Thiết kế bộ điều khiển mờ PI điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều có mômen tải thay đổi

Bài viết trình bày một phương pháp điều chỉnh online thông số của bộ điều khiển PI (Proportional–Integral controller), với dải điều chỉnh đủ rộng xung quanh giá trị đạt được của bộ điều khiển bằng kỹ thuật logic mờ để điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều khi có phụ tải thay đổi ngẫu nhiên.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Thiết kế bộ điều khiển mờ PI điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều có mômen tải thay đổi THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN MỜ PI ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU CÓ MÔMEN TẢI THAY ĐỔI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP VIỆT TRÌ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ DESIGN FUZZY CONTROLLER PI ENGINE SPEED CONTROL DC WITH Nguyễn Đắc Nam*, Lê Quang Tuyến, Nguyễn Ngọc Phương VARIOUS LOAD TORQUE Khoa Điện, Trường Đại học Công nghiệp Việt Trì Tóm tắt: Bài báo này trình bày một phương pháp điều chỉnh online thông số của bộ điều khiển PI (Proportional–Integral controller), với dải điều chỉnh đủ rộng xung quanh giá trị đạt được của bộ điều khiển bằng kỹ thuật logic mờ để điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều khi có phụ tải thay đổi ngẫu nhiên. Cấu trúc điều khiển bao gồm một bộ điều khiển PI và một bộ chỉnh định mờ. Trong đó, bộ điều khiển PI giữ vai trò là bộ điều khiển chính, tạo tín hiệu điều khiển đối tượng, bộ chỉnh định mờ giữ vai trò là bộ quan sát, căn cứ vào e(t) (sai lệch giữa tín hiệu đặt và tín hiệu ra của đối tượng) và đạo hàm sai lệch (de/dt) để điều chỉnh thông số bộ điều khiển PI giữ cho tốc độ của động cơ ổn định khi mômen tải thay đổi. Kết quả mô phỏng trên phần mềm Matlab-simulink cho thấy bộ điều khiển được đề xuất cho đáp ứng tốc độ của động cơ có lượng quá điều chỉnh nhỏ, thời gian đáp ứng nhanh, sai số xác lập được triệt tiêu. Từ khóa: Bộ điều khiển mờ, bộ điều khiển PI, động cơ điện một chiều. Abstract: Keywords: Fuzzy controller, PI controller, DC motor. 1. GIỚI THIỆU Bộ điều khiển tích phân tỉ lệ, gọi tắt là bộ hoạt động rộng, cùng với việc thiết kế và thi điều khiển PI (Proportional-Integral công bộ điều khiển đơn giản. Điều chỉnh controller) được ứng dụng rất phổ biến trong online thông số bộ điều khiển PI bằng các điều khiển các quá trình công nghiệp, do khả giải thuật thông minh được xem là một trong năng điều khiển hiệu quả, cấu trúc đơn giản nhiều cách thức để đạt được yêu cầu này [2]. và phạm vi ứng dụng rộng [1,2]. Việc xác Trong số các kỹ thuật điều khiển thông minh, định thông số của bộ điều khiển PI có thể logic mờ được xem như là một phương pháp được thực hiện bằng phương pháp thủ công, thể hiện khả năng suy diễn của bộ óc con phương pháp thực nghiệm hay sử dụng phần người và nó đã được ứng dụng thành công mềm. Thông thường, các thông số của bộ trong nhiều lĩnh vực với vai trò của một bộ điều khiển chỉ đáp ứng được chất lượng điều quan sát [4]. Cơ chế suy diễn mờ là một khiển tại một điểm làm việc nhất định. Ngày phương pháp đơn giản và hữu hiệu để điều Email: dacnam75@gmail.com nay, các quá trình thiết bị đòi hỏi việc tự động chỉnh các bộ điều khiển kinh điển [2]. Bài báo điều chỉnh một cách hiệu quả, trong phạm vị mô tả phương pháp điều chỉnh online thông ĐẶC SAN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ / SỐ 2 NĂM 2021 77 This paper presents a method of online adjustment of the parameters of the PI (Proportional–Integral controller) controller, with a wide enough adjustment range around the achieved value of the controller by fuzzy logic technique to adjust the speed of the controller. DC motor speed when the load changes randomly. The control structure consists of a PI controller and a fuzzy regulator. In which, the PI controller plays the role of the main controller, generating the control signal for the object, the fuzzy tuner plays the role of the observer, based on e(t) (difference between the set signal and the input signal). and the output signal of the object) and the difference derivative (de/dt) to adjust the PI controller parameter to keep the motor speed stable when the load torque changes. The simulation results on Matlab-simulink software show that the proposed controller for the motor's speed response has a small amount of over-adjustment, fast response time, and the setting error is suppressed. * ứng; e là sai lệch giữa tín hiệu đặt và đáp Trong đó: K p , K i lần lượt là các hệ số tỉ lệ Trong đó: X ref là tín hiệu đặt; X là đáp người thiết kế là lựa chọn giá trị K p , K i thoả TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP VIỆT TRÌ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ Ảnh hưởng của các thông số K p , K i đến chất số của bộ điều khiển PI xung quanh giá trị ứng; Y là tín hiệu điều khiển; kp, ki là hai kinh điển đạt được từ phương pháp sử dụng phần mềm, bằng kỹ thuật logic mờ. Theo đó, thông số của bộ điều khiển PI được điều và tích phân của bộ điều khiển. Nhiệm vụ của chỉnh bởi bộ điều khiển mờ, dựa trên điều kiện hoạt động hiện tại của đối tượng. Hiệu quả của bộ điều khiển đề xuất đã được kiểm mãn các yêu cầu về chất lượng điều khiển. chứng thông qua các mô phỏng trong phần mềm Matlab-simulink. lượng của đáp ứng (thời gian tăng, lượng quá 2. NỘI DUNG điều chỉnh và thời gian xác lập) được cho trong Bảng 1 [6] ta có thể lựa chọn các thông 2.1. Cấu trúc hệ thống điều khiển số của bộ điều khiển theo các phư ...