Nghiên cứu điều khiển hệ thống truyền động với động cơ đồng bộ từ thông dọc trục

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐCĐB TỪ THÔNG DỌC TRỤC CÓ TÍCH HỢP Ổ ĐỠ TỪ

1.1. Mở đầu

1.2. Sự phát triển của máy điện đồng bộ kích từ nam châm vĩnh cửu từ thông dọc trục

1.3. Các kiểu máy điện từ thông dọc trục kích từ nam châm vĩnh cửu

1.3.1. Các cấu hình cơ bản của động cơ đồng bộ từ thông dọc trục

1.3.2. Lựa chọn cấu hình động cơ đồng bộ từ thông dọc trục

1.3.3. Mô hình truyền thống về ổ đỡ trục động cơ

1.3.4. Mô hình ĐC thông dụng sử dụng ổ từ đỡ trục ĐC

1.3.5. Mô hình tích hợp ổ từ dọc trục vào động cơ đồng bộ từ thông dọc trục

1.4. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước

1.4.1. Tình hình nghiên cứu trong nước

1.4.2. Tình hình nghiên cứu ngoài nước

1.5. Định hướng nghiên cứu của luận án

2. CHƯƠNG 2: MÔ HÌNH HÓA ĐỘNG CƠ ĐỒNG BỘ TỪ THÔNG DỌC TRỤC KÍCH TỪ NCVC TÍCH HỢP Ổ ĐỠ TỪ DỌC TRỤC

2.1. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của động cơ đồng bộ từ thông dọc trục kích từ nam châm vĩnh cửu

2.2. Nguyên lý làm việc động cơ đồng bộ từ thông dọc trục NCVC

2.3. Mô hình toán học của động cơ từ thông dọc trục kích từ NCVC

2.4. Mô hình toán học của động cơ đồng bộ từ thông dọc trục tích hợp chức năng ổ từ dọc trục trên hệ tọa độ đồng bộ từ thông

2.5. Tính toán lực hút dọc trục

2.5.1. Xác định lực dọc trục của ĐCĐB từ thông dọc trục kích từ nam châm vĩnh cửu

2.5.2. Mô hình toán học của ĐC AFPM

3. CHƯƠNG 3: ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ ĐỒNG BỘ TỪ THÔNG DỌC TRỤC

3.1. Cấu trúc điều khiển vectơ động cơ AFPM

3.1.1. Cấu trúc điều khiển tổng quát

3.1.2. Thiết kế điều khiển động cơ AFPM bằng phương pháp kinh điển

3.1.3. Thiết kế điều khiển động cơ AFPM bằng phương pháp Backstepping-SMC

3.2. Các kết quả mô phỏng

3.2.1. Mô phỏng hệ thống với mạch vòng ngoài PID, mạch vòng dòng điện PID

3.2.2. Mô phỏng hệ thống với mạch vòng ngoài Backstepping-trượt

4. CHƯƠNG 4: HỆ THỐNG THÍ NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM

4.1. Hệ thống thí nghiệm

4.2. Kết quả thực nghiệm

4.2.1. Động cơ chạy với tốc độ nhỏ hơn tốc độ định mức n=1500 vòng/phút

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CÓ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tính cấp thiết của đề tài

Hệ thống truyền động sử dụng động cơ điện (ĐC) xoay chiều đã trở thành một phần quan trọng trong nhiều ứng dụng công nghiệp. Tuy nhiên, vấn đề bảo trì và thay thế các vòng bi cơ vẫn là một thách thức lớn. Đặc biệt trong các môi trường khắc nghiệt, việc sử dụng động cơ đồng bộ (ĐCĐB) không tiếp xúc là một giải pháp khả thi. Hệ thống này không chỉ giúp giảm thiểu hao mòn mà còn nâng cao hiệu suất làm việc. Các ứng dụng chính bao gồm máy nén cao tốc và các thiết bị trong ngành công nghệ sạch. Việc nghiên cứu và phát triển công nghệ động cơ này là cần thiết để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao trong các lĩnh vực như y tế, quốc phòng và công nghiệp vũ trụ.

II. Đối tượng phạm vi và phương pháp nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của luận án là động cơ đồng bộ từ thông dọc trục có tích hợp ổ đỡ từ dọc trục. Luận án tập trung vào việc thiết kế điều khiển cho ĐC nhằm sinh ra mô men quay và lực dọc trục mà không cần bổ sung ổ đỡ. Phạm vi nghiên cứu bao gồm việc xây dựng mô hình toán học cho ĐC và thiết kế các bộ điều khiển. Phương pháp nghiên cứu kết hợp lý thuyết và thực nghiệm, sử dụng các phần mềm mô phỏng để đảm bảo chất lượng điều khiển. Các kết quả đạt được sẽ chứng minh tính khả thi của hệ thống truyền động không tiếp xúc này.

III. Những đóng góp mới ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án

Luận án đã đóng góp nhiều điểm mới trong nghiên cứu điều khiển động cơ. Việc xây dựng mô hình toán học cho động cơ AFPM và tính lực tác dụng dọc trục là một trong những thành tựu quan trọng. Thiết kế bộ điều khiển dòng điện và tốc độ bằng phương pháp Lyapunov và Backstepping đã chứng minh hiệu quả trong việc điều khiển hệ thống. Ý nghĩa khoa học của luận án không chỉ nằm ở việc phát triển công nghệ mới mà còn trong việc ứng dụng vào các lĩnh vực như bơm hóa chất và thiết bị y tế. Kết quả nghiên cứu có thể ứng dụng trong các hệ thống có tốc độ cao và siêu cao, mở ra nhiều cơ hội mới cho ngành công nghiệp.

IV. Bố cục của luận án

Luận án được cấu trúc thành bốn chương chính. Chương 1 tổng quan về động cơ đồng bộ từ thông dọc trục có tích hợp ổ đỡ từ. Chương 2 mô hình hóa động cơ này, bao gồm cấu tạo và nguyên lý làm việc. Chương 3 tập trung vào việc điều khiển động cơ, với các phương pháp điều khiển hiện đại. Cuối cùng, chương 4 trình bày hệ thống thí nghiệm và kết quả thực nghiệm, từ đó rút ra những kết luận và kiến nghị cho các nghiên cứu tiếp theo.

Luận án tiến sĩ về điều khiển hệ thống truyền động sử dụng động cơ đồng bộ từ thông dọc trục