quang Đại học Bách khoa Hà Nội Uỷ viên: PGS TS Nguyễn Hồng Anh Đại học Quy Nhơn PGS TS Hồ Phạm Huy Ánh Đại học Bách khoa Thành phố HCM TS Trương Đình Châu Đại học Bách khoa Thành phố HCM PGS TS Nguyễn Tăng Cường Học viện Kỹ thuật quân PGS TS Lê Anh Dũng Học viện Kỹ thuật quân PGS TS Lê Bá Dũng Viện CNTT- Viện HLKHCN Việt Nam PGS TS Bùi Thế Dũng Viện Vật lý - Viện HLKHCN Việt Nam PGS TS Phạm Trung Dũng Học viện Kỹ thuật quân PGS TS Tô Văn Dực Viện Khoa học Công nghệ Quân PGS TS Lê Văn Doanh Đại học Bách khoa Hà Nội TS Nguyễn Anh Duy Đại học Đà Nẵng TS Đặng Xuân Hoài Viện Khoa học Công nghệ Tàu thủy GS TS Đào Văn Hiệp Học viện Kỹ thuật quân PGS TS Nguyễn Quang Hoan Học viện Công nghệ BCVT VCCA-2015 I-2 Hội nghị toàn quốc lần thứ Điều khiển Tự động hoá VCCA-2015 GS TSKH Thân Ngọc Hoàn Đại học dân lập Hải Phòng PGS TS Huỳnh Thái Hoàng Đại học Bách khoa Thành phố HCM TS Nguyễn Quang Hải Viện trưởng Viện KTQS Hải quân PGS TS Nguyễn Như Hiển Đại học Thái Nguyên TS Phạm Văn Hiền Đại học Đà Nẵng TS Ngô Quang Hiếu Đại học Cần Thơ TS Trần Thanh Hùng Đại học Cần Thơ GS TSKH Nguyễn Văn Khang Đại học Bách khoa Hà Nội PGS TSKH Trần Hoài Linh Đại học Bách khoa Hà Nội GS TS Lê Hùng Lân Viện Ứng dụng công nghệ, Bộ KHCN PGS TS Nguyễn Ngọc Lâm Phân viện VIETLINA Thành phố HCM PGS TS Nguyễn Văn Liễn Đại học Bách khoa Hà Nội TS Phạm Đức Long Đại học Thái Nguyên GS TSKH Hồ Đắc Lộc Đại học KTCN Thành phố HCM TS Nguyễn Hoàng Mai Đại học Đà Nẵng GS TS Phan Xuân Minh Đại học Bách khoa Hà Nội PGS TS Tạ Cao Minh Đại học Bách khoa Hà Nội PGS TS Dương Hoài Nghĩa Đại học Bách khoa Thành phố HCM PGS TS Nguyễn Văn Nhờ Đại học Bách khoa Thành phố HCM PGS TS Nguyễn Chí Ngôn Đại học Cần Thơ GS TS Nguyễn Doãn Phước Đại học Bách khoa Hà Nội GS TSKH Vũ Ngọc Phát Viện Toán - Viện HLKHCN Việt Nam PGS TS Lê Hoài Quốc Ban Quản lý Khu CNC, Thành phố HCM PGS TS Nguyễn Chỉ Sáng Viện Nghiên cứu Cơ khí PGS TS Phạm Ngọc Tiệp Viện KHCN Hàng hải, Đại học Hàng hải Hải Phòng PGS TS Lê Tòng Đại học Giao thông vận tải TS Nguyễn Thế Truyện Viện Nghiên cứu ĐTTHTĐH, Bộ Công thương PGS TS Trần Đức Thuận Viện KH CN Quân PGS TS Đặng Ngọc Thanh Học viện Kỹ thuật quân TS Phạm Minh Tuấn Viện CNVT - Viện HLKHCN Việt Nam PGS TS Nguyễn Tân Tiến Đại học Bách khoa thành phố HCM TS Võ Như Tiến Đại học Đà Nẵng PGS TS Trần Xuân Tùy Đại học Đà Nẵng TS Võ Minh Trí Đại học Cần Thơ PGS TS Đào Hoa Việt Học viện Kỹ thuật quân PGS TS Đoàn Quang Vinh Đại học Đà Nẵng PGS TS Thái Quang Vinh Viện CNTT - Viện HLKHCN Việt Nam PGS TS Trần Quang Vinh Đại học Quốc gia Hà Nội GS TS Phạm Thị Ngọc Yến Đại học Bách khoa Hà Nội VCCA-2015 I-3 Hội nghị toàn quốc lần thứ Điều khiển Tự động hoá VCCA-2015 Subreviewers: TS Nguyễn Duy Cương Đại học Thái Nguyên TS Nguyễn Vũ Quỳnh Đại học Lạc Hồng TS Đặng Danh Hoằng Đại học Thái Nguyên TS Nguyễn Quang Hoàng Đại học Bách khoa Hà Nội PGS TS Đỗ Quốc Quang Chương trình KC.03 TS Nguyễn Thanh Hải Đại học Giao thông vận tải TS Nguyễn Phong Điền Đại học Bách khoa Hà Nội TS Nguyễn Hiếu Minh Học viện Kỹ thuật quân TS Vũ Hỏa Tiễn Học viện Kỹ thuật quân TS Vũ Ngọc Tuấn Học viện Kỹ thuật quân VCCA-2015 I-4 Hội nghị toàn quốc lần thứ Điều khiển Tự động hoá VCCA-2015 Message from General Chair TS Nguyễn Quân Chủ tịch Hội nghị Kính thưa: - Các vị khách quý, - Các vị đại biểu, - Các nhà khoa học, thầy cô giáo doanh nhân, Thưa: Các em sinh viên, nghiên cứu sinh quý mến Trong lĩnh vực Công nghệ cao, Tự động hóa ngành mũi nhọn đảm bảo thực Công nghiệp hóa - Hiện đại hóa đất nước Máy móc, thiết bị tiên tiến đảm bảo tăng trưởng sản phẩm quốc nội (GDP), nâng cao suất lao động giá trị gia tăng cho hàng hóa Việt Nam, nâng cao sức cạnh tranh Việt Nam bối cảnh hội nhập quốc tế sâu rộng, mà cải thiện môi trường sống, góp phần làm cho xã hội văn minh tiến Nhằm tập hợp trí tuệ nhà khoa học, phối hợp với nhà doanh nghiệp đưa giá trị khoa học Tự động hóa vào sống, Hội nghị Toàn quốc Điều khiển Tự động hóa (VCCA) tổ chức định kỳ năm lần Năm nay, Hội nghị VCCA-2015 tổ chức Đại học Thái Nguyên từ ngày 28-29/11/2015 Với 129 báo cáo khoa học (trong số 239 báo cáo gửi đến hội nghị) duyệt trình bày, với tham luận nhà quản lý doanh nghiệp làm bật mối quan hệ chặt chẽ ngành Tự động hóa lý thuyết ứng dụng, đồng thời làm rõ gắn kết ngành công nghệ cao với với sản xuất kinh doanh phục vụ phát triển kinh tế, xã hội VCCA-2015 I-5 Hội nghị toàn quốc lần thứ Điều khiển Tự động hoá VCCA-2015 Thay mặt đơn vị đồng tổ chức Hội Tự động hóa Việt Nam Đại học Thái Nguyên, hoan nghênh cảm ơn nhà khoa học lĩnh vực tự động hóa lĩnh vực liên quan lao động nghiêm túc, tạo công trình giá trị báo cáo khoa học Tôi đánh giá cao nhà quản lý, doanh nghiệp hỗ trợ, tạo điều kiện để sản phẩm khoa học tự động hóa trở thành thực Tôi hy vọng Hội nghị, ý kiến đại biểu làm sâu sắc thêm giá trị công trình khoa học cách thức hợp tác để làm rõ giá trị Tự động hóa quốc kế dân sinh, với ngành khác thúc đẩy nhanh phát triển đất nước Chúc Hội nghị toàn quốc Điều khiển Tự động hóa VCCA-2015 thành công! VCCA-2015 I-6 TABLE OF CONTENTS OF VCCA -2015 Content Page Một số ứng dụng điều khiển học mô hình hóa điều khiển trồng Pham Thuong Cat Tiểu ban: LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG Optimal Receding Horizon Control for a Quadrotor (Điều khiển tối ưu đoạn hệ quadrotor) Doan Phuoc Nguyen, Việt Thắng Lại and Đăng Trường Bùi Design a predictive PID with infinite horizon for adaptive control of gearing systems Hà Lê Thị Thu and Phước Nguyễn Doãn 13 Nghiên cứu ứng dụng luật điều khiển thích nghi mờ trượt hệ bám sát vị trí điện thủy lực Nguyễn Thanh Tiên, Nguyễn Công Định and Nguyễn Trọng Thanh 21 Sloshing suppression control of rectangle liquid container transfer using Hybrid Shape Approach Quy Thinh Dao, Minh Duc Duong and Van Nam Dinh 27 Bàn hệ thống tuyến tính có cấu trúc toán loại bỏ nhiễu Trong Hieu Do Tiểu ban: ỨNG DỤNG TRONG CÔNG NGHỆ Y SINH 35 Một giải pháp phát sớm tình trạng đột quỵ người cao tuổi Nguyễn Chí Ngôn and Phạm Minh Hiền Ứng dụng wavelet loại bỏ ảnh hưởng nhịp thở tín hiệu ECG nhằm nâng cao chất lượng nhận dạng tín hiệu ECG 40 Linh Trần Hoài, Thảo Nguyễn Đức and Nhượng Đinh Văn Phân tích khả chẩn đoán bệnh tim mạch ảnh pha thông qua mô hình tín hiệu điện tim nhân tạo 46 Trí Tiếp Vương, Văn Thuận Phạm and Xuân Năng Phạm Cây định trích chọn đặc tính gen cho phân loại ung thư sử dụng liệu biểu gen DNA Microarray 51 Trung Dũng Phạm, Thúy Hằng Đặng and Hoai Linh Tran Applying spectral analysis method in measurement of biomedical signals for the cancer diagnostic instrument 56 Đoàn Văn Long and Cao Xuân Hữu Tiểu ban: RÔ BÓT DI ĐỘNG, XE TỰ HÀNH I 61 Điều khiển cân xe hai bánh tự cân sử dụng thuật toán giảm bậc mô hình Nguyễn Hữu Công and Vũ Ngọc Kiên 70 Điều khiển thời gian thực robot hai bánh tự cân sử dụng điều khiển PID mờ tự chỉnh Khanh Nguyễn Văn and Hùng Trần Thanh 78 Điều khiển thích nghi bền vững cho robot hai bánh tự cân Gia Định and Nguyễn Duy Cương 87 Điều khiển robot bầy đàn tránh vật cản tìm kiếm mục tiêu Thị Thúy Nga Lê and Hùng Lân Lê Trajectory Tracking Control for Four Wheeled Omnidirectional Mobile Robots Using Dynamic Surface Control Algorithm Tiến Ngô Mạnh Tiến, Minh Phan Xuân, Giáp Đặng Thái, Thủy Đinh Vương Huy and Hải Lê Xuân Mô hình hóa điều khiển rô bốt di động non-holonomic có trượt ngang 94 , Hoàng 103 Tinh Nguyen Van, Cat Pham Thuong and Tuan Pham Minh Tiểu ban: MÔ HÌNH HÓA VÀ ĐIỀU KHIỂN Ô TÔ ĐIỆN Khảo sát đặc tính động lực học ô tô điện sử dụng công cụ mô ADVISOR Quang Bui Dang and Minh C Ta 109 Content Page 117 Mô hình hóa ô tô điện phương pháp EMR với mô hình mở rộng tương tác bánh xe – mặt đường Dũng Nguyễn, Huy Nguyễn Bảo, Thành Võ Duy and Minh C Ta 123 Design of Hardware-in-the-loop Model for Electric Vehicles Thành Võ Duy, Thịnh Đào Quý, Bảo Huy Nguyễn and Minh C Ta 130 Design of driving interface device for electric vehicle Thành Võ Duy, Trang Trần Thị Minh and Minh C Ta Điều khiển động đồng nam châm vĩnh Huy Nguyễn Bảo, Dũng Nguyễn, Hân Đỗ Văn and Minh C Ta cửu chìm (IPMSM) cho ô tô điện A New Enhanced-Phase-Shift Modulation Strategy of Semi-Dual-Active-Bridge Converter for EV Application 136 144 Duy Dinh Nguyen, Goro Fujita and Minh C Ta Tiểu ban: ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG VÀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN Cấu trúc điều khiển trình trao đổi công suất hữu công thiết bị kho điện sử dụng siêu tụ tích hợp hệ thống điện ốc đảo nguồn phát hỗn hợp gió – diesel 152 Phạm Tuấn Anh and Nguyễn Phùng Quang A Joint Active Filter and Passive Filter Strategy for Current Harmonic Cancellation and Power Factor Enhancement in Three-phase Power Networks 160 Minh Hoang Hac Le, Kim Anh Nguyen and Viet Hung Ngo Áp dụng thuật toán mô luyện kim cho toán tái cấu trúc lưới điện có xét đến ảnh hưởng nguồn điện phân tán 167 Nguyen Tung Linh and Pham Thuong Cat 176 Thiết kế điều khiển tách kênh hệ thống truyền động điện có sáu bậc tự Như Hiển Nguyễn, Xuân Minh Trần, Danh Hoằng Đặng, Quốc Tuấn Dương and Duy Hưng Vũ Tiểu ban: ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT I Khảo sát phân phối lại nhiệt tiêu hao IGBT biến tần ba bậc phương pháp điều khiển trực tiếp mô-men lực 185 Huynh Anh Duy Nguyen and Chi Ngon Nguyen 192 Control of four-switch buck-boost converter based solar PV emulator using feedback linearization Vu Trung Tran, Hoang Phuong Vu and Trong Minh Tran Thực nghiệm nghịch lưu DC/AC/AC với khâu trung gian tần số cao có khả trao đổi công suất hai chiều 197 Huy Phương pháp điều chế NLM (Nearest Level Modulation) thuật toán cân lượng cho biến đổi đa mức cấu trúc module 204 Hùng Cường Trần, Văn Tiến Nguyễn, Việt Phương Phạm and Trọng Minh Trần Tiểu ban: ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ 210 Explicit model predictive control of permanent-magnet synchronous motors fed by matrix converter Vu Trung Tran and Phung Quang Nguyen 217 Permanent magnet BLDC Motor designs with skewing for torque ripple and cogging torque reduction Bui Minh Dinh Designing adaptive current controller for two axial flux permanent magnet synchronous motors connected by one shaft 222 Như Hiển Nguyễn, Xuân Minh Trần and Quốc Tuấn Dương Radial force calculation of Switched reluctance motor 5,5kW with skewed slot stator and rotor structure 229 Dinh Hai Linh Tiểu ban: ỨNG DỤNG TRONG AN NINH QUỐC PHÕNG I khiển - ổn định độ cao tên lửa đối hải điều kiện có sóng, gió tác động bay thấp mặt biển Nguyễn Văn Chung, Vũ Hỏa Tiễn, Nguyễn Chí Sỹ and Hoàng Ngọc Ánh 232 Content Tổng hợp điều khiển thích nghi tham chiếu mô hình cho thiết bị bay có tốc độ thay đổi Page 238 Trần Đức Thuận, Phạm Quang Hiếu and Nguyễn Văn Lâm Tổng hợp luật điều khiển từ xa theo phương pháp dẫn hai điểm cho TLPK sở lý thuyết điều khiển tối ưu vi phân tham số động hình học 244 Nguyễn Vĩ Thuận and Vũ Hỏa Tiễn Research design and manufacture complete system drives a versatile price for 12.7 mm and 14.5 mm gun automatically bind the target image 251 Van Hung Nguyen, Văn Xuất Nguyễn and Chí Thành Nguyễn Tiểu ban: MÔ HÌNH HÓA VÀ ĐIỀU KHIỂN RÔ BỐT I Ứng dụng thuật giải di truyền toán động học ngược robot chuỗi song song 257 Hoàng Nguyễn Quang and Vương Vũ Đức Mechanical parameter variation-robust decoupling control system of robot joint 264 Mạnh Tiến Nguyễn Kinematic Analysis for Working Space of the Rotopod Mechanism 271 Thanh Nguyen Minh, Quoc Le Hoai and Trung Nguyen Trong Control of a biologically inspired manipulator actuated by pneumatic artificial muscles 277 Pham Thuc Anh Nguyen 282 Nguyễn Quang Hoàng and Nguyễn Văn Quyền Tiểu ban: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN NHÖNG Nghiên cứu thiết kế ứng dụng hệ thống truyền thông HPS-FPGA SoC 288 Đỗ Văn Cần, Nguyễn Phùng Quang and Đoàn Quang Vinh Giải pháp đo bám tần số tín hiệu dải rộng với độ xác cao tài nguyên tối ưu công nghệ FPGA 295 Nghia Tran Van Nghiên cứu, thiết kế đảo tần lên đảo tần xuống cho hệ thống vô tuyến cấu hình mềm hiệu tài nguyên công nghệ FPGA 301 Nghia Tran Van Cấu hình mạng nơron tế bào CNN giải phương trình Navier-Stock tảng chip FPGA 311 Vũ Đức Thái, Phạm Thượng Cát and Bùi Văn Tùng Nghiên cứu xây dựng thuật toán nội suy đường tròn SoC 317 Đỗ Văn Cần, Đoàn Quang Vinh and Nguyễn Phùng Quang Tiểu ban: ĐIỀU KHIỂN TRÊN CƠ SỞ XỬ LÝ ẢNH VÀ MẠNG TRUYỀN THÔNG Phát triển thuật toán xử lý ảnh để phát đếm tôm giống 323 Quoc Bao Truong, Chanh Nghiem Nguyen, Minh Kha Nguyen, Hoang Giang Huynh and Minh Tri Vo Giải pháp đọc số công tơ từ ảnh số 329 Ngoc Son Le and Hoai Linh Tran Điều khiển thiết bị cử tay với Leap Motion LabVIEW 325 Hồng Duy Khanh Lương, Thành Long Nguyễn, Mướt Nguyễn Văn and Tăng Khả Duy Nguyễn The method of monitoring and controling enviroment parameters based on cloud computing via WIMAX wireless network 332 Minh Pham Ngoc, Phương Nguyễn Tiến, Vinh Thai Quang, Hoàn Huỳnh Đức and Thập Phạm Hồng The research and development a solution of weighing car station management integrated RFID technology via internet 338 Minh Pham Ngoc, Chinh Dang Manh, Hoàn Huỳnh Đức and Long Nguyễn Thành Tiểu ban: TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT Điều khiển máy trộn nhựa composite dùng MCU-MSP430 343 Content Page Hùng Danh Nguyễn Lê, Minh Trường Nguyễn and Chí Ngôn Nguyễn The decoupling multivariable control for the paper drying section 348 Quyên Trần Kim, Vinh Đoàn Quang and Trường Lê Khắc Online Calculation of Time Varying Gain to Stabilize the Bilateral Teleoperation System 358 Minh Duc Duong and Quy Thinh Dao Nghiên cứu, thiết kế chế tạo thiết bị tự động dán kẹo sáo 364 Ha Pham and Bình Thanh Một giải pháp bảo mật cho giao thức Modbus TCP, phòng chống công vào hệ thống SCADA sử dụng giao thức 369 Nguyễn Văn Xuân, Nguyễn Tăng Cường, Hoàng Đức Trọng and Vũ Đức Tân Tiểu ban: MÔ HÌNH HÓA VÀ ĐIỀU KHIỂN RÔ BỐT II Một phương pháp tối ưu hóa đa mục tiêu kết cấu robot song song dạng treo kích thước lớn, truyền động dây cáp 378 Đình Quân Nguyễn Thiết kế luật điều khiển thích nghi cho hệ tích hợp rô bốt di động - pan tilt - camera để tiếp cận mục tiêu 388 Nguyễn Văn Tính, Cat Pham Thuong, Tuan Pham Minh and Chung Nguyen Dang Tìm hiểu phương thức giao tiếp cánh tay robot mitsubishi rv -2aj máy tính thông qua thiết bị haptic 397 Tri Vo Minh, Khanh Le Cong, Khuu Huu Nghia and Son Le Hoang Applying forced dynamic control in speed controller for drive system with flexible joint 406 Trần Văn Thân and Lê Trung Hòa Tiểu ban: ĐIỀU KHIỂN HỆ PHI TUYẾN Điều khiển thích nghi bền vững cần trục tháp với tham số thay đổi 412 Le Anh Tuan and Pham Van Trieu Điều khiển phi tuyến ổ bi từ chủ động 420 Đức Nguyễn Trung, Lâm Nguyễn Tùng, Khánh Phan Phú, Huy Nguyễn Danh and Địch Nguyễn Quang Thiết kế điều khiển tuyến tính hóa xác phần cho hệ TRMS 427 Đinh Văn Nghiệp, Nguyễn Như Hiển and Nguyễn Doãn Phước Thiết kế hệ điều khiển phi tuyến theo nguyên lý phẳng cho cấu nâng từ trường ổ từ 433 Huy Nguyen Danh and Minh Tran Trong Tiểu ban: RÔ BỐT DI ĐỘNG, XE TỰ HÀNH II Identification of the parameters in mathematical model of a quadrotor 440 Dũng Nguyễn Đình, Tuấn Đỗ Quốc and Uông Phạm Hữu Light Source Detection using Multirobot Systems with Particle Swarm Optimization Approach 448 Anh Quý Hoàng and Minh Triển Phạm An Efficient Low-Speed Airfoil Design Optimization Process Using Multi-Fidelity Analysis for UAV Flying Wing 456 Building a multi-tasks controller based on embedded computer for autonomous mobile robot 462 Tăng Quốc Nam, Phạm Thế Hùng and Nguyễn Bá Đại Tiểu ban: ỨNG DỤNG KHÁC I Evaluation of Real Time Kinematic Positioning with Low-Cost, Single-Frequency GPS/GLONASS Receivers 468 Nhut Thanh Tran, Chanh Nghiem Nguyen, Thanh Hung Tran and Nguyễn Chí Ngôn Processing dynamic of internal combustion engine CFR using for testing of octane number 473 Nguyễn Phú Quốc, Phan Văn Hiền and Bùi Quốc Khánh Xây dựng hệ thống định vị tích hợp chặt GPS/INS ứng dụng môi trường đô thị Nguyen Hoang Duy, Dang Anh Tung, Nguyen Vinh Hao and Vu Ngoc Hai 480 NHÀ XUẤT BẢN KHOA HỌC TỰ NHIÊN VÀ CÔNG NGHỆ Nhà A16, số 18, đường Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội ĐT: Phòng Quản lý tổng hợp: 04.22149041; Phòng Phát hành: 04.22149040 Phòng Biên tập: 04.37917148 Fax: 04.37910147 – Email: nxb@vap.ac.vn; www.vap.ac.vn TUYỂN TẬP CÔNG TRÌNH KHOA HỌC HỘI NGHỊ TOÀN QUỐC LẦN THỨ VỀ ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA VCCA -2015 Chịu trách nhiệm xuất Giám đốc TRẦN VĂN SẮC Tổng biên tập GS.TSKH NGUYỄN KHOA SƠN Biên tập: Lê Phi Loan Trình bày kỹ thuật: Nguyễn Thế Vịnh Hoàng Thị Hồng Hạnh Nguyễn Thị Phượng Trình bày bìa: Nguyễn Tuấn Anh In 400 CD, khổ A4 Đại học Thái Nguyên, Thành Phố Thái Nguyên Mã số sách tiêu chuẩn quốc tế - ISBN: 978-604-913-429-6 Giấy đăng ký kế hoạch xuất số: 3415-2015/CXBIPH/0138/KHTNVCNVN Quyết định xuất số: 45/QĐ-KHTNCN ngày 16 /11/2015; In xong nộp lưu chiểu 11/2015 Hội nghị toàn quốc lần thứ Điều khiển Tự động hóa VCCA 2015 DOI: 10.15625/vap.2015.00029 Thực nghiệm nghịch lưu DC/AC/AC với khâu trung gian tần số cao có khả trao đổi công suất hai chiều Experimental Implementation of bidirection, high frequency link DC-AC-AC Inverter Design Bùi Văn Huy(1) , Nguyễn Văn Liễn(2), Trần Trọng Minh(2), Vũ Hoàng Phương(2), Trần Đình Thoại(2) (1) Trường Đại học Thành Đô, (2) Trường ĐHBK Hà Nội e-Mail: huybv.ac@gmail.com Tóm tắt Bài báo trình bày kết thực nghiệm biến đổi DC-AC-AC với khâu trung gian tần số cao, có khả trao đổi công suất hai chiều Cấu trúc DC-AC-AC xây dựng tảng biến đổi ma trận (matrix converter) pha Toàn cấu trúc thực nghiệm biến đổi, mẫu xung điều chế, tổng hợp điều khiển đưa phân tích cụ thể Trong báo đề xuất phương án điều chế sử dụng hai kêch phát xung đồng nhằm phù hợp với tài nguyên phần cứng điều khiển Các kết thực nghiệm nghịch lưu DC-AC-AC chứng minh tính đắn phương pháp điều chế phương án chuyển mạch Từ khóa: Biến tần ma trận pha; biến đổi AC/AC trực tiếp ; IGBT Abstract: This paper introduces a new method for Experimental Implementation of bidirection, high frequency link DC-AC-AC Inverter Design The structure of the DCAC-AC is built on single phase matrix converter The Experimental Implementation structure, pulse patterns is given specific analysis In this paper, the new modulation method, using two synchronized pulse generator signals to match the hardware resources of the controller, is also given The experimental results DC-AC -AC has proved the correctness of the method of modulation and switching schemes Keywords: Sinusoidal Pulse Width Modulation (SPWM); (IGBT); Single-Phase Matrix Converter (SPMC); Direct AC-AC Converters Ký hiệu Ký hiệu iL Đơn vị A Udc V I_HF A U_HF V Chữ viết tắt VCCA 2015 Ý nghĩa Dòng điện chạy qua cuộn cảm Điện áp chiều phía DC Dòng điện phía sơ cấp máy biến áp tần số cao Điện áp sơ cấp máy biến áp số cao HF PWM High frequency Pulse-width modulation Phần mở đầu Nguyên lý điều chế cấu trúc biến đổi DC/AC/AC với khâu trung gian tần số cao nhóm tác giả trình bày tài liệu[1] Như trình bày [1], biến đổi DC/AC/AC với khâu trung gian tần số cao làm giảm kích thước máy biến áp, đơn giản hóa mạch vòng điều chỉnh điện áp, tăng cường đặc tính động học toàn hệ thống Cấu trúc biến đổi hình H (mạch lực giới thiệu số tài liệu như[2], [5]) đảm bảo hoàn toàn yêu cầu truyền công suất hai chiều với hiệu cao, điều khiển hệ số công suất khâu AC-AC sử dụng cấu trúc biến tần trực tiếp kiểu ma trận Nhờ có máy biến áp tần số cao làm cho kích thước biến đổi trở lên nhỏ gọn đảm bảo khả cách ly làm việc an toàn cho hệ thống Trong báo này, tác giả trình bày mô hình thực nghiệm nghịch lưu DC/AC/AC với khâu trung gian tần số cao Những vấn đề điều chế chuyển mạch tác giả kế thừa kết mà [1] trình bày Thuật toán điều chế thực Kit vi xử lý tín hiệu số DSP TMS320F2812 hãng Texas Instrument, thuật toán chuyển mạch thực CPLD EPM3064ALC44-10 hãng Altera Trong trình thực thực nghiệm, số thuật toán điều chế trình bày trong[1] thay đổi để cài đặt vi xử lý DSP TMS 320F2812 Nguyên lý điều chế thuật toán chuyển mạch +Udc V1 S1b S3b S1 S3 V3 HF S1a S3a iL L A Uf C um(t) B V2 R S2a S4a S2 S4 S2b S4b V4 -Udc H Sơ đồ cấu trúc hệ DC/AC/AC 197 Hội nghị toàn quốc lần thứ Điều khiển Tự động hóa VCCA 2015 Về mặt cấu trúc biến đổi DC/AC/AC H 1, ta thấy gồm ba khối chính: khối biến đổi DC/AC, khối máy biến áp xung khối AC/AC Khối DC/AC có nhiệm vụ biến đổi điện áp chiều thành dạng điện áp xoay chiều kiểu xung chữ nhật Các cặp van (V1,V4) (V2,V3) điều khiển đóng mở tần số fs, duty cycle 50% hình H Để tránh trùng dẫn hai van nhánh van cần phải có thời gian trễ  nhằm đảm bảo van khóa lại chắn trước van mở Thời gian trễ deadtime thêm vào tùy thuộc vào thông số kĩ thuật van, IGBT sử dụng mô hình thực nghiệm chọn deadtime khoảng 2 s đảm bảo[8] DOI: 10.15625/vap.2015.00029 xung cưa phát đồng với tín hiệu điều khiển van V1 V4 phía sơ cấp biến áp Hai tín hiệu sóng điều chế m(t) –m(t) ngược pha 180o, đầu so sánh m(t) –m(t) tín hiệu upwm+ upwm- Vì tín hiệu u f có dạng xoay chiều biên độ 1 nên lấy tích u f * u pwm xung mở van S1 lấy tích u f * u pwm xung mở van S4 Tín hiệu điều khiển van S3 đảo van S1 , tín hiệu điều khiển van S2 đảo van S4 Đối với khâu AC-AC có hai trạng thái không phép (S1, S3) dẫn cặp (S4, S2) dẫn làm ngắn mạch hai đầu thứ cấp biến áp Có trạng thái phép (S1, S2), (S1, S4), (S3, S2) (S3, S4), trạng thái (S1, S2) (S3, S4) hai trạng thái không tức điện áp uef  , dòng điện iL chảy qua (S1, S2) (S3, S4) mà không qua cuộn dây thứ cấp biến áp không làm ngăn mạch biến áp Toàn mẫu xung sử dụng hai kênh đồng thể H V1 & V4 t (a)  điện áp đưa qua máy biến áp xung có biên độ U fm  nU DC khâu AC-AC chuyển đổi thành điện áp uef có thành phần hài tần số 50Hz Nguyên lí điều chế độ rộng xung cho khâu AC-AC lấy ý tưởng từ điều chế PWM đơn cực cho nghịch lưu pha thông thường trình bày kỹ [1] Toàn mẫu xung điều chế PWM thể hình H Trong m(t) sóng điều chế, uc+ uc- hai tín hiệu xung cưa m(t) uc- t (a) t (b) uf (b) Như khâu DC/AC tạo điện áp u f tần số cao, uc+ Xung điều khiển van phía sơ cấp biến áp H  m(t) m(t) uc V2 & V3 uf -1 u pwm  t (c) -1 u pwm  t (d) -1 S1  u f * u pwm  t S3  S1 (e) -1 S4  u f * u pwm  t S2  S4 -1 (f) 1  U fm 4 3 2 3 1 4 4 3 2 3 4 13 24 3 4 2 3 4 u m (t) t (g)  U fm Mẫu xung điều chế PWM với hai kênh phát đồng H Việc xây dựng mẫu xung dạng giá trị 1 cho ta hiểu ý nghĩa vật lí đại lượng điều khiển Tuy nhiên để thuận lợi cho việc ứng dụng cài đặt điều khiển số dũng vi xử lí, cần quy tín hiệu dạng 1 , phép lấy tích u f * u pwm u f * u pwm chuyển thành phép toán XNOR -1 upwm+ (c) -1 điều khiển biểu diễn lại hình H upwm- u f  u pwm u f  u pwm , dạng xung tín hiệu t t (d) -1 S1=uf*upwm+ t S2=\S1 (e)  m(t) m(t) uc -1 t (a) S4=uf*upwmS3=\S4 0.5 t (f) -1 1 +Uf (g) 4 3 2 3 1 4 4 3 2 3 4 13 24 3 4 2 1 4 t u pwm  t (c) -Uf H uf (b) um(t) Mẫu xung điều chế PWM cho matrix converter[1] Nhìn vào hình H 3, cần phải có kênh phát xung cưa phải phát đồng với tín hiệu điều khiển van phía sơ cấp máy biến áp Như cần phải có ba kênh phát đồng với nhau, điều không thực với DSP TMS320F2812 DSP TMS320F2812 có hai kênh phát đồng Giải pháp thực sử dụng tín hiệu VCCA 2015 u pwm  t (d) S1  u f  u pwm  t S3  S1 (e) S4  u f  u pwm  t S2  S4 (f) 1  U fm 4 3 2 3 1 4 4 3 2 3 4 13 24 4 2 3 4 u m (t) (g) t  U fm H Mẫu xung tín hiệu điều khiển quy 1 198 Hội nghị toàn quốc lần thứ Điều khiển Tự động hóa VCCA 2015 Vấn đề chuyển mạch cho van khâu AC/AC phía sơ cấp máy biến áp, báo kế thừa thuật toán chuyển mạch trình bày tài liệu[1] Do điện áp đầu vào matrix converter uf(t) điều khiển PWM nên biết chắn lúc dương, âm Vì áp dụng điều khiển chuyển mạch theo điện áp mà không cần đến tín hiệu đo để xét dấu uf(t) Hình H 6, H thể trình chuyển mạch van S1 S3 S1 t S3 t S1a t S1b t S3a t S3b t t1 t2 t3 t4 t5 Uf(t)>0 t6 t7 t8 Đồ thị thời gian thể trình chuyển mạch van hai chiều S1 S3 uf(t)>0 H Với K P hệ số khuếch đại, K I hệ số tích phân 1 tần số cộng hưởng Tại tần số cộng hưởng, biên độ điều khiển lớn, xa tần số cộng hưởng biên độ suy giảm nhanh loại bỏ tín hiệu khác tần số cộng hưởng 3.1 Tổng hợp vòng điều khiển dòng điện  di   us  L L  uc   dt    i  i  C duc  L diL  u  R.i (2) L R s R  dt dt    uc  R.iR      Bỏ qua ảnh hưởng tụ C ta coi iL  iR từ phương trình (2) ta có (3): di i R (3) L L  us  R.iL  Gi ( s )  L  dt us  L s R Từ (3) ta có cấu trúc vòng kín mạch vòng dòng điện H iL* ( s ) S1 DOI: 10.15625/vap.2015.00029  s (s) k pi  us ( s ) kii s s  12 t R 1 L s R iL ( s ) iL ( s ) S3 t S1a H t S1b Sơ đồ khối vòng kín mạch vòng dòng điện t S3a Hàm truyền kín mạch vòng dòng điện: t S3b Gi _ k ( s)  t t1 t2 t3 t4 t5 Uf(t)< t6 t7 Tổng hợp mạch vòng điều khiển nghịch lưu DC-AC-AC Cấu trúc điều khiển nghịch lưu làm việc chế độ độc lập cho hình H Trên hình ta nhận thấy lượng đặt dòng điện iL* lượng đặt điện áp uo* thay đổi (đại lượng hình sin), sử dụng điều khiển PI tồn sai lệch điều chỉnh Giải pháp sử dụng điều khiển cộng hưởng PR loại bỏ nhược điểm đó, cho đáp ứng động học tốt Bộ điều khiển cộng hưởng PR có dạng (1): s GPR ( s )  K P  K I (1) s  12 iL V1 V3 S1a S3a S1b S3b S 2a S 4a S 2b S 4b L 1: n C U DC V2 V4 S1 , S , S3 , S Chuyể n mể ch  PWM R Ri  Ru  uo  uo* H Cấu trúc điều khiển hai mạch vòng biến đổi với tải độc lập VCCA 2015 Gi _ k ( s)  k pi2 (12   )2 (5) [kii  L(   )]2   ( R  k pi ) (12   ) 2 Phương thức thiết kế điều khiển cộng hưởng miền tần số, sở lựa chọn băng thông (bandwidth) cho hàm truyền hệ thống kín Lựa chọn băng thông điều khiển ib     fb Thông thường băng thông lựa chọn khoảng 10 lần tần số 1/10 lần tần số phát xung, đảm bảo hệ thống có đáp ứng động học đủ nhanh ổn định Tính hệ số khuếch đại kpi điều khiển dòng điện Cho kii=0, công thức (5) viết lại sau: k pi Gi _ k ( j )  (6) ( L )  (k pi  R) Nếu tần số ban đầu ib xác định kpi xác định sau để có hệ số suy giảm biên độ -3dB hay Gi _ k ( jib )  Suy ra: k pi  R  ( Lib )2  R S1a ,S1b  S4 a ,S4b (4) Biên độ: t8 Đồ thị thời gian thể trình chuyển mạch van hai chiều S1 S3 uf(t)0 H 15 Kit DSP TMS320F2812 H 18 Tín hiệu điều khiển S1a, S1b, S3a, S3b uf0 201 Hội nghị toàn quốc lần thứ Điều khiển Tự động hóa VCCA 2015 DOI: 10.15625/vap.2015.00029 mạch phương pháp điều chế biến đổi chế độ nghịch lưu độc lập Cần có nghiên cứu để kiểm chứng thuật toán chuyển mạch phương pháp điều chế biến đổi làm việc chế độ nối lưới Ghi nhận: Tác giả gửi lời cảm ơn Viện Kỹ thuật Điều khiển tự động hóa- Trường Đại học Bách khoa Hà nội tạo điều kiện cho tác giả có địa điểm nghiên cứu triển khai thực nghiệm thực báo H 20 H 21 H 22 Điện áp đầu biến đổi Điện áp biến đổi sau lọc Dòng điện qua cuộn cảm Kết luận Bài báo trình bày kết thực nghiệm nghịch lưu DC-AC-AC Việc sử dụng phương pháp điều chế phương án chuyển mạch theo kiểu matrix converter đảm bảo khả tạo dòng phía xoay chiều có dạng sin, công suất trao đổi hai chiều phía AC DC, đảm bảo khả cách ly an toàn Mạch logic thiết kế thiết bị CPLD EPM3064ALU44-10 nói lên khả ứng dụng thực tế phương án điều khiển Việc ứng dụng biến đổi DC-AC-AC hệ thống nghịch lưu cho kết tốt chứng minh tính đắn phương pháp điều chế Tuy nhiên, hệ thống thực nghiệm kiểm nghiệm thuật toán chuyển VCCA 2015 Tài liệu tham khảo [1] Bùi Văn Huy(1) , Nguyễn Văn Liễn(2), Trần Trọng Minh(2), Vũ Hoàng Phương, Bộ biến đổi DC-AC-AC qua khâu trung gian tần số cao có khả trao đổi công suất hai chiều , Hội nghị toàn quốc lần thứ Cơ Điện tử - VCM-2014, (trang 136 -142) [2] Songquan Deng, Hong Mao, Joy Mazumdar, Issa Batarseh and Kazi Khairul Islam; A New Control Scheme for High-frequency Link Inverter Design; Applied Power Electronics Conference and Exposition, 2003 APEC '03 Eighteenth Annual IEEE [3] E.Koutroulis, J.Chatzakis, K.Kalaitzakis and N.C.Voulgaris; A bidirectional, sinusoidal, high-frequency inverter Design; IEE Proc.Electr Power Appl., Vol 148, No 4, July 2001 [4] EhsanRezapour, Md Tavakoli Bina, Amin Hajizadeh, Reactive Power Controller Design for Single- Phase Grid- Connected Photovoltaic Systems, International Journal of Emerging Science and Engineering (IJESE) ISSN: 2319– 6378, Volume-2, Issue-5, March 2014 [5] J Benskiin', J Bordonad, A Gilabert2, G Velasco3, “Synthesis and modulation of a single phase dc/ac converter with high-frequency isolation in photovoltaic energy applications” Power Electronics Specialist, PESC 2003 IEEE 34th Annual Conferece on [6] Z Idris, M K Hamzah, and M F Saidon, “Implementation of singlephase matrix converter as a direct ac-ac converter with commutation strategies,” in Conf Rec IEEE PESC 2006, pp 2240–2246 [7] Trần Đình Thoại, “Nghiên cứu thiết kế biến đổi DC/AC/AC với khâu trung gian tần số cao có khả trao đổi công suất hai chiều”, Đồ án tốt nghiệp Kỹ sư ngành Kỹ thuật Điều khiển Tự động hóa, 2015 [8] 2006 Fairchild Semiconductor Corporation, “FGA25N120ANTD 1200 V, 25 A NPT Trench IGBT” Data sheet www.fairchildsemi.com Bùi Văn Huy Sinh năm 1982 Anh tốt nghiệp Đại học Bách khoa HN năm 2005, thạc sĩ điều khiển tự động hóa 2008 Hiện anh giảng viên Trường Đại Học Thành Đô nghiên cứu sinh Bộ môn Tự Động 202 Hội nghị toàn quốc lần thứ Điều khiển Tự động hóa VCCA 2015 Hóa CN, Viện Điện, Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Lĩnh vực hướng nghiên cứu Nghiên cứu điều khiển biến đổi điện tử công suất nguồn điện phân tán, điều khiển hệ thống lượng tái tạo Nguyễn Văn Liễn sinh năm 1949, Việt Nam Công tác môn Tự động hóa công nghiệp, Viện điện, Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Ông nhận tiến sỹ năm 1986 Đại học Slovaque, chuyên ngành Điện tử công suất truyền động điện Hướng nghiên cứu Điều khiển truyền động điện Điều khiển điện tử công suất Trần Trọng Minh, sinh năm 1960, Việt Nam Hiện Công tác môn Tự động hóa công nghiệp, Viện Điện, Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Ông nhận Tiến sỹ ngành Tự động hóa năm 2008 Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Lĩnh vực nghiên cứu: Mô hình hóa điều khiển biến đổi bán dẫn VCCA 2015 DOI: 10.15625/vap.2015.00029 công suất Nghiên cứu cấu trúc biến đổi bán dẫn đáp ứng công suất lớn Phát triển ứng dụng điện tử công suất điều khiển hệ thống điện, điều khiển hệ thống lượng tái tạo Nghiên cứu ứng dụng điện tử công suất dây chuyền, thiết bị công nghệ Vũ Hoàng Phương sinh năm 1983, Việt Nam Nhận kỹ sư năm 2006, Thạc sỹ năm 2008 chuyên ngành Tự động hóa XNCN – khoa Điện -ĐHBKHN Bảo vệ Tiến sĩ ngành Thiêt bị hệ thống điều khiển tự động – ĐHBKHN năm 2014 Hiện công tác môn TĐH công nghiệp ĐHBKHN Lĩnh vực nghiên cứu: điều khiển điện tử công suất, ứng dụng điện tử công suất lưới điện thông minh, Trần Đình Thoại sinh năm 1992, tốt nghiệp ĐH Bách Khoa Hà Nội ngành Kĩ thuật Điều khiển Tự động hóa vào tháng 6/2015 Từ tháng 9/2013 đến nay, học tập nghiên cứu Viện Kỹ thuật Điều khiển & Tự động hóa (ICEA-HUST) Các lĩnh vực nghiên cứu: Điều khiển điện tử công suất, Điều khiển truyền động điện 203