intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật điện: Điều khiển tốc độ động cơ bằng logic mờ

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:85

Thêm vào BST
Báo xấu
5
lượt xem 4
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài "Điều khiển tốc độ động cơ bằng logic mờ" nhằm tìm hiểu vào ứng dụng lý thuyết điều khiển Logic mờ vào hệ thống truyền động, cụ thể là điều khiển tốc độ động cơ. Khảo sát đáp ứng của điều khiển Logic mờ với một số mô hình có sử dụng động cơ không đồng bộ ba pha.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật điện: Điều khiển tốc độ động cơ bằng logic mờ

  1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN THANH SANG ÐIỀU KHIỂN TỐC ÐỘ ÐỘNG CƠ BẰNG LOGIC MỜ NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN - 60520202 S K C0 0 5 9 5 8 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2018
  2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN THANH SANG ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ BẰNG LOGIC MỜ NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN-60520202 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2018
  3. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ******** LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN THANH SANG ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ BẰNG LOGIC MỜ NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN - 60520202 Hướng dẫn khoa học: PGS-TS. NGUYỄN MINH TÂM Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2018
  4. CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS-TS. NGUYỄN MINH TÂM Luận văn Thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Sư Phạm Kỹ thuật TP. HCM tháng 10 năm 2018. Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn Thạc sĩ gồm: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ Luận văn Thạc sĩ) STT Họ và tên Chức danh Hội đồng 1 PGS.TS. Trương Việt Anh Chủ tịch 2 TS. Nguyễn Phan Thanh Phản biện 1 3 PGS.TS. Phan Hoài Nghĩa Phản biện 2 4 PGS.TS. Lê Minh Phương Ủy viên 5 PGS.TS. Trương Đình Nhơn Ủy viên, Thư ký Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá sau khi Luận văn đã được sửa chữa (nếu có). Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV
  5. LÝ LỊCH KHOA HỌC I. LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ & tên: NGUYỄN THANH SANG Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 18/04/1991 Nơi sinh: Quảng Ngãi Quê quán: Xã Đức Phú, H. Mộ Đức, T. Quảng Ngãi Dân tộc: Kinh Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: Số 102/6 Đặng Văn Bi, P. Bình Thọ, Quận Thủ Đức, Thành phố Hồ Chí Minh. Số điện thoại: 0905.584.238 E-mail: thanhsangspkt@gmail.com II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 1. Đại học: Hệ đào tạo: K3/7. Thời gian đào tạo từ năm 2011 – 2015. Nơi học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM. Ngành học: Công nghệ kỹ thuật điện điện tử. 3. Thạc sĩ: Hệ đào tạo: Chính quy. Thời gian đào tạo từ: 10/2016 đến 10/2018 Nơi học (trường, thành phố): Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM Ngành học: Kỹ Thuật Điện Tên luận văn: “Điều khiển tốc độ động cơ bằng Logic mờ” Ngày & nơi bảo vệ luận văn: Luận văn Thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Sư Phạm Kỹ thuật TP. HCM tháng 10 năm 2018. Người hướng dẫn: PGS-TS. Nguyễn Minh Tâm. III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP CAO HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm Công ty TNHH TM-DV Điện 2015-2016 Kỹ sư giám sát cơ điện Quang Công ty TNHH Nguyên Liệu Y 2016-2017 Tổ trưởng bộ phận cơ điện Phục Công ty TNHH G-Tech Việt Kỹ sư khối lượng bộ phận 2017-2018 Nam cơ điện
  6. LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong Luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện Luận văn này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong Luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc. Học viên thực hiện Luận văn (Ký và ghi rõ họ tên) Nguyễn Thanh Sang
  7. Đề tài: ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ BẰNG LOGIC MỜ GVHD: PGS.TS Nguyễn Minh Tâm LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, em xin gửi đến thầy PGS-TS. Nguyễn Minh Tâm lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất. Nhờ có sự hướng dẫn và giúp đỡ tận tình của thầy trong suốt thời gian qua, em đã có thể thực hiện và hoàn thành Luận Văn Tốt Nghiệp này. Những lời nhận xét, góp ý và hướng dẫn tận tình của thầy đã giúp em có một định hướng đúng đắn trong suốt quá trình thực hiện đề tài tại trường đại học Sư Phạm Kỹ Thuật thành phố Hồ Chí Minh, điều này giúp em nhìn ra được những ưu khuyết điểm của đề tài và từng bước hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, Phòng quản lý khoa học – Đào tạo sau đại học của Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật TP HCM đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em học tập, nghiên cứu và thực hiện tốt đề tài trong thời gian qua. Cảm ơn các anh/chị học viên trong lớp cao học Kỹ thuật điện 2016B đã cùng nhau đoàn kết, giúp đỡ trong suốt thời gian học tập tại Trường. Em xin cảm ơn gia đình và người thân đã tin tưởng, giúp đỡ và động viên em trong quá trình làm Luận Văn Tốt Nghiệp này. Xin chân thành cảm. TP. Hồ Chí Minh, ngày 30 tháng 09 năm 2018. Học viên Nguyễn Thanh Sang HVTH: Nguyễn Thanh Sang MSHV: 1680616 Trang 1
  8. Đề tài: ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ BẰNG LOGIC MỜ GVHD: PGS.TS Nguyễn Minh Tâm MỤC LỤC. MỞ ĐẦU. .................................................................................................................. 5 CHƯƠNG 1.TỔNG QUAN................................................................................................. 6 1.1. Tổng quan lĩnh vực nghiên cứu. .......................................................................... 6 1.2. Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu đề tài. .............................................................. 7 1.2.1. Mục tiêu đề tài. ............................................................................................... 7 1.2.2. Phạm vi nghiên cứu đề tài. ............................................................................ 7 1.2.3. Nhiệm vụ nghiên cứu đề tài. ......................................................................... 7 1.2.4. Phương pháp nghiên cứu. ............................................................................. 8 1.3. Tính cấp thiết đề tài. ............................................................................................. 8 1.4. Tính mới của đề tài. .............................................................................................. 8 1.5. Cấu trúc đề tài. ...................................................................................................... 9 CHƯƠNG 2.CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA. ... 10 2.1. Mô tả chung về động cơ không đồng bộ............................................................ 10 2.2.1. Giới thiệu. ..................................................................................................... 10 2.2.2. Mạch điện tương đương của động cơ không đồng bộ. ............................. 10 2.2. Khảo sát Vector không gian trên động cơ không đồng bộ ba pha. ................ 11 2.2.1. Hệ trục tọa độ (  ,  ). .................................................................................. 11 2.2.2. Hệ trục tọa độ (d, q). .................................................................................... 12 2.3. Các phương trình cơ bản của động cơ không đồng bộ ba pha. ...................... 14 2.3.1. Các thông số của động cơ. ........................................................................... 14 2.3.2. Các phương trình cơ bản của động cơ không đồng bộ ba pha. ............... 15 2.4. Điều khiển tần số động cơ không đồng bộ. ....................................................... 17 2.4.1. Các phương pháp điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ. ................. 17 2.4.2. Điều khiển Vector động cơ không đồng bộ................................................ 22 2.4.3. Luật điều chỉnh giữ khả năng quá tải không đổi. ..................................... 24 2.4.4. Điều khiển điện áp – tần số giữ từ thông không thay đổi......................... 26 CHƯƠNG 3.LÝ THUYẾT LOGIC MỜ VÀ ỨNG DỤNG. ........................................... 28 3.1. Định nghĩa Logic mờ (Fuzzy logic). ................................................................... 28 3.2. Các kiểu hàm liên thuộc của tập mờ. ................................................................ 29 3.2.1. Tập mờ tam giác. ......................................................................................... 29 3.2.2. Tập mờ hình thang. ..................................................................................... 30 3.2.3. Tập mờ dạng L. ............................................................................................ 31 3.2.4. Tập mờ Gamma tuyến tính (L trái). .......................................................... 31 HVTH: Nguyễn Thanh Sang MSHV: 1680616 Trang 2
  9. Đề tài: ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ BẰNG LOGIC MỜ GVHD: PGS.TS Nguyễn Minh Tâm 3.2.5. Hàm liên thuộc Singleton. ........................................................................... 32 3.3. Cấu trúc cơ bản của hệ mờ................................................................................. 32 3.3.1. Khối mờ hóa ngõ vào (Fuzzification). ........................................................ 32 3.3.2. Khối luật mờ (Rules).................................................................................... 33 3.3.3. Khối giải mờ ngõ ra (De-fuzzification). ..................................................... 34 CHƯƠNG 4.LÝ THUYẾT VỀ ĐIỀU KHIỂN PID. ....................................................... 38 4.1. Định nghĩa điều khiển PID. ................................................................................ 38 4.2. Thuật toán PID số. .............................................................................................. 38 4.3. Thuât toán PID rời rạc hóa. ............................................................................... 39 4.4. Hiệu chỉnh thông số của bộ điều khiển PID. ..................................................... 39 4.4.1. Phương pháp thứ nhất................................................................................. 39 4.4.2. Phương pháp thứ 2. ..................................................................................... 40 CHƯƠNG 5.THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ BẰNG LOGIC MỜ TRÊN PHẦN MỀM MATLAB SIMULINK. ........................................... 42 5.1. Mô hình điều khiển tốc độ động cơ băng tải bằng Logic mờ. ......................... 42 5.1.1. Cơ sở lý thuyết.............................................................................................. 42 5.1.2. Giải thuật điều khiển. .................................................................................. 43 5.1.3. Chương trình điều khiển. ............................................................................ 44 5.1.4. Kết quả mô phỏng. ....................................................................................... 52 5.1.5. Kết luận. ........................................................................................................ 52 5.2. Mô hình điều khiển tốc động động cơ quạt thông gió trang trại chăn nuôi gà. ............................................................................................................................... 54 5.2.1. Cơ sở lý thuyết.............................................................................................. 54 5.2.2. Giải thuật điều khiển. .................................................................................. 55 5.2.3. Chương trình điều khiển. ............................................................................ 56 5.2.4. Kết quả mô phỏng. ....................................................................................... 57 5.2.5. Kết luận. ........................................................................................................ 58 5.3. Mô hình điều khiển tốc độ động cơ bơm nước sử dụng pin quang điện bằng Logic mờ. ........................................................................................................................ 59 5.3.1. Cơ sở lý thuyết.............................................................................................. 59 5.3.2. Giải thuật điều khiển. .................................................................................. 65 5.3.3. Chương trình điều khiển. ............................................................................ 68 5.3.4. Kết quả mô phỏng. ....................................................................................... 71 5.3.5. Kết luận. ........................................................................................................ 73 CHƯƠNG 6.KẾT LUẬN VÀ ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN. ..................................... 74 HVTH: Nguyễn Thanh Sang MSHV: 1680616 Trang 3
  10. Đề tài: ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ BẰNG LOGIC MỜ GVHD: PGS.TS Nguyễn Minh Tâm 6.1. Kết luận. ............................................................................................................... 74 6.2. Ưu điểm và khuyết điểm của đề tài. .................................................................. 74 6.2.1. Ưu điểm......................................................................................................... 74 6.2.2. Khuyết điểm. ................................................................................................ 75 6.3. Định hướng phát triển. ....................................................................................... 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO. ................................................................................................ 76 HVTH: Nguyễn Thanh Sang MSHV: 1680616 Trang 4
  11. Đề tài: ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ BẰNG LOGIC MỜ GVHD: PGS.TS Nguyễn Minh Tâm MỞ ĐẦU. Trong cuộc sống, con người truyền thông tin cho nhau chủ yếu bằng ngôn ngữ tự nhiên. Mặc dù ngôn ngữ tự nhiên thường đa nghĩa, không chính xác và không đầy đủ, nhưng nó vẫn là phương tiện truyền thông tin mạnh mẽ và thông dụng nhất giữa con người với nhau. Vượt qua tất cả các hạn chế đó của ngôn ngữ tự nhiên (thiếu chính xác, không rõ ràng - Vaguenees), con người thường hiểu đúng và ít khi hiểu sai những điều mà người khác muốn nói với mình. Đây là điều mà máy móc nói chung và máy tính nói riêng không thể thực hiện được một cách hoàn hảo. Tham vọng của các nhà toán học, Logic học và công nghệ thông tin là muốn xây dựng cho máy móc khả năng suy diễn và xử lý thông tin, tức là có khả năng hoạt động như bộ óc của con người để chúng có thể nhận những mệnh lệnh của con người thông qua ngôn ngữ tự nhiên và thực thi những nhiệm vụ đó. Như vậy, vấn đề đặt ra ở đây là làm thế nào để máy tính có thể hiểu và xử lý được những tri thức diễn đạt bằng ngôn ngữ tự nhiên. Để đạt được điều này, trước hết người ta cần phải xây dựng một lý thuyết Logic toán cho phép mô tả chính xác ý nghĩa của các mệnh đề không rõ ràng, đa nghĩa. GS. Lotfi Zadeh tại Đại học California, Berkeley là người sáng lập ra lý thuyết tập mờ với hàng loạt bài báo mở đường cho sự phát triển và ứng dụng của lý thuyết này, khởi đầu là bài báo “Fuzzy Sets” trên Tạp chí Information and Control, 8, 1965. Ý tưởng nổi bật của khái niệm tập mờ của Zadeh là từ những khái niệm trừu tượng về ngữ nghĩa của thông tin mờ, không chắc chắn như trẻ, nhanh, cao - thấp, xinh đẹp.., ông đã tìm ra cách biểu diễn nó bằng một khái niệm toán học, được gọi là tập mờ, như là một sự khái quát trực tiếp của khái niệm tập hợp kinh điển. Logic mờ được ứng dụng rất rộng rãi trong các máy móc công nghiệp và sinh hoạt như máy ảnh, máy quay video, máy giặt, lò vi sóng, … để điều khiển quy trình công nghiệp, dụng cụ y tế, các hệ thống hỗ trợ quyết định và lựa chọn danh mục đầu tư. Vì vậy, trong đề tài nghiên cứu “điều khiển tốc độ động cơ bằng Logic mờ ” này nhằm nghiên cứu phương thức điều khiển Logic mờ để điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ 3 pha và mô phỏng trên Matlab – Simulink. HVTH: Nguyễn Thanh Sang MSHV: 1680616 Trang 5
  12. Đề tài: ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ BẰNG LOGIC MỜ GVHD: PGS.TS Nguyễn Minh Tâm CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN. 1.1. Tổng quan lĩnh vực nghiên cứu. Kỹ thuật điện tử chỉ được ứng dụng trong những mạch điều khiển, đo lường, khống chế, bảo vệ … hệ thống điện công nghiệp gọi là điện tử công nghiệp vào khoảng những năm 70 – 80 của thế kỷ XX. Các kỹ thuật đã không ngừng thay đổi và phát triển cho đến những năm 90 của thế kỷ XX, kỹ thuật điện tử đã ứng dụng khá rộng rãi và thành công trong việc thay thế các khí cụ điện từ dùng để đóng ngắt cung cấp nguồn cho những phụ tải, làm các bộ nguồn công suất lớn trong công nghiệp … Với ưu điểm là kích thước nhỏ gọn, dễ điều khiển và thuận tiện, khả năng về công suất, điện áp, dòng điện và độ tin cậy ngày càng được cải tiến dần. Và các thiết bị biến đổi công suất đã giúp nâng cao hiệu quả quá trình biến đổi năng lượng điện đồng thời luôn được cải tiến và hoàn thiện để đáp ứng yêu cầu về chất lượng điện năng. Ngoài các ứng dụng truyền thống như điều khiển động cơ điện, các bộ nguồn công suất, phạm vi ứng dụng của bộ biến đổi công suất ngày càng được mở rộng như trong lĩnh vực tự động hóa công nghiệp, lưu trữ năng lượng và còn được ứng dụng trong truyền tải điện. Để khắc phục các vấn đề sự hiệu chỉnh hệ số công suất, méo dạng sóng hài … thì đã có nhiều giải pháp được để ra bao gồm: các bộ lọc thụ động, tích cực, các bộ tụ bù … nhằm cải thiện chất lượng điện năng. Các nghiên cứu bộ biến đổi trước đây cho thấy bên cạnh các chức năng cơ bản của sự chuyển đổi công suất thì có một số nhược điểm như hệ số công suất thấp, năng lượng chỉ chảy theo một chiều và có nhiều sóng hài bậc cao. Do đó các bộ biến đổi DC/AC PWM (Pulse Width Modulation) có thể khắc phục được các nhược điểm trên để bắt kịp với các yêu cầu đặt ra trong tình hình mới, nó có nhiều phương pháp điều khiển. Các phương pháp điều khiển cũ và mới bao gồm một sự thay đổi nhỏ trong cấu trúc của lược đồ điều khiển của các bộ biến đổi. Ở các bộ biến đổi năng lượng điện này các van chuyển mạch nguồn được điều khiển như các Transistor lưỡng cực có cực cửa cách ly (IGBT), các Thyristor tắt mở bằng cực cửa (GTO), hoặc các Thyristor điều khiển có cực cửa kết hợp (IGCT) được chứa trong 2 mạch công suất của bộ chỉnh lưu và HVTH: Nguyễn Thanh Sang MSHV: 1680616 Trang 6
  13. Đề tài: ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ BẰNG LOGIC MỜ GVHD: PGS.TS Nguyễn Minh Tâm nghịch để tích cực thay đổi dạng sóng của dòng điện ngõ vào, làm giảm độ méo, giảm sóng hài và do đó chúng cải thiện được hệ số công suất. Động cơ không đồng bộ 3 pha Rotor lồng sóc đang được sử dụng rộng rãi bởi có nhiều ưu điểm như cấu trúc đơn giản, dễ chế tạo, giá thành rẻ, vận hành tin cậy và an toàn. Với sự phát triển của lý thuyết điều khiển và các ngành liên quan làm cho động cơ không đồng bộ 3 pha đang chiếm ưu thế trong các ngành truyền động nên đề tài luận văn tốt nghiệp “ Điều khiển tốc độ động cơ bằng Logic mờ ” được chọn để áp dụng các thuật toán điều khiển thông minh vào hệ thống để nâng cao độ chính xác và tin cậy cao. Matlab - Simulink cũng đã được ứng dụng để nghiên cứu và mô phỏng hệ thống. Một số hệ thống được áp dụng kỹ thuật trí tuệ nhân tạo vào hệ thống truyền động như - Mạng Nơ-ron nhân tạo. - Hệ Logic mờ. - Mạng Nơ-ron – Mờ. - Giải thuật di truyền GA. - Giải thuật bầy đàn PSO. 1.2. Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu đề tài. 1.2.1. Mục tiêu đề tài. Tìm hiểu vào ứng dụng lý thuyết điều khiển Logic mờ vào hệ thống truyền động, cụ thể là điều khiển tốc độ động cơ. Khảo sát đáp ứng của điều khiển Logic mờ với một số mô hình có sử dụng động cơ không đồng bộ ba pha. 1.2.2. Phạm vi nghiên cứu đề tài. Đề tài tập trung nghiên cứu “Điều khiển tốc độ động cơ bằng Logic mờ”. 1.2.3. Nhiệm vụ nghiên cứu đề tài. Tìm hiểu các phương pháp điều khiển hiện đại trong điều khiển động cơ không đồng bộ ba pha. HVTH: Nguyễn Thanh Sang MSHV: 1680616 Trang 7
  14. Đề tài: ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ BẰNG LOGIC MỜ GVHD: PGS.TS Nguyễn Minh Tâm Tìm hiểu, ứng dụng lý thuyết Logic mờ trong điều khiển động cơ không đồng bộ ba pha. Mô phỏng hệ truyền động điều khiển động cơ không đồng bộ ba pha trên phần mềm Matlab - Simulink. 1.2.4. Phương pháp nghiên cứu. - Nghiên cứu lý thuyết Logic mờ và các phương pháp điều khiển hiện đại. - Nghiên cứu mô hình toán học của động cơ không đồng bộ ba pha. - Xây dựng mô hình mô phỏng hệ truyền động điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ đùng bộ điều khiển Logic mờ. - Phân tích các kết quả nhận được và so sánh với bộ điều khiển PI truyền thống. - Đánh giá, kết luận. Đề nghị hướng phát triển của đề tài. 1.3. Tính cấp thiết đề tài. - Có thể được ứng dụng trong điều khiển động cơ không đồng bộ ba pha với đáp ứng nhanh hơn. - Dùng làm tà i liê ̣u tham khảo cho các đề tài nghiên cứu khác về động cơ. - Làm tài liệu tham khảo cho thiết kế, vận hành máy điện. 1.4. Tính mới của đề tài. Sử dụng luật mờ mới đơn giản hơn, dễ điều chỉnh và đáp ứng tốt hơn. Xây dựng mô hình điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ 3 pha cho hệ thống băng tải, hệ thống điều hòa không khí và độ ẩm cho trang trại chăn nuôi gà và hệ thống bơm nước sử dụng pin quang điện điều khiển bởi giải thuật Logic mờ trên phần mềm Matlab Simulink. HVTH: Nguyễn Thanh Sang MSHV: 1680616 Trang 8
  15. Đề tài: ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ BẰNG LOGIC MỜ GVHD: PGS.TS Nguyễn Minh Tâm 1.5. Cấu trúc đề tài. MỞ ĐẦU. Chương 1: Tổng quan. Chương 2: Cơ sở lý thuyết về động cơ không đồng bộ ba pha. Chương 3: Lý thuyết Logic mờ và ứng dụng. Chương 4: Lý thuyết về điều khiển PID Chương 5: Thiết kế hệ thống điều khiển tốc độ động cơ bằng Logic mờ trên phần mềm Matlab Simulink. Chương 6: Kết luận và định hướng phát triển. TÀI LIỆU THAM KHẢO. HVTH: Nguyễn Thanh Sang MSHV: 1680616 Trang 9
  16. Đề tài: ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ BẰNG LOGIC MỜ GVHD: PGS.TS Nguyễn Minh Tâm CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA. 2.1. Mô tả chung về động cơ không đồng bộ. 2.2.1. Giới thiệu. Máy điện không đồng bộ ba pha có dây quấn Stator được cung cấp nguồn điện từ lưới điện, nhờ hiện tượng cảm ứng điện từ có được sức điện động và dòng điện bên trong dây quấn Rotor. Dòng điện ba pha đối xứng trong dây quấn ba pha sẽ tạo ra từ trường quay với tốc độ đồng bộ ωs (rad/s). Rotor máy điện không đồng bộ thì có 2 loại như sau: - Rotor dây quấn: Với các dây quấn nhiều pha (thường là ba pha) quấn trong các rãnh Rotor. - Rotor lồng sóc: Với các thanh dẫn nhôm hoặc đồng được đặt trong rãnh Rotor và được ghép ngắn mạch hai đầu thanh dẫn qua vòng ngắn mạch ở hai đầu Rotor. Do kết cấu đơn giản và chắc chắn nên động cơ không đồng bộ Rotor lồng sóc được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp và trong sinh hoạt. Mặc khác chúng còn rất dễ chế tạo, không cần bảo dưỡng, kích thước nhỏ nên đã chiếm được ưu thế trên thị trường. Nhược điểm của động cơ không đồng bộ là điều chỉnh tốc độ và khống chế các quá trình quá độ khó khăn; riêng với động cơ không đồng bộ Rotor lồng sóc thì các chỉ tiêu khởi động xấu hơn. 2.2.2. Mạch điện tương đương của động cơ không đồng bộ. Rs Ls Lr 1 2 E 1 2 Is 1 Vs Im Lm E Rr 2 Mach stator Mach rotor Hình 2.1: Sơ đồ tương đương của động cơ không đồng bộ. HVTH: Nguyễn Thanh Sang MSHV: 1680616 Trang 10
  17. Đề tài: ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ BẰNG LOGIC MỜ GVHD: PGS.TS Nguyễn Minh Tâm Từ sơ đồ tương đương 1 pha của động cơ không đồng bộ ba pha ta được phương trình điện áp trên Stator của động cơ không đồng bộ ba pha là: Vs  E  I * ( Rs  js Ls ) (2.1) Với:  s : Tốc độ góc của Stator khi được cấp điện lưới. Vs : Điện áp pha vào động cơ. Lm : Hỗ cảm. E : Sức điện động trên dây quấn Stator. 2.2. Khảo sát Vector không gian trên động cơ không đồng bộ ba pha. 2.2.1. Hệ trục tọa độ (  ,  ). Đặt hệ trục toạ độ ảo (  ,  ) lên mặt cắt ngang của động cơ. Với trục thực α trùng với trục của Vector điện áp pha a của động cơ, trục ảo β đặt vuông góc với trục α theo hướng dương 90o trong không gian. Ta có hệ tọa độ cố định Stator (  ,  ) như hình 2.2 [1]. Từ hệ trục toạ độ (α, β) ta có được Vector điện áp:  u sa  u s   1 3 u sb   u s  u s (2.2)  2 2  1 3 u sc  u sa  u sb   u s  u s  2 2 Suy ra: u s  u sa   u s  1 u sa  2u sb   1 u sb  u sc  (2.3)  3 3 HVTH: Nguyễn Thanh Sang MSHV: 1680616 Trang 11
  18. Đề tài: ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ BẰNG LOGIC MỜ GVHD: PGS.TS Nguyễn Minh Tâm Hình 2.2: Hệ tọa độ (  ,  ). 2.2.2. Hệ trục tọa độ (d, q). Trong mặt phẳng của hệ tọa độ (  ,  ) ta thêm một hệ trục tọa độ d, q có gốc toạ độ trùng với hệ trục toạ độ (  ,  ) và lệch một góc  s . Khi đó Vector không gian có thể biểu diễn trên hai hệ tọa độ này. Hình 2.3: Mối liên hệ giữa hai hệ tọa độ (  ,  ) và (d,q). HVTH: Nguyễn Thanh Sang MSHV: 1680616 Trang 12
  19. Đề tài: ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ BẰNG LOGIC MỜ GVHD: PGS.TS Nguyễn Minh Tâm Trong đó d s a  dt  s  a t  a0 Quan hệ giữa hệ trục toạ độ (α, β) và hệ trục toạ độ (d, q): [1] u s  u sd cos s  u sq sin  s   (2.5) u s  u sd sin  s  u sq cos s  u    u  s s  ju s Và  dq (2.6)  u s  u sd  ju sq  Ta có được phương trình điện áp Stator trên hệ trục (d, q) u sd  u s cos s  u s sin  s   (2.7) u sq  u s sin  s  u s cos s  Khi xét hệ tọa độ (d,q), ta cho trục d trùng với trục từ thông Rotor và quay với tốc độ góc bằng với tốc độ góc của Vector từ thông Rotor. Trong hệ tọa độ từ thông Rotor, các Vector dòng Stator và các Vector từ thông Rotor quay cùng với hệ tọa độ (d,q), do đó các phần tử của Vector dòng Rotor là các đại lượng một chiều, trong chế độ xác lập các giá trị này gần như không đổi; còn trong quá trình quá độ, các đại lượng này biến thiên theo một thuật toán đã định trước. HVTH: Nguyễn Thanh Sang MSHV: 1680616 Trang 13
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí
65 tài liệu
2397 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2