9.1. Khái niệm chung
Hệ điều chỉnh tự động truyền động điện trong quá trình làm việc thường bị thay đổi tham số và cấu trúc thí dụ như: mạch từ máy điện bị bão hòa làm điện cảm suy giảm; điện trở của móy điện thay đổi theo nhiệt độ làm việc; đặc tính của bộ biến đổi điện tử công suất thay đổi do ảnh hưông của dòng điện phụ tải hoặc tốc độ làm việc V.V.. Nếu như hệ truyền động điện ctí cấu trúc, tham sổ bộ điều chỉnh cố định và được chỉnh định theo tiêu chuẩn tối ưu nào đo' ở các giá trị xác định của hệ, thì chẵt lượng của hệ sẽ không được đảm bảo khi tham số, cấu trúc của hệ bị thay đổi. vi vậy trong hệ điều chỉnh tự động truyền động điện yêu cầu chẩt lượng cao, cần phải có mạch điều chỉnh với cấu trúc, tham số cùa nó có thể thay đổi đáp ứng theo sự biến thiên của hệ, sao cho đảm bảo yêu cầu chất lượng của hệ. Người ta gọi đó là hệ truyền động điện điều chỉnh thích nghi.
Cấu trúc chung của hệ truyền động điện điều chỉnh thích nghi được trình bày trên hình 9-1, trong đó nó có phần cơ bản của hệ điều chỉnh và co' thêm phàn điêu chính thích nghi. Tổt cả sự thay đổi tham số của đối tượng điều chỉnh nhiễu loạn phụ tải và các tín hiệu điều khiển được dưa vào mạch nhận dạng I, kết quả nhận dạng được đưa vào mạch tính toán. Dựa trên các tiêu chuẩn chổt lượng yêu cầu, mạch tính toán sẽ xác định tin hiệu điều chỉnh cho mạch thích nghi A, tĩr đó sẽ tác động lên các bộ điều chỉnh đế thay đổi tham số hoặc cỗu trúc của nó sao cho chất lượng của hệ đạt yêu cằu chát lượng mong muốn.
Hệ truyền động điện điều chỉnh thích nghi có nhiều dạng khốc nhau, nếu phân loại chúng theo mục đích ta cd:
H ink9-1. cấu trúc chung hệ điều chinh thích nghi:
1- mạch cơ bàn; 2- mạch thích nghi.
a) Hệ truyền động điện điều chỉnh thích nghi tối ưu theo tiêu chuẩn tối ưu định trước.
b) Hệ truyền động điện điều chỉnh thích nghi bất biến đảm bảo đặc tính động theo yêu càu, mà không phụ thuộc vào nhiễu loạn phụ tải.
c) Hệ truyỄn động điện điều chỉnh thích nghi tự chỉnh.
Theo phương pháp nhận dạng có thể phân hệ truyền động điện điều chinh thích nghi ra ba loại:
a) Hệ điều khiển với mạch thích nghi kiểu hở, trong đó tham số bộ điều chỉnh được chỉnh định trực tiếp dựa trên việc đo tham sỗ của hệ.
b) Hệ điều khiển với mạch thích nghi kiểu kín, trong đo' mạch nhận dạng sẽ thực hiện nhận dạng hệ qua việc so aánh đặc tính yêu càu và thực tế của hệ, tìí đo' thực hiện điều khiển hệ.
c) Hệ tự tìm kiếm, trong đó sẽ phât hiện ảnh hưởng của sự thay đổi tính chất bộ điều chỉnh lên đậc tính của hệ.
Hệ điều khiến với mạch thích nghi kiểu hở cần số lượng thông tin nhiều hơn so với mạch thích nghi kiểu kín, nó tác động nhanh hơn và đảm bảo hệ ổn định nhưng no' chỉ bù được ảnh hưởng của các tham sổ đo được.
Hệ điều khiển với mạch thích nghi kiểu kín không yêu cầu nhiỄu thông tin, nhưng cằn quan tâm tớĩ đn định của hệ đặc biệt đối vởi hê phi tuyến. Đối với hệ tự tìm kiếm cần ít thông tin nhẩt nhưng thời gian nhận dạng lại kéo dài hơn.
Theo tiêu chuẩn thích nghi co' thể chia ra:
a) Hệ điều khiển đảm bảo giữ một vài đại lượng của hệ không thay đổi hay thay đổi theo quy luật cỊặt trước. ,
b) Hệ điều khiển với tiêu chuẩn cực trị, hệ này thường là mạch thích nghi kiê’v kín. Có thể đảm bảo giá trị cực tiểu của sai lệch mạch thích nghi eA tù các tiêu chuẩn:
Q = eA(í) Q = ?Ẵ. w
(9-1)
trong đó là các hệ sổ trọng lượng.
Mặt khác có thể giũ giá trị cưc trị của các tiêu chuẩn tích phân sai lệch:
t
Q - jeAịỉ)dt
t
Q = j-|eAơ) [dí
t t
Q = ỉ e2Aơ)dt = Ji I ỂA(í) I dt
o o
(9-2)
Trong hệ truyền động điện đièu chỉnh thích nghi thường hay sử dụng hệ thích nghi tói líu và bất biến với mạch nhận dạng bằng việc đo trục tiếp.
9.2. Cấu trúc mạch diều chính thích nghi
Trong lý thuyết điều khiển tự động, có rất nhiều mạch dièu chỉnh thích nghi, tuy vậy trong hệ truyẽn động điện điều chính thích nghi thường sử dụng một vài loại. Mộ ú trong cầu trúc
đơn giản nhất là mạch đièu chỉnh thích nghi có mạch nhận dạng kiểu hở được trinh bày trên hỉnh 9-2, trong đo' sủ dụng mạch đo trực tiếp hoặc gián tiếp các tham sổ biến đổi của đối tượng điều chỉnh Trong mạch tính toán thường thiết lập thuật toán cố định để tính toán tham só mạch điều chỉnh Tỉp Các thuật toán nãy phụ thuộc vào tiêu chuẩn thích nghi. Mạch điều chình thích nghi bất biến, thường được dùng trong hệ truyền động có cáu trúc trinh bày trên hình 9-3.
Hình 9-2. ỉliều chinh thích nghi vói mạch nhận dạng kiều hờ.
Hãm truyền của hệ :
„ fR(p/s(p) +fK(p)FS(p)
Jt _ _
'p > + Ws(P> (9-3)
Khi đảm bảo điều kiện:
I FK(j<u)FS(jw) I — 1
thì những thay đổi tham sỗ của đồi tượng hệ không bị ảnh hưởng.
Mạch điều chỉnh thích nghi với mạch thích nghi kiểu kín thường dùng trong hệ truyền động điện là mạch đièu chinh thích nghi với mô hình có định song song (xem ’■ ính 9-4). Trong đo' FM(p) là mô hỉnh cô định cùa hệ theo uẽu chuẩn tối ưu định trưốc. Sai lệch giữa tín hiệu ra của hệ và tín hiệu rĩ. của mô hình fA được đưa vào khối bù i’k(p) tác đông lên hệ à đầu ra bộ đi^u chỉnh i'ji(p) sao cho tín hiệu ra của hệ gần với tỉn hiệu của mô hình. Ta có:
rR(p/s(1ằ)+ FM(p)FK(p)FS(P) I , =---—”—---——---—
1 + FR(p)FSlp) + FK(p}FS(p)
Hàm truyền FK được chọn theo tiêu chuẩn thích nghi. Khi Fjqp) ~
K với K >> 1 thì hàm truyền F(p) ' = FM(p).
Tuy nhiên cằn phải kiểm tra ổn định của hệ.
Mach điều chinh thích nghi với mạch thích nghi kiểu kín trong hệ truyền đông điện phức tạp thường sử dụng mạch vi xử lý hoậc vi tính. Trong đó khâu nhận dạng, mô hlnh Fm,...., thuật toán thích nghi cũng như đối tượng và bộ điêu chỉnh được mô tả bàng phương pháp không gian trạng thái. Cấu trúc của hệ được trình bày trẽn hỉnh 9- 9 .
9.3. Nhận dạng các tham sỗ cùa hệ thong truyền động điện
Hỉnh 9-3. Mạch điều chình thích nghỉ theo nguyên tác hất biẽn.
Hình 9-4. Điều chinh thích nghi dùng mó hình.
Trong hê truyền động điện điều chỉnh thích nghi, việc đo giá trị tức thời của tham sô hệ thống thường sử dụng phương pháp đo gián tiếp. Tuy vậy phương pháp này lại phự thuộc vào thòi gian, vì vậy thời gian đo cằn phải chọn sao cho trong quá trình đo, tham sứ thay đổi ít nhẫt.
Việc nhận dạng các tham số của hệ truyền dộng điện thường dựa trên phương pháp tính toán các tham số bằng giải phương trình vì phân theo sỗ liệu của một só tham số đo ỉuờng được.
Dối với phương trình vi phân bậc nhất ta có:
dyíO
r-——---F ỵ(t) = Kx(t) (9-5)
dt
Giải (9-5) trong khoảng thời gian <O,Í1>; trong trường hợp hằng số thời gian T không đổi: