Luận Văn Thạc Sĩ HCMUTE Về Điều Khiển Tốc Độ Động Cơ Sử Dụng Logic Mờ

• Tác giả: Nguyễn Thanh Sang
• Người hướng dẫn: PGS-TS. Nguyễn Minh Tâm
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện
• Đề tài: Điều Khiển Tốc Độ Động Cơ Bằng Logic Mờ
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sĩ
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Thành Phố Hồ Chí Minh

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: Tổng quan lĩnh vực nghiên cứu
• 1.1. Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu đề tài
• 1.2. Mục tiêu đề tài
• 1.3. Phạm vi nghiên cứu đề tài
• 1.4. Nhiệm vụ nghiên cứu đề tài
• 1.5. Phương pháp nghiên cứu
• 1.6. Tính cấp thiết đề tài
• 1.7. Tính mới của đề tài
• 1.8. Cấu trúc đề tài
• 2. 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. Mạch điện tương đương của động cơ không đồng bộ
• 2.3. Khảo sát Vector không gian trên động cơ không đồng bộ ba pha
• 2.4. Hệ trục tọa độ (α, β)
• 2.5. Hệ trục tọa độ (d, q)
• 2.6. Các phương trình cơ bản của động cơ không đồng bộ ba pha
• 2.7. Các thông số của động cơ
• 3. CHƯƠNG 3: Lý thuyết Logic mờ và ứng dụng
• 3.1. Định nghĩa Logic mờ (Fuzzy logic)
• 3.2. Các kiểu hàm liên thuộc của tập mờ
• 3.2.1. Tập mờ tam giác
• 3.2.2. Tập mờ hình thang
• 3.2.3. Tập mờ dạng L
• 3.2.4. Tập mờ Gamma tuyến tính (L trái)
• 3.2.5. Hàm liên thuộc Singleton
• 3.3. Cấu trúc cơ bản của hệ mờ
• 3.3.1. Khối mờ hóa ngõ vào (Fuzzification)
• 3.3.2. Khối luật mờ (Rules)
• 3.3.3. Khối giải mờ ngõ ra (De-fuzzification)
• 4. CHƯƠNG 4: Lý thuyết về điều khiển PID
• 4.1. Định nghĩa điều khiển PID
• 4.2. Thuật toán PID số
• 4.3. Thuật toán PID rời rạc hóa
• 4.4. Hiệu chỉnh thông số của bộ điều khiển PID
• 4.4.1. Phương pháp thứ nhất
• 4.4.2. Phương pháp thứ 2
• 5. CHƯƠNG 5: Thiết kế hệ thống điều khiển tốc độ động cơ bằng Logic mờ trên phần mềm Matlab Simulink
• 5.1. Mô hình điều khiển tốc độ động cơ băng tải bằng Logic mờ
• 5.2. Giải thuật điều khiển
• 5.3. Chương trình điều khiển
• 5.4. Kết quả mô phỏng
• 5.5. Mô hình điều khiển tốc động động cơ quạt thông gió trang trại chăn nuôi gà
• 5.5.1. Giải thuật điều khiển
• 5.5.2. Chương trình điều khiển
• 5.5.3. Kết quả mô phỏng
• 5.6. Mô hình điều khiển tốc độ động cơ bơm nước sử dụng pin quang điện bằng Logic mờ
• 5.6.1. Giải thuật điều khiển
• 5.6.2. Chương trình điều khiển
• 5.6.3. Kết quả mô phỏng
• 6. CHƯƠNG 6: Kết luận và định hướng phát triển
• 6.1. Ưu điểm và khuyết điểm của đề tài
• 6.2. Định hướng phát triển
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan lĩnh vực nghiên cứu

Kỹ thuật điện tử đã có những bước phát triển mạnh mẽ từ những năm 70-80 của thế kỷ XX, đặc biệt trong lĩnh vực điều khiển và tự động hóa. Điều khiển động cơ là một trong những ứng dụng quan trọng nhất của kỹ thuật điện tử. Động cơ không đồng bộ ba pha, với cấu trúc đơn giản và hiệu suất cao, đã trở thành lựa chọn phổ biến trong nhiều ứng dụng công nghiệp. Tuy nhiên, việc điều chỉnh tốc độ và khống chế quá trình quá độ của động cơ không đồng bộ vẫn còn gặp nhiều khó khăn. Để khắc phục những nhược điểm này, việc áp dụng logic mờ vào điều khiển động cơ đã mở ra hướng đi mới, giúp nâng cao độ chính xác và tin cậy trong điều khiển. Hệ thống điều khiển sử dụng logic mờ cho phép xử lý thông tin không chắc chắn và mơ hồ, từ đó cải thiện hiệu suất của động cơ. Việc nghiên cứu và ứng dụng logic mờ trong điều khiển động cơ không đồng bộ ba pha là một bước tiến quan trọng trong lĩnh vực tự động hóa.

1.1. Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu đề tài

Mục tiêu của đề tài là tìm hiểu và ứng dụng lý thuyết logic mờ vào hệ thống điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ ba pha. Đề tài sẽ khảo sát đáp ứng của hệ thống điều khiển logic mờ với một số mô hình động cơ khác nhau. Phạm vi nghiên cứu sẽ tập trung vào việc mô phỏng và phân tích hiệu quả của các thuật toán điều khiển logic mờ trên phần mềm Matlab - Simulink. Nghiên cứu này không chỉ giúp nâng cao hiệu suất điều khiển mà còn cung cấp tài liệu tham khảo cho các nghiên cứu và ứng dụng khác trong lĩnh vực công nghệ tự động hóa.

II. Cơ sở lý thuyết về động cơ không đồng bộ ba pha

Động cơ không đồng bộ ba pha là loại động cơ phổ biến trong công nghiệp nhờ vào cấu trúc đơn giản và hiệu suất cao. Mạch điện tương đương của động cơ không đồng bộ cho phép phân tích và thiết kế hệ thống điều khiển một cách hiệu quả. Các thông số như điện trở, điện cảm và từ thông là những yếu tố quan trọng trong việc xác định hiệu suất của động cơ. Việc khảo sát vector không gian trên động cơ không đồng bộ giúp hiểu rõ hơn về mối quan hệ giữa các đại lượng điện áp và dòng điện trong hệ thống. Điều này là cần thiết để phát triển các phương pháp điều khiển hiện đại, bao gồm cả logic mờ. Các phương trình cơ bản của động cơ không đồng bộ ba pha sẽ được sử dụng để xây dựng mô hình điều khiển và phân tích hiệu quả của các thuật toán điều khiển.

2.1. Mô tả chung về động cơ không đồng bộ

Máy điện không đồng bộ ba pha hoạt động dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ. Dòng điện ba pha trong dây quấn stator tạo ra từ trường quay, từ đó sinh ra sức điện động và dòng điện trong dây quấn rotor. Động cơ không đồng bộ có hai loại rotor chính: rotor dây quấn và rotor lồng sóc. Rotor lồng sóc được ưa chuộng hơn do cấu trúc đơn giản, dễ chế tạo và không cần bảo trì. Tuy nhiên, việc điều chỉnh tốc độ của động cơ không đồng bộ vẫn gặp nhiều thách thức, đặc biệt trong các quá trình quá độ. Do đó, việc áp dụng logic mờ vào điều khiển động cơ không đồng bộ ba pha là một giải pháp tiềm năng để cải thiện hiệu suất và độ tin cậy của hệ thống.

III. Lý thuyết logic mờ và ứng dụng

Logic mờ là một lý thuyết được phát triển để xử lý thông tin không chắc chắn và mơ hồ. Khái niệm này được giới thiệu bởi Lotfi Zadeh và đã được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, bao gồm cả điều khiển tự động. Hệ thống điều khiển logic mờ bao gồm các khối mờ hóa ngõ vào, khối luật mờ và khối giải mờ ngõ ra. Việc sử dụng logic mờ trong điều khiển động cơ không đồng bộ cho phép xây dựng các luật điều khiển đơn giản hơn, dễ điều chỉnh và đáp ứng tốt hơn so với các phương pháp truyền thống. Các ứng dụng của logic mờ trong điều khiển động cơ không chỉ giúp cải thiện hiệu suất mà còn giảm thiểu chi phí và thời gian thiết kế hệ thống.

3.1. Định nghĩa logic mờ

Logic mờ là một phương pháp lý thuyết cho phép mô tả và xử lý thông tin không rõ ràng. Khác với logic cổ điển, nơi mà các giá trị chỉ có thể là đúng hoặc sai, logic mờ cho phép các giá trị nằm trong khoảng từ 0 đến 1, thể hiện mức độ đúng sai. Điều này rất hữu ích trong các ứng dụng thực tế, nơi mà thông tin thường không chính xác hoặc không đầy đủ. Việc áp dụng logic mờ trong điều khiển động cơ không đồng bộ giúp cải thiện khả năng điều chỉnh và đáp ứng của hệ thống, từ đó nâng cao hiệu suất hoạt động của động cơ.