Nghiên cứu nâng cao chất lượng điều khiển hệ truyền động sử dụng động cơ đồng bộ kích từ nam châm vĩnh cửu bằng phương pháp điều khiển phi tuyến cuốn chiếu (Backstepping)

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP NGÀNH: TỰ ĐỘNG HÓA NGHIÊN CỨU NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỀU KHIỂN

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

NGÀNH: TỰ ĐỘNG HÓA

NGHIÊN CỨU NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỀU KHIỂN

HỆ TRUYỀN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐỘNG CƠ ĐỒNG BỘ KÍCH TỪ NAM CHÂM VĨNH CỬU BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN PHI

TUYẾN CUỐN CHIẾU (BACKSTEPPING)

NGUYỄN THỊ TÂM

TN

-

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGHIÊN CỨU NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỀU KHIỂN

HỆ TRUYỀN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐỘNG CƠ ĐỒNG BỘ KÍCH TỪ NAM CHÂM VĨNH CỬU BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN CUỐN

CHIẾU (BACKSTEPPING)

Ngành: TỰ ĐỘNG HÓA

Học Viên: NGUYỄN THỊ TÂM

Người HD Khoa học: PGS.TS NGUYỄN NHƯ HIỂN

THÁI NGUYÊN – 2011

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TÊN ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỀU KHIỂN HỆ TRUYỀN

ĐỘNG SỬ DỤNG ĐỘNG CƠ ĐỒNG BỘ KÍCH TỪ NAM CHÂM VĨNH CỬU BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN CUỐN CHIẾU (Backstepping)

Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Ngày giao đề tài: / /

Ngày hoàn thành: / /

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

PGS.TS Nguyễn Như Hiển

HỌC VIÊN

Nguyễn Thị Tâm

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan những nghiên cứu dưới đây là của tôi , nếu sai tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm

Thái Nguyên, ngày tháng năm 2011

Người cam đoan

Nguyễn Thị Tâm

Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật Chuyên ngành: Tự động hóa

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn

MỤC LỤC

Lời cam đoan

Mục lục

Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt

Danh mục các bảng

Danh mục các hình vẽ và đồ thị

Chương 1: Tổng quan về các hệ thống điều khiển phi tuyến và áp dụng

1.1 Tổng quan về hệ thống điều khiển phi tuyến 4

1.1.1 Phương pháp điều khiển phân tích mặt phẳng pha 5

1.1.3 phương pháp tuyến tính hóa trong lân cận điểm làm việc 6

1.1.4 Điều khiển tuyến tính hình thức 8

1.1.6 Nguyên lý điều khiển tựa theo thụ động (PBC) 10

1.2 Mô hình hệ thống của động cơ đồng bộ kích thích vĩnh cửu 21

1.2.1 Tổng quan về động cơ đồng bộ kích thích vĩnh cửu 21

1.2.2 Xây dựng cấu trúc bộ điều khiển 25

1.2.3 Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ đồng bộ 33

2.1.1 Sơ lược về ngành sản xuất xi măng 34

2.1.1.1 Sản xuất theo công nghệ lò đứng thủ công 35

2.1.1.2 Sản xuất theo công nghệ lò đứng cơ giới hóa 36

2.1.2 Nguyên liệu và nhiên liệu để sản xuất xi măng 37 2.1.2.1 Nguyên liệu để sản xuất xi măng 37 2.1.2.2 Nhiên liệu để sản xuất xi măng 42

2.2.1.1 Chế biến sơ bộ và đồng nhất nguyên liệu 45

2.4 Xây dựng cấu trúc điều khiển hệ thống cân băng định lượng dùng

2.4.1 Sơ đồ khối và nguyên lí điều khiển 53 2.4.2 Cấu trúc điều khiển hệ thống cân băng định lượng dùng động cơ

đồng bộ kích thích vĩnh cửu với bộ điều khiển phi tuyến 57

CHƯƠNG 3: Áp dụng phương pháp điều khiển phi tuyến

3.1.2.2 Cấu trúc điều khiển hệ thống cân băng định lượng 59

Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật Chuyên ngành: Tự động hóa

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn

3.2.1 Thiết kế bộ điều khiển Backstepping cơ bản thành phần isd 62 3.2.2 Thiết kế bộ điều khiển Backstepping cơ bản thành phần isq 65 3.2.3 Thiết kế bộ điều khiển Backstepping theo phương pháp tuyến tính

3.2.6 Thiết kế bộ điều khiển isd và isq có đưa thêm khâu tích phân 69

4.1.1 Sơ đồ của bộ điều khiển BPC trong mô hình Matlab-Simulink 78

4.1.1.2 Các khâu tính toán giá trị đặt 78

Danh mục các bảng Bảng 1 Thành phần đá vôi đất sét ở một số cơ sở sản xuất xi măng ở nước ta 39 Bảng 2 Thành phần hoá học phụ gia điều chỉnh 42

Danh mục các hình vẽ và đồ thị

ĐKPHTT Điều khiển phản hồi trạng thái

ĐTPT Đối tượng phi tuyến

ĐB KTNCVC Đồng bộ kích thích nam châm vĩnh cửu

BPC Điều khiển Backstepping (Backstepping Control)

KTVC Kích thích vĩnh cửu

Hệ EL Hệ Euler-Lagrange

MĐĐB Máy điện đồng bộ

ĐCXCBP Động cơ xoay chiều ba pha

v Tín hiệu đầu vào

 Là góc vận tốc giữa véc tơ từ thông stator và từ thông nam châm

isu, isv và isw Dòng điện ba pha của pha U, pha V và pha W

ω Vận tốc góc (tốc độ đầu ra được điều khiển)

ω* Tốc độ điều khiển mong muốn (giá trị tốc độ đặt)

usd Điện áp Stator đo ở vị trí đỉnh cực (dọc theo trục d)

usq Điện áp Stator đo ở vị trí ngang cực (dọc theo trục q)

isd Dòng điện Stator đo ở vị trí đỉnh cực (dọc theo trục d)

isq Dòng điện Stator đo ở vị trí ngang cực (dọc theo trục q)

Lsd Điện cảm Stator đo ở vị trí đỉnh cực

Lsq Điện cảm Stator đo ở vị trí ngang cực

ΨP Từ thông cực (từ thông rotor vĩnh cửu)

Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật Chuyên ngành: Tự động hóa

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn

sd

T Hằng số thời gian Stator tại vị trí đỉnh cực (trục d)

sq

T Hằng số thời gian Stator tại vị trí đỉnh cực (trục q)

mM Mô men của động cơ đồng bộ KTVC

m* Mô men mong muốn của động cơ đồng bộ KTVC

r Vector từ thông Rotor

H Hàm tổng năng lượng của động cơ

He Hàm năng lượng của phần điện

Hm Hàm năng lượng của phần cơ

 Là góc trượt (góc giữa từ thông stator và trục rotor)

U BPC Là điện áp do bộ điều khiển BPC tạo ra

u * sd Là điện áp rotor thành phần theo trục d mong muốn của động cơ

u * sq Là điện áp rotor thành phần ngang trục q mong muốn của động cơ

*

sd sd sd

i   i  i Là sai lệch dòng điện rotor thành phần theo trục d giữa giá trị đặt và

giá trị lấy từ bộ điều khiển mô men

K() Hệ số suy giảm

Hình 1.6 Minh họa khái niệm ổn định Lyapunov 13

Hình 1.8 Thêm vào và bớt đi thành phần mong muốn  18 Hình 1.9 Backstepping  qua khâu tích phân 19 Hình 1.10 Hệ (1.12) sau khi đưa bộ tổng hợp theo phương pháp

Hình 1.11 Mô hình đơn giản của ĐCĐB ba pha 25 Hình 1.12 Thiết lập các véc tơ không gian từ các đại lượng pha 26 Hình 1.13 Biểu diễn dòng điện Stator dưới dạng vector không gian với các

phần tử is và is thuộc hệ toạ độ Stator cố định 27 Hình 1.14 Chuyển hệ tọa độ cho vector không gian bất kỳ V 28 Hình 1.15 Biểu diễn vector không gian trên hệ toạ độ từ thông Rotor, còn

Hình.17 Mô hình MĐĐB-KTVC trên hệ tọa dộ dq (hệ tọa độ từ thông ) 32 Hình 2.1 Sơ đồ công nghệ sản xuất xi măng lò đứng cơ giới hóa của một

Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý kết cấu băng tải 51

data error !!! can't not

read

data error !!! can't not

read

data error !!! can't not

read

data error !!! can't not

read

data error !!! can't not

read

data error !!! can't not

read

data error !!! can't not

read

data error !!! can't not

read

data error !!! can't not

read

data error !!! can't not

read

data error !!! can't not

read

data error !!! can't not

read

data error !!! can't not

read

data error !!! can't not

read

data error !!! can't not

read

data error !!! can't not

read

read

data error !!! can't not

read