Nghiên cứu ứng dụng bộ điều khiển mờ PID2 vào điều khiển tốc độ động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu

Bài viết Nghiên cứu ứng dụng bộ điều khiển mờ PID2 vào điều khiển tốc độ động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu đề xuất phương pháp dùng bộ điều khiển mờ PID2, đây chính là bộ điều khiển tự chỉnh mờ PID nhưng có kết hợp thêm luật điều khiển tham số PID theo hàm e mũ.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu ứng dụng bộ điều khiển mờ PID2 vào điều khiển tốc độ động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 11(84).2014, QUYỂN 2 41 NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG BỘ ĐIỀU KHIỂN MỜ PID2 VÀO ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐỒNG BỘ NAM CHÂM VĨNH CỬU FUZZY PID2 SPEED CONTROLLER FOR PERMANENT MAGNET SYNCHRONOUS MOTORS (PMSM) Đinh Văn Nhượng1, Nguyễn Văn Tiệp1, Trần Hoàng Vũ2 Trường Đại học Sao Đỏ; Email: nhuongdv2000@gmail.com 1 2 Trường Cao đẳng Công nghệ, Đại học Đà Nẵng; Email: tranhoangvu_university@yahoo.com.vn Tóm tắt - Đã có nhiều nghiên cứu ứng dụng các phương pháp vào Abstract - There have been many studies on the application of điều khiển PMSM, tuy nhiên PMSM có tính phi tuyến phức tạp nên PMSM control methods; however, the motor has complicated non- việc điều khiển gặp nhiều khó khan, đặc biệt khi tham số động cơ linear characteristics so that it is difficult to control it, especially thay đổi. Kỹ thuật điều khiển thông minh như logic mờ đã được when there are changes in parameters of the motor. Intelligent phát triển và ứng dụng vào cải thiện chất lượng điều chỉnh tốc độ control techniques such as fuzzy logic have been developed and động cơ điện. Có nhiều nghiên cứu so sánh hoạt động bộ điều applied to improving the quality of motors speed control. There are khiển fuzzy logic với bộ điều khiển PI kinh điển và đều đi đến một many comparative studies between fuzzy logic and classical PI kết luận là sử dụng bộ điều khiển fuzzy logic cho chất lượng cao controller and all of these studies come to a conclusion that it is hơn. Tuy nhiên vấn đề tham số động cơ thay đổi vẫn là bài toán better to use fuzzy logic controller. However, the changes in motor khó cho quá trình điều khiển. Bài báo này đề xuất phương pháp parameter is difficult in control process and control quality. In this dùng bộ điều khiển mờ PID2, đây chính là bộ điều khiển tự chỉnh paper, writers propose a method of using PID2 fuzzy logic control. mờ PID nhưng có kết hợp thêm luật điều khiển tham số PID theo This is the PID fuzzy self control but having PID exponential hàm e mũ. Với tốc độ điều chỉnh tham số theo hàm e mũ vào điều control. With the application of the exponent speed of parameter khiển tốc độ PMSM, kết quả cho thấy chất lượng điều khiển tốt, độ control to controlling the speed of PMSM, as a result, the control tin cậy cao. quality is good and the reliability is high. Từ khóa - logic mờ; bộ điều khiển PI; bộ điều khiển PID; PMSM; Key words - fuzzy logic, PI control, PID control, PMSM, Quality chất lượng điều khiển. of control 1. Đặt vấn đề 2. Mô hình toán học PMSM Động cơ đồng bộ kích từ nam châm vĩnh cửu có một vị 2.1. Sơ đồ nguyên lý hệ điều khiển PMSM trí quan trọng trong công nghiệp. Lớp động cơ này đạt được hiệu quả tốt, và có phần vượt trội hơn nhiều các loại động cơ Trên Hình 1 là sơ đồ điều khiển PMSM theo kiểu điều cảm ứng khác trong công nghiệp. Đã có rất nhiều đề tài khiển vector. PMSM được cung cấp bởi nguồn áp Vdc cùng nghiên cứu ứng dụng các phương pháp vào điều khiển động với bộ điều khiển tốc độ, dòng điện và bộ chuyển đổi PWM. cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu (PMSM), tuy nhiên động cơ 2.2. Mô hình toán học trong hệ tọa độ d-q đồng bộ nam châm vĩnh cửu có tính phi tuyến phức tạp nên Khi chuyển sang hệ tọa độ dq, từ thông được tách ra việc điều khiển gặp nhiều khó khăn đặc biệt khi tham số thành 2 thành phần dọc trục (Id), thành phần ngang trục (Iq). động cơ thay đổi. Kỹ thuật điều khiển thông minh như logic Khi Ids là hằng số thì PMSM giống như động cơ một chiều mờ đã được phát triển và nghiên cứu ứng dụng vào cải thiện [5]. Lúc này phương trình điện áp của động cơ như sau: chất lượng điều chỉnh tốc độ động cơ cũng như thiết bị điện did nói chung. Có rất nhiều nghiên cứu so sánh giữa hoạt động Vd = Rs id + Ld − s Lq iq (1) bộ điều khiển fuzzy logic với bộ điều khiển PI kinh điển và dt đều đi đến một kết luận là sử dụng bộ điều khiển fuzzy logic diq Vq = Rs iq + Lq − s ( Ld id +  f ) (2) cho chất lượng cao hơn [1,2,3]. Tuy nhiên vấn đề tham số dt động cơ thay đổi vẫn là bài toán khó cho quá trình điều id ( s) 1 1/ Rs = = (3) khiển, khiến chất lượng điều khiển còn nhiều hạn chế [4], Vd ( s) + s Lq iq ( s) Rs + Ld s 1 +  s s bài báo đề xuất phương pháp dùng bộ điều khiển mờ PID2 iq ( s) 1 1/ Rs = = (4) với tốc độ điều chỉnh tham số theo hàm e mũ vào điều khiển Vq ( s) − s ...