Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa: Nghiên cứu hệ điều khiển động cơ đồng bộ kích thích vĩnh cửu từ trường dọc trục không dùng cảm biến

Mục tiêu của luận án "Nghiên cứu hệ điều khiển động cơ đồng bộ kích thích vĩnh cửu từ trường dọc trục không dùng cảm biến" là xây dựng bộ quan sát để ước lượng vị trí góc rotor và tốc độ quay thay thế thiết bị đo tốc độ trong hệ điều khiển động cơ đồng bộ kích thích vĩnh cửu từ trường dọc trục theo phương pháp tựa theo từ thông rotor...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa: Nghiên cứu hệ điều khiển động cơ đồng bộ kích thích vĩnh cửu từ trường dọc trục không dùng cảm biến MỞ ĐẦU Tính cấp thiết của đề tài Hiện nay, động cơ sử dụng ổ từ được xếp vào sản phẩm công nghệcao, được nhiều quốc gia trên thế giới tập trung nghiên cứu, phát triểnvà ứng dụng. Trong phần lớn các công trình nghiên cứu và ứng dụngcho động cơ đồng bộ kích thích vĩnh cửu từ trường dọc trục, hầu hết cóđặc điểm chung là sử dụng thiết bị đo tốc độ quay để thu được tín hiệuphản hồi cho mạch vòng điều khiển. Tuy nhiên, khác với các động cơtruyền thống, động cơ đồng bộ kích thích vĩnh cửu từ trường dọc trục cóthể được coi là động cơ chuyên dụng với dải làm việc ở tốc độ cao, vìthế cảm biến dùng để đo tốc độ tương ứng có giá thành không hề rẻ,làm tăng chi phí cho toàn hệ thống, thậm chí thiết bị đo với dải tốc độrất cao có thể làm cho hệ thống có giá thành đắt, khó chấp nhận được.Bên cạnh đó, về mặt kĩ thuật, cảm biến đo tốc độ cần được tích hợp vàođộng cơ. Điều này làm tăng kích thước của hệ và yêu cầu bảo trì, bảodưỡng thiết bị. Đồng thời, khi động cơ quay với tốc độ lớn, hệ thốngcũng bị suy giảm độ cứng vững cơ khí, tăng rung lắc, xung lực do quántính và từ đó làm giảm độ tin cậy của hệ thống. Với những phân tích ở trên, chiến lược điều khiển không sử dụngcảm biến đo tốc độ (điều khiển sensorless) ngày càng đón nhận nhiều sựquan tâm, nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi. Vì vậy, trong luận án, tácgiả tập trung nghiên cứu các phương pháp điều khiển không sử dụngthiết bị đo tốc độ quay. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận án Đối tượng nghiên cứu: Hệ điều khiển động cơ đồng bộ kích thíchvĩnh cửu từ trường dọc trục. Phạm vi nghiên cứu: Hoàn thiện hệ điềukhiển động cơ đồng bộ kích thích vĩnh cửu từ trường dọc trục theophương pháp tựa theo từ thông rotor có sử dụng cảm biến đo vị trí vàtốc độ quay. Phương pháp ước lượng vị trí và tốc độ quay động cơđồng bộ kích thích vĩnh cửu từ trường dọc trục trong phạm vi tốc độtrung bình và lớn. 1 Mục tiêu nghiên cứu - Xây dựng bộ quan sát để ước lượng vị trí góc rotor và tốc độquay thay thế thiết bị đo tốc độ trong hệ điều khiển động cơ đồng bộkích thích vĩnh cửu từ trường dọc trục theo phương pháp tựa theo từthông rotor. - Xây dựng hệ thống mô phỏng thời gian thực để đánh giá hoạtđộng của các bộ quan sát ước lượng vị trí góc rotor và tốc độ quay thaythế thiết bị đo vị trí góc và tốc độ trong hệ điều khiển động cơ đồng bộkích thích vĩnh cửu từ trường dọc trục theo phương pháp tựa theo từthông rotor. Phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu hệ thống điều khiển dựa trên cấu trúc điều khiểnvector, áp dụng phương pháp thuật toán Backstepping tổng hợp các bộđiều khiển. Áp dụng phương pháp ước lượng sức điện động cảm ứng đểthiết kế bộ quan sát từ đó xác định vị trí góc và tốc độ quay. Cuối cùng,sử dụng phương pháp mô phỏng trên lý thuyết và mô phỏng thời gianthực để kiểm nghiệm hiệu quả của hệ thống điều khiển đề xuất. Những đóng góp mới - Đề xuất một hệ điều khiển tích hợp, bao gồm: thuật toánBackstepping cải tiến để tổng hợp bộ điều khiển phản hồi trạng thái (vịtrí dọc trục và tốc độ) có tính đến tác động của nhiễu và sai lệch môhình, kết hợp với thuật toán quan sát High-gain ước lượng nhiễu tải vàthành phần bất định để bù ở đầu vào bộ điều khiển Backstepping, ápdụng điều khiển động cơ đồng bộ kích thích vĩnh cửu từ trường dọc trụcvới kết quả giảm sai lệch đáp ứng đầu ra và hạn chế tương tác xen kênh. - Nghiên cứu và đề xuất các thuật toán thiết kế bộ quan sát (bộquan sát High-gain và bộ quan sát trượt) để ước lượng sức điện độngcảm ứng, từ đó tính toán vị trí góc và tốc độ rotor, áp dụng cho hệ điềukhiển động cơ đồng bộ kích thích vĩnh cửu từ trường dọc trục khôngdùng cảm biến đo tốc độ. Kết quả cho thấy các đáp ứng ước lượng bámtheo giá trị lí thuyết, trong đó bộ quan sát trượt có chất lượng tốt hơnthể hiện ở việc giảm sai lệch trong quá trình quá độ và sai lệch tĩnh. 2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn *) Ý nghĩa khoa học Luận án đề xuất thuật toán điều khiển Backstepping cải tiến đểtổng hợp cho các bộ điều khiển kết hợp một bộ quan sát High-gain ướclượng nhiễu. Thêm vào đó, luận án đã đề xuất hai thuật toán để thiết kếbộ quan sát ước lượng sức điện động cảm ứng là bộ quan sát trượt và bộquan sát High-gain ứng dụng cho hệ thống điều khiển không sử dụngcảm biến đo tốc độ quay cho động cơ đồng bộ kích thích vĩnh cửu từtrường dọc trục. *) Ý nghĩa thực tiễn Các thuật toán điều khiển và thuật toán quan sát được đề xuất trongluận án có thể được áp dụng cho thực tế nhằm thay thế cảm biến đo tốcđộ quay, giảm kích thước và giá thành hệ thống. Bố cục luận án: Gồm 5 chương và phần kết luận chung Chương 1: Tổng quan về hệ điều khiển động cơ đồng bộ ...