(LUẬN văn THẠC sĩ) NGHIÊN cứu THIẾT kế cấu TRÚC điều KHIỂN ĐỘNG cơ ĐỒNG bộ KÍCH THÍCH VĨNH cửu sử DỤNG PHƯƠNG PHÁP THỤ ĐỘNG tựa THEO từ THÔNG ROTOR
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (6.85 MB, 67 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
--------------------------------------Nguyễn Giao Linh
NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CẤU TRÚC ĐIỀU KHIỂN
ĐỘNG CƠ ĐỒNG BỘ KÍCH THÍCH VĨNH CỬU
SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP THỤ ĐỘNG TỰA THEO TỪ THÔNG ROTOR
Chuyên ngành : Điều khiển và Tự động hóa
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
GS.TSKH. NGUYỄN PHÙNG QUANG
Hà Nội 2013
download by :
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT………………
3
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ…………………………….
5
MỞ ĐẦU………………………………………………………………
7
CHƯƠNG 1. NGUYÊN LÝ THỤ ĐỘNG………………………….
9
1.1.
………………………
9
1.1.1. …………………………………………..
9
1.1.2. ………………………………..
9
1.1.3. - ……………………
10
- Lagarang ………………………………
10
-Lagarang …………………
11
con ……………….
13
..
15
.
16
-Lagarange..
18
-Lagarange.
19
1.1.4.
20
CHƯƠNG 2. MƠ HÌNH ĐỐI TƯỢNG ĐIỀU KHIỂN……………
22
2.1.
.
22
2.2.
...
25
2.3.
..
26
1
download by :
CHƯƠNG 3. CẤU TRÚC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ
29
VÀ THIẾT KẾ HÀM ĐIỀU KHIỂN CHO PMSM
29
…………………………………………………………..
31
.
33
3.3.1. Mơ hình Euler- …………………………
33
………………………………..
35
…………………………..
36
CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ MÔ PHỎNG KIỂM CHỨNG ………..
45
……………………………………………………
66
2
download by :
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
Các ký hiệu
isu , isv , isw
is
is , is
isd , isq
Các thành dq
usu , usv , usw
us
us , us
usd , usq
dq
ψs
ψp
ψsd ,ψsq
dq
Rs
Ls
L sd , Lsq
Các thành p dq
p
s
s
và dq
J
Mô-
mM , mW
Mô--
3
download by :
kf
*
s
f
dq
Các chữ viết tắt
XCBP
PMSM
SISO
Single Input Single Output)
MIMO
Multiple Input Multiple Output)
PI
tích phân (Proportional Integral)
FOC
Field-Oriented Control)
CLF
Control Lyapunov Function)
GAS
Globally Asymptotically Stable)
GUAS
Globally Uniformly
Asymptotically Stable)
4
download by :
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Trang
1.1
13
1.2
16
2.1
22
2.2
dq
24
2.3
dq
28
3.1
29
3.2
31
3.3
32
3.4
37
3.5
38
3.6
39
3.7
44
4.1
45
4.2
46
4.3
46
4.4
47
4.5
48
4.6
48
5
download by :
4.7
49
4.8
49
4.9
50
4.10
51
4.11
51
4.12
52
4.13
53
4.14
54
4.15
55
4.16
Các
55
4.17
56
4.18
57
4.19
57
4.20
58
6
download by :
MỞ ĐẦU
G
(Permanent Magnet
Synchronous Motor PMSM)
.
*
DC-link
isd*
isq*
_
usd
usq
e js
us
vector
us
tu
tv
tw
3~
=
u v w
isd
isq
e
js
is
is
2
3
isu
isv
isw
s
PMSM
isq*
isd*
-
d
isd*
7
download by :
u sd , usq
isd , isq isd* và isq*
d , q
c chéo [2]
Tuy
bilinear
Trong án này,
-
ng PMSM),
8
download by :
CHƯƠNG 1: NGUYÊN LÝ THỤ ĐỘNG
1.1. Nguyên lý điều khiển tựa theo thụ động
1.1.1.
.
1.1.2.
(supply rate function)
(storage function
the dissipation inequality
time trajectories
the suply rate is not less than
its increase in storage
9
download by :
1.1.3. -
trình Euler
-
1.1.3.1. -Lagrange.
nó.
EL:
d L
dL
( x, x
dt x
dx
(1.1)
T
x x1 x2 ... x n
quát)
L K ( x, x
là hàm Lagrange
K ( x, x
: K ( x, x
1
2
I (x ) R
n n
là ma
I(x) = IT(x) > 0
P(x)
c R sao cho P( x) c, x Rn
10
download by :
Lực tác động lên hệ thống Q
Mu M
u
dissipation force)
F ( x
F ( x
x
F ( x
x
x
Qn
Q Bu
F ( x
x
(1.2)
Thay (1.2) vào (1.1 ) Phương trình EL có thể viết lại như sau:
d L
( x, x
dt x
dL
F ( x
Q
(1.3)
K ( x, x
1.1.3.2. Lagrange
(1.6)
1.1) ta có:
, n:
11
download by :
1
(1.7)
chính
(1.8)
Do
và
nên
x
nên ta có:
-
- u = 0
- y = 0
12
download by :
1.1.3.3. K
L( x, x
L( x, x
.9)
T
T T
x [xe , xm ]
tích thàn
e và m
He ( xe , x
và H m ( xm , x
.
Hình 1.1. Phân tích hệ EL thành hai hệ thụ động con
Qe ye
y
m yc
( y c Qm ) y m
y c
L e
xm
T
n
n
Q QeT , QmT Qe R e , Qm R m .
e và m
13
download by :
1.1) và (1
e và m.
d Le Le
Qe
dt x
(1.10)
d Lm Lm
Qm yc
dt x
(1.11)
Le theo
T
dLe Le
x
dt xe
L
x
T
L
xm
T
(1.12)
T
d Le
x
dt x
T
T
L
d L
Suy ra
T
T
d L
Le
x
T
d L
1
T
d Le
x
dt x
T
T
d L
L
T
L
xm
1.10) ta có:
T
d Le
x
dt x
L
T
xe
T
d Le
x
dt x
He
14
download by :
Le
y c ta có
xe
T
Le
x
xm
d
H e QeT x
dt
e
T
He (T ) He (0) QeT x
0
Bp u
Pc ( x p , ) b 2 4ac
2a
1.1.3.4.
15
download by :
p c
K (x , x
K p (x p , x
n
c
c
n
p
xp R , xc R c .
p vc
B pu
Pc ( x p , xc )
(1.14)
xp
T
x xcT , xTp
K ( x, x
P( x) Pp ( x p ) Pc ( xc, x p )
F (x
Hình 1.2 Hai hệ con nối phản hồi âm với nhau.
1.1.3.5.
ì
16
download by :
D( x)e
(1.15)
e K d (x , x
(damping injection matrix) và C ( x, x D( x)
D( x) C( x, x
(1.16)
e
D( x)e
(1.17)
e: e e
0
K d (x , x C ( x, x .
Z T D
(x , x
Z Rn
(1.18)
(1
n
Cik Cijk ( x )x
j
17
download by :
Cijk ( x )
1 dik ( x) d jk ( x) dij ( x)
2 x j
xi
xk
C
D (x )
g (x )
K (x
x
Qn
(1.19)
P( x)
x
.15).
1.1.3.6. Lagrange
-
Hệ đủ cơ cấu chấp hành (fully actuated
n = nu
và B = I.
-
Hệ hụt cơ cấu chấp hành (underactuated):
nu < n
Bx (actuated
Bx (non-actuatedB B.
hệ
suy giảm toàn phần và hệ suy giảm riêng (fully-damped and underdamped
system)
xT
n
F ( x)
i x
x
18
download by :
i 0 i 1..n . Và ni sao cho i = 0
F ( x)
1
x
2
,
1.1.3.7. Lagrange.
a. Hệ suy giảm tồn phần
Xét một hệ EL có hàm thế năng P(x) thỏa mãn điều kiện: P(x) xác định
dương và có điểm cực tiểu x*, x* là nghiệm của phương trình:
P( x)
0
x
Thì điểm cân bằng của hệ thống sẽ là ( x, x
) và điểm cân bằng
*
này sẽ ổn định nếu như x là nghiệm duy nhất.
b. Hệ suy giảm riêng
EL
D(x)
x
x
T
T T
x ( xc , xp )
x c
damped) và xp
undamped c và p
19
download by :
( x, x
)
x x *
-
Dp ( xp )
0
-
0 :
-
xc
0
D C xC
2
F ( x
x
P (x )
0 thì xc
xc
x
1.1.4.
Energy ShapingDamping Injection)
procedure design) cho PBC.
Enerrgy shaping
Damping Injection
20
download by :
underactuated
systems
21
download by :
CHƯƠNG 2: MƠ HÌNH ĐỐI TƯỢNG ĐIỀU KHIỂN
2.1. Véc tơ không gian và hệ tọa độ từ thông
là
dq
.
isu (t ) isv (t ) isw (t ) 0
(2.1)
is (t)
is
2
isu (t ) i sv (t )e j i sw (t )e j2
3
(2.2)
Im
b
c
2
3
x
a
2
xa
3
2
xc e j 240
Re
2 x e j120
b
3
Hình 2.1. Xây dựng vector dòng stato từ 3 dòng pha
22
download by :
ector không gian
.
vng góc nào.
:
u ss us jus
s
is is jis
s
s s j s
s
r r j r
:
(2.3)
dq:
d
23
download by :
u sf usd ju sq
f
is isd jisq
f
s sd j sq
f
r rd rq rd
(2.4)
q
(T 4R)
Hình 2.2.
Hệ tọa độ
và hệ tọa độ dq
Hình 2.2 trên ta có:
X sd X s cos s X s sin s
X sq X s sin s X s cos s
f
s J
Hay: X s X s e s
Suy ra:
(2.5)
Xss X sf e Js
24
download by :
