Truyền động động cơ không đồng bộ không cảm biến tốc độ với ước lượng điện trở rô to sử dụng mạng nơ ron nhân tạo

Kỹ thuật điều khiển & Điện tử<br /> <br /> TRUYỀN ĐỘNG ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ KHÔNG CẢM<br /> BIẾN TỐC ĐỘ VỚI ƯỚC LƯỢNG ĐIỆN TRỞ RÔ TO SỬ DỤNG<br /> MẠNG NƠ RON NHÂN TẠO<br /> Phạm Văn Tuấn1*, Phạm Hùng Phi1, Nguyễn Thanh Sơn1, Thái Hữu Nguyên2<br /> Tóm tắt: Bài báo trình bày hệ truyền động động cơ không đồng bộ ba pha không<br /> cảm biến tốc độ điều khiển véc tơ gián tiếp với điện trở rô to được ước lượng sử<br /> dụng mạng nơ ron nhân tạo. Việc ước lượng điện trở rô to đã cải thiện và nâng cao<br /> chất lượng của hệ truyền động. Điện trở rô to được ước lượng sử dụng mạng nơ ron<br /> với luật cập nhật có hệ số mô men chỉnh hướng thích nghi theo từng chu kỳ lấy mẫu<br /> làm tăng nhanh tốc độ hội tụ và độ chính xác của việc ước lượng điện trở rô to. Tốc<br /> độ động cơ được ước lượng sử dụng các thành phần từ thông rò của mô hình điện<br /> áp động cơ không đồng bộ. Kết quả mô phỏng sử dụng phần mềm Matlab/ Simulink<br /> cho thấy tốc độ được ước lượng bám tốc độ thực, đồng thời sai số giữa điện trở rô<br /> to được ước lượng bằng mạng nơ ron với điện trở rô to danh định là rất nhỏ.<br /> Từ khóa: Mạng nơ ron nhân tạo (ANN); Điều khiển tựa từ thông gián tiếp (IFOC); Ước lượng tốc độ; Ước<br /> lượng điện trở rô to.<br /> <br /> 1. ĐẶT VẤN ĐỀ<br /> Nghiên cứu về điều khiển không cảm biến tốc độ động cơ không đồng bộ là một mảng<br /> quan trọng của nghiên cứu hệ truyền động động cơ không đồng bộ. Ở đó, tốc độ được ước<br /> lượng bằng một thuật toán để thay cho việc đo lường. Do vậy, ưu điểm của hệ truyền động<br /> không cảm biến là: giảm sự phức tạp của phần cứng, giảm giá thành sản phẩm, giảm chi<br /> phí bảo dưỡng và nâng cao độ tin cậy ([1]÷[5]).<br /> Chất lượng của hệ truyền động động cơ không đồng bộ không cảm biến tốc độ phụ<br /> thuộc vào giá trị điện trở rô to, tuy nhiên trong quá trình làm việc điện trở rô to có thể biến<br /> thiên tới 100% do sự thay đổi nhiệt độ, tần số rô to và lấy lại các thông tin này với một mô<br /> hình nhiệt hoặc một cảm biến nhiệt độ là rất khó khăn, phức tạp đặc biệt đối với động cơ<br /> không đồng bộ rô to lồng sóc [5]; Do đó, việc ước lượng điện trở rô to trong quá trình làm<br /> việc của động cơ sẽ cải thiện và nâng cao chất lượng của hệ truyền động.<br /> Thuật toán ước lượng điện trở rô to đã được đề cập trong nhiều tài liệu nghiên cứu như:<br /> Các phương pháp được đề cập trong [2], [3] dựa trên sự thích nghi tham chiếu mô hình<br /> (MRAS) của từ thông hoặc công suất phản kháng; bộ lọc Kalman mở rộng đã được sử<br /> dụng để nhận dạng điện trở rô to trong [4]. Các phương pháp ước lượng này đều trong<br /> điều kiện trạng thái động lực của động cơ ổn định, do đó, trong quá trình làm việc thực tế<br /> của động cơ, tốc độ hội tụ về giá trị chính xác của điện trở rô to thường chậm và có sai số<br /> lớn. Gần đây, phương pháp ước lượng điện trở rô to sử dụng mạng nơ ron nhân tạo được<br /> sử dụng rộng rãi, trong đó các trọng số có thể hiệu chỉnh của mạng nơ ron được cập nhật<br /> sử dụng thuật toán lan truyền ngược sai số với hệ số học và hệ số mô men chỉnh hướng là<br /> các giá trị được chọn trước và không thay đổi [5].<br /> Bài báo này trình bày một phương pháp mới để ước lượng điện trở rô to sử dụng mạng<br /> nơ ron nhân tạo với luật cập nhật có hệ số mô men chỉnh hướng thích nghi theo từng chu<br /> kỳ lấy mẫu để tăng tốc độ hội tụ và độ chính xác của việc ước lượng điện trở rô to.<br /> 2. ĐIỀU KHIỂN TỰA TỪ THÔNG RÔ TO GIÁN TIẾP HỆ TRUYỀN ĐỘNG<br /> ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ KHÔNG CẢM BIẾN TỐC ĐỘ<br /> 2.1. Điều khiển tựa từ thông rô to<br /> Hiện nay, phương pháp điều khiển véc tơ tựa từ thông rô to (FOC) là phương pháp phổ<br /> biến để cải thiện hoặc nâng cao hiệu suất của hệ truyền động động cơ không đồng bộ [1].<br /> <br /> <br /> 46 P. V. Tuấn, …, T. H. Nguyên, “Truyền động động cơ … mạng nơ ron nhân tạo.”<br /> Nghiên cứu khoa học công nghệ<br /> <br /> Nguyên lý FOC dựa trên mô hình hai pha của máy điện không đồng bộ. Véc tơ dòng điện<br /> stato có thể phân tích thành hai thành phần: thành phần từ thông isd (thành phần tạo ra từ<br /> thông) và thành phần mômen isq (tạo ra mômen của động cơ). Hai thành phần d/q của dòng<br /> điện có thể tách rời và có thể được điều khiển một cách độc lập giống như trong máy điện<br /> một chiều. Đồ thị véc tơ phương pháp điều khiển FOC được trình bày như hình 1; Sơ đồ<br /> tổng quát của FOC được trình bày như hình 2.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 1. Đồ thị véc tơ phương pháp điều khiển tựa từ thông rô to.<br /> Phương pháp FOC được chia thành hai loại: Điều khiển tựa từ thông rô to trực tiếp<br /> (DFOC) và điều khiển tựa từ thông rô to gián tiếp (IFOC).<br />  DFOC: Trong điều khiển véc tơ tựa từ thông rô to trực tiếp, góc từ thông θ thu được<br /> bằng cách sử dụng cảm biến đo từ thông gắn bên trong động cơ để đo từ thông và tính toán<br /> góc từ thông rô to θ. Tuy nhiên, việc sử dụng cảm biến để đo từ thông rất khó thực hiện, vì<br /> đặt cảm biến bên trong động cơ chỉ có thể thực hiện trong quá trình sản xuất động cơ. Một<br /> phương án khác là có thể ước lượng từ thông rô to sử dụng mô hình điện áp [1] như được<br /> chỉ ra ở (1) và (2).<br />  Lr  '<br /> <br />  rd  L   (v sd  R s i sd ) dt  L s i sd  (1)<br />  m<br /> <br /> L<br />   r  (v  R i ) dt  L' i <br />  rq L m   sq s sq s sq <br /> <br /> <br /> <br /> ' L2m<br /> Ở đây: Ls  Ls , với   1  được gọi là hệ số từ thông rò.<br /> L r Ls<br /> Từ đó suy ra:<br />    2   2<br />  r rd rq<br /> (2)<br />  1<br />  rq<br />   tan<br />   rd<br /> Nhược điểm của việc sử dụng mô hình điện áp để ước lượng từ thông rô to là: Ở vùng<br /> tần số rất thấp (tốc độ động cơ gần bằng zero), điện áp stato thấp và sự biến thiên của điện<br /> trở stato do nhiệt độ tăng làm giảm độ chính xác của ước lượng từ thông rô to.<br />  IFOC: Góc từ thông rô to θ thu được từ góc vị trí rô to r và góc trượt sl như sau:<br /> <br /> <br /> <br /> Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 51, 10 - 2017 47<br />  Kỹ thuật điều khiển & Điện tử<br /> <br />   r  sl   (r .p  sl ) dt (3)<br /> Trong đó, ωr có thể dùng cảm biến tốc độ để đo hoặc có thể dùng bộ quan sát để ước<br /> lượng, ωsl được tính như sau:<br /> Lmi*sq<br /> sl  (4)<br /> Tr *r<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 2. Sơ đồ tổng quát của FOC.<br /> Phương pháp IFOC cũng tương tự như phương pháp DFOC ngoại trừ góc từ thông rô<br /> to θ được xác định như (3) mà không dùng cảm biến để đo từ thông rô to hay bộ quan sát<br /> từ thông. Do vậy, phương pháp IFOC không gặp vấn đề ở tốc độ thấp như DFOC nên phù<br /> hợp với hầu hết các hệ thống mà phải hoạt động ở tốc độ gần bằng không.<br /> 2.2. Điều khiển tựa từ thông rô to gián tiếp không cảm biến tốc độ (Sensorless IFOC)<br /> Trong sơ đồ IFOC sử dụng khâu ước lượng tốc độ (hình 3), các giá trị đầu vào và các<br /> giá trị tính toán được xác định như sau:<br />  Tính toán i*sd và i*sq<br /> * * r<br /> i <br /> sd (5)<br /> Lm<br /> Từ phương trình (3) ta có:<br /> * 2Te*L r<br /> i <br /> sq (6)<br /> 3pL m *r<br />  Biến đổi Clark: để chuyển đổi dòng điện và điện áp từ hệ trục toạ độ 3 pha sang 2<br /> pha α-β:<br />  x s  x a<br /> <br />  1 (7)<br />  x s  3 (x a  2x b )<br /> <br />  Biến đổi Park: để chuyển đổi dòng điện và điện áp từ hệ trục toạ độ α-β sang hệ<br /> trục d-q:<br /> <br /> <br /> <br /> 48 P. V. Tuấn, …, T. H. Nguyên, “Truyền động động cơ … mạng nơ ron nhân tạo.”<br /> Nghiên cứu khoa học công nghệ<br /> <br />  x sd  x s cos   x s sin <br />  (8)<br />  x sq   x s sin   x s cos <br />  Tính toán v*sd và v*sq<br />  * * Kid<br />  vsd  (i sd  isd )(K pd  s )<br />  (9)<br />  v*  (i*  i )(K  K iq )<br />  sq sq sq pq<br /> s<br />  Biến đổi Park ngược: để chuyển đổi hệ trục toạ độ d-q sang hệ trục α-β:<br /> vs  vsd cos   vsq sin <br />  (10)<br /> vs  vsd sin   vsq cos <br />  Tính toán góc từ thông rô to θ theo (3).<br /> Các phương trình từ (5) đến (10) được phân tích và trình bày trong [6].<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 3. Cấu trúc hệ truyền động động cơ không đồng bộ điều khiển tựa từ thông<br /> gián tiếp (IFOC) sử dụng khâu ước lượng tốc.<br /> 2.3. Ước lượng tốc độ động cơ<br /> Tốc độ rô to được có thể được tổng hợp từ các phương trình trạng thái của động cơ<br /> không đồng bộ [5] và được viết như sau:<br /> vm vm<br />   1 [( vm . d rq   vm . d rd )  R<br />   L m ( vm i   vm i )] (11)<br /> r 2 rd rq r rd sq rq sd<br /> r dt dt Lr<br />  là điện trở rô to ước lượng và sẽ được xác định ở mục 3.<br /> Trong đó: R r<br /> <br /> 3. ƯỚC LƯỢNG ĐIỆN TRỞ RÔ TO ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ SỬ DỤNG<br /> MẠNG NƠ RON NHÂN TẠO<br /> Các đầu ra của mô hình tham chiếu (Reference Model) là các thành phần từ thông rò<br /> được tính toán như (1).<br /> Mặt khác, các phương trình của mô hình thích nghi [1] có dạng như sau:<br /> <br /> <br /> Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 51, 10 - 2017 49<br />  Kỹ thuật điều khiển & Điện tử<br /> <br />  im 1<br />  L rd  r Tr  rq  dt<br /> i   im im<br />  rd  T m sd<br />  r<br />  (12)<br />  im  1<br />  L  dt<br /> im im<br /> i    r Tr <br />  rq Tr m sq rq rd<br /> <br /> <br /> Với Ts là khoảng thời gian lấy mẫu và Tr= Lr/Rr là hằng số thời gian điện từ của rô to.<br /> Bằng phương pháp sai phân hệ phương trình (12) ta có:<br /> <br /> nm<br /> r (k)  W1X1  W2 X 2  W3 X3<br /> (13)<br /> <br />   nm<br /> rd (k  1)<br />    nmrq (k  1)<br />  isd (k  1)  T<br /> Ở đây: X1   nm  , X 2   nm  , X3    , W1  1  s ,<br />   rq (k  1)    rd (k  1)  isq (k  1)  Tr<br /> T<br /> W2  r Ts , W3  s Lm .<br /> Tr<br /> Hình 4 là bộ ước lượng điện trở rô to dựa trên MRAS bao gồm một mạng nơ ron huấn<br /> luyện bằng thuật toán lan truyền ngược sai số.<br /> Mạng nơ ron được viết ở phương trình (13) được chỉ ra trong hình 5. Mạng nơ ron này<br /> được sử dụng để ước lượng điện trở rô to Rr (thông qua ước lượng hằng số thời gian rô to<br /> Tr). Sử dụng thuật toán học lan truyền ngược sai số để hiệu chỉnh các trọng số W1 và W3<br /> với hệ số mô men chỉnh hướng α thích nghi theo từng chu kỳ lấy mẫu. Các trọng số của<br /> mạng W1, W3 được tìm ra từ việc huấn luyện mạng sao cho cho hàm bình phương sai số<br /> E1 là nhỏ nhất.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 4. Cấu trúc của hệ thống mạng nơ ron để ước lượng điện trở rô to.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 5. Mô hình mạng nơ ron hai lớp.<br /> <br /> <br /> 50 P. V. Tuấn, …, T. H. Nguyên, “Truyền động động cơ … mạng nơ ron nhân tạo.”<br /> Nghiên cứu khoa học công nghệ<br /> <br /> 1  2 1   2<br /> <br /> 2 2<br /> <br /> E1  1 (k)  rvm  rnm  (14)<br /> <br /> W1 được xác định như sau:<br /> W1 (k)  W1 (k  1)   W1 (k)   W1 (k  1) (15)<br /> Ở đây: α là mô men chỉnh hướng học;<br /> E1  <br />   T <br /> <br /> W1 (k)     rvm (k)   rnm (k)  I rnm (k  1) (16)<br /> W1  <br /> Tương tự ta cũng có:<br /> W3 (k)  W3 (k 1)  W3 (k)  W3 (k 1) (17)<br /> E   T <br /> Với: W3 (k)   1    rvm (k)   nm<br /> r (k)  Ii nm (k  1) (18)<br /> W3   r<br /> Ở đây hệ số mô men chỉnh hướng là một hàm thích nghi, thay đổi theo từng chu kỳ lấy<br /> mẫu, làm tăng tốc độ hội tụ của từ thông (mô hình mạng nơ ron):<br /> E / Wi (k)<br />  (19)<br /> E / Wi (k  1)  E / Wi (k)<br /> Trọng số W1 , W3 được hiệu chỉnh bằng việc đào tạo dựa vào (15), (17). Điện trở rô to<br /> được ước lượng như sau:<br />   L r W3<br />   L r (1-W1 ) hoặc R<br /> R r r (20)<br /> Ts L m Ts<br /> 4. PHÂN TÍCH VÀ KẾT QUẢ MÔ PHỎNG<br /> 4.1. Phân tích<br /> Sơ đồ khối của hệ truyền động động cơ không đồng bộ không cảm biến tốc độ điều<br /> khiển tựa từ thông rô to gián tiếp với điện trở rô to được ước lượng, được chỉ ra trên hình<br /> 6. Trong đó: Bộ điều khiển IFOC đã được trình bày ở mục 2.2 với tốc độ ước lượng được<br /> chỉ ra ở phương trình (11); điện trở rô to được ước lượng dựa vào mạng nơ ron nhân tạo và<br /> đã được chỉ ra ở (20).<br /> Bảng 1. Các thông số của động cơ mô phỏng.<br /> TT Thông số Giá trị<br /> 1 Công suất định mức (Pđm) 2 HP<br /> 2 Điện áp định mức (Uđm) 380 V<br /> 3 Tần số định mức (fđm) 50 Hz<br /> 4 Điện trở stato (Rs) 10 Ω<br /> 5 Điện trở rô to (Rr) 6,3 Ω<br /> 6 Điện cảm stato (Ls) 0,46 H<br /> 7 Điện cảm rô to (Lr) 0,46 H<br /> 8 Hỗ cảm (Lm) 0,42 H<br /> 9 Mô men quán tính (J) 0,03 kgm2<br /> 10 Số cực (P) 4<br /> 11 Mô men tải (TL) 4,5 Nm<br /> <br /> <br /> <br /> Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 51, 10 - 2017 51<br />  Kỹ thuật điều khiển & Điện tử<br /> <br /> Trong nghiên cứu này, phần mềm Matlab/Simulink được sử dụng để mô phỏng hệ<br /> truyền động động cơ không đồng bộ ba pha không cảm biến tốc độ với ước lượng điện trở<br /> rô to (hình 7), các thông số của động cơ không đồng bộ ba pha được cho như bảng 1.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 6. Sơ đồ khối của hệ truyền động động cơ không đồng bộ IFOC<br /> không cảm biến tốc độ với ước lượng điện trở rô to.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 7. Sơ đồ mô phỏng hệ truyền động động cơ không đồng bộ IFOC không cảm biến<br /> tốc độ với ước lượng điện trở rô to sử dụng Matlab- Simulink.<br /> 4.2. Kết quả mô phỏng<br /> Sau một số phép thử với các giá trị khác nhau của khoảng thời gian lấy mẫu, giá trị<br /> cuối cùng được chọn là Ts= 10 μs. Trong mô hình mô phỏng từ thông đặt là 0,85 Wb; Giả<br /> thiết điện trở rô to biến thiên từ 6,3 Ω đến 10,3 Ω trong quá trình mô phỏng (trong khoảng<br /> từ 0÷5 giây). Ta có các kết quả và nhận xét sau:<br /> * Khi mô men tải và tốc độ đặt không thay đổi (TL = 4,5 Nm; tốc độ đặt= 500 vòng/<br /> phút) nhưng chưa cho bộ ước lượng điện trở rô to tác động:<br /> <br /> <br /> 52 P. V. Tuấn, …, T. H. Nguyên, “Truyền động động cơ … mạng nơ ron nhân tạo.”<br /> Nghiên cứu khoa học công nghệ<br /> <br /> 15 1000<br /> Momen tai Toc do dat<br /> Momen dien tu 900 Toc do thuc<br /> Toc do uoc luong<br /> 10 800<br /> <br /> 700<br /> <br /> 5 600<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Vong/phut<br /> 500<br /> N.m<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 400<br /> 0<br /> 300<br /> <br /> 200<br /> -5<br /> 100<br /> <br /> 0<br /> -10<br /> 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5<br /> Giay (Giay)<br /> <br /> <br /> (a) (b)<br /> Hình 8. (a) Mô men tải và mô men điện từ;<br /> (b) Tốc độ của động cơ bao gồm tốc độ đặt, tốc độ thật, tốc độ ước lượng.<br /> * Khi mô men tải và tốc độ đặt không thay đổi (TL = 4,5 Nm; tốc độ đặt= 500 vòng/<br /> phút) và cho bộ ước lượng điện trở rô to tác động:<br /> 20<br /> Momen tai<br /> Momen dien tu<br /> 15<br /> <br /> <br /> <br /> 10<br /> N.m<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 5<br /> <br /> <br /> <br /> 0<br /> <br /> <br /> <br /> -5<br /> <br /> <br /> <br /> -10<br /> 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5<br /> Giay<br /> <br /> <br /> (a)<br /> 1000<br /> Toc do dat<br /> 900 Toc do thuc<br /> Toc do uoc luong<br /> 800<br /> <br /> 700<br /> <br /> 600<br /> Vong/phut<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 500<br /> <br /> 400<br /> <br /> 300<br /> <br /> 200<br /> <br /> 100<br /> <br /> 0<br /> <br /> 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5<br /> (Giay)<br /> <br /> <br /> (b)<br /> Hình 9. (a) Mô men tải và mô men điện từ;<br /> (b) Tốc độ của động cơ bao gồm tốc độ đặt, tốc độ thật, tốc độ ước lượng.<br /> <br /> <br /> Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 51, 10 - 2017 53<br />  Kỹ thuật điều khiển & Điện tử<br /> <br /> 18<br /> Dien tro thuc Roto<br /> 16 Dien tro Roto uoc luong<br /> <br /> 14<br /> <br /> 12<br /> <br /> 10<br /> <br /> (Ohm)<br /> 8<br /> <br /> 6<br /> <br /> 4<br /> <br /> 2<br /> <br /> 0<br /> 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5<br /> (Giay)<br /> <br /> <br /> Hình 10. Điện trở rô to bao gồm: điện trở thật và điện trở ước lượng trong trường hợp<br /> mô men tải và tốc độ không thay đổi.<br /> * Khi mô men tải và tốc độ đặt hay đổi: Mô men tải thay đổi từ 4.5 đến 6.0 Nm tại thời<br /> điểm t= 3 giây; tốc độ đặt thay đổi từ 500÷800 vòng/ phút tại thời điểm t= 2 giây nhưng<br /> chưa cho bộ ước lượng điện trở rô to tác động:<br /> <br /> 20<br /> Momen tai<br /> Momen dien tu<br /> 15<br /> <br /> <br /> <br /> 10<br /> N.m<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 5<br /> <br /> <br /> <br /> 0<br /> <br /> <br /> <br /> -5<br /> <br /> <br /> <br /> -10<br /> 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5<br /> Giay<br /> <br /> <br /> (a)<br /> 1200<br /> Toc do dat<br /> Toc do thuc<br /> 1000 Toc do uoc luong<br /> <br /> <br /> <br /> 800<br /> Vong/phut<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 600<br /> <br /> <br /> <br /> 400<br /> <br /> <br /> <br /> 200<br /> <br /> <br /> <br /> 0<br /> 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5<br /> (Giay)<br /> <br /> <br /> (b)<br /> Hình 11. (a) Mô men tải và mô men điện từ;<br /> (b) Tốc độ của động cơ bao gồm tốc độ đặt, tốc độ thật, tốc độ ước lượng.<br /> <br /> <br /> 54 P. V. Tuấn, …, T. H. Nguyên, “Truyền động động cơ … mạng nơ ron nhân tạo.”<br /> Nghiên cứu khoa học công nghệ<br /> <br /> * Khi mô men tải và tốc độ đặt hay đổi: Mô men tải thay đổi từ 4.5 đến 6.0 Nm tại thời<br /> điểm t= 3 giây; tốc độ đặt thay đổi từ 500÷800 vòng/ phút tại thời điểm t= 2 giây và cho<br /> bộ ước lượng điện trở rô to tác động:<br /> <br /> 20<br /> Momen tai<br /> Momen dien tu<br /> 15<br /> <br /> <br /> <br /> 10<br /> N.m<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 5<br /> <br /> <br /> <br /> 0<br /> <br /> <br /> <br /> -5<br /> <br /> <br /> <br /> -10<br /> 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5<br /> Giay<br /> <br /> (a)<br /> <br /> 1200<br /> Toc do dat<br /> Toc do thuc<br /> 1000 Toc do uoc luong<br /> <br /> <br /> <br /> 800<br /> Vong/phut<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 600<br /> <br /> <br /> <br /> 400<br /> <br /> <br /> <br /> 200<br /> <br /> <br /> <br /> 0<br /> 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5<br /> (Giay)<br /> <br /> (b)<br /> Hình 12. (a) Mô men tải và mô men điện từ;<br /> (b) Tốc độ của động cơ bao gồm tốc độ đặt, tốc độ thật, tốc độ ước lượng.<br /> <br /> <br /> Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 51, 10 - 2017 55<br />  Kỹ thuật điều khiển & Điện tử<br /> <br /> <br /> 18<br /> Dien tro thuc Roto<br /> 16 Dien tro Roto uoc luong<br /> <br /> 14<br /> <br /> 12<br /> <br /> 10<br /> (Ohm)<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 8<br /> <br /> 6<br /> <br /> 4<br /> <br /> 2<br /> <br /> 0<br /> 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5<br /> (Giay)<br /> <br /> Hình 13. Điện trở rô to bao gồm: điện trở thật và điện trở ước lượng trong trường hợp<br /> mô men tải và tốc độ thay đổi.<br /> Sau khi kết thúc quá trình mô phỏng ta có một số nhận xét như sau:<br />  Mô men của động cơ ổn định và bằng mô men tải ở thời điểm tốc độ thực của động<br /> cơ ổn định và có giá trị bằng tốc độ đặt.<br />  Khi có bộ ước lượng điện trở rô to tác động, tốc độ ước lượng bám sát giá trị tốc độ<br /> thực với sai số rất nhỏ.<br />  Điện trở rô to được ước lượng bám sát với điện trở rô to danh định.<br /> 5. KẾT LUẬN<br /> Bài báo đã trình bày một phương pháp mới để ước lượng điện trở rô to trong quá trình<br /> làm việc sử dụng mạng nơ ron nhân tạo cho hệ truyền động động cơ không đồng bộ không<br /> cảm biến tốc độ điều khiển tựa từ thông rô to gián tiếp. Điện trở rô to đã được ước lượng<br /> dựa vào thuật toán lan truyền ngược với luật cập nhật có hệ số mô men chỉnh hướng thích<br /> nghi. Vì giá trị điện trở rô to thay đổi trong quá trình làm việc của động cơ mà tốc độ ước<br /> lượng chỉ ra ở (11) phụ thuộc vào giá trị điện trở này, mặt khác điện trở rô to cũng được<br /> đưa vào bộ điều khiển IFOC thông qua phương trình (4). Do đó, việc ước lượng điện trở rô<br /> to sẽ cải thiện và nâng cao độ chính xác của ước lượng tốc độ đồng thời nâng cao độ chính<br /> xác và chất lượng của hệ truyền động.<br /> TÀI LIỆU THAM KHẢO<br /> [1]. Son T.Nguyen, Phi H.Pham, Tuan V.Pham, Hoa X.Ha, Cong T.Nguyen, Phi C.Do-<br /> Hanoi University of Science and Technology, Vietnam, “A Sensorless Three-Phase<br /> Induction Motor Drive Using Indirect Field Oriented Control and Artificial Neural<br /> Network,” ICIEA 2017 The 12th IEEE conference on industrial electronics and<br /> application 18–20 June 2017, Siem Reap, Cambodia; http://www.ieeeiciea.org; page:<br /> 1451÷1456.<br /> [2]. Zhen-Guo Lee, Seok-Kwon Jeong “Simultaneous Estimation of Rotor Speed and<br /> Rotor Resistance of an IM Using Variable Rotor Flux,” Journal of Power Electronics,<br /> Vol. 5, No. 4, 10/ 2005.<br /> <br /> <br /> 56 P. V. Tuấn, …, T. H. Nguyên, “Truyền động động cơ … mạng nơ ron nhân tạo.”<br /> Nghiên cứu khoa học công nghệ<br /> <br /> [3]. T. Nouguchi, S. Kondo, and I. Takahashi, “Field-oriented control of an induction<br /> motor with robust on-line tuning of its parameters,” IEEE Tran. Ind. Appl., vol. 33,<br /> pp. 35–42, Jan./ Feb. 1997.<br /> [4]. L. C. Zai and T. A. Lipo, “An extended Kalman filter approach in rotor time constant<br /> measurement in PWM induction motor drives,” In Proc. Conf. Rec. IEEE-IAS Annu.<br /> Meeting, 1987, pp. 177–183.<br /> [5]. Baburaj Karanayil, Muhammed Fazlur Rahman, and Colin Grantham, “Identification<br /> of Induction Motor Parameters in Industrial Drives with Artificial Neural Networks,”<br /> Accepted 4 January 2009, Hindawi Publishing Corporation Advances in Fuzzy<br /> Systems Volume 2009, Article ID 241809, 10 pages doi:10.1155/2009/241809.<br /> [6]. Phạm Văn Bình, “Máy điện tổng quát”, Nhà xuất bản Giáo dục, năm 2008.<br /> ABSTRACT<br /> A SENSORLESS INDUCTION MOTOR DRIVE WITH ROTOR RESISTANCE<br /> ESTIMATION USING ARTIFICIAL NEURAL NETWORKS<br /> In this paper, an indirect vector controlled sensorless three phase induction<br /> motor drive with rotor resistance esitmation using atificial neural network is<br /> presented. The exact rotor resistance estimation can significantly improve the<br /> performance of the drive system. Rotor resistance is estimated using artificial<br /> neural network with updated law having momentum coefficient adaptive following<br /> sampling time, Accelerating the convergence and accuracy of rotor estimation. The<br /> motor speed is estimated using the rotor flux-linkage components of voltage model<br /> of inducton motor. The simulation results obtained using The matlab/ Simulink<br /> software show that the estimated motor speed always tracks the actual motor speed,<br /> at the same time, the error between the estimated rotor resistance using the neural<br /> network and the nominal rotor resistance is very small.<br /> Keywords: Artificial neural network (ANN); Indirect field oriented control (IFOC); Speed estimation; Rotor<br /> resistance estimation.<br /> Nhận bài ngày 19 tháng 7 năm 2017<br /> Hoàn thiện ngày 05 tháng 10 năm 2017<br /> Chấp nhận đăng ngày 25 tháng 10 năm 2017<br /> 1<br /> Địa chỉ: Đại học Bách khoa Hà Nội;<br /> 2<br /> Đại học Sư phạm Kỹ thuật Vinh.<br /> *<br /> Email: tuanvp.bk@gmail.com.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 51, 10 - 2017 57<br />