Điều khiển vị trí động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu sử dụng bộ điều khiển mờ thích nghi

1

B GIÁO D C VÀ ĐÀO T O
Đ I H C ĐÀ N NG
----------------------

PHAN VĂN MINH

ĐI U KHI N V TRÍ Đ NG CƠ Đ NG B
NAM CHÂM VĨNH C U
S D NG B ĐI U KHI N M THÍCH NGHI

Chun ngành: T đ ng hóa
Mã s : 60.52.60

TĨM T T LU N VĂN TH C SĨ K THU T

Đà N ng – Năm 2012


1

Cơng trình hồn thành t i
Đ I H C ĐÀ N NG

Ngư i hư ng d n khoa h c: TS. Nguy n Qu c Đ nh

Ph n bi n 1: TS Nguy n Đ c Thành
Ph n bi n 2: TS. Phan Văn Hi n

Lu n văn s ñư c b o v trư c H i ñ ng ch m Lu n văn tót

nghi p th c sĩ T đ ng hóa h p t i Đ i H c Đà N ng vào
ngày 9 tháng 6 năm 2012

Có th tìm hi u lu n văn t i:

-

Trung tâm H c li u, Đ i H c Đà N ng


2

M

Đ U

1. Lý do ch n ñ tài
Đ t nư c ta đang trong giai đo n cơng nghi p hóa hi n đ i
hóa, trong m t tương lai không xa m t s lĩnh v c ho t ñ ng ph i
ñư c trang b l i ñ ti n k p các nư c trong khu v c và th gi i, ti p
c n các công ngh hi n ñ i ñ ñ y nhanh quá trình phát tri n c a đ t
nư c.
Ngun t t truy n ñ ng ñi u ch nh b ng nh ng ñ ng cơ
ñ ng b ñã ñư c bi t ñ n t th p nên 30. Tuy nhiên nh ng ng d ng
c a nó b t ñ u t th p k 60 nh các phát minh m i, cho phép th c
hi n nh ng truy n đ ng đi u ch nh dịng ñi n, t c ñ , v trí m c ñ
khá hoàn ch nh. Trong nh ng năm g n ñây v i s phát tri n m nh
m c a ngành đi n t cơng su t, các b bi n đ i cơng su t ngày càng
nhanh hơn, m nh m hơn. M t khác cùng v i s phát tri n c a các
ngành ñi u khi n h c, tin h c ñã t o ñi u ki n d dàng cho vi c ng

d ng chương trình s và tồn b h th ng.
Máy đi n ñ ng b nam châm vĩnh c u r t h p v i lo i hình
truy n đ ng này. Lo i máy này d n ñư c ng d ng vào h th ng t
đ ng, địi h i s ñ ng b tuy t ñ i, nh t là nh ng ng d ng trong các
máy cơng c , tàu đi n hay các truy n ñ ng tr c ti p trong lĩnh v c t
đ ng hóa.
Năm 1965 L.A.Zadeh đã sáng t o ra lý thuy t t p m và ñ t
n n móng cho vi c xây d ng m t lo t các lý thuy t quan tr ng d a
trên cơ s lý thuy t t p m . K t ñ y m t trào lưu khoa h c l y tính
khơng ch c ch n, khơng chính xác làm tri t lý ñ nghiên c u sáng
t o ñã phát tri n m nh m , và ngư i ta đánh giá r ng cơng trình c a
Zedeh như là m t trong nh ng phát minh quan tr ng có tính ch t
bùng n và đang h a h n gi i quy t ñư c nhi u v n ñ ph c t p và
to l n c a th c ti n. Lý do chính d n t i suy nghĩ áp d ng logic m
ñ ñi u khi n n m ch trong r t nhi u trư ng h p, con ngư i ch


3

c n d a vào kinh nghi m (ho c ý ki n chun gia) v n có th đi u
khi n ñư c ñ i tư ng cho dù đ i tư ng có thơng s k thu t khơng
đúng ho c thư ng xun b thay đ i ng u nhiên. Vi c ñi u khi n
theo kinh nghi m như v y có th b đánh giá là khơng chính xác như
các u c u k thu t ñ ra, song ñã gi i quy t ñư c v n ñ trư c m t
là v n ñ m b o ñư c v m t ñ nh tính các ch tiêu ch t lư ng đ nh
trư c.
V i ý nghĩa đó, tơi đã ch n ñ tài ĐI U KHI N V TRÍ
Đ NG CƠ Đ NG B NAM CHÂM VĨNH C U S D NG B
ĐI U KHI N M THÍCH NGH đ làm ñ tài nghiên c u.
2. M c tiêu và nhi m v nghiên c u

Tìm hi u v đ ng cơ ñ ng b nam châm vĩnh c u, phương
pháp ñi u khi n v trí ñ ng cơ ñ ng b nam châm vĩnh c u.
Tìm hi u v ñi u khi n PI.
Tìm hi u v ñi u khi n m ; đi u khi n m thích nghi.
Nghiên c u k t h p lý thuy t m thích nghi đ đi u khi n v
trí đ ng cơ đ ng b nam châm vĩnh c u.
Mơ ph ng h th ng trên ph n m m Matlab;
Đánh giá k t qu .
3. Đ i tư ng và ph m vi nghiên c u
Nghiên c u xây d ng b đi u khi n m thích nghi ñ ñi u
khi n ñ ng cơ ñ ng b nam châm vĩnh c u.
4. Phương pháp nghiên c u
Nghiên c u lý thuy t:
Nghiên c u xây d ng mơ hình đ ng cơ đ ng b nam châm
vĩnh c u.
Nghiên c u b ñi u khi n m ñi u khi n v trí ñ ng cơ ñ ng
b nam châm vĩnh c u.
Nghiên c u b ñi u khi n m thích nghi đi u khi n v trí
đ ng cơ đ ng b nam châm vĩnh c u.
Phương pháp th c nghi m:


4

S d ng ph n m m Matlab – Simulink làm cơng c xây
d ng mơ hình và mơ ph ng h th ng.
5. K t qu th c ti n c a đ tài:
Lý do chính d n t i suy nghĩ áp d ng logic m ñ ñi u khi n
n m ch trong r t nhi u trư ng h p, con ngư i ch c n d a vào
kinh nghi m (ho c ý ki n chun gia) v n có th đi u khi n ñư c ñ i

tư ng cho dù ñ i tư ng có thơng s k thu t khơng đúng ho c
thư ng xuyên b thay ñ i ng u nhiên. Vi c ñi u khi n theo kinh
nghi m như v y có th b đánh giá là khơng chính xác như các yêu
c u k thu t ñ ra, song ñã gi i quy t ñư c v n ñ trư c m t là v n
ñ m b o đư c v m t đ nh tính các ch tiêu ch t lư ng ñ nh trư c.
Nâng cao ch t lư ng ñi u khi n ñ ng cơ đ ng b nam châm
vĩnh c u. Góp ph n giúp cho vi c ng d ng ñ i tư ng này trong các
dây chuy n s n xu t công nghi p.
6. C u trúc c a lu n văn
Ngồi ph n m đ u, k t lu n, tài lu u tham kh o, n i dung
c a lu n văn ñư c chia thành 5 chương:
Chương 1 - T NG QUAN V H TH NG TRUY N Đ NG
Đ NG CƠ Đ NG B NAM CHÂM VĨNH C U
Chương 2 - H TRUY N Đ NG ĐI N Đ NG CƠ Đ NG
B XOAY CHI U BA PHA NAM CHÂM VĨNH C U ĐI U
KHI N T A THEO T THÔNG ROTOR
Chương 3 - LÝ THUY T B ĐI U KHI N M THÍCH
NGHI
Chương 4 - B ĐI U KHI N M THÍCH NGHI ĐI U
KHI N V TRÍ Đ NG CƠ Đ NG B NAM CHÂM VĨNH C U
Chương 5 - K T QU MÔ PH NG


5

Chương 1 - T NG QUAN V H TH NG TRUY N Đ NG
Đ NG CƠ Đ NG B

NAM CHÂM VĨNH C U

1.1. Khái quát
1.2. C u trúc h th ng truy n ñ ng ñ ng cơ ñ ng b nam châm
vĩnh c u
Đ ng cơ ñ ng b nam châm vĩnh c u có thành ph n chính là
stator ba pha và rotor nam châm vĩnh c u. C u t o ph bi n c a rotor
thư ng g p là rotor c c l i v i các thanh nam châm g n trên b m t;
hay rotor c c n v i các thanh nam châm đư c chơn vùi trong lõi
thép.
Ngu n DC
v, ω, Te

udk, idk
B chuy n ñ i

U
B chuy n ñ i

B chuy n ñ i

C m bi n ñi n
C m bi n cơ

1.3.

ĐCĐB
NCVC

Hình 1.2 – Sơ đ t ng qt h th ng truy n
đ ng
Mơ hình hóa đ ng cơ đ ng b nam châm vĩnh c u

Phương trình ñi n áp trên h t a ñ dq:

\
(1.15)

(1.16)
(1.17)


6

Trong đó Lq, Ld và L0 là các h ng s ñi n c m trên h tr c
rotor. Phương trình đ ng h c [10] vi t theo v trí xp:

Trong đó B là h s c n d u, M là t ng kh i lư ng thành
ph n quay, r bư c c a tr c vít-me. Nguyên lý cơ b n c a vi c ñi u
khi n ñ ng cơ ñ ng b nam châm vĩnh c u d a trên nguyên lý t a t
thơng rotor. Khi xây d ng h th ng đi u khi n d a trên nguyên lý
t a t thơng rotor ta s ph i đi u khi n vector dịng stator is sao cho
vector dịng đ ng vng góc v i t thơng c c, và do đó khơng có
thành ph n dịng t hóa mà ch có thành ph n dịng t o mơmen quay.
V y là id=0.
Sơ ñ kh i h th ng ñi u khi n đơn gi n hóa đư c cho trên
hình 1.4
(1.18)
V i:
- Ta có:

FL
Fe

Hình 1.4 - Mơ hình hóa đ ng cơ ñ ng b
nam châm vĩnh c u

xp


7

Chương 2 – H TRUY N Đ NG ĐI N Đ NG CƠ Đ NG B
XOAY CHI U BA PHA NAM CHÂM VĨNH C U ĐI U
KHI N T A THEO T
2.1.

THƠNG ROTOR

Ngun lý đi u khi n t a theo t thơng rotor
Ta có th bi u di n dịng đi n isu, isv, isw , t thơng stator và

rotor dư i d ng vector us, ψs và ψr. T t c các vector ñ u quay xung
quanh g c t a đ v i t c đ góc ωs
Bây gi ta hình dung ra m t h t a ñ v i hai tr c d và q,
quay ñ ng b v i vector trên:
(2.3)
N u tr c d (tr c th c) c a h t a ñ m i trùng v i tr c c a
vector t thông c c t ψp, khi y thành ph n tr c q c a t thông rotor
s m t ñi và ta thu ñư c quan h v t lý gi a moomen quay, t thông
rotor và các thành ph n dịng như sau:
1. Đ ng cơ đ ng b nam châm vĩnh c u:
(2.5)

Trong đó:
ψp

- mM: mơmen quay; zp: s đơi c c;

: t thơng rotor, t thông c c t
- isd, isq: thành ph n vector dịng stator

2.2.

C u trúc c a h đi u khi n ñ ng cơ ñ ng b nam châm

vĩnh c u t a theo t thông rotor
T công th c(2.5) cho ta th y: vì t thơng c c là h ng (vĩnh
c u), mômen quay t l thu n tr c ti p v i thành ph n dòng isq.
Dịng stator ch có nhi m v t o mơmen ch khơng có nhi m v t o
t thơng và vì v y ch ch a thành ph n dịng isq


8
1

usd
R us

ω

2

8

is
isβ

is
isq
ω

_

6

7
ω

ω

3

us
usβ

5

2

tu
tv
3
tw

isu u v w
3

isv

4
ĐC ĐB

M
3~

Đo t c đ quay

Hình 2.5 – Sơ ñ kh i c u trúc c a h truy n ñ ng xoay chi u
ba pha ñi u khi n ki u t a theo t thơng rotor trên h t a đ dq
c a đ ng cơ ñ ng b nam châm vĩnh c u
Các kh i chính c a sơ đ c u trúc như sau:
- Kh i 1: Khâu ñi u ch nh dòng hai chi u RI
- Kh i 2: Kh i chuy n ñ i thành ph n ñi n áp usd, usq sang h
t a ñ stator
- Kh i 3: Kh i đi u ch vector khơng gian cho phép t o ra ñi n
áp v i biên ñ , góc pha và t n s mà khâu đi u ch nh dịng địi h i.
- Kh i 6: Kh i tính giá tr
- Kh i 7: Khâu đi u ch nh t c ñ quay
- Kh i 8: Kh i tính giá tr
đ ng cơ.

d a và tr ng thái t hóa c a

9

Chương 3 – LÝ THUY T B

ĐI U KHI N M

THÍCH NGHI
3.1.

Gi i thi u chung v đi u khi n m

3.1.1.

L ch s phát tri n Logic m

3.1.2.

B ñi u khi n m lý tư ng

3.2.

C u trúc cơ b n
H lu t m

e

Ti n
x lý

M

hóa

Thi t b
h p thành

Gi i
m

H u u
x lý

B ñi u khi n m cơ b n

Hình 3.2 – C u trúc b đi u khi n m
3.2.1.

Không gian vào/ ra
Bi n ngôn ng ñ u vào x s g m các bi n ngơn ng xi xác

đ nh trên khơng gian tr ng n n Ui và tương t v i bi n ñ u ra y g m
các bi n ngôn ng yj trên khơng gian n n Uj. Khi đó:

đây xi là bi n ngơn ng xác đ nh trên khơng gian n n Ui, nh n t
giá tr Axi v i hàm thu c µ xi(k) v i k= 1,2,...ki. Tương t cho các bi n
ñ u ra yj.
3.2.2.

Khâu m hóa
Có th đ nh nghĩa: m hóa là m t ánh x t khơng gian các

giá tr quan sát đư c vào không gian c a các t p m trên không gian
n n c a các bi n ngôn ng .
3.2.3.

H lu t m


10

Cho x1, x1, ... , xm là các bi n c a h th ng, y là bi n ra
(thư ng là các bi n ngôn ng ). Các t p Aij, Bij, v i i=1, ... ,m; j=1, ...
,n là các t p m trong các không gian n n tương ng c a các bi n
vào và bi n ra ñang s d ng c a h th ng. Các Rj là các suy di n m
(các lu t m ) d ng ‘N u ... thì’
3.2.4.

H lu t h p thành
B ng sau ñây gi i thi u m t s phép kéo theo thư ng ñư c

s d ng trong di n ñ t các lu t m .
B ng 3.1 - Phép kéo theo s d ng trong di n ñ t các lu t m
Phép kéo theo
Cơng th c
Tốn t min (Mandani)
Tốn t tích (Larsen)
Tích b ch n
Quy t c s h c (Zadeh)
Quy
t c
max-min

(Zadeh)
Suy di n bình thư ng
Logic Boole
Logic Godel
Phép kéo theo Guguen
3.2.5.

Khâu gi i m
Đây là khâu th c hi n q trình xác đ nh m t giá tr rõ có th

ch p nh n đư c làm đ u ra t hàm thu c c a giá tr m ñ u ra.
3.2.5.1. Phương pháp c c ñ i
3.2.5.2. Phương pháp tr ng tâm:
3.2.5.3. Phương pháp l y trung bình tâm


11

3.3.

H đi u khi n m thích nghi

3.3.1.

Khái ni m

3.3.2.

Các phương pháp đi u khi n m thích nghi
H m thích nghi có th phân thành 2 lo i. M t là b ñi u

khi n m t thay ñ i c u trúc – là b ñi u khi n m có kh năng
ch nh đ nh các tham s c a t p m (các hàm liên thu c). Hai là b
ñi u khi n m thay ñ i c u trúc – là b ñi u khi n m có th b t đ u
làm vi c v i m t vài lu t ñi u khi n ñã ñư c ch nh ñ nh trư c ho c
chưa đ các lu t.
3.4. Tính n đ nh c a h ñi u khi n m
3.4.1.

Nh ng ñi m c n lưu ý

3.4.2.

Kh o sát tính n đ nh c a h m
− Phương pháp m t ph ng pha
− Phương pháp Lyapunov
− Phương pháp cân b ng ñi u hòa

3.5. T i ưu
3.6. K t lu n v ñi u khi n m
3.6.1.

Ưu ñi m

3.6.2.

Khuy t ñi m


12

Chương 4 – B ĐI U KHI N M THÍCH NGHI ĐI U
KHI N V TRÍ Đ NG CƠ Đ NG B NAM CHÂM VĨNH
C U
4.1. T ng h p m ch vịng đi u khi n v trí đ ng cơ ñ ng b nam
châm vĩnh c u
T ng h p theo ba vịng đi u khi n sau:
- Vịng trong cùng đi u khi n dịng đi n.
- Vịng th hai đi u khi n t c đ đ ng cơ.
- Vịng ngồi cùng đi u khi n v trí.
4.1.1.

M ch vịng đi u khi n dịng đi n
FL

Kt

xp

Te
+

Hình 4.1 - M ch đi u khi n dịng ñi n ñ ng cơ ñ ng
b nam châm vĩnh c u
4.1.2.

M ch vịng đi u khi n t c ñ
S d ng khâu P trong m ch ñi u khi n t c đ .
FL
u +

Kv

Kt

-

Te

xp

+

1 - Z-1

Hình 4.2 - M ch ñi u khi n v n t c ñ ng cơ ñ ng b nam châm
vĩnh c u s d ng khâu P
4.1.3.

M ch vịng đi u khi n v trí s d ng b đi u khi n PI
S d ng khâu PI


13

Hình 4.3: M ch vịng đi u khi n v trí đ ng cơ đ ng b nam châm
vĩnh c u s d ng b ñi u khi n PI
4.1.4. M ch vịng đi u khi n v trí s dung b đi u khi n m m thích nghi
- S d ng b m thơng thư ng

Hình 4.4 - T ng h p m ch vịng đi u khi n v trí đ ng cơ đ ng b
nam châm vĩnh c u s d ng b ñi u khi n m
- Thêm khâu thích nghi

Hình 4.5 - T ng h p m ch vịng đi u khi n v trí đ ng cơ đ ng b
nam châm vĩnh c u s d ng b ñi u khi n m thích nghi


14

4.2.
4.3.

Nh c l i mơ hình tốn h c c a ñ i tư ng
Thi t k b ñi u khi n m (Fuzzy controller)
Các ñ u vào này ñư c ñ nh nghĩa như sau:
(4.1)
(4.2)

Đâu ra b ñi u khi n m là ñi n áp uf
C u trúc b ñi u khi n m :
(a) Ch n e, de là bi n ñ u vào c a b ñi u khi n m . Giá
tr ngôn ng c a E và dE tương ng là {A0, A1, A2, A3, A4, A5, A6} và
{B0, B1, B2, B3, B4, B5, B6}.. Mi n giá tr trong kho ng [-6,6]
(b) Tính tốn đ ph thu c c a e và de.
(c) Ch n lu t m theo nguyên t c: N U e là Ai và de là Bj
THÌ uf là cj,i. Trong đó i và j = 0 → 6. Ai, Bj là th a s ngôn ng , cj,i
là giá tr th c c a th a s ngôn ng .
(d) S d ng phương th c m hóa theo mơ hình Singleton,
ch n thi t b h p thành theo quy t c h p thành Prod, gi i m theo

phương pháp trung bình đi m tr ng tâm. Đ u ra c a b ñi u khi n
m có th đư c th c hi n như sau:

Trong đó
ch nh đ nh.

Đ u ra c a b ñi u khi n m là:

. cm,n là nh ng thông s


15

Hình 4.6 - Khâu m hóa và b ng lu t m


16

4.4. Mơ hình m u (Reference Model)
Hàm b c hai đư c s d ng làm mơ hình m u trong b ñi u
khi n m .

4.5. Thi t k b đi u khi n m thích nghi
S d ng phương pháp gi m theo ñ d c (Gradient Descent).
Đi u này ñư c th c hi n b ng cách l y ñ o hàm c a hàm chi phí
theo các tham s c a h th ng và thay đ i các tham s đó theo m t
hư ng đư c tính tốn theo đ d c đ ti n d n t i c c ti u ñ a phương
c a hàm chi phí.
Trư c tiên, ta có hàm chi phí đư c đ nh nghĩa:

Như v y ta có thơng s cm,n :

Trong đó, m=j, j+1 và n=i, i+1. Và α là h s (h c) thích
nghi (learning rate).
Gi s FL b ng khơng. Th c hi n bi n đ i Laplace phương
trình (1.17) và (1.20) :

và

Trong đó, z-1 là tốn t
,

ngư c, T là chu kỳ l y m u
.


17

Ngồi ra, hình 4.5 ta th y dịng đi n ñ t vào ñ ng cơ
ñư c xây d ng t giá tr ñ u ra c a b ñi u khi n m là uf

Trong đó kp, ki là h s b ñi u khi n PI, ui là ñ u ra c a
khâu I. T (4.14) và (4.15) ta có:

Áp d ng quy t c dây chuy n, phương trình J(k+1) có th
đư c vi t l i như sau:

T (4.4) và (4.16) ta có:

Thay vào (4.17) và (4.13). Như v y thông s cm,n c a b đi u

khi n m mơ t (4.4) có th đư c ñi u ch nh như sau:

V i m=j, j+1 và n=i, i+1. Và
. Vì khơng d đ
xác đ nh ñư c giá tr h s Ψ nên hàm sign(Ψ) ñư c s d ng trong
(4.18).


18

Chương 5 – K T QU MƠ PH NG
Xét mơ ph ng c a ba b ñi u khi n sau:
1. B ñi u khi n PI.
2. B ñi u khi n m thu n túy.
3. B ñi u khi n v m thích nghi
Có 3 trư ng h p sau:
1. Trư ng h p 1 t i nh : ch n Kt =64 - M=1, B=0.1
2. Trư ng h p 1 t i v a: ch n Kt =64 - M=4, B=0.4
3. Trư ng h p 1 t i n ng: ch n Kt=64 -M=7,B=0.7
Xây d ng mơ hình m u (Reference Model)

Ch n t n s riêng ωn = 40rad/s, h s suy gi m ς = 1. Ta
tính đư c như sau: a0 = 0,000098 , a1 = 0,000196, a2 = 0,000098, b1
= -1,960396 , b2 = 0,960788.
5.1. B đi u khi n v trí đ ng cơ ñ ng b nam châm vĩnh c u s
d ng b đi u khi n PI.
5.1.1.

Thi t k mơ ph ng

Khâu PI: Ch n Kp=18; Ki=0.002; Kv=2; Kt=64 [9]
5.1.2.

K t qu mơ ph ng

1. Đáp ng v trí

TH 3

TH 2

TH 1

bo dieu khien PI

1.2
1

d p u gvi tr
a n
i

0.8
0.6
0.4
0.2
0
-0.2

0

1

2

3

4
time

5

Ghi chú:
-

đư ng màu đen: tín hi u đ t

.

6

7

8


19

-

đư ng màu đ : tín hi u đã qua mơ hình m u xm

-

đư ng màu xanh: tín hi u ra xp.
2. Đáp ng dòng
dong dieu khien
40
30

d pu gd n
a n og

20
10
0
-10
-20
-30
-40

0

1

2

3

4

time

5

6

7

8

4

5

6

7

8

4
time

5

6

7

8

3. Đáp ng sai s
1.5
1
0.5
0
-0.5
-1
-1.5

0

1

2

3

4. Đáp ng v n t c
15

d un va toc
ap g n

10
5
0
-5
-10
-15

0

1

2

3

K t lu n: S d ng b ñi u khi n PI cho ñáp ng t t v i
trư ng h p 1 là trư ng h p t i nh . Đáp ng v trí bám sát v i tín
hi u ñ t. Đ v t l không ñáng k . Tuy nhiên trong hai trư ng h p
ti p theo khi tăng t i lên g p 4 l n (sau 4 step ñ u) và 7 l n (sau 8
step đ u) đ c tính đi u khi n khơng cịn t t n a. Đáp ng v trí


20

khơng cịn bám sát tín hi u đăt mà xu t hi n hi n tư ng v t l
(overshoot) t 7% ñ n 18%.
5.2. B ñi u khi n v trí đ ng cơ đ ng b nam châm vĩnh c u s
d ng b ñi u khi n m .
5.2.1. Thi t k mô ph ng
Thông s b ng m :
ou =
-6
-6
-4
-4
-2

-2
0

-6
-4
-4
-2
-2
0
2

-4
-4
-2
-2
0
2
2

-4
-2
-2
0
2
2
4

-2
-2
0

2
2
4
4

-2
0
2
2
4
4
6

0
2
2
4
2
6
6

Khâu PI: Ch n Kp=5; Ki=0.001; Kv=2; Kt=64 [9]
5.2.2.

K t qu mô ph ng

1. Đáp ng v trí

TH 3

TH 2

TH 1

bo dieu khien Adaptive Fuzzy
1.2
1

d pu gv tri
a n i

0.8
0.6
0.4
0.2
0
-0.2

0

1

2

3

4
time

5

6

7

8

5

6

7

8

2. Đáp ng dòng
dong dieu khien
40

d pu gd n
a n og

20

0

-20

-40

-60

0

1

2

3. Đáp ng sai s

3

4
time


21
1.5
1
0.5

0
-0.5
-1

-1.5

0

1

2

3

4

5

6

7

8

4
time

5

6

7

8

4. Đáp ng v n t c
15

d u van toc

ap ng

10

5

0

-5

-10

0

1

2

3

5. Thông s b ng m
ou =
-6
-6
-4
-4
-2
-2
0

-6
-4
-4
-2
-2
0
2

-4
-4
-2
-2
0
2
2

-4
-2
-2
0
2
2
4

-2
-2
0
2
2
4

4

-2
0
2
2
4
4
6

0
2
2
4
2
6
6

Surface thông s b ng m
K t lu n: So v i s d ng b ñi u khiên PI, b ñi u khi n m thông
thư ng cho k t qu t t hơn trong c 2 trư ng h p t i v a và t i n ng.
Trư ng h p t i nh cho đáp ng v trí t t, tín hi u ra bám khá sát tín


22

hi u ñ t. Trư ng h p t i v a và t i n ng xu t hi n v t l (overshoot)
l n lư t kho ng 2% và 9%. Tuy nhiên ta th y ñ v t l xu t hi n
trong t t c quá trình làm vi c. Khi t i nâng lên g p 7 l n ñ v t l là
khá l n nh hư ng ch t lư ng c a phương án ñi u khi n. Như v y,

b ñi u khi n m xu t hi n h n ch trong trư ng h p t i n ng.
5.3. B đi u khi n v trí đ ng cơ ñ ng b nam châm vĩnh c u s
d ng b đi u khi n m thích nghi.
5.3.1.

Thi t k mô ph ng
H s α ch n b ng 0,7. Gi i h n thông s b ng m sau khi

hi u ch nh là (-20 ÷ 20).
5.3.2. K t qu mơ ph ng
1. Đáp ng v trí

TH 3

TH 2

TH 1

bo dieu khien Adaptive Fuzzy

1.2
1

d pu gvi tri
a n

0.8
0.6
0.4
0.2

0
-0.2

0

1

2

3

4
time

5

6

7

8

2. Đáp ng dòng
dong dieu khien
200
150

dap ung dong

100

50
0
-50
-100
-150
-200

0

1

2

3

4
time

5

6

7

8

3

4

5

6

7

8

3. Đáp ng sai s
1.5
1
0.5
0
-0.5
-1
-1.5

0

1

2


23

4. Đáp ng v n t c
30

dap ung van toc

20
10
0
-10
-20
-30

0

1

2

3

4
time

5

6

7

8

5. Thông s b ng m
ou =
-6.0200

-6.0000
-4.0000
-11.8460
-19.3118
0
0

-6.0000
-4.0000
-4.0000
-1.7043
0
0
20.00

-4.0000
-5.8488
-19.9198
-4.6094
0
20.00
20.00

-4.3264 -6.9642 -14.7312
-17.6531 -20.0000
0
-19.6459
0
0
0

3.6464 13.5065
19.4700 20.0000 9.4529
16.4303 10.2902 4.1179
18.4303
10.2902 6.1179

0
0
18.1387
12.2608
2.0000
6.0000
6.0000

Surface thông s b ng m b đi u khi n m thích nghi
K t lu n: So v i b ñi u khi n PI và m , b đi u khi n m thích
nghi cho đáp ng v trí t t hơn trong trư ng h p t i n ng. Ta th y khi
nâng t i lên 4 l n và 7 l n b ñi u khi n PI xu t hi n v t l l n lư t
7% và 18% và 2% và 9% ñ i v i b ñi u khi n m thơng thư ng.
Xem xét b đi u khi n m thích nghi tín hi u ra bám khá sát tín hi u
đ t. Tuy có v t l khi t i n ng nhưng nh s thích nghi tín hi u đã
đư c ‘kéo’ nhanh chóng bám vào giá tr ñ t

ngay step ti p theo.


24

K T LU N VÀ KI N NGH
1. K t lu n

Trong m t h th ng ñang v n hành, các t i tr ng thư ng
xuyên thay ñ i ñã làm cho các phương pháp ñi u khi n kinh đi n g p
nhi u khó khăn trong vi c ki m sốt nó. N i dung c a lu n văn này
là ñưa ra m t phương pháp nh m kh c ph c nh ng tình hu ng ph
t i c a h th ng b ñưa lên cao g p nhi u l n. Phương pháp đư c
ch n đó là hi u ch nh tham s c a b ng m trong b ñi u khi n m
thông thư ng; là phương pháp m thích nghi nên kh năng đáp ng
trong nhi u trư ng h p thay ñ i t i khác nhau là khá t t, tín hi u ra
ln đư c ‘kéo’ v tr ng thái n đ nh theo tín hi u ñ t.
B ng vi c so sánh ba b ñi u khi n, b ñi u khi n kinh đi n
PI, b đi u khi n m thơng thư ng, b đi u khi n m thích nghi xây
d ng trên n n t ng b ñi u khi n m thơng thư ng thêm khâu thích
nghi, đã ch ng minh ñư c b ñi u khi n m thích nghi rõ ràng cho
k t qu t t hơn ñ c bi t trong trư ng h p t i n ng. Đáp ng v trí cho
k t qu t t, giao ñ ng ch xu t hi n trong m t vài step đ u tiên, sau
đó ñã bám sát vào tín hi u ñ t và h th ng làm vi c n ñ nh.
M c dù mô ph ng ch ng minh cho k t qu khá l c quan, tuy
nhiên gi i h n c a vi c hi u ch nh các thông s c a b ng m ph i
ñư c ki m soát (trong lu n văn này là [-20,20]). N u khơng gi i h n
thì vi c hi u ch nh tham s này s vư t kh i t m ki m soát và b ng
m sau khi hi u ch nh s khơng cịn gi đư c các quan h ñi u khi n
c n thi t, h th ng s b giao ñ ng, m t ki m sốt. Bên c nh đó vi c
ch n h s ‘h c thích nghi’ α1 d a vào th c nghi m và kinh nghi m