LVTN Điều khiển tốc độ động cơ điện không đồng bộ ba pha sử dụng logic mờ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ
KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA SỬ DỤNG
LOGIC MỜ
Giảng viên hướng dẫn:
TS. NGUYỄN MINH TÂM

Học viên thực hiện:
PHẠM THỊ HẰNG

Thành Phố Hồ Chí Minh, 2017
[1]


Nội dung

1: TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU
2: MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ
3: MÔ PHỎNG.
4: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT

[2]


TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU
ƯU ĐIỂM CỦA ĐỘNG CƠ KĐB
• Cấu tạo đơn giản
• Khởi động đơn giản
• Làm việc tin cậy

• Giá thành thấp
• Chi phí cho bảo trì bảo dưỡng thấp
NHƯỢC ĐIỂM CỦA ĐỘNG CƠ KĐB
Khó điều khiển bởi các vấn đề thường gặp như
• Yêu cầu độ chính xác cao của mô hình toán
• Điều khiển tuyến tính cổ điển chỉ đáp ứng tốt với một tốc độ
vận hành nhất định
• Việc thiết kế các bộ điều khiển truyền thống đạt hiệu suất cao
thường tăng thêm tính phức tạp của hệ thống vì vậy gia tăng
giá thành của sản phẩm
[3]


TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU
Chất lượng điều khiển sử dụng khâu hiệu chỉnh PI truyền thống.

PID
truyền
thống

Ưu điểm:
Cấu trúc đơn giản
Cho tín hiệu điều khiển với chất lượng tốt
(đáp ứng nhanh, vọt lố thấp)
Nhược điểm:
Đáp ứng không tốt khi hệ điều khiển là phi
tuyến.
Thông số động cơ thay đổi, các hệ số PID
phải thay đổi để đạt được chất lượng điều
khiển mong muốn

[4]


TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU
 Điều khiển thích nghi nâng cao chất lượng điều khiển:

Hệ logic mờ
Mạng nơ-ron – Mờ
Mạng nơ-ron nhân tạo
Giải thuật di truyền GA
Giải thuật bầy đàn PSO

Ưu điểm:
Cho đáp ứng động tốt bất
chấp các biến động của tải,
tác động của nhiệt độ lên
động cơ.
Nhược điểm:
Cần phải dự đoán chính xác
các thay đổi của các tham số
trong mô hình động cơ

Mục tiêu:
Điều khiển tốc động cơ không đồng bộ ba pha dùng bộ điều
khiển mờ
[5]


MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ

Fuzzy

Fuzzy

Fuzzy

Fuzzy

[6]


CẤU TRÚC BỘ FLC
Cấu trúc FLC

[7]


CẤU TRÚC BỘ FLC

[8]


MÔ PHỎNG
TH1: Mô phỏng động cơ ở tốc độ định mức và đặt tải Cr=50.4Nm (định mức) tại
thời điểm t = 1s
Đáp ứng tốc độ
Tốc độ đặt

 
 

r
(rad/s)
tải Crn
FLC 297.6

Vọt
lố %

Thời gian
xác lập (s)

-1

1.07

PI

-4.77

1.14

297.6

[9]


MÔ PHỎNG
TH1: Mô phỏng động cơ ở tốc độ định mức và đặt tải Cr=50.4Nm (định mức) tại
thời điểm t = 1s

Đáp ứng mô men
Mô men đặt

 
 

Ce
(Nm)
(1s)

FLC 50.4
PI

50.4

Vọt lố Thời gian
%
xác lập (s)
18.89

1.07

42.86

1.17
[10]


MÔ PHỎNG
TH2: Mô phỏng động cơ ở chế độ tốc độ định mức ω=297.6rad/s và đặt tải

Cr=[25,2 50,4 25,2]Nm thay đổi theo thời gian t=[1 2 2,5]
Đáp ứng tốc độ

Tốc độđặt

 
 

r (rad/s)
tải Thay đổi
FLC 297.6
PI 297.6
FLC 297.6
PI 297.6
FLC 297.6
PI 297.6

Vọt Thời gian
lố % xác lập (s)
-0.27
-2.08
-0.47
-2.05
0
2.42

1.06
1.06
2.08
2.05

2.5
2.6


MÔ PHỎNG
TH2: Mô phỏng động cơ ở chế độ tốc độ định mức ω=297.6rad/s và đặt tải
Cr=[25,2 50,4 25,2]Nm thay đổi theo thời gian t=[1 2 2,5]
Đáp ứng mô men

Mô men đặt

 
 

Ce (Nm)
[25.2 50.4 25.2]
[1 2 2.5]s
FLC 25.2 (1s)
PI 25.2 (1s)
FLC 50.4 (2s)
PI 50.4 (2s)
FLC 25.2 (2.5s)
PI 25.2 (2.5s)

Vọt lố Thời gian
%
xác lập (s)
12.7
43.17
11.25

21.71
-6.67
-15

1.07
1.1
2.07
2.15
2.54
1.3


MÔ PHỎNG
TH2: Mô phỏng động cơ thay đổi tốc độ ở các mức ω=[148,8 297,6]rad/s tại các
thời điểm t = [0 1.5]s và đặt tải Cr=50.4Nm (định mức) tại thời điểm t = 1s
Tốc độ đặt
Đáp ứng tốc độ

 

r (rad/s) Vọt lố Thời gian
%
xác lập (s)
Thay đổi

FLC 148.8 (0.5s) 1.04

0.5

PI

0.5

148.8 (0.5s) 1.68

FLC 297.6 (1s)

0

PI

-0.126 1.56

297.6 (1s)

1.46
[13]


MÔ PHỎNG
TH2: Mô phỏng động cơ thay đổi tốc độ ở các mức ω=[148,8 297,6]rad/s tại các
thời điểm t = [0 1.5]s và đặt tải Cr=50.4Nm (định mức) tại thời điểm t = 1s
Mô men đặt
Đáp ứng Mô men

 
 

Ce
Vọt lố Thời gian xác

(Nm)
%
lập (s)
 
FLC 50.4 46.37
1.53
(1s)
PI

50.4
(1s)

72.1

1.56

[14]


KẾT LUẬN
FLC được mô phỏng với nhiều trường hợp khác nhau có tính
đến sự biến động của tải, điều khiển với nhiều mức tốc độ khác
nhau ,
Hệ truyền động sử dụng bộ điều khiển mờ FLC có thể xử lý lỗi
sai số tốc độ một cách nhanh chóng, giảm tối đa độ vọt lố và
hạn chế sai số xác lập, trong khi đáp ứng của hệ bộ PI cổ điển
sử dụng trong hệ truyền động không thể nhanh như bộ điều
khiển mờ.

[15]

ĐỀ XUẤT


Tiếp tục nghiên cứu phát triển mạch phần cứng, tạo mã nhúng
để đưa vào vi điều khiển nhằm đưa lý thuyết vào thực tiễn để
kiểm chứng.



Phát triển hệ truyền động động cơ không đồng bộ không dùng
cảm biến tốc độ, ước lượng tốc độ có sử dụng logic mờ.



Sử dụng làm tài liệu tham khảo cho việc vận hành máy điện
trong thực tế

[16]


Chân thành cảm ơn Quý Thầy Cô !

www.hcmute.edu.vn