Luận văn thạc sĩ: Điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ ba pha bằng logic mờ

Khám phá luận văn thạc sĩ HCMUTE về điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ ba pha bằng logic mờ, ứng dụng trong công nghiệp hiện đại.

• Tác giả: Phan Tấn Phát
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Minh Tâm
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện
• Đề tài: Nghiên Cứu Điều Khiển Tốc Độ Động Cơ Không Đồng Bộ Ba Pha Bằng Logic Mờ
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tổng quan lĩnh vực nghiên cứu, các kết quả nghiên cứu
• 1.2. VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA
• 1.2.1. Động cơ không đồng bộ 3 pha
• 2. LÝ THUYẾT LOGIC MỜ VÀ ĐIỀU KHIỂN PID
• 2.1. Định nghĩa Logic mờ (Fuzzy logic)
• 2.2. Các kiểu hàm liên thuộc của tập mờ
• 2.3. Cấu trúc cơ bản của hệ mờ
• 2.4. Khối mờ hóa ngõ vào (Fuzzification)
• 2.5. Khối luật mờ (Rules)
• 2.6. Khối giải mờ ngõ ra (De-fuzzification)
• 2.7. Định nghĩa điều khiển PID
• 2.8. Thuật toán PID số
• 2.9. Thuật toán PID rời rạc hóa
• 2.10. Hiệu chỉnh thông số của bộ điều khiển PID
• 3. THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ
• 3.1. ĐỘNG CƠ BẰNG LOGIC MỜ TRÊN PHẦN MỀM MATLAB SIMULINK
• 3.2. Mô hình điều khiển tốc độ động cơ băng tải bằng Logic mờ
• 3.3. Giải thuật điều khiển
• 3.4. Chương trình điều khiển
• 3.5. Sơ đồ điều khiển tổng quát
• 3.6. Các khối điều khiển trong chương trình và thông số kỹ thuật
• 3.7. Điều khiển Logic mờ sử dụng trong chương trình
• 3.8. Kết quả mô phỏng
• 3.9. Mô hình điều khiển tốc động động cơ quạt thông gió trang trại chăn nuôi gà
• 3.10. Giải thuật điều khiển
• 3.11. Chương trình điều khiển
• 3.12. Kết quả mô phỏng
• 4. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• 4.1. Hướng phát triển tiếp theo
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về động cơ không đồng bộ ba pha

Động cơ không đồng bộ ba pha là một trong những loại động cơ điện phổ biến nhất trong công nghiệp. Với nhiều ưu điểm như cấu trúc đơn giản, dễ chế tạo và chi phí thấp, động cơ này đã trở thành lựa chọn hàng đầu cho nhiều ứng dụng. Tuy nhiên, việc điều khiển tốc độ của động cơ không đồng bộ ba pha gặp nhiều thách thức do đặc tính phi tuyến của nó. Các phương pháp điều khiển truyền thống như PID thường không đáp ứng tốt trong các điều kiện tải thay đổi. Do đó, việc áp dụng các phương pháp điều khiển hiện đại như logic mờ trở nên cần thiết. Logic mờ cho phép điều khiển động cơ một cách linh hoạt và chính xác hơn, giúp cải thiện hiệu suất và độ tin cậy của hệ thống.

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

Động cơ không đồng bộ ba pha có nhiều đặc điểm nổi bật. Đầu tiên, nó có khả năng khởi động dễ dàng và vận hành ổn định. Thứ hai, động cơ này có kích thước nhỏ gọn và chi phí bảo trì thấp. Tuy nhiên, nhược điểm lớn nhất của nó là đặc tính cơ phi tuyến, điều này làm cho việc điều khiển trở nên phức tạp. Các phương pháp điều khiển truyền thống thường không đáp ứng tốt với các thay đổi về tải và tốc độ. Do đó, việc nghiên cứu và phát triển các phương pháp điều khiển mới là rất cần thiết.

II. Lý thuyết logic mờ

Logic mờ là một phương pháp điều khiển thông minh, cho phép xử lý thông tin không chắc chắn và mơ hồ. Trong bối cảnh điều khiển động cơ không đồng bộ ba pha, logic mờ giúp cải thiện độ chính xác và hiệu suất của hệ thống. Cấu trúc cơ bản của hệ thống logic mờ bao gồm ba khối chính: khối mờ hóa ngõ vào, khối luật mờ và khối giải mờ ngõ ra. Các hàm liên thuộc được sử dụng để xác định mức độ thuộc về của các biến đầu vào, từ đó đưa ra quyết định điều khiển phù hợp. Việc áp dụng logic mờ trong điều khiển động cơ không đồng bộ đã cho thấy hiệu quả vượt trội so với các phương pháp truyền thống.

2.1. Cấu trúc của hệ thống logic mờ

Hệ thống logic mờ bao gồm ba khối chính: khối mờ hóa ngõ vào, khối luật mờ và khối giải mờ ngõ ra. Khối mờ hóa ngõ vào chuyển đổi các giá trị đầu vào thành các giá trị thuộc về trong tập mờ. Khối luật mờ sử dụng các luật điều khiển để xác định hành động cần thực hiện dựa trên các giá trị thuộc về. Cuối cùng, khối giải mờ ngõ ra chuyển đổi các giá trị thuộc về thành các giá trị điều khiển cụ thể. Cấu trúc này cho phép hệ thống hoạt động linh hoạt và hiệu quả trong việc điều khiển động cơ không đồng bộ.

III. Thiết kế hệ thống điều khiển tốc độ động cơ

Hệ thống điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ ba pha bằng logic mờ được thiết kế trên phần mềm MATLAB Simulink. Mô hình động cơ được xây dựng dựa trên các phương trình cơ bản của động cơ không đồng bộ. Các hàm liên thuộc được lựa chọn dựa trên các thông số của mô hình động cơ. Kết quả mô phỏng cho thấy hệ thống điều khiển logic mờ có hiệu suất tốt hơn so với bộ điều khiển PID truyền thống. Việc áp dụng logic mờ không chỉ giúp cải thiện độ chính xác mà còn giảm thiểu thời gian phản hồi của hệ thống.

3.1. Kết quả mô phỏng

Kết quả mô phỏng cho thấy rằng hệ thống điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ ba pha bằng logic mờ có khả năng đáp ứng nhanh và chính xác hơn so với các phương pháp điều khiển truyền thống. Các thông số như tốc độ và dòng điện của động cơ được điều chỉnh một cách linh hoạt, giúp tối ưu hóa hiệu suất hoạt động. Điều này chứng tỏ rằng việc áp dụng logic mờ trong điều khiển động cơ không đồng bộ là một giải pháp hiệu quả, đáp ứng tốt các yêu cầu thực tiễn trong công nghiệp.

IV. Kết luận và hướng phát triển

Nghiên cứu điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ ba pha bằng logic mờ đã chỉ ra rằng phương pháp này mang lại nhiều lợi ích vượt trội. Việc áp dụng logic mờ không chỉ cải thiện hiệu suất điều khiển mà còn giúp giảm thiểu độ phức tạp trong thiết kế hệ thống. Hướng phát triển tiếp theo có thể tập trung vào việc tối ưu hóa các hàm liên thuộc và luật điều khiển, nhằm nâng cao hơn nữa hiệu quả của hệ thống. Ngoài ra, việc tích hợp các công nghệ mới như trí tuệ nhân tạo vào hệ thống điều khiển cũng là một hướng đi tiềm năng trong tương lai.

4.1. Hướng phát triển tiếp theo

Hướng phát triển tiếp theo cho nghiên cứu này có thể bao gồm việc tối ưu hóa các tham số của hệ thống logic mờ, cũng như việc áp dụng các công nghệ mới như mạng nơ-ron và thuật toán di truyền. Những cải tiến này có thể giúp nâng cao hiệu suất và độ tin cậy của hệ thống điều khiển, đồng thời mở rộng khả năng ứng dụng của động cơ không đồng bộ trong các lĩnh vực khác nhau.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Động cơ không đồng bộ ba pha là thành phần thiết yếu trong ngành công nghiệp hiện đại, chiếm tỷ lệ lớn trong các hệ thống truyền động nhờ ưu điểm như cấu tạo đơn giản, chi phí thấp, vận hành ổn định và bảo trì dễ dàng. Theo ước tính, động cơ không đồng bộ ba pha chiếm hơn 70% tổng số động cơ sử dụng trong công nghiệp hiện nay. Tuy nhiên, đặc tính cơ phi tuyến mạnh của loại động cơ này gây khó khăn trong việc điều khiển tốc độ chính xác, đặc biệt khi sử dụng các phương pháp điều khiển truyền thống như PID. Mục tiêu của luận văn là nghiên cứu và phát triển hệ thống điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ ba pha dựa trên lý thuyết logic mờ nhằm nâng cao hiệu suất và độ ổn định của hệ thống truyền động.

Phạm vi nghiên cứu tập trung vào việc xây dựng mô hình toán học động cơ không đồng bộ ba pha, thiết kế bộ điều khiển logic mờ và mô phỏng trên phần mềm Matlab-Simulink trong khoảng thời gian từ năm 2018 đến 2019 tại Việt Nam. Ý nghĩa của nghiên cứu được thể hiện qua việc cải thiện các chỉ số như độ chính xác điều khiển tốc độ, giảm dao động mô-men xoắn và tăng khả năng thích ứng với biến đổi tải, góp phần nâng cao hiệu quả sản xuất và tiết kiệm năng lượng trong các ứng dụng công nghiệp.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên hai khung lý thuyết chính: mô hình toán học động cơ không đồng bộ ba pha và lý thuyết điều khiển logic mờ. Mô hình toán học được xây dựng trên hệ tọa độ stator (α, β) và hệ tọa độ quay rotor (d, q), sử dụng các phương trình vi phân mô tả điện áp, dòng điện và từ thông trong động cơ. Các tham số quan trọng bao gồm điện trở stator Rs, điện trở rotor Rr, điện cảm stator Ls, điện cảm rotor Lr, và hằng số thời gian stator Ts, rotor Tr.

Lý thuyết logic mờ được áp dụng để thiết kế bộ điều khiển tốc độ, với các khái niệm chính gồm tập mờ, hàm liên thuộc (tam giác, hình thang, Gamma tuyến tính), khối mờ hóa (fuzzification), khối luật mờ (rules), và khối giải mờ (defuzzification). Bộ điều khiển logic mờ cho phép xử lý các tín hiệu không chính xác và phi tuyến, phù hợp với đặc tính phức tạp của động cơ không đồng bộ.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính là các mô hình toán học và thông số kỹ thuật của động cơ không đồng bộ ba pha, cùng với các thuật toán điều khiển logic mờ được xây dựng trên Matlab-Simulink. Cỡ mẫu nghiên cứu là mô hình mô phỏng với các trường hợp tải khác nhau để đánh giá hiệu suất điều khiển.

Phương pháp phân tích bao gồm mô phỏng hệ thống điều khiển tốc độ bằng logic mờ và so sánh với bộ điều khiển PID truyền thống về các chỉ số như thời gian đáp ứng, độ ổn định tốc độ và dao động mô-men. Timeline nghiên cứu kéo dài trong 6 tháng, từ việc xây dựng mô hình, thiết kế bộ điều khiển, đến thực hiện mô phỏng và phân tích kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Hiệu suất điều khiển tốc độ: Bộ điều khiển logic mờ cho thấy khả năng duy trì tốc độ ổn định với sai số nhỏ hơn 2% so với tốc độ đặt, trong khi bộ PID truyền thống có sai số khoảng 5%. Thời gian đạt đến trạng thái ổn định của logic mờ nhanh hơn khoảng 20%.

2. Giảm dao động mô-men xoắn: Mô phỏng cho thấy dao động mô-men xoắn khi sử dụng logic mờ giảm 30% so với bộ điều khiển PID, giúp giảm rung động và tăng tuổi thọ động cơ.

3. Khả năng thích ứng với biến đổi tải: Khi tải thay đổi đột ngột, bộ điều khiển logic mờ duy trì tốc độ ổn định tốt hơn, với thời gian phục hồi nhanh hơn 25% so với PID.

4. Đơn giản hóa thiết kế luật điều khiển: Luật mờ được thiết kế đơn giản hơn, giảm số lượng biến mờ và luật từ 25 xuống còn khoảng 9, giúp giảm thời gian điều chỉnh và tăng tính khả thi trong ứng dụng thực tế.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân của sự cải thiện hiệu suất điều khiển là do logic mờ có khả năng xử lý phi tuyến và không cần mô hình toán học chính xác của động cơ, phù hợp với đặc tính phức tạp và biến đổi của động cơ không đồng bộ ba pha. So với các nghiên cứu trước đây, kết quả này cho thấy bộ điều khiển logic mờ không chỉ nâng cao độ chính xác mà còn giảm độ phức tạp trong thiết kế.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh đáp ứng tốc độ giữa logic mờ và PID, biểu đồ dao động mô-men xoắn theo thời gian, và bảng tổng hợp các chỉ số hiệu suất. Những kết quả này khẳng định tính ưu việt của phương pháp điều khiển logic mờ trong các ứng dụng công nghiệp đòi hỏi độ chính xác và ổn định cao.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Triển khai bộ điều khiển logic mờ trong các hệ thống băng tải công nghiệp: Tăng độ chính xác điều khiển tốc độ lên ít nhất 15% trong vòng 12 tháng, do các kỹ sư tự động hóa thực hiện.

2. Phát triển phần mềm mô phỏng và thiết kế luật mờ đơn giản hóa: Giảm thời gian thiết kế luật điều khiển xuống 30% trong 6 tháng, dành cho nhóm nghiên cứu và kỹ sư phát triển hệ thống.

3. Đào tạo nhân viên vận hành và bảo trì về công nghệ điều khiển logic mờ: Nâng cao năng lực vận hành hệ thống trong 3 tháng, do phòng đào tạo kỹ thuật đảm nhiệm.

4. Nghiên cứu mở rộng ứng dụng logic mờ cho các loại động cơ khác: Mở rộng phạm vi ứng dụng trong 18 tháng, do các viện nghiên cứu và trường đại học phối hợp thực hiện.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Kỹ sư tự động hóa và điều khiển: Áp dụng kiến thức để thiết kế và tối ưu hệ thống điều khiển động cơ trong sản xuất.

2. Nhà nghiên cứu và sinh viên ngành kỹ thuật điện: Sử dụng làm tài liệu tham khảo cho các đề tài nghiên cứu về điều khiển động cơ và trí tuệ nhân tạo.

3. Doanh nghiệp sản xuất công nghiệp: Nâng cao hiệu quả vận hành máy móc, giảm chi phí bảo trì và tăng tuổi thọ thiết bị.

4. Phòng đào tạo kỹ thuật và trường đại học: Làm tài liệu giảng dạy và phát triển chương trình đào tạo về điều khiển tự động và kỹ thuật điện.

Câu hỏi thường gặp

1. Logic mờ là gì và tại sao lại phù hợp với điều khiển động cơ không đồng bộ?
   Logic mờ là phương pháp điều khiển dựa trên các tập mờ và luật mờ, cho phép xử lý các tín hiệu không chính xác và phi tuyến. Nó phù hợp với động cơ không đồng bộ do đặc tính phi tuyến và biến đổi tải thường xuyên.

2. So sánh hiệu quả giữa bộ điều khiển logic mờ và PID truyền thống?
   Bộ điều khiển logic mờ có khả năng duy trì tốc độ ổn định với sai số nhỏ hơn 2%, giảm dao động mô-men xoắn 30% và thời gian phục hồi nhanh hơn 25% so với PID.

3. Phần mềm nào được sử dụng để mô phỏng hệ thống điều khiển?
   Phần mềm Matlab-Simulink được sử dụng để xây dựng mô hình và mô phỏng hệ thống điều khiển logic mờ, cho phép đánh giá hiệu suất và tối ưu thiết kế.

4. Có khó khăn gì trong việc thiết kế luật điều khiển logic mờ?
   Thiết kế luật điều khiển logic mờ có thể phức tạp do số lượng biến mờ và luật nhiều, tuy nhiên luận văn đã đề xuất luật mờ đơn giản hơn, giảm số lượng luật và biến mờ, giúp dễ dàng điều chỉnh.

5. Ứng dụng thực tế của hệ thống điều khiển này là gì?
   Hệ thống có thể ứng dụng trong các dây chuyền băng tải, hệ thống quạt thông gió trang trại, máy nghiền và các thiết bị công nghiệp cần điều khiển tốc độ chính xác và ổn định.

Kết luận

• Bộ điều khiển logic mờ nâng cao độ chính xác và ổn định trong điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ ba pha.
• Giảm đáng kể dao động mô-men xoắn và thời gian đáp ứng so với bộ điều khiển PID truyền thống.
• Luật điều khiển được thiết kế đơn giản, giảm độ phức tạp và thời gian điều chỉnh.
• Mô hình và hệ thống điều khiển được mô phỏng thành công trên Matlab-Simulink với các trường hợp tải khác nhau.
• Đề xuất mở rộng nghiên cứu và ứng dụng trong các hệ thống truyền động công nghiệp khác trong tương lai.

Để tiếp tục phát triển, cần triển khai thử nghiệm thực tế và đào tạo nhân lực vận hành. Mời các nhà nghiên cứu và kỹ sư quan tâm áp dụng và phát triển thêm các giải pháp điều khiển thông minh cho động cơ điện.

Trích đoạn nội dung tài liệu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ PHAN TẤN PHÁT NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA BẰNG LOGIC MỜ NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN – 60520202 S K C0 0 6 0 7 6 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 04/2019 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ PHAN TẤN PHÁT NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA BẰNG LOGIC MỜ NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN – 60520202 Tp. Hồ Chí Minh, Tháng 4 Năm 2019 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ PHAN TẤN PHÁT NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA BẰNG LOGIC MỜ NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN - 60520202 Hướng dẫn khoa học: PGS. NGUYỄN MINH TÂM Tp.

Hồ Chí Minh, tháng 4 năm 2019 Luan van Luan van Luan van Luan van Luan van Luan van Luan van Luan van i Luan van ii Luan van LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu và kết quả nghiên cứu nêu trong luận văn là trung thực, được các đồng tác giả cho phép sử dụng và chưa từng được công bố trong bất kỳ một công trình nghiên cứu. Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện Luận văn này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong Luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc. Hồ Chí Minh, ngày 27 tháng 4 năm 2019 (Ký tên và ghi rõ họ tên) Phan Tấn Phát iii Luan van LỜI CẢM ƠN Xin chân thành cảm ơn đến tất cả quý Thầy Cô của Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.

Hồ Chí Minh đã dạy tôi những kiến thức rất bổ ích, đặc biệt xin chân thành cảm ơn quý Thầy Cô Khoa Điện – Điện Tử đã tạo điều kiện thuận lợi và hỗ trợ cho tôi rất nhiều trong quá trình học tập cũng như trong thời gian làm luận văn này. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến Thầy PGS. Nguyễn Minh Tâm, người đã tận tình trực tiếp hướng dẫn tôi thực hiện hoàn thành luận văn này. Chính nhờ sự hướng dẫn, giảng dạy và chỉ bảo của các Thầy các Cô nên tôi đã có được những kiến thức vô cùng quý báu, đồng thời qua tìm hiểu nghiên cứu phân tích, đánh giá luận văn đề này, tôi đã có những điều kiện được tìm hiểu sâu hơn các vấn đề mà mình đang nghiên cứu.

Đó là những nền tảng vận dụng những kiến thức mà tôi đã học vào công việc thực tiển mà xã hội đang đặt ra để tìm ra giải pháp. Xin chân thành cảm ơn ! Tp. Hồ Chí Minh, tháng 4 năm 2019 Học viên Phan Tấn Phát iv Luan van SUMMARY Motors have many applications in the industries. This paper presents an intelligent speed control system based on fuzzy logic for an induction motor drive.

The fuzzy logic controller is using to control of motor speed. The motor model is designed and membership functions are chosen according to the parameters of the motor model. The simulated design is tested using various tool boxes in MATLAB. The simulation results demonstrate that the performance of the proposed controller is better than that of the conventional PID controller.

v Luan van TÓM TẮT Động cơ điện ngày nay được sử dụng nhiều trong công nghiệp. Đề tài này đề cập tới một phương pháp điều khiển thông minh bằng cách sử dụng lý thuyết mờ để điều khiển động cơ không đồng bộ ba pha. Logic mờ sử dụng để điều khiển tốc độ động cơ. Mô hình động cơ được thiết kế và hàm liên thuộc được lựa chọn theo thông số mô hình.

Mô hình mô phỏng được thiết kế bằng hộp công cụ của matlab. Kết quả mô phỏng được so sách với bộ PID truyền thống và có đáp ứng tốt hơn. vi Luan van MỤC LỤC LÝ LỊCH KHOA HỌC .i LỜI CAM ĐOAN. iii LỜI CẢM ƠN .vi MỤC LỤC.

vii MỘT SỐ KÝ HIỆU VIẾT TẮT.xi DANH SÁCH CÁC HÌNH. xiii DANH SÁCH CÁC BẢNG .xvi Chƣơng 1. Tổng quan lĩnh vực nghiên cứu, các kết quả nghiên cứu. Tổng quan lĩnh vực nghiên cứu.

Một số công trình nghiên cứu có liên quan. Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu. Mục tiêu nghiên cứu. Phạm vi nghiên cứu.

Nhiệm vụ nghiên cứu. Phương pháp nghiên cứu. Tính cần thiết của đề tài. Tính mới của đề tài.

Kết cấu của luận văn. 8 VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA. Động cơ không đồng bộ 3 pha .8 vii Luan van 2. Mạch điện tương đương của động cơ không đồng bộ.

Vector không gian và các đại lượng ba pha. Vector không gian. Hệ tọa độ cố định stator (  ,  ). Hệ tọa độ từ thông rotor (d, q).

Các phương trình cơ bản của động cơ không đồng bộ ba pha. Mô hình trạng thái động cơ trên hệ tọa độ stator. Mô hình trạng thái của động cơ trong hệ trục quay dq. Mô hình trạng thái của động cơ trong hệ trục quay dq.

Phương pháp điều khiển tần số động cơ không đồng bộ. Các phương pháp điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ. Điều khiển điện áp Stator. Điều khiển điện trở Rotor.

Điều khiển công suất trượt. Điều khiển tần số nguồn cấp Stator. Điều khiển Vector động cơ không đồng bộ. Luật điều chỉnh giữ khả năng quá tải không đổi.

Điều khiển điện áp – tần số giữ từ thông không thay đổi. Điều khiển định hướng từ thông (FOC - Field Oriented Control) .42 LÝ THUYẾT LOGIC MỜ VÀ ĐIỀU KHIỂN PID. Định nghĩa Logic mờ (Fuzzy logic). Các kiểu hàm liên thuộc của tập mờ.Tập mờ tam giác.

Tập mờ hình thang. Tập mờ dạng L. Tập mờ Gamma tuyến tính (L trái). Hàm liên thuộc Singleton.

Cấu trúc cơ bản của hệ mờ.46 viii Luan van 3. Khối mờ hóa ngõ vào (Fuzzification). Khối luật mờ (Rules). Khối giải mờ ngõ ra (De-fuzzification).

Giải mờ bằng phương pháp cực đại. Giải mờ bằng phương pháp điểm trọng tâm. Định nghĩa điều khiển PID. Thuật toán PID số.

Thuât toán PID rời rạc hóa. Hiệu chỉnh thông số của bộ điều khiển PID. Phương pháp thứ nhất. Phương pháp thứ 2.54 THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ .54 ĐỘNG CƠ BẰNG LOGIC MỜ TRÊN PHẦN MỀM MATLAB SIMULINK.

Mô hình điều khiển tốc độ động cơ băng tải bằng Logic mờ. Giải thuật điều khiển. Chương trình điều khiển. Sơ đồ điều khiển tổng quát.

Các khối điều khiển trong chương trình và thông số kỹ thuật. Điều khiển Logic mờ sử dụng trong chương trình.Kết quả mô phỏng. Mô hình điều khiển tốc động động cơ quạt thông gió trang trại chăn nuôi gà. Giải thuật điều khiển.

Chương trình điều khiển. Kết quả mô phỏng.68 ix Luan van 4.70 KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN. Hướng phát triển tiếp theo .70 TÀI LỆU THAM KHẢO .72 x Luan van MỘT SỐ KÝ HIỆU VIẾT TẮT FLC: Fuzzy Logic Control j : Moment quán tính cơ. P : Số đôi cực của động cơ.

ωr : Tốc độ góc của rotor. Cr, MT : Moment tải. Ce : Moment điện từ. Ls =Lm + L s : Điện cảm stator.

Lr =Lm + Lr : Điện cảm rotor. Ts=Ls/Rs : Hằng số thời gian stator. Tr =Lr/Rr : Hằng số thời gian rotor.Lr) : Hệ số tiêu tán tổng Lm : hỗ cảm giữa rotor và stator. Ls : điện kháng tản của dây quấn stator.

Lr : điện kháng tản của dây quấn rotor. Rr: điện trở rotor đã tính quy đổi về stator. U rr : Vectơ điện áp rotor. irr  t  : Vectơ dòng rotor.

 rr  t  : Vectơ từ thông rotor. iss(t) :vectơ dòng stator được quan sát trên hệ tọa độ stator. ( ) :vectơ từ thông stator được quan sát trên hệ tọa độ stator Rs : Điện trở của cuộn dây pha stator. Ls Ts  : Hằng số thời gian stator.

Rs Lr Tr  : Hằng số thời gian rotor. Rr xi Luan van L2m  1 : Hệ số từ tản tổng. Ls L r DTC: Direct Torque Control-điều khiển trực tiếp moment FOC: Field Oriented Control-điều khiển định hướng từ thông RFOC: Rotor Field Oriented Control - điều khiển tựa theo từ thông rotor DFOC: Direct field Oriented Control - Phương pháp điều khiển trực tiếp IFOC: Indirect Field Oriented Control- Phương pháp điều khiển gián tiếp PID: Proportional Integral Derivative- Khâu tỷ lệ, khâu tích phân và khâu vi phân sl* : Tốc độ trượt ωs : Tốc độ góc của stator TH: Trường hợp  r : góc lệch giữa hệ trục α-β và dq  : góc lệch giữa trục rotor và trục α xii Luan van DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH TRANG Hình 2. Máy điện KĐB 3 pha 8 Hình 2.

Sơ đồ tương đương một pha của động cơ không đồng bộ 9 Hình 2. Thiết lập vector không gian từ các đại lượng pha 10 Hình 2. Hệ tọa độ stator (  ,  ) 11 Hình 2. Mối liên hệ giữa hai hệ tọa độ (  ,  ) và (d,q) 11 Hình 2.

Biểu diễn vector không gian trên hệ tọa độ (d,q) 12 Hình 2. Hệ trục tọa độ abc và hệ trục tọa độ αβ 13 Hình 2. Các vectơ sức từ động khi θ = ωt = 0 14 Hình 2. Các vecto sức từ động khi θ = ωt = 60o 14 Hình 2.

Các thành phần của lực từ động trong hệ trục tọa độ stator 14 Hình 2. Mô hình đơn giản của động cơ không đồng bộ ba pha có rotor lồng 18 sóc Hình 2. Vec-tơ dòng stator trên hệ tọa độ cố định αβ và hệ tọa độ quay dq 18 Hình 2. Mô hình động cơ không đồng bộ trong hệ toạ độ - 19 Hình 2.

Mô hình động cơ KĐB ba pha trên tọa độ stato  23 Hình 2. Dòng điện stator is trong hệ tọa độ abc và hệ tọa độ αβ 24 Hình 2. Vectơ không gian dòng stator trên hệ tọa độ αβ và hệ tọa độ dq 25 Hình 2. Mô hình động cơ khôngg đồng bộ trong hệ toạ độ dq 26 Hình 2.

Mô hình động cơ KĐB ba pha trên tọa độ stato dq 28 Hình 2.19: Các phương pháp điều khiển 30 Hình 2. Đặc tính cơ động cơ không đồng bộ khi điều chỉnh tần số 32 Hình 2. Sự tương quan giữa điều khiển động cơ một chiều và điều khiển 35 Vector Hình 2. Điều khiển độc lập hai thành phần dòng điện: Moment và kích từ 36 xiii Luan van Hình 2.

Đặc tính cơ điều chỉnh tần số theo luật giữ khả năng quá tải không 37 đổi Hình 2. Đặc tính cơ điều khiển điện áp - tần số giữ từ thông động cơ không 39 đổi Hình 2. Sơ đồ khối cơ bản của phương pháp FOC 40 Hình 2.