Điều khiển trượt dùng mạng noron nhân tạo ước lượng từ thông động cơ không đồng bộ ba pha

iii
Mục Lục
Trang



oan i
n ii
 iii
Tón vi
Danh sách các hình vi
Danh sách các b xii
Chng 1.  Error! Bookmark not defined.
1.1. ê 1

1.2.  Error!
Bookmark not defined.

1.3.  Error! Bookmark not defined.
1.4.  Error! Bookmark not defined.
1.5.  Error! Bookmark not defined.
Chng 2. ator Error!
Bookmark not defined.
2.1.  Error! Bookmark not
defined.
2.1.1. Các phơng trình toán học cơ bản Error! Bookmark not defined.

iv
2.1.2. Mô hình trạng thái động cơ trên hệ tọa độ statorError! Bookmark not
defined.

2.2.  Error!
Bookmark not defined.

2.3.     abc Error! Bookmark not
defined.
Chng 3.  15
3.1.  15
3.2.  16
3.2.1. Định nghĩa các mặt trợt 16
3.2.2. Xác định luật điều khiển 17
3.2.3. Lý thuyết chứng minh Error! Bookmark not defined.
3.3.  22
3.4.  22
3.4.1. Bộ nghịch lu điều chế độ rộng xung hình sin (SPWM)Error! Bookmark
not defined.
3.4.2. Sơ đồ mô phỏng bộ nghịch lu với phần mềm Matlab 24
3.5.  26
3.5.1. Số liệu mô phỏng 26
3.5.2. Đáp ứng danh định 27
3.5.3. Khảo sát tính bền vững khi R
s
, R
r
tăng 10% 29
3.5.4. Khảo sát tính bền vững khi R
s
, R
r
giảm 10% 32
3.5.5. Khảo sát tính bền vững khi L

s
, L
r
, L
m
tăng 10% 34
3.5.6. Khảo sát tính bền vững khi L
s
, L
r
, L
m
giảm 10% 37

v
3.5.7. Khảo sát tính bền vững khi J tăng 10% 39
3.5.8. Khảo sát tính bền vững khi J giảm 10% 41
Chng 4.  44
4.1.  44

4.1.1. Mô hình Nơron nhân tạo 44
4.1.2. Mạng Nơron nhân tạo 45

4.1.3. Mạng Nơron Narxnet 46
4.1.4. Lựa chọn số nút ẩn và lớp ẩn 48
4.1.5. u điểm của mạng Nơron 49
4.2.  49

4.2.1. Giới thiệu 49
4.2.2.  49

4.2.3. Huấn luyện mô hình từ thông 52
4.2.4. Kết quả nhận dạng 54
4.3.  55

4.3.1. Số liệu mô phỏng 55
4.3.2. Sơ đồ mô phỏng trong Simulink 56

4.4.  56
4.4.1. Đáp ứng danh định 56
4.4.2. Khảo sát tính bền vững khi R
s
, R
r
tăng 10% 59
4.4.3. Khảo sát tính bền vững khi L
s
, L
r
, L
m
tăng 10% 61
4.4.4. Khảo sát tính bền vững khi J tăng 10% 64
4.4.5. Khảo sát tính bền vững khi R
s
, R
r
giảm 10% 66

vi
4.4.6. Khảo sát tính bền vững khi Ls,Lr,Lm giảm 10% 68

4.4.7. Khảo sát tính bền vững khi moment quán tính giảm 10% 71

4.5.  73
Chng 5. à háài 74
5.1. Các kết quả đã đạt đợc trong đề tài 74
5.2. Háài 74
Tà 76

Tóm tắt luận văn
Với u điểm về tính ổn định và bền vững, bộ điều khiển trợt đợc áp dụng cho các
đối tợng phi tuyến ngay khi hệ thống chịu tác động của nhiễu, cũng nh sự biến
đổi các thông số của đối tợng. Tuy nhiên, việc thiết kế bộ điều khiển trợt đòi
hỏi phải biết chính xác mô hình đối tợng – đây là điều không phải lúc nào cũng
đạt đợc trong thực tế. Là một hệ phi tuyến mạnh, động cơ không đồng bộ ba pha
rất khó kiểm soát và cần bố trí các cảm biến hồi tiếp, đặt biệt là cảm biến từ thông
với chi phí cao, khó lắp đặt. Nhằm khắc phục vấn đề trên, bài báo đề xuất giải pháp
sử dụng mạng nơron nhân tạo để ớc lợng từ thông thay vì dùng cảm biến vật lý
trong hệ điều khiển trợt động cơ không đồng bộ ba pha. Kết quả mô phỏng cho
thấy thời gian xác lập của đáp ứng từ thông khoảng 0.03 giây, của tốc độ động cơ
khoảng 0.4 giây, các đáp ứng không vọt lố, bền vững dới tác động của nhiễu và sự
biến thiên 10% giá trị của các tham số của động cơ.
Abstract
With its benefits on stability and robustness, the sliding mode controller (SMC) is
applied to control nonlinear objects even under effecting of disturbances and

vii
changing of object’s parameters. However, designing the SMC requires a
mathematic model of the object which may not always obtain, in practically. As a
strong nonlinear object, three-phase induction motor is difficult to control and need
feedback sensors, especially for magnetic feedback sensor that is high cost and not

easy to install. In order to overcome this problem, the article proposes using an
artificial neural network to estimate the magnetic instead of using physical sensor,
applying in sliding mode control for a three-phase induction motor. Simulation
results indicate that the settling time of magnetic response is about 0.03s, and of
motor speed is about 0.4s without overshoots under effecting of disturbances and
changing 10% of parameter values of the induction motor.

Danh sách các hình

Hình 2.1.  8
Hình 2.2.  13
Hình 2.3.  U
sa,
U
sb,
U
sc
ra U

U

. Error! Bookmark not defined.
Hình 2.4.  I

, I

ra I
sa
, I
sb

, I
sc
Error! Bookmark not defined.
Hình 3.1.       
Erro
r! Bookmark not defined.
Hình 3.2. Error! Bookmark not
defined.
Hình 3.3.  Error!
Bookmark not defined.

viii
Hình 3.4. Error! Bookmark not
defined.
Hình 3.5. -Simulink Error!
Bookmark not defined.
Hình 3.6. Error! Bookmark not
defined.
Hình 3.7.  25
Hình 3.8.  25
Hình 3.9.  26
Hình 3.10.   27
Hình 3.11  27
Hình 3.12. ,   27
Hình 3.13.  28
Hình 3.14.   28
Hình 3.15.  28
Hình 3.16.  29
Hình 3.17.  Error!
Bookmark not defined.

Hình 3.18. Error! Bookmark not
defined.
Hình 3.19. ,   Error!
Bookmark not defined.
Hình 3.20. Error! Bookmark not
defined.

ix
Hình 3.21.  Error! Bookmark not
defined.
Hình 3.22.  Error!
Bookmark not defined.
Hình 3.23.               
Error! Bookmark not defined.
Hình 3.24.  Error!
Bookmark not defined.
Hình 3.25.  33
Hình 3.26. ng ,   33
Hình 3.27.  33
Hình 3.28.   33
Hình 3.29.  34
Hình 3.30.  34
Hình 3.31.   35
Hình 3.32.  35
Hình 3.33. ,   35

Hình 3.34.  35
Hình 3.35.  36
Hình 3.36.  36
Hình 3.37.  36

Hình 3.38.  37
Hình 3.39.  37
Hình 3.40. ,   37

x
Hình 3.41.  38
Hình 3.42.   38
Hình 3.43.  38
Hình 3.44.   38
Hình 3.45.  39
Hình 3.46.  39
Hình 3.47. ,  Error! Bookmark not
defined.
Hình 3.48. T Error! Bookmark not defined.
Hình 3.49.   Error! Bookmark not defined.
Hình 3.50.  Error! Bookmark not defined.
Hình 3.51.  Error!
Bookmark not defined.
Hình 3.52. Error! Bookmark
not defined.
Hình 3.53.  Error! Bookmark not defined.
Hình 3.54. ,  Error! Bookmark not
defined.
Hình 3.55. Error! Bookmark not
defined.
Hình 3.56.  Error! Bookmark not defined.
Hình 3.57.  43
Hình 3.58.  43
Hình 4.1.  44

xi
Hình 4.2.  46
Hình 4.3. , Us  50
Hình 4.4. , Is  51
Hình 4.5. ,  và  51
Hình 4.6.  52
Hình 4.7.   53
Hình 4.8.  54
Hình 4.9. S  54
Hình 4.10. ,  54
Hình 4.11. r 55
Hình 4.12. 
 56
Hình 4.13.  56
Hình 4.14.  57
Hình 4.15. ,   57
Hình 4.16 57
Hình 4.17  58
Hình 4.18 58
Hình 4.19 58
Hình 4.20 59
Hình 4.21,   59
Hình 4.22  59
Hình 4.23 60

xii
Hình 4.24 60
Hình 4.25  60
Hình 4.26 10% 61
Hình 4.27.  61

Hình 4.28.  61
Hình 4.29.  62
Hình 4.30.  62
Hình 4.31.  62
Hình 4.32.   63
Hình 4.33  63
Hình 4.34. 63
Hình 4.35.  64
Hình 4.36. 
1
và S
2
khi % 64
Hình 4.37. 

% 64
Hình 4.38. 
r
10% 65
Hình 4.39.  % 65
Hình 4.40. 
e

L
 65
Hình 4.41. 
a
, U
b
, U

c


% 66
Hình 4.42. Dòn
a
, I
b
và I
c
R
s
, R
r
% 66
Hình 4.43. 
1
và S
2
khi R
s
, R
r
% 66
Hình 4.44. 

, 

R
s

, R
r
% 67
Hình 4.45. 
r
R
s
, R
r
% 67
Hình 4.46.  R
s
, R
r
% 67

xiii
Hình 4.47. 
e

L
khi R
s
, R
r
 68
Hình 4.48. 
a
, U
b

, U
c


khi R
s
, R
r
 10% 68
Hình 4.49. 
a
, I
b
và I
c

s
, L
r
, L
m
 68
Hình 4.50. 
1
và S
2
khi L
s
, L
r

, L
m
 69
Hình 4.51. 

, 


s
, L
r
, L
m
 69
Hình 4.52. 
r

s
, L
r
, L
m
 69
Hình 4.53.  
s
, L
r
, L
m
 70

Hình 4.54. 
e

L
khi L
s
, L
r
, L
m
 70
Hình 4.55. 
a
, U
b
, U
c

s
, L
r
, L
m
 70
Hình 4.56. 
a
, I
b
và I
c

 71
Hình 4.57. 
1
và S
2
% 71
Hình 4.58. 

, 

% 71
Hình 4.59. 
r
% 72
Hình 4.60.  % 72
Hình 4.61. 
e

L
 72
Hình 4.62. 
a
, U
b
, U
c


% 72

1




- 1 -
1

1.1 
 

           

              

 
         

              

 
         


d  q
 


 

 

     





- 2 -
.

 
. 

-  
 
.
-   danh

.
- 
       
  -          


1.2.1 Sliding Mode Control Of Induction Motor
D, 2007 [10].

Trong bài báo [10

          
  thô         


tính).   

1.2.2            
, 2010 [6]



- 3 -
Trong bài báo [6].  
thông 
thông rotor và góc pha trong 
thông rotor , trong
              
 
 
                
        



1.2.3 A Sliding Mode Control Scheme for Induction Motors Using Neural
Networks for Rotor Speed EstimationOscar Barambones, Francisco J.
Maseda, Aitor J. Garrido, Patricia Gomez, 2004 [20]
Trong bài báo [20].           

               
 ron . 

1.2.4           
 Shir-Kuan Lin, Chih-Hsing Fang, 2001.
Trong bài báo [16 

 Mô hình  
              

  
.



- 4 -
1.2.5  Sliding Mode Control Strategies for Induction Motor Control 
Dr. Vitthal.S.Bandal, Shahab Khormali, 2011 [15].
Bài báo trình [15] 
 
mô hình  

 
1.2.6 Sliding mode neural network control of an induction motor drive 
G. Parma , Benjamim R. Menezes và Antônio P. Braga, 2003 [21].
Mô hình [21], c
  ác

                 




 lan t trong SMC (SMC-
 

1.3 .
ndùng 
 pha.


1.4 
C
- 
-   ba pha
-  .



- 5 -
-   
-   

- 
 
- .
- 
- 
-Simulink.
- -Simulink.
-  ng pháp tr 

 ba pha
- ng pháp tr
  
thông rotor.
-            ng pháp tr
-Simulink.
-  
Matlab-Simulink.
-  

1.5 
- ông qua các sách và các bài báo trong và ngoài

- 
ba pha
- Xá 
- 
matlab Simulink và m.  



- 6 -
 2

STATOR ( )
 [5]
2.1.1 











   
 
   
 
   
 
sa
sa s sa
sb
s
sb sb
sc
sc s sc
d
u t =R i t +
dt
d
u t =R i t +
dt
d
u t =R i t +
dt












(2.1)

     
sa sc
sb
u t ;u t ;u t

     
sa sc
sb
i t ;i t ;i t

     
sa sc
sb
     

s
R


- 7 -

0



     
     
     
00
j120 j240
s sa sc
sb
0
0
240
j120
s sa sc
sb
00
j120 j240
s sa sc
sb
2
U . u t u t .e u t .e
3
2

j
I . i t i t .e i t .e
3
2
. t t .e t .e
3


















  
  
     
(2.2)

U

s

,
I
s
,
s




d
s
u =R I +
s
s
s
dt
(2.3)


d
r
u =0=R I +
r
r
r
dt
(2.4)


u
r

p rotor.
I
r
,

r


r
R



m
    
sr
s
s

(2.5)
m
    
rs
r
r

(2.6)


m
L

s
L


r
L





- 8 -
ss
m
L L L



rr
m
L L L





e s s r r
33
T .p.( .I ) .p.( .I )
22
    
(2.7)
Trong 
e
T

p 

e
L
Jd
T T .
p dt


(2.8)

L
T

J 
 
p
2.1.2. 

Hình 2.1: C


xy
k k k
V x j.y
V x j.y


(2.9)




- 9 -

k k k
k k k
x x.cos y.sin
y x.sin y.cos
   
    
(2.10)
Thay (2.10) vào (2
k k k k k
k
kk
V (x.cos y.sin ) j(y.cos x.sin )
j
xy
(x jy).(cos jsin ) V .e
       


     


k
kk
j
j
xy xy
k
V V .e V V .e


  
(2.11)
Áp d
k
k
ss
j
U U .e


(2.12a)
k
k
ss
j
I I .e



(2.12b)
k
k
ss
j
.e

  
(2.12c)

k k k
s s s
U , I , 
: V     ,  ,   
 
k

: G  
.12c) 
k
k
ss
kk
s
k
k
k
dd
jj

.e j. . .e
dt dt
d
dt


   


(2.13)
Thay (2.12a) và (22

k
k k k
s
s s s s
k
d
U R .I j. .
dt

    
(2.14)
               
góc.



- 10 -
 

k
= 0,
s s s
s s s s s s
U U , I I ,    

s
s s s
d
U R .I
dt



 

k

k
kk
r
r r r
k
d
0 R .I j. .
dt

    
(2.15)


kk
rr
I,
 


,
- - 
- ,  
thay 
k
= - 
r
r r r
d
0 R .I j. .
dt

   
(1.16)
.3), (2.5), (2.6) và (2
s
s s s
d
U R .I
dt


(2.17a)
r

r r r
d
0 R .I j. .
dt

   
(2.17b)
s s s r m
I .L I .L  
(2.17c)
r r r s m
I .L I .L  
(2.17d)

r r s m
r
m
s s s r s m
r
1
I .( I .L )
L
L
I .L .( I .L )
L
  
    
(2.18)



- 11 -
s
mr
s s s s
r
mr
sr
rr
dI
Ld
U R .I .L . .
dt L dt
Ld
1
0 I . . j.
T T dt




   

     
(2.19)

2
m

sr
L
1
L .L
  

r
r
r
L
T
R

: H

s
s r s
r
s r r m m s
di
1 1 1 1 1
.i . .p. . .u
dt .T .T .T .L .L .L

  




  

       
    
(2.20a)
s
r
ss
s r r m m s
di
1 1 1 1 1
.i . .p. . .u
r
dt .T .T .T .L .L .L






  
       

    
(2.20b)
r
m
sr
r
rr
d
L

1
.i . p. .
dt T T




    
(2.20c)
r
m
r
sr
rr
d
L
1
.i . p. .
dt T T




    
(2.20d)

s
i

,

s
i


  và  stator.
r

,
r

 và  

22
r s m r
2
sr
rs
L .R L .R
11
.T .T
.L .L


   


;
s r m
m s r
L .L L

1
K
.L .L .L




;
s
1
.L







- 12 -
s
s r s
r
r
s
r
s r s
r
r
m
sr

r
rr
r
m
r
sr
rr
di
K
.i . p.K. . .u
dt T
di
K
.i . p.K. . .u
dt T
d
L
1
.i . p. .
dt T T
d
L
1
.i . p. .
dt T T

  




  



















       
       

    

    
(2.21)
Rút I
r
.6) và thay vào (2.8) 

m
e r r s m r s
rr
L
3 1 3
T .p. .( I .L ). .p. .( .I )
2 L 2 L



      
(2.22)

Thay các vector trong (2.22) i các 
m
e r s
sr
r
T
L
3
.p. .( .I .I )
2L


   
(2.23)

9) và (2.22) suy ra.
mL

rs
sr
r
T
L
d 3 p
. . .( .i .i )
dt 2 J L J



   
(2.24)

m
r
p.L
3
.
2 J.L

.24) 
L
rs
sr
T
d
.( .i .i )
dt J




    

  (2.24)          
, .
s
s r s
r
r
s
r
s r s
r
r
m
sr
r
rr
r
m
r
sr
rr
mL
rs
sr
r
K
K

di
.i . p. . . .u
dt T
di
.i . p. . . .u
dt T
d
L
1
.i . p. .
dt T T
d
L
1
.i . p. .
dt T T
T
L
d 3 p
. . .( .i .i )
dt 2 J L J

  



  




























       
      

    

    


    
(2.25)
quan sát  :
sr
5
1 s 2 3 r 4
i x , i x , x , x , x


      




- 13 -
.21) và (2.24) 
s
5
1 1 3 4
r
K
K
T
x .x .x p. .x .x .u

     

(2.26a)
5

2 2 4 3 s
r
K
Kx .x .x p. .x .x .u
T

    

(2.26b)
m
5
3 1 3 4
rr
L
1
x .x .x p.x .x
TT
  

(2.26c)
m
5
4 2 4 3
rr
L
1
x .x .x p.x .x
TT
  


(2.26d)
L
5
2 3 1 4
T
x .(x .x x .x )
J
   

(2.26e)
2.2.           

S 

) và (2.24) 


