I. Giải thuật ước lượng thông số cơ điện
Luận án tập trung vào việc phát triển giải thuật ước lượng thông số cơ điện cho các loại động cơ, bao gồm động cơ một chiều, động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu (PMSM) và động cơ không đồng bộ ba pha (IM). Giải thuật ước lượng dựa trên lý thuyết điều khiển trượt, nhằm khắc phục hiện tượng chattering và giảm thời gian đáp ứng. Phương pháp này sử dụng mặt trượt Nonsingular Terminal Sliding Mode (NTSM) kết hợp với các thành phần hiệu chỉnh tích phân và đạo hàm, giúp tăng độ chính xác và ổn định của hệ thống.
1.1. Phương pháp điều khiển trượt
Phương pháp điều khiển trượt được áp dụng để ước lượng các thông số cơ điện như tốc độ, dòng điện, và từ thông. Phương pháp này có ưu điểm là bền vững trước nhiễu hệ thống và phù hợp với mô hình có thông số thay đổi. Tuy nhiên, hiện tượng chattering là nhược điểm chính, gây ra sai số trong kết quả ước lượng. Luận án đề xuất sử dụng hàm sigmoid thay cho hàm sign để giảm thiểu hiện tượng này.
1.2. Ứng dụng trong ước lượng thông số
Giải thuật ước lượng được áp dụng để ước lượng thông số cơ điện cho động cơ một chiều, PMSM và IM. Kết quả ước lượng được sử dụng làm tín hiệu hồi tiếp cho các bộ điều khiển như Field Oriented Control (FOC) và Direct Torque Control (DTC). Phương pháp này giúp giảm chi phí và độ phức tạp của hệ thống, đồng thời tăng độ tin cậy và hiệu suất điều khiển.
II. Thông số cơ điện và mô hình toán học
Luận án xây dựng mô hình toán học cho các loại động cơ, bao gồm động cơ một chiều, PMSM và IM. Các thông số cơ điện như điện trở, cảm kháng, và mô-men quán tính được xác định thông qua phương trình mạch điện tương đương. Mô hình cơ điện này là cơ sở để phát triển các giải thuật ước lượng và điều khiển.
2.1. Mô hình động cơ một chiều
Mô hình động cơ một chiều được xây dựng dựa trên các phương trình điện và cơ học. Các thông số như điện trở cuộn dây, hằng số mô-men, và hằng số Back-emf được sử dụng để ước lượng tốc độ và dòng điện. Kết quả mô phỏng và thực nghiệm cho thấy độ chính xác cao của phương pháp ước lượng.
2.2. Mô hình động cơ PMSM và IM
Mô hình động cơ PMSM và IM được xây dựng dựa trên hệ tọa độ d-q và phương trình từ thông. Các thông số như điện trở stator, từ thông rotor, và tốc độ góc được ước lượng thông qua giải thuật điều khiển trượt. Kết quả cho thấy phương pháp này có thể áp dụng hiệu quả trong điều khiển tốc độ và mô-men của động cơ.
III. Điều khiển servo động cơ không đồng bộ ba pha
Luận án đề xuất phương pháp điều khiển servo cho động cơ không đồng bộ ba pha dựa trên kết quả ước lượng thông số cơ điện. Hệ thống điều khiển sử dụng tín hiệu hồi tiếp từ giải thuật ước lượng để điều chỉnh tốc độ và mô-men của động cơ. Phương pháp này giúp cải thiện chất lượng điều khiển và giảm thiểu sai số trong quá trình vận hành.
3.1. Phương pháp điều khiển trực tiếp mô men DTC
Phương pháp DTC được áp dụng để điều khiển động cơ IM dựa trên kết quả ước lượng thông số cơ điện. Phương pháp này sử dụng các vector điều khiển để điều chỉnh mô-men và từ thông, giúp tăng hiệu suất và độ chính xác của hệ thống.
3.2. Phương pháp điều khiển tựa từ thông FOC
Phương pháp FOC được sử dụng để điều khiển động cơ PMSM. Kết quả ước lượng thông số cơ điện được phản hồi để điều chỉnh dòng điện và từ thông, giúp cải thiện chất lượng điều khiển và giảm thiểu sai số.
IV. Tối ưu hóa điều khiển và ứng dụng thực tiễn
Luận án đề xuất các phương pháp tối ưu hóa điều khiển dựa trên kết quả ước lượng thông số cơ điện. Các phương pháp này giúp cải thiện hiệu suất và độ chính xác của hệ thống điều khiển, đồng thời giảm thiểu chi phí và độ phức tạc của phần cứng.
4.1. Tối ưu hóa điều khiển trượt
Tối ưu hóa điều khiển trượt được thực hiện thông qua việc nâng bậc tín hiệu điều khiển và sử dụng các hàm hiệu chỉnh tích phân và đạo hàm. Phương pháp này giúp giảm thiểu hiện tượng chattering và cải thiện thời gian đáp ứng của hệ thống.
4.2. Ứng dụng thực tiễn
Các kết quả nghiên cứu được áp dụng trong thực tế thông qua mô hình thực nghiệm và mô phỏng. Kết quả cho thấy phương pháp ước lượng và điều khiển đề xuất có thể áp dụng hiệu quả trong các hệ thống công nghiệp, giúp cải thiện chất lượng điều khiển và giảm thiểu chi phí.
