điều khiển tốc độ động cơ ac servo vớitải thay đổi sử dụng thuật toán pidnâng cao

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (19.62 MB, 85 trang )

Trang 1<div class="page_container" data-page="1">

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCMKHOA CƠNG NGHỆ ĐIỆN

BỘ MƠN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG

KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP

ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ AC SERVO VỚITẢI THAY ĐỔI SỬ DỤNG THUẬT TOÁN PID

NÂNG CAO

GVHD: Th.S Bùi Thị Cẩm QuỳnhSVTH:

Nguyễn Văn Minh_18045651Đào Đông Đức_18053111

Trần Phạm Phượng Tường_18039111Châu Tấn Thành_18056991

Thành phố Hồ Chí Minh, năm 2022

</div>Trang 2<div class="page_container" data-page="2">

PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI

I/ HỌ VÀ TÊN SINH VIÊN

Họ và tên sinh viên: Nguyễn Văn Minh MSSV: 18045651

Trần Phạm Phượng Tường MSSV: 18039111Châu Tấn Thành MSSV: 18056991Lớp: DHDKTD14A

Bộ môn: Điều Khiển và Tự Động Khoa: Công Nghệ Điện

II/ ĐỀ TÀI THIẾT KẾ

ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ AC SERVO VỚI TẢI THAY ĐỔISỬ DỤNG THUẬT TOÁN PID NÂNG CAO

III/ NHIỆM VỤ

 Tìm hiểu phương trình tốn⁰học của động cơ khơng đồng bộ và mô phỏng⁰ ⁰ ⁰ ⁰ ⁰ ⁰ ⁰ ⁰ ⁰

simulink trên phần mềm matlab.

 Nghiên cứu cấu trúc bộ điều khiển PID nâng cao anti-windup.

 Áp dụng mô phỏng bộ điều khiển PID nâng cao cho động cơ không đồng bộ. Lắp ráp tủ điện để áp dụng điều khiển thực giải thuật PID nâng cao và biến tần

cho động cơ không đồng bộ.

IV/ KẾT QUẢ DỰ KIẾN

 Hiểu rõ⁰mơ hình tốn của động cơ⁰ ⁰ ⁰ ⁰ ⁰ ⁰khơng đồng bộ.⁰

 Mơ⁰phỏng được mơ hình⁰động cơ không đồng⁰ ⁰ ⁰ ⁰bộ trên Matlab. Thiết kế được bộ điều khiển PID nâng cao anti-windup.⁰ ⁰ ⁰ ⁰ ⁰ ⁰ ⁰ ⁰ ⁰

 Lắp ráp được tủ điện để điều khiển thực giải thuật PID nâng cao và biến tần chođộng cơ không đồng bộ.

V/ CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: Th.S Bùi Thị Cẩm Quỳnh

</div>Trang 4<div class="page_container" data-page="4">

Khóa luận tốt nghiệpNguyễn Văn Minh, Đào Đông Đức, Trần Phạm Phượng Tường, Châu TấnThành

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN...iii

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN...ivIII

your phone? Save

to read later onyour computer

Save to a Studylist

</div>Trang 5<div class="page_container" data-page="5">

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT...7

2.1. CẤU TRÚC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG...7

2.2. CÁC CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG HỆ THỐNG...7

2.2.1. Sai số xác lặp...7

2.2.2. Độ vọt lố...8

2.2.3. Thời gian quá độ - Thời gian tăng lên...8

2.3. BỘ ĐIỀU KHIỂN PID...9

2.3.1. Định nghĩa bộ điều khiển PID...9

2.3.2. Cấu trúc bộ điều khiển PID...10

2.3.3. Đáp ứng của bộ điều khiển PID...13

2.3.4. Chỉ định các tham số bộ điều khiển PID...13

2.4. HIỆN TƯỢNG BẢO HÒA TÍCH PHÂN VÀ BIỆN PHÁP KHẮCPHỤC...17

2.4.1. Hiện tượng bảo hịa tích phân...17

2.4.2. Các biện pháp khắc phục...18IV

</div>Trang 6<div class="page_container" data-page="6">

3.2.1. VECTO KHƠNG GIAN CÁC ĐẠI LƯỢNG PHA...24

3.2.2. MƠ HÌNH HĨA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA...32

3.2.3. MÔ PHỎNG ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA TRÊNMATLAB/SIMULINK...37

3.3. THIẾT KẾ, XÂY DỰNG BỘ ĐIỀU KHIỂN PID TRACKINGANTIWINDUP VÀ KHỐI BIẾN TẦN...41

3.3.1. BỘ ĐIỀU KHIỂN PID TRACKING ANTIWINDUP...41

3.3.2. KHỐI GIẢ LẬP BIẾN TẦN...41

3.4. KẾT QUẢ MÔ PHỎNG ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ DỰATRÊN BỘ ĐIỀU KHIỂN PID TRACKING ANTIWINDUP VÀ BIẾN TẦN...42

3.4.1. SƠ ĐỒ KHỐI MƠ HÌNH...42

</div>Trang 7<div class="page_container" data-page="7">

4.5.1. Thơng tin card NI Myrio 1900...57

4.5.2. Cấu tạo card NI Myrio 1900...57

4.5.3. Phần mềm Labview giao tiếp card NI Myrio 1900...62

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN...68

Hình 1.3 Máy cán thép...3

Hình 1.4: Giao diện làm việc trên Matlab...4

Hình 1.5: Thư viện trong Simulink...5

Hình 1.6: Giao diện làm việc trong Simulink...5

Hình 2.1: Cấu trúc chung của hệ thống điều khiển tự động...7

</div>Trang 8<div class="page_container" data-page="8">

Hình 2.2: Sai số xác lập...7

Hình 2.3: Độ vọt lố POT...8

Hình 2.4: Thời gian quá độ và thời gian lên...8

Hình 2.5: Cấu trúc bộ điều khiển PID...9

Hình 2.13: Bộ điều khiển PID Tracking AntiWindup...19

Hình 3.1: Sơ đồ đấu dây và điện áp stator của ĐCKĐB ba pha...24

Hình 3.2: Vecto điện áp 3 pha đối xứng...24

Hình 3.3: Vector khơng gian điện áp stator trong hệ tọa độ αβ...25

Hình 3.4: Vector không gian điện áp stator và các điện áp pha...26

Hình 3.5: Hệ tọa độ quay...28

Hình 3.6: Chuyển hệ toạ độ cho vector không gian từ hệ tọa độ  sang hệ tọa độ dqvà ngược lại...29

Hình 3.7: Biểu diễn các vector không gian trên hệ tọa độ từ thơng rotor...30

Hình 3.8: Thu thập giá trị thực của vector dịng stator trên hệ tọa độ dq...31

Hình 3.9: Mach tương đương của động cơ không đồng bộ trên hệ tọa độ Stator...32

Hình 3.10: Mach tương đương của động cơ khơng đồng bộ trên hệ tọa độ αβ...33

Hình 3.11: Mạch tương đương của động cơ không đồng bộ trên hệ tọa độ dq...35

Hình 3.12: Sơ đồ tổng thể mơ phỏng động cơ khơng đồng bộ...37

Hình 3.13: Khối nguồn...37VII

</div>Trang 9<div class="page_container" data-page="9">

Hình 3.14: Khối chuyển tọa độ điện áp từ abc-...38

Hình 3.15: Khối chuyển tọa độ dịng điện từ -abc...38

Hình 3.16: Khối động mơ tả động cơ...38

Hình 3.17: Tốc độ động cơ...40

Hình 3.18: Dịng điện 3 pha động cơ...40

Hình 3.19: Bộ điều khiển TRACKING ANTIWINDUP...41

Hình 3.20: Khối giả lập biến tần...41

Hình 3.21: Sơ đồ khối mơ hình...42

Hình 3.22: Tốc độ và momen của động cơ...42

Hình 3.23: Dịng điện 3 pha động cơ...43

Hình 3.24: Tốc động và momen động cơ...43

Hình 3.25: Tải và momen động cơ...44

Hình 3.26: Dịng điện 3 pha động cơ...44

Hình 4.1: Động cơ khơng đồng bộ...48

Hình 4.2: Biến tần FR-E520S/0.75K...48

Hình 4.3: Sơ đồ kết nối biến tần...49

Hình 4.4: Quy trình thay đổi thơng số biến tần Mitsubishi E520...49

Hình 4.5: Cấu tạo Encoder...52

Hình 4.6: Mơ tả hoạt động Encoder...53

Hình 4.7: Encoder loại A, B, Z độ phân giải 1024...54

Hình 4.8: Encoder có ngõ ra dạng bit, độ phân giải 2500...54

Hình 4.9: Encoder E40H8-2048-6-L-5...55

Hình 4.10 : Mạch Module 4 relay 5V...56

Hình 4.11: Card NI myRIO-1900...57

Hình 4.12: Cấu hình phần cứng của NI myRIO-1900...58

Hình 4.13: Sơ đồ khối phần cứng card NI myRIO-1900...59VIII

</div>Trang 10<div class="page_container" data-page="10">

Hình 4.14: Sơ đồ I/O trên cổng mở rộng MXP...60

Hình 4.15: Sơ đồ I/O trên cổng mở rộng MSP...61

Hình 4.16: Phần mềm Labview...62

Hình 4.17: Tủ điện điều khiển của mơ hình...63

Hình 4.18: Sơ đồ đấu dây của hệ thống...64

Hình 4.19: Lưu đồ thuật tốn...65

Hình 4.20: Chương trình điều khiển...65

Hình 4.21: Bộ lọc nhiễu...66

Hình 4.22: Khối PID ANTI-WINDUP...66

Hình 4.23: Giao diện SCADA của hệ thống...67

Hình 5.1: Kết quả mơ hình chạy bằng bộ PID với tốc độ thay đổi ... 63

Hình 5.2: Kết quả mơ hình chạy bằng thuật toán Tracking Antiwindup với tốc độ thayđổi ... 64

Hình 5.3: Kết quả mơ hình chạy bằng bộ PID với tải thay đổi ... 65

Hình 5.4: Kết quả mơ hình chạy bằng thuật toán Tracking Antiwindup với tải thay đổi

... 66

Hình 5.5: Kết quả mơ hình chạy bằng bộ PID với tải và tốc độ thay đổi ... 67

Hình 5.6: Kết quả mơ hình chạy bằng thuật tốn Tracking Antiwindup với tải và tốc độthay đổi...68

</div>Trang 11<div class="page_container" data-page="11">

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1: Đáp ứng điều chỉnh khi tăng các thông số PID...13

Bảng 1.2: Bộ thông số PID theo phương pháp Zieger – Nichols thứ nhất...15

Bảng 1.3: Bộ thông số PID theo phương pháp Zieger – Nichols thứ hai...17

Bảng 3.1: Thông số động cơ...39

Bảng 4.1: Thông số cài đặt cơ bản của biến tần...50

Bảng 4.2: Chức năng ngỏ vào và ra của biến tần...51

Bảng 4.3: Các tham số chính của Encoder...55

Bảng 4.4: Chức năng của các chân trên cổng A, B của bộ điều khiển NI-myRIO 1900... 61

Bảng 4.5: Chức năng của các chân trên cổng C của bộ điều khiển NI myRIO 1900...62

YBảng 5.1: Bảng so sánh 2 phương pháp ở chế độ tốc độ thay đổi...69

Bảng 5.2: Bảng so sánh 2 phương pháp ở chế độ có tải thay đổi...71Y

</div>Trang 12<div class="page_container" data-page="12">

Việc ứng dụng những thuật toán kinh điển vào vấn đề điều khiển tốc độ động i i i i i i i i i i i i i i iicơ iđã đạt được nhiều kết quả khả quan. Các bộ điều khiển công nghiệp phổ biến như i i i i i i i i i i i i i i i iibộ iđiều khiển P, bộ điều khiển PI, bộ điều khiển PID truyền thống thường được sử i i i i i i i i i i i i i i iidụng iđể điều khiển tốc độ động cơ. Chỉnh định thông số cho bộ điều khiển PID cũng i i i i i i i i i i i i i i i iicó inhiều phương pháp. Tuy nhiên, đối với các hệ mà bộ điều khiển có chứa thành i i i i i i i i i i i i i i iiphần itích phân và tín hiệu bị hạn chế như những hệ thống có cơ cấu chấp hành hai vị i i i i i i i i i i i i i i i i i iitrí inhư kiểu rơle, van đóng mở và trong trường hợp bộ điều khiển có thành phần tích i i i i i i i i i i i i i i i iiphân ibị giới hạn tín hiệu sẽ có thể xuất hiện hiện tượng bão hịa tích phân, hiện i i i i i i i i i i i i i i i iitượng inày có thể gây mất ổn định hệ thống và một vài tác hại không mong muốn. Do i i i i i i i i i i i i i i i i iiđó, imột số cấu trúc điều khiển nâng cao đã được sử dụng để cải thiện hiệu quả của i i i i i i i i i i i i i i i i iikiểm isoát PID trong các điều kiện hoạt động phức tạp như tải hoặc tốc độ thay đổi i i i i i i i i i i i i i i i iilớn. i

</div>Trang 13<div class="page_container" data-page="13">

Bộ điều khiển PID sử dụng i i i i i iTracking Antiwindup i imang lại hiệu quả tốt hơn so i i i i i iivới icác phương pháp điều khiển PID truyền thống với độ vọt lố thấp hơn và khả i i i i i i i i i i i i i i iinăng ikiểm soát tốc độ tốt hơn khi có tải thay đổi. Chính vì vậy, để điều khiển tốc độ, i i i i i i i i i i i i i i i i i iitrong ikhóa luận này, em chọn bộ điều khiển PID i i i i i i i i iTracking Antiwindup i iđể xử lý các i i iihạn ichế của bộ điều khiển PID truyền thống. Bộ điều khiển PID Tracking i i i i i i i i i i i iiAntiwindup isẽ được xây dựng bằng phần mềm LabView dựa trên card NI myRIO i i i i i i i i i i i ii1900 icủa NI. i

1.2. PHẠM VI GIỚI HẠN ĐỀ TÀI

Đề tài điều khiển tốc độ động cơ AC SERVO với tải thay đổi sử dụng thuật toánPID nâng cao dùng card ni myrio 1900 theo một chiều dựa trên bộ điều khiển PIDTracking Antiwindup. Từ thuật toán thiết kế trên Matlab, nhóm thực hiện mơ hình dựatrên card NI myRIO bằng cách ứng dụng phần mềm Labview. Thực hiện lập trình hệthống theo từng phương pháp riêng biệt và liên kết với nhau.

Đề tài chỉ thực hiện phần lập trình cho Phương pháp điều khiển PID TrackingAntiwindup điều khiển tốc độ động cơ theo 1 chiều. Chỉ tìm hiểu và sử dụng các ngõvào, ngõ ra mạng card Ni Myrio 1900 và chế độ Analog biến tần Mitsubishi E520.

</div>Trang 14<div class="page_container" data-page="14">

Hình 1.1: Dây chuyền ép đế giầy. Hình 1.2: Máy ly tâm định hình.

Hình 1.3 Máy cán thép.

1.4. PHẦN MỀM ỨNG DỤNG MATLAB/SIMULINK

1.4.1. GIỚI THIỆU MATLAB/SIMULINK

MATLAB (Matrix Laboratory) là một phần mềm i i i i i i ikhoa học được thiết kế để i i i i iicung icấp việc tính tốn số và hiển thị đồ họa bằng ngơn ngữ lập trình cấp cao. i i i i i i i i i i i i i i i iiMatlab icung cấp các tính năng tương tác tuyệt vời cho phép người sử dụng thao tác i i i i i i i i i i i i i i iidữ iliệu linh hoạt dưới dạng mảng ma trận để tính tốn và quan sát. Các dữ liệu vào i i i i i i i i i i i i i i i i iicủa iMatlab có thể được nhập từ "Command line" hoặc từ "mfiles", trong đó tập lệnh i i i i i i i i i i i i i i

</div>Trang 15<div class="page_container" data-page="15">

iđược icho trước bởi Matlab. Matlab cung cấp cho người dùng các toolbox tiêu chuẩn i i i i i i i i i i i i iitùy ichọn. Người dùng cũng có thể tạo ra các hộp cơng cụ riêng của mình gồm các i i i i i i i i i i i i i i i ii"mfiles" iđược viết cho các ứng dụng cụ thể. Chúng ta có thể sử dụng các tập tin trợ i i i i i i i i i i i i i i i i iigiúp icủa Matlab cho các chức năng và các lệnh liên quan với các toolbox có sẵn i i i i i i i i i i i i i i ii(dùng ilệnh help). i

Hình 1.4: Giao diện làm việc trên Matlab.

Simulink là một công cụ trong Matlab dùng i i i i i i i iđể mơ hình, mơ phỏng và phân i i i i i iitích icác hệ thống động với môi trường giao diện sử dụng bằng đồ họa. Việc xây i i i i i i i i i i i i i i iidựng imơ hình được đơn giản hóa bằng các hoạt động nhấp chuột và kéo thả. i i i i i i i i i i i i i iiSimulink ibao gồm một bộ thư viện khối với các hộp cơng cụ tồn diện cho cả việc i i i i i i i i i i i i i i i iiphân itích tuyến tính và phi tuyến. Simulink là một phần quan trọng của Matlab và có i i i i i i i i i i i i i i iithể idễ dàng chuyển đổi qua lại trong q trình phân tích, vì vậy người dùng có thể i i i i i i i i i i i i i i i iitận idụng được ưu thế của cả hai môi trường. i i i i i i i i

</div>Trang 16<div class="page_container" data-page="16">

Hình 1.5: Thư viện trong Simulink

Hình 1.6: Giao diện làm việc trong Simulink

</div>Trang 17<div class="page_container" data-page="17">

 Cung icấp ithư viện lớn các hàm tốn học cho đại số tuyến tính, thống kê, phân i i i i i i i i i i i i i iitích iFourier, bộ lọc, tối ưu hóa, tích phân và giải các phương trình vi phân bình i i i i i i i i i i i i i i iithường.

 Matlab cung i icấp icác đồ thị được tích hợp sẵn để hiển thị hình ảnh dữ liệu và i i i i i i i i i i i i i iicác icông cụ để tạo đồ thị tùy chỉnh. i i i i i i i

 Giao diện lập trình của Matlab cung i i i i i i icấp icác công cụ phát triển để nâng cao i i i i i i iikhả inăng bảo trì chất lượng mã và tối đa hóa hiệu suất. i i i i i i i i i i i

 Cung cấp các công cụ để xây dựng các ứng dụng với các giao diện đồ họa tùy i i i i i i i i i i i i i i i i iichỉnh.

 Cung icấp icác hàm để tích hợp các thuật tốn dựa trên Matlab với các ứng i i i i i i i i i i i i iidụng ibên ngoài và các ngôn ngữ khác như C, Java, NET và Microsoft Excel. i i i i i i i i i i i i i

1.4.3. ỨNG DỤNG

Matlab được sử dụng như cơng cụ tính tốn trong các lĩnh vực khoa học và kỹ i i i i i i i i i i i i i i i iithuật, ibao gồm các lĩnh vực vật lý, hóa học, tốn học và công nghệ. Matlab được sử i i i i i i i i i i i i i i i iidụng ihầu hết trong các việc: i i i i

 Xử lý tín hiệu và truyền thơng. i i i i i i

</div>Trang 18<div class="page_container" data-page="18">

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1. CẤU TRÚC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG

Sơ đồ tổng quát của hệ thống điều khiển tự động

Hình 2.1: Cấu trúc chung của hệ thống điều khiển tự độngTrong đó: i i

- r(t)(reference input): tín hiệu vào, tín hiệu chuẩn i i i i i i i

- c(t) i(controlled putput): tín hiệu ra i i i i

- cht(t): itín hiệu hồi tiếp i i i

- e(t) i(error): sai số i i

- u(t): itín hiệu điều khiển i i i

Bộ điều khiển là thành phần quan trọng nhất duy trì chế độ làm việc cho cả hệ i i i i i i i i i i i i i i i i iithống iđiều khiển. i

2.2. CÁC CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG HỆ THỐNG

2.2.1. Sai số xác lặp

Sai isố ixác ilập ilà isai ilệch igiữa itín ihiệu

iđặt ivà tín hiệu hồi tiếp khi quá trình điều i i i i i i i iikhiển ikết thúc, hay nói cách khác là sai số i i i i i i i iicủa ihệ thống khi thời gian tiến đến vô cùng. i i i i i i i i

Hình 1.2: Sai số xác lập7

</div>Trang 19<div class="page_container" data-page="19">

2.2.2. Độ vọt lố

Hiện tượng vọt lố là hiện tượng đáp ứng vượt quá giá trị xác lập của nó. i i i i i i i i i i i i i i i i

Độ vọt lố (Percent of Overshoot – POT) được tính bằng cơng thức: i i i i i i i i i i i

Hình 2.3: Độ vọt lố POT

2.2.3. Thời gian quá độ - Thời gian tăng lên

Thời gian quá độ (t ): là thời gian i i i iqđ i i i icần ithiết để sai lệch giữa đáp ứng của hệ i i i i i i i iithống ivà giá trị xác lập của nó khơng vượt q %, i i i i i i i i i i i% ithường ichọn là 2% (0,02) i i iihoặc i5% (0,05). i

Thời gian lên (t ): là thời gian cần thiết để đáp ứng của hệ thống tăng từ 10% i i ir i i i i i i i i i i i i i iiđến i90% giá trị xác lập của nó. i i i i i i

Hình 2.4: Thời gian quá độ và thời gian lên

</div>Trang 20<div class="page_container" data-page="20">

2.3. BỘ ĐIỀU KHIỂN PID

2.3.1. Định nghĩa bộ điều khiển PID

Hình 2.5: Cấu trúc bộ điều khiển PID

Bộ điều khiển vi tích phân tỉ lệ (bộ điều khiển PID i i i i i i i i i i i- iProportional Integral iiDerivative) ilà bộ điều khiển theo cơ chế phản hồi vòng được sử dụng rộng rãi trong i i i i i i i i i i i i i i iicác ihệ thống điều khiển công nghiệp. Bộ điều khiển PID tính tốn một giá trị "sai số" i i i i i i i i i i i i i i i iilà ihiệu số giữa giá trị đo thông số biến đổi và giá trị đặt mong muốn. Bộ điều khiển i i i i i i i i i i i i i i i i i iisẽ ithực hiện giảm tối đa sai số bằng cách điều chỉnh giá trị điều khiển đầu vào. i i i i i i i i i i i i i i i i i

Giải thuật tính tốn bộ điều khiển PID bao gồm 3 thơng số riêng biệt, do đó i i i i i i i i i i i i i i i iiđơi ikhi nó cịn được gọi là điều khiển ba khâu: các giá trị tỉ lệ, tích phân và đạo hàm, i i i i i i i i i i i i i i i i i i iiviết itắt là P, I và D. Giá trị tỉ lệ xác định tác động của sai số hiện tại, giá trị tích phân i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i iixác iđịnh tác động của tổng các sai số quá khứ và giá trị vi phân xác định tác động i i i i i i i i i i i i i i i i i iicủa itốc độ biến đổi sai số. Tổng của ba tác động này dùng để điều chỉnh quá trình i i i i i i i i i i i i i i i i iithông iqua một phần tử điều khiển như vị trí của van điều khiển hay bộ nguồn của i i i i i i i i i i i i i i i iiphần itử gia nhiệt. Nhờ vậy, những giá trị này có thể làm i i i i i i i i i i i isáng tỏ về quan hệ thời i i i i iigian: i iP phụ thuộc vào sai số hiện tại, I phụ thuộc vào tích lũy các sai số quá khứ và i i i i i i i i i i i i i i i i i iiD idự đoán các sai số tương lai, dựa vào tốc độ thay đổi hiện tại. i i i i i i i i i i i i i i

Bằng cách điều chỉnh 3 hằng số trong giải thuật của bộ điều khiển PID, bộ i i i i i i i i i i i i i i iiđiều ikhiển có thể dùng trong những thiết kế có yêu cầu đặc biệt. Đáp ứng của bộ i i i i i i i i i i i i i i i iiđiều ikhiển có thể được mơ tả dưới dạng độ nhạy sai số của bộ điều khiển, giá trị mà i i i i i i i i i i i i i i i i i iibộ iđiều khiển vọt lố điểm đặt và giá trị dao động của hệ thống. i i i i i i i i i i i i i

</div>Trang 21<div class="page_container" data-page="21">

Vài ứng dụng có thể yêu i i i i i icầu ichỉ sử dụng một hoặc hai khâu tùy theo hệ thống. i i i i i i i i i iiĐiều inày đạt được bằng cách thiết đặt độ lợi của các đầu ra không mong muốn về 0. i i i i i i i i i i i i i i i i iiMột ibộ điều khiển PID sẽ được gọi là bộ điều khiển PI, PD, P hoặc I nếu vắng mặt i i i i i i i i i i i i i i i i i iicác itác động bị khuyết. Bộ điều khiển PI khá phổ biến do đáp ứng vi phân khá nhạy i i i i i i i i i i i i i i i i iiđối ivới các nhiễu đo lường, trái lại nếu thiếu giá trị tích phân có thể khiến hệ thống i i i i i i i i i i i i i i i i iikhông iđạt được giá trị mong muốn. i i i i i

2.3.2. Cấu trúc bộ điều khiển PID

 Khâu tỉ lệ (P):

Hình 2.6: Đáp ứng khâu tỉ lệ KP

Khâu tỉ lệ (đơi khi cịn được gọi là độ lợi) làm thay đổi giá trị đầu ra, tỉ lệ vớigiá trị sai số hiện tại. Đáp ứng tỉ lệ có thể được điều chỉnh bằng cách nhân sai số đóvới một hằng số Kp, được gọi là độ lợi tỉ lệ.

Khâu tỉ lệ được cho bởi: Pout = K . e(t)PTrong đó:

Pout: Thừa số tỉ lệ của đầu raKP: Độ lợi tỉ lệ, thông số điều chỉnhe: Sai số

t: Thời gian hay thời gian tức thời (hiện tại)

Phân phối của khâu tích phân (đơi khi cịn gọi là reset) tỉ lệ thuận với cả biên i i i i i i i i i i i i i i i i iiđộ isai số lẫn quãng thời gian xảy ra sai số. Tổng sai số tức thời theo thời gian (tích i i i i i i i i i i i i i i i i i iiphân isai số) cho ta tích lũy bù đã được hiệu chỉnh trước đó. Tích lũy sai số sau đó i i i i i i i i i i i i i i i i i iiđược inhân với độ lợi tích phân và cộng với tín hiệu đầu ra của bộ điều khiển. Biên i i i i i i i i i i i i i i i i i

</div>Trang 22<div class="page_container" data-page="22">

iđộ iphân phối của khâu tích phân trên tất cả tác động điều chỉnh được xác định bởi độ i i i i i i i i i i i i i i i i iilợi itích phân, K i ii.

 Khâu tích phân (I)

Phân phối của khâu tích phân (đơi khi cịn gọi là reset) tỉ lệ thuận với cả biên độsai số lẫn quãng thời gian xảy ra sai số. Tổng sai số tức thời theo thời gian (tích phânsai số) cho ta tích lũy bù đã được hiệu chỉnh trước đó. Tích lũy sai số sau đó đượcnhân với độ lợi tích phân và cộng với tín hiệu đầu ra của bộ điều khiển. Biên độ phânphối của khâu tích phân trên tất cả tác động điều chỉnh được xác định bởi độ lợi tíchphân, K .i

Hình 2.7: Đáp ứng khâu tích phân KIThừa số tích phân được cho bởi: i i i i i i iIout i= iKi

Trong đó: i

Iout: Thừa số tích phân của đầu ra i i i i i i i

Ki: Độ lợi tích phân, 1 thơng số điều chỉnh i i i i i i i i i

e: Sai số i i

t: Thời gian hoặc thời gian tức thời (hiện tại) i i i i i i i i

: Biến tích phân trung gian i i i i i

Khâu tích phân (khi cộng thêm khâu tỉ lệ) sẽ tăng tốc chuyển động của quá i i I i i i i i i i i i i i iitrình itới điểm đặt và khử số dư sai số ổn định với một tỉ lệ chỉ phụ thuộc vào bộ điều i i i i i i i i i i i i i i i i i i i iikhiển. iTuy nhiên, vì khâu tích phân là đáp ứng của sai số tích lũy trong q khứ, nó i i i i i i i i i i i i i i i i i

</div>Trang 23<div class="page_container" data-page="23">

Hình 2.8: Đáp ứng khâu vi phân KDThừa số vi phân được cho bởi: i i i i i i i iDout i= iKd i

Trong đó: i i i i

Dout: Thừa số vi phân của đầu ra i i i i i i i

k : Độ lợi vi phân, một thông số điều chỉnhd i i i i i i i i i

e: Sai số i i i i

t: Thời gian hoặc thời gian tức thời (hiện tại) i i i i i i i i i

Khâu vi phân làm chậm tốc độ thay đổi của đầu ra bộ điều khiển và đặc tính i i i i i i i i i i i i i i i i iinày ilà đang chú ý nhất để đạt tới điểm đặt của bộ điều khiển. Từ đó, điều khiển vi i i i i i i i i i i i i i i i i i iiphân iđược sử dụng để làm giảm biên độ vọt lố được tạo ra bởi thành phần tích phân i i i i i i i i i i i i i i i i iivà ităng cường độ ổn định của bộ điều khiển hỗn hợp. Tuy nhiên, phép vi phân của i i i i i i i i i i i i i i i iimột itín hiệu sẽ khuếch đại nhiễu và do đó khâu này sẽ nhạy hơn đối với nhiễu trong i i i i i i i i i i i i i i i i iisai isố, và có thể khiến quá trình trở nên khơng ổn định nếu nhiễu và độ lợi vi phân i i i i i i i i i i i i i i i i i iiđủ ilớn. i

</div>Trang 24<div class="page_container" data-page="24">

2.3.3. Đáp ứng của bộ điều khiển PID

Khâu tỉ lệ, tích phân, vi phân được cộng lại với nhau để tính tốn đầu ra của i i i i i i i i i i i i i i i i iibộ iđiều khiển PID. Định nghĩa rằng là đầu ra của bộ điều khiển, biểu thức cuối cùng i i i i i i i i i i i i i i i i iicủa igiải thuật PID là: i i i

Hàm truyền của bộ điều khiển PID:

Trong đó các thơng số điều chỉnh theo bảng dưới đây:

Bảng 1.1: Đáp ứng điều chỉnh khi tăng các thông số PID

2.3.4. Chỉ định các tham số bộ điều khiển PID

Do từng thành phần của bộ PID có những ưu nhược điểm khác nhau và không i i i i i i i i i i i i i i iithể iđồng thời đạt được tất cả các chỉ tiêu chất lượng một cách tối ưu, nên cần lựa i i i i i i i i i i i i i i i i iichọn ithỏa hiệp giữa các yêu cầu chất lượng và mục đích điều khiển. Việc lựa chọn i i i i i i i i i i i i i i iitham isố cho bộ điều khiển PID cũng phụ thuộc vào đối tượng điều khiển và các i i i i i i i i i i i i i i iiphương ipháp xác định thông số. Tuy nhiên kinh i i i i i i i inghiệm cũng là i i imột yếu tố i i iquan

itrọng itrong khâu này. i i

Thờigian

Vọt lố

xáclập

Sai số xác lập

</div>Trang 25<div class="page_container" data-page="25">

Có nhiều phương pháp để lựa chọn tham số cho bộ điều khiển PID. i i i i i i i i i i i i i iỞ iđây chỉ iitrình ibày về hai phương pháp phổ biến hay được dùng, đó là phương pháp Ziegler – i i i i i i i i i i i i i i iiNichols ivà phương pháp thử sai. i i i i

 Phương pháp Ziegler và Nichols:

Ziegler và Nichols đưa ra hai phương pháp thực nghiệm để xác định tham số i i i i i i i i i i i i i iibộ iđiều khiển PID. Phương pháp thứ nhất dùng mơ hình qn tính bậc nhất của đối i i i i i i i i i i i i i i iitượng iđiều khiển. Phương pháp thứ hai không cần đến mơ hình tốn học của đối i i i i i i i i i i i i i iitượng inhưng chỉ áp dụng cho một số lớp đối tượng nhất định. i i i i i i i i i i i

</div>Trang 26<div class="page_container" data-page="26">

+ Thay bộ điều khiển PID trong hệ kín bằng bộ khuếch đại.+ Tăng hệ số khuếch đại tới giá trị tới hạn k để hệ kín ở chếth

độ biên giới ổn định, tức là h(t) có dạng dao động điều hòa.+ Xác định chu kỳ T của dao động.th

Hình 2.11: Sơ đồ khối của hệ kín

</div>Trang 27<div class="page_container" data-page="27">

Hình 2.12: Đáp ứng của hệ kínTham số cho bộ điều khiển PID chọn theo bảng sau:

Bộđiều khiển

Bảng 1.3: Bộ thông số PID theo phương pháp Zieger – Nichols thứ hai Phương pháp thử sai:

Phương pháp thử sai dựa vào kinh nghiệm của người chỉnh định nên mất khá i i i i i i i i i i i i i iinhiều ithời gian và công sức. Sau đây là một vài kinh nghiệm cơ bản chọn thông số i i i i i i i i i i i i i i i iiPID:

i i i i i i+ Chọn Kp trước: thử bộ điều khiển P với đối tượng, điều chỉnh Kp sao i i i i i i i i i i i i i iicho ithời gian đáp ứng đủ nhanh, chấp nhận vọt lố nhỏ. i i i i i i i i i i

i i i i i i+ Thêm thành phần Kd để loại vọt lố, tăng Kd từ từ, thử nghiệm và chọn i i i i i i i i i i i i i i iigiá itrị thích hợp. Sai số xác lập có thể sẽ xuất hiện. i i i i i i i i i i i

</div>Trang 28<div class="page_container" data-page="28">

2.4.1. Hiện tượng bảo hòa tích phân

Bão hồ tích phân (reset windup, integrator windup) là hiện tượng đầu ra của i i i I i i i i i i i i iibộ iđiều khiển vẫn tiếp tục tăng quá mức giới hạn do sự tích luỹ của thành phần tích i i i i i i i i i i i i i i i i iiphân ivẫn tiếp tục được duy trì khi sai lệch điều khiển đã trở về khơng. Hiện tượng i i i i i i i i i i i i i i i iinày ixảy ra khi bộ điều khiển có chứa thành phần tích phân và tín hiệu bị giới hạn và i i i i i i i i i i i i i i i i i iitrong itrường hợp bộ điều khiển có thành phần tích phân bị giới hạn tín hiệu. Mặt i i i i i i i i i i i i i i iikhác ita biết rằng thành phần tích phân giúp cho đầu ra của hệ kín nhanh chóng đạt i i i i i i i i i i i i i i i iitới igiá trị đặt tuy nhiên tín hiệu đặt quá lớn hoặc thay đổi quá nhanh khi đó làm cho i i i i i i i i i i i i i i i i i iithiết ibị chấp hành không đáp ứng kịp thì tính chất tuyến tính của luật điều khiển i i i i i i i i i i i i i i iikhơng icịn được đảm bảo. i i i

“Windup” là một hiện tượng gây ra do tương tác của khâu tích phân trong bộ i i i i i i i i i i i i i i iiPID ivà sự bão hòa. Trong một hệ thống điều khiển với tần hoạt động rộng, các biến i i i i i i i i i i i i i i i iiđiều ikhiển có thể đạt tới giới hạn của cơ cấu chấp hành. Khi điều này xảy ra vòng i i i i i i i i i i i i i i i i iiphản ihồi bị phá vỡ và hệ thống hoạt động như hệ hở vì cơ cấu chấp hành vẫn ở giới i i i i i i i i i i i i i i i i i i iihạn icủa nó khơng phụ thuộc vào đầu vào của q trình. Nếu một bộ điều khiển có i i i i i i i i i i i i i i i iikhâu itích phân được sử dụng, thì sai lệch tiếp tục được tích phân lên. Điều này có i i i i i i i i i i i i i i i iinghĩa ilà đại lượng tích phân có thể trở nên rất lớn, hay nói cách khác nó “windup”. i i i i i i i i i i i i i i i I iKhi iđó, nó yêu cầu sai lệch phải có dấu ngược lại trong một khoảng thời gian i i i i i i i i i i i i i i i idài

itrước ikhi mọi thứ trở lại bình thường. Kết quả là với một bộ điều khiển bất kì khâu i i i i i i i i i i i i i i i i iitích iphân có thể đưa ra khoảng q độ lớn khi cơ cấu chấp hành bão hòa. Hệ thống i i i i i i i i i i i i i i i i iisẽ iđáp ứng chậm hơn với thay đổi giá trị đặt. Đến khi sai lệch điều khiển triệt tiêu thì i i i i i i i i i i i i i i i i i iithành iphần I trở nên rất lớn và tiếp tục tăng bởi tín hiệu điều khiển vẫn bị giới hạn. i i i i i i i i i i i i i i i i i iiDo ivậy thời gian quá điều chỉnh và độ quá điều chỉnh đều tăng lên. Hiện tượng này i i i i i i i i i i i i i i i iicó ithể lặp lại làm cho hệ dao động nhiều hơn và thậm chí có thể làm cho hệ kín mất i i i i i i i i i i i i i i i i i i iiổn iđịnh. Đầu ra của bộ điều khiển càng bị giới hạn nhiều hoặc thời gian tích phân i i i i i i i i i i i i i i i iicàng inhỏ thì chất lượng của hệ kín càng giảm so với trường hợp lý tưởng. i i i i i i i i i i i i i i

</div>Trang 29<div class="page_container" data-page="29">

2.4.2. Các biện pháp khắc phục

a) Phương pháp sử dụng tích phân có điều kiện

Mục tiêu của phương pháp này là khi sai lệch điều khiển bằng 0 tiến hành tách i i i i i i i i i i i i i i i iibỏ ithành phần tích phân trong bộ điều khiển hoặc tốt hơn hết là xoá bỏ hẳn trạng thái i i i i i i i i i i i i i i i i iicủa ithành phần tích phân. Từ đó, loại bỏ hiện tượng bão hịa tích phân. i i i i i i i i i i i i i

Ưu điểm: Loại bỏ hoàn tồn hiện tượng bão hồ tích phân, tác động chính xác, i i i i i i i i i i i i i i iikhông itồn tại sai lệch tĩnh và khơng có độ q điều chỉnh. i i i i i i i i i i i

Nhược điểm: Khó thực hiện và tác động chậm. i i i i i i i i

b) Phương pháp tăng điểm đặt với độ dốc thích hợp

Với phương pháp này mục đích là để tốc độ của động cơ tăng đến giá trị đặt i i i i i i i i i i i i i i i i iimột icách chậm để đầu ra của tín hiệu điều khiển nằm trong giới hạn cho phép không i i i i i i i i i i i i i i i iivượt iquá điều chỉnh, và điều này làm tránh hiện tượng bão hịa tích phân. i i i i i i i i i i i i i

Ưu điểm: Dễ thực hiện, đơn giản không tồn tại sai lệch tĩnh. i i i i i i i i i i i i

Nhược điểm: Hệ thống tác động chậm hơn và do đó thời gian quá độ bị kéo i i i i i i i i i i i i i i i iidài ihơn.

c) Phương pháp PID sử dụng Tracking Antiwindup

Hình 2.13: Bộ điều khiển PID Tracking AntiWindup

Theo dõi giá trị thực của tín hiệu điều khiển bị giới hạn phản hồi về bộ điều i i i i i i i i i i i i i i i i iikhiển iđể thực hiện thuật toán bù nhằm giảm thành phần tích phân. Mục đích nhằm i i i i i i i i i i i i i iithay iđổi giá trị KI trong bộ điều khiển PID sao cho tác động điều khiển nhanh chậm i i i i i i i i i i i i i i i iitheo iyêu cầu để hạn chế hoặc chống bão hồ tích phân. Giá trị đầu ra của bộ điều i i i i i i i i i i i i i i i i i

</div>Trang 30<div class="page_container" data-page="30">

ikhiển itrước và sau khâu hạn chế được tính tốn so sánh phản hồi về thành phần tích i i i i i i i i i i i i i i i iiphân iđể thực hiện thuật toán bù chống bão hồ tích phân. i i i i i i i i i i

Ưu điểm: Triệt tiêu được sai lệch tĩnh, có khả năng tác động nhanh. i i i i i i i i i i i i i

Nhược điểm: Khơng loại bỏ hồn tồn hiện tượng bão hồ tích phân mà loại i i i i i i i i i i i i i iibỏ i iở mức còn hạn chế. i i i

 CHỨNG MINH TÍNH ỔN ĐỊNH CỦA PHƯƠNG PHÁP PID TRACKINGANTIWINDUP

Phương trình chuyển động của hệ thống Động Cơ Khơng Đồng Bộ 3 Pha.Ta có:

Với B: Hệ số ma sát. J: Momen quán tính. Kt: Hằng số Momen. TL: Momen tải.Bộ điều khiển PID

Với : Khâu tỉ lệ : Khâu tích phân : Khâu vi phân Đặt (3)

(3) (4)Giá trị :

Đặt

Thay (3) vào (1), ta được:

Giả sử, gọi là trạng thái ổn định của hệ thống (hay e=0)Ta có phương trình bộ điều khiển PID

</div>Trang 31<div class="page_container" data-page="31">

ThànhTrong đó

Thay (2) vào (7), ta được:

Với điều kiện ổn định thì: q =, e = 0Ta suy ra:

Thay (9) vào (7), ta được:

Chọn hàm Lyapunov như sau:

Ta có:

Thay (10) vào biểu thức (12), ta có:

Xét điều kiện ổn định Lyapunov, ta có hàm V thỏa:i) V(e) > 0,

ii) V (0) = 0iii)

Vậy hệ thống (11) ổn định Lyapunov

Ứng với từng giá trị ở mỗi giai đoạn mà khâu tích phân được điều chỉnh thíchhợp, các trường hợp được xét đến là tín hiệu điều khiển ở phạm vi ổn định và tín hiệuđiều khiển đạt giá trị vượt hoặc thấp hơn giá trị đặt của hệ thống hay còn gọi là giá trị

</div>Trang 32<div class="page_container" data-page="32">

bão hịa (lúc này hệ thống sẽ có sự tham gia của bộ Anti-windup), tùy vào từng trườnghợp khâu tích phân sẽ được điều chỉnh thích hợp:

Với trường hợp , thì hệ thống sẽ hoạt động trong phạm vi ổn định.

Trường hợp , lúc này hệ thống sẽ tiến hành so sánh giá trị đầu vào và giá trị đầura sau bão hịa để tính tốn sai lệch gửi phản hồi quay lại điều chỉnh khâu tích phângiúp nhanh chóng khắc phục được trạng thái bão hịa khi tín hiệu e bị đảo ngược.Phương pháp Anti-windup của hệ thống được ứng dụng trong khâu hồi tiếp về khâutích phân được tạo bởi tích của giá trị sai lệch giữa đầu vào và giá trị đầu ra sau bãohòa nhân với tín hiệu e đã được khuếch đại lên ( lần.

Hệ thống sử dụng phương pháp Anti-windup này cho phép hạn chế được khâutích phân nhanh chóng và sử dụng hệ số khuếch đại nhân với tín hiệu e để hệ thốngnhanh chóng vượt qua giai đoạn bão hòa giúp đạt hiệu suất điều khiển tốt hơn cho hệthống.

</div>Trang 33<div class="page_container" data-page="33">

 Cài đặt: Chọn kênh điều khiển, chọn chế độ điều khiển, chọn bộ điềukhiển, chọn nút nhấn tương ứng, nhập setpoint.

 Hiển thị: Hiển thị lên đồ thị thứ nhất là tín hiệu ngõ ra. Đồ thị thứ haihiện thị là tín hiệu setpoint và process variable tín hiệu ngõ ra và đồ thì cuốicùng hiện thị sai số theo thời gian.

 Hướng dẫn: hướng dẫn điều khiển chương trình và tin nhắn từ hệ thống.

3.1.2. HƯỚNG THIẾT KẾ

Nghiên cứu tính tốn, thiết kế, mơ phỏng bộ điều khiển PID i i i i i i i i i i i iTracking

iAntiwindup iđiều khiển động cơ không đồng bộ trên phần mềm Matlab/Simulink. Sau i i i i i i i i i i iikhi imô phỏng ra kết quả đáp ứng yêu cầu đặt ra chúng ta sử dụng phần mềm i i i i i i i i i i i i i i i iiLabview ithiết kế lại bộ điều khiển như đã thiết kế tính tốn trên Matlab để nhúng bộ i i i i i i i i i i i i i i i iiđiều ikhiển lên card NI myRIO vì phần mềm Matlab khơng thể nhúng trực tiếp bộ i i i i i i i i i i i i i iiđiều ikhiển vào card NI myRIO. i i i i

Code chương trình trên Labview: bao gồm 1 vòng lặp while và cấu trúc casechứa các code của các kênh điều khiển.

Setpoint được cài đặt theo đơn vị (vòng/phút) đưa vào SP của các bộ điều khiển.Nếu nhập sai setpoint thì SP sẽ lấy giá trị là 0 và báo ra tin nhắn “Bạn đã nhập saisetpoint”.

Tín hiệu encoder lấy về qua khối encoder của card NI MyRio 1900 sẽ bị nhiễu i i i i i i i i i i i i i i iinên ita đưa qua bộ lọc nhiễu sau đó đưa vào PV của các bộ điều khiển. i i i i i i i i i i i i i i i

</div>Trang 34<div class="page_container" data-page="34">

Hình 3.2: Vecto điện áp 3 pha đối xứng

Ba điện áp cấp cho ba đầu dây của động cơ từ lưới ba pha hay từ bộ nghịch lưu,biến tần; ba điện áp này thỏa mãn phương trình: + + = 0 (1.1)

</div>Trang 35<div class="page_container" data-page="35">

ThànhTrong đó:

pha u) một góc i i i i i, itrong đó fs là tần số mạch stator. Việc xây dựng vector i i i i i i i i i i i i được imơ tả iitrong ihình sau. i

Hình 3.3: Vector khơng gian điện áp stator trong hệ tọa độ αβ

Theo hình vẽ, điện áp của từng pha chính là hình chiếu của vector điện áp i i i i i i i i i i i i i i iistator ilên trục của cuộn dây tương ứng. Đối với các đại lượng khác của động cơ: i i i i i i i i i i i i i i iidịng iđiện stator, dịng rotor, từ thơng stator và từ thơng rotor đều có thể xây dựng i i i i i i i i i i i i i i iicác ivector không gian tương ứng như đối với điện áp stator. i i i i i i i i i i

</div>Trang 36<div class="page_container" data-page="36">

3.2.1.2. HỆ TỌA ĐỘ CỐ ĐỊNH STATOR

Vector không gian điện áp stator là một vector có modul xác định (||) quay trênmặt phẳng phức với tốc độ góc và tạo với trục thực (trùng với cuộn dây pha A) mộtgóc . Đặt tên cho trục thực là và trục ảo là , vector không gian có thể được mơ tả thơng qua hai giá trị thực () và ảo () là hai thành phần của vector. Hệ tọa độ này là hệtọa độ cố định, gọi tắt là hệ tọa độ .

Hình 3.4: Vector không gian điện áp stator và các điện áp pha.

Bằng cách tính hình chiếu icác ithành iphần icủa ivector ikhông igian iđiện iáp istator i i, ilên trục pha A, i i i iB icó thể xác định các thành phần theo phương pháp hình học: i i i i i i i i i i i

suy ra

Ta có phương trình:

ta có thể xác định ma trận chuyển đổi abc →αβ theo phương pháp đại số:

</div>Trang 37<div class="page_container" data-page="37">

Thànhvà ngược lại từ αβ→abc:

3.2.1.3. HỆ QUI CHIẾU QUAY

Trong mặt phẳng của hệ tọa độ ii ii ii ii ii ii ii, xét thêm một hệ tọa độ thứ 2 có trục ii ii ii ii ii ii ii ii ii iiiihoành ii iid và trục tung q, hệ tọa độ thứ 2 này có chung điểm gốc và nằm lệch đi ii ii ii ii ii ii ii ii ii ii ii ii ii ii ii ii iiiimột iigóc s so với hệ tọa độ stator ii ii ii ii ii ii ii (hệ tọa độ ). Trong đó, quay trịn quanh ii ii ii ii ii i iigốc itọa độ chung, góc i i i ia i= iat i+ ia0. Khi đó sẽ tồn tại hai tọa độ cho một vector i i i i i i i i i i iitrong ikhông gian tương ứng với hai hệ tọa độ này. Hình vẽ sau sẽ mơ tả mối liên hệ i i i i i i i i i i i i i i i i i iicủa ihai tọa độ này. i i i

Hình 3.5: Hệ tọa độ quay

Biến đổi Park:

3.2.1.4. CHUYỂN ĐỔI TRỤC TỌA ĐỘ CHO VECTƠ KHÔNG GIAN

Biểu diễn hệ 3 pha trên các hệ trục tọa độ phức đứng yên (α-β) hay quay vớivận tốc góc bất kỳ (d-q) như hình dưới để thực hiện tính tốn trên khơng gian tốn họcảo và khi thu được kết quả tốt, thì biến đổi lại ra giá trị thực, từ các giá trị này người tasẽ đưa ra các giải pháp thực hiện.

</div>Trang 38<div class="page_container" data-page="38">

</div>Trang 39<div class="page_container" data-page="39">

Hình 3.7: Biểu diễn các vector khơng gian trên hệ tọa độ từ thông rotor.

Độ chênh lệch giữavà (giả thiết số đôi cực của động cơ là p=1) sẽ tạo nên⁰ ⁰ ⁰ ⁰dòng⁰điện rotor với tần số , dịng điện này cũng có thể được biễu diễn dưới dạng⁰ ⁰ ⁰ ⁰vector quay với tốc độ góc = 2 , (= - - ) so với vector từ thông rotor .   

Ta xây dựng một hệ trục tọa độ mới có hướng trục hồnh (trục d) trùng với trục⁰ ⁰của vector từ thơng rotor và có gốc trùng với gốc của hệ tọa độ ⁰ , hệ tọa độ này đượcgọi là hệ tọa độ từ thông rotor, hay còn gọi là hệ tọa dq. Hệ tọa độ dq quay⁰ ⁰quanhđiểm gốc chung với tốc độ góc , và hợp với hệ tọa độ ⁰   một góc .

Gọi là vector idòng istator iquan isát itrên ihệ itọa iđộ i là vector idòng istator iquan isát itrên ihệ itọa iđộ idq

Ta có:⁰

Chuyển tọa độ từ 3 pha uv qua tọa độ αβ:⁰ ⁰28

</div>Trang 40<div class="page_container" data-page="40">

Chuyển tọa độ αβ sang tọa độ dq:⁰ ⁰

Tồn bộ q trình trên được diễn tả theo sơ đồ khối sau:⁰ ⁰ ⁰

Hình 3.8: Thu thập giá trị thực của vector dòng stator trên hệ tọa độ dq.

Đối⁰với ĐCKĐB 3 pha, trong hệ tọa độ dq, từ thông và mômen quay được⁰ ⁰biểu⁰diễn theo các phần tử của vector dòng⁰ ⁰stator:

</div>