Luận Văn Thạc Sĩ Về Điều Khiển Tốc Độ Động Cơ Không Đồng Bộ 3 Pha Sử Dụng Bộ Điều Khiển PID Mờ Lai

• Tác giả: Nguyễn Minh Chơn
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Thanh Phương
• Trường học: Trường Đại Học Công Nghệ Tp. Hcm
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện
• Đề tài: Điều Khiển Tốc Độ Động Cơ Không Đồng Bộ 3 Pha Dùng Bộ Điều Khiển Pid Mờ Lai
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sĩ
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
• 1.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN
• 1.2.1. Điều khiển vô hướng động cơ không đồng bộ (scalar)
• 1.2.2. Phương pháp điều chế vector không gian
• 1.2.3. Điều khiển định hướng trường
• 2. CHƯƠNG 2: MÔ HÌNH TOÁN CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA
• 2.1. Giới thiệu về động cơ không đồng bộ ba pha
• 2.2. Vector không gian của các đại lượng ba pha
• 2.2.1. Xây dựng vector không gian
• 2.2.2. Chuyển hệ tọa độ cho vector không gian
• 2.2.3. Biểu diễn các vector không gian trên hệ tọa độ từ thông rotor
• 2.3. Mô hình của động cơ không đồng bộ ba pha
• 2.3.1. Lý do xây dựng mô hình
• 2.3.2. Hệ phương trình cơ bản của động cơ
• 2.3.3. Các tham số của động cơ
• 2.3.4. Mô hình trạng thái của động cơ trên hệ tọa độ stator
• 2.3.5. Mô hình trạng thái của động cơ trên hệ tọa độ rotor
• 2.3.6. Ưu điểm của việc mô tả động cơ không đồng bộ ba pha trên hệ tọa độ từ thông rotor
• 2.4. Bộ điều chế độ rộng xung PWM
• 2.5. Mô hình động cơ không đồng bộ ba pha trên hệ tọa độ stator trong Simulink của Matlab
• 3. CHƯƠNG 3: ĐIỀU KHIỂN ĐỊNH HƯỚNG TRƯỜNG
• 3.1. Đại cương về phương pháp FOC
• 3.2. Cấu trúc nội dung phương pháp FOC
• 3.3. Mô phỏng phương pháp FOC bằng simulink/matlab
• 3.4. Sơ đồ cấu trúc hiện đại của phương pháp FOC trong Simulink/Matlab
• 3.5. Giải thích nguyên lí hoạt động
• 3.6. Kết quả mô phỏng điều khiển động cơ không đồng bộ bằng phương pháp FOC
• 3.7. Tham số mô phỏng
• 3.8. Trình tự mô phỏng
• 3.9. Nhận xét kết quả mô phỏng điều khiển FOC
• 4. CHƯƠNG 4: DÙNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN PID MỜ KẾT HỢP ĐIỀU KHIỂN ĐỊNH HƯỚNG TRƯỜNG ĐỂ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ
• 4.1. Tổng quan về phương pháp đề xuất
• 4.2. Bộ điều khiển mờ pi
• 4.3. Cấu trúc bộ điều khiển pid mờ
• 4.4. Cấu trúc bộ điều khiển pid mờ lai
• 4.5. Xây dựng các bộ điều khiển pi mờ
• 4.6. Mô phỏng điều khiển định hướng trường động cơ không đồng bộ dựa vào ước lượng từ thông rotor có bộ điều khiển mờ pi để điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ 3 pha
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN, HẠN CHẾ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI
• 5.1. Hướng phát triển
• Tài liệu tham khảo

I. Tổng quan về điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ 3 pha

Điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ 3 pha là một lĩnh vực quan trọng trong kỹ thuật điện. Động cơ không đồng bộ 3 pha được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng công nghiệp nhờ vào tính năng vận hành ổn định và hiệu suất cao. Tuy nhiên, việc điều khiển tốc độ của loại động cơ này gặp nhiều thách thức do tính phi tuyến và độ phức tạp của nó. Việc áp dụng các phương pháp điều khiển hiện đại như bộ điều khiển PID mờ lai giúp cải thiện hiệu quả điều khiển và đáp ứng nhanh hơn với các thay đổi trong tải.

1.1. Đặc điểm của động cơ không đồng bộ 3 pha

Động cơ không đồng bộ 3 pha có cấu trúc đơn giản và độ tin cậy cao. Chúng hoạt động dựa trên nguyên lý từ trường quay, giúp tạo ra mô men xoắn mà không cần bộ phận chổi than. Điều này làm giảm chi phí bảo trì và tăng tuổi thọ cho động cơ.

1.2. Tầm quan trọng của điều khiển tốc độ

Điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ là rất cần thiết trong các ứng dụng công nghiệp, nơi mà yêu cầu về độ chính xác và hiệu suất là rất cao. Việc điều khiển chính xác tốc độ giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất và tiết kiệm năng lượng.

II. Thách thức trong điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ

Điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ 3 pha gặp nhiều thách thức do tính phi tuyến và sự thay đổi của tải. Các yếu tố như độ trễ trong phản hồi, biến động tải và điều kiện môi trường có thể ảnh hưởng đến hiệu suất điều khiển. Việc phát triển các thuật toán điều khiển hiệu quả là cần thiết để giải quyết những vấn đề này.

2.1. Tính phi tuyến của động cơ

Động cơ không đồng bộ có đặc tính phi tuyến mạnh, điều này làm cho việc điều khiển trở nên phức tạp. Các phương pháp điều khiển truyền thống thường không đáp ứng tốt trong các tình huống này.

2.2. Biến động tải và ảnh hưởng đến điều khiển

Sự thay đổi đột ngột của tải có thể gây ra sự dao động trong tốc độ động cơ. Điều này yêu cầu hệ thống điều khiển phải có khả năng phản ứng nhanh và chính xác để duy trì tốc độ ổn định.

III. Phương pháp điều khiển PID mờ lai cho động cơ không đồng bộ

Phương pháp điều khiển PID mờ lai kết hợp giữa điều khiển PID truyền thống và logic mờ, giúp cải thiện khả năng điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ. Phương pháp này cho phép điều chỉnh các tham số Kp và Ki một cách linh hoạt, phù hợp với điều kiện hoạt động thực tế.

3.1. Nguyên lý hoạt động của bộ điều khiển PID mờ

Bộ điều khiển PID mờ sử dụng các quy tắc mờ để điều chỉnh các tham số điều khiển, giúp cải thiện độ chính xác và khả năng đáp ứng của hệ thống. Điều này đặc biệt hữu ích trong các tình huống có sự biến động lớn.

3.2. Lợi ích của việc sử dụng PID mờ lai

Việc áp dụng bộ điều khiển PID mờ lai giúp giảm thiểu sai số và tăng cường độ ổn định cho hệ thống điều khiển. Nó cũng cho phép hệ thống hoạt động hiệu quả hơn trong các điều kiện không chắc chắn.

IV. Ứng dụng thực tiễn của điều khiển PID mờ lai

Điều khiển PID mờ lai đã được áp dụng thành công trong nhiều lĩnh vực công nghiệp, từ sản xuất đến tự động hóa. Các kết quả nghiên cứu cho thấy phương pháp này không chỉ cải thiện hiệu suất mà còn giảm thiểu chi phí vận hành.

4.1. Kết quả nghiên cứu và mô phỏng

Các nghiên cứu cho thấy rằng việc áp dụng bộ điều khiển PID mờ lai giúp cải thiện đáng kể hiệu suất điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ. Mô phỏng trên Matlab cho thấy sự ổn định và độ chính xác cao trong các điều kiện khác nhau.

4.2. Ứng dụng trong ngành công nghiệp

Trong ngành công nghiệp, bộ điều khiển PID mờ lai đã được sử dụng để điều khiển các hệ thống băng tải, máy móc sản xuất và các thiết bị tự động khác, giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất và tiết kiệm năng lượng.

V. Kết luận và hướng phát triển tương lai

Điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ 3 pha bằng bộ điều khiển PID mờ lai là một giải pháp hiệu quả cho các thách thức trong điều khiển. Tương lai của nghiên cứu này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều cải tiến hơn nữa trong công nghệ điều khiển động cơ.

5.1. Tóm tắt kết quả nghiên cứu

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng bộ điều khiển PID mờ lai có thể cải thiện đáng kể hiệu suất điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ, giúp hệ thống hoạt động ổn định hơn trong các điều kiện khác nhau.

5.2. Hướng phát triển trong tương lai

Các nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc tối ưu hóa thuật toán điều khiển, phát triển các mô hình điều khiển thông minh hơn và áp dụng công nghệ mới như trí tuệ nhân tạo để nâng cao hiệu quả điều khiển.