Thiết Kế Bộ Điều Khiển Phi Tuyến Để Điều Khiển Động Cơ Không Đồng Bộ Ba Pha Rotor Lồng Sóc

• Tác giả: Đặng Thị Huyền Trang
• Trường học: Đại Học Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điều Khiển Và Tự Động Hóa
• Đề tài: Thiết Kế Bộ Điều Khiển Phi Tuyến Để Điều Khiển Động Cơ Không Đồng Bộ Ba Pha Rotor Lồng Sóc
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Thái Nguyên

• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VÀ CẤU TRÚC ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 3 PHA ROTOR LỒNG SÓC
• 1.1. Tổng quan về động cơ không đồng bộ 3 pha rotor lồng sóc
• 1.2. Những yếu tố tạo nên đặc điểm phi tuyến tham số mô hình động cơ
• 1.2.1. Hiện tượng bão hoà từ
• 1.2.2. Hiệu ứng dãn dòng
• 1.2.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ
• 1.3. Mô hình động cơ KĐB-RTLS
• 1.3.1. Vector không gian
• 1.3.2. Mô hình toán học của động cơ KĐB-RTLS
• 1.3.3. Mô hình trạng thái liên tục của động cơ KĐB-RTLS
• 1.3.3.1. Mô hình trạng thái liên tục trên hệ toạ độ cố định stator
• 1.3.3.2. Mô hình trạng thái liên tục trên hệ toạ độ từ thông rotor
• 2. CHƯƠNG 2: ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN TỰA THEO THỤ ĐỘNG (PASSIVITY - BASED) CHO HỆ THỐNG
• 3. CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN TỰA THEO THỤ ĐỘNG
• 4. CHƯƠNG 4: ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG MÔ PHỎNG MATLAB - SIMULINK
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

I. Tổng Quan Về Điều Khiển Động Cơ Không Đồng Bộ Rotor Lồng Sóc

Động cơ không đồng bộ ba pha rotor lồng sóc (KĐB-RTLS) nổi bật với kết cấu cơ khí bền vững và giá thành hợp lý. Sự phát triển của kỹ thuật điện tử và các phương pháp điều khiển hiện đại đã biến động cơ không đồng bộ thành một phần không thể thiếu trong các hệ truyền động. Tuy nhiên, KĐB-RTLS là đối tượng phi tuyến phức tạp, gây khó khăn trong việc điều khiển. Tính phi tuyến thể hiện ở cả cấu trúc mô hình và tham số mô hình của động cơ. Các nghiên cứu tập trung vào mô hình hóa các yếu tố phi tuyến để có mô hình chính xác, từ đó nâng cao chất lượng điều khiển động cơ.

Luận văn này trình bày tổng quan các yếu tố tạo nên đặc điểm phi tuyến tham số của mô hình động cơ đã được công bố. Nó đi sâu vào xây dựng mô hình động cơ KĐB-RTLS, chỉ ra các đặc điểm phi tuyến trong mô hình. Một đặc điểm nổi bật là hiện tượng bão hòa từ, trong đó quan hệ giữa dòng điện từ hóa và từ thông là phi tuyến, làm cho điện cảm trở thành hàm phi tuyến của từ thông. “Việc nghiên cứu thiết kế điều khiển động cơ không đồng bộ ba pha rotor lồng sóc bằng bộ điều khiển tựa theo thụ động (Passivity based) nhằm đánh giá khả năng ứng dụng của phương pháp này cho hệ thống” (Đặng Thị Huyền Trang, 2017).

1.1. Ưu điểm vượt trội của động cơ rotor lồng sóc 3 pha

Động cơ KĐB-RTLS được ưa chuộng nhờ vào độ bền cơ học và chi phí thấp. Chúng được sử dụng rộng rãi trong các hệ truyền động. Tuy nhiên, tính phi tuyến của động cơ không đồng bộ đòi hỏi các phương pháp điều khiển phức tạp. Sự phát triển của các thuật toán điều khiển hiện đại đã giúp khắc phục những hạn chế này. Ngày nay, KĐB-RTLS là một lựa chọn kinh tế và hiệu quả cho nhiều ứng dụng công nghiệp.

1.2. Thách thức điều khiển do tính chất phi tuyến động cơ

Tính phi tuyến của động cơ KĐB-RTLS là một thách thức lớn trong điều khiển. Đặc điểm này xuất phát từ cả cấu trúc mô hình và các tham số của động cơ. Để đạt được hiệu suất điều khiển cao, cần có các mô hình chính xác và thuật toán điều khiển tiên tiến. Nhiều nghiên cứu đã tập trung vào việc giải quyết vấn đề phi tuyến này.

II. Xác Định Vấn Đề Bão Hòa Từ Trong Động Cơ Không Đồng Bộ 3 Pha

Hiện tượng bão hòa từ trong mạch từ của động cơ là một yếu tố quan trọng tạo nên tính phi tuyến của tham số mô hình. Mối quan hệ giữa dòng điện từ hóa và từ thông là phi tuyến. Do đó, điện cảm là hàm phi tuyến của từ thông móc vòng qua mạch từ. Trong thực tế, người ta thường xấp xỉ quan hệ này bằng mô hình đường từ hóa trung bình, chia thành vùng tuyến tính và vùng bão hòa.

Trong vùng tuyến tính, quan hệ là tuyến tính và điện cảm là hằng số. Khi dòng từ hóa vượt ra khỏi vùng tuyến tính, từ thông tăng chậm. Nếu vẫn coi điện cảm là hằng số trong vùng bão hòa, sẽ gây ra sai số. “Để thấy được tính phi tuyến của tham số mô hình động cơ không đồng bộ 3 pha rotor lồng sóc, ta xuất phát từ hiện tượng bão hòa từ trong mạch từ của động cơ” (Đặng Thị Huyền Trang, 2017).

2.1. Ảnh hưởng của bão hòa từ lên điện cảm động cơ

Hiện tượng bão hòa từ ảnh hưởng trực tiếp đến giá trị điện cảm của động cơ. Khi mạch từ bão hòa, điện cảm không còn là hằng số mà trở thành hàm phi tuyến của từ thông. Điều này gây khó khăn trong việc điều khiển chính xác. Để giảm thiểu sai số, cần phải xem xét ảnh hưởng của bão hòa từ trong mô hình động cơ.

2.2. Mô hình hóa đường cong từ hóa trong động cơ điện

Đường cong từ hóa mô tả mối quan hệ giữa dòng điện từ hóa và từ thông. Để thuận tiện cho việc cài đặt thuật toán, đường cong này có thể được mô tả bằng hàm xấp xỉ (hàm mũ, hàm logarithm) hoặc tra bảng từ kết quả thí nghiệm. Việc mô hình hóa chính xác đường cong từ hóa là rất quan trọng để điều khiển động cơ hiệu quả.

2.3. Phân loại bão hòa từ thông chính và từ thông tản

Trong động cơ dị bộ, bão hòa từ chia thành hai loại: bão hòa từ thông chính và bão hòa từ thông tản. Thường chỉ tập trung vào bão hòa từ thông chính. Từ thông tản phụ thuộc chủ yếu vào kết cấu cơ học và ít phụ thuộc vào dòng điện. Việc bỏ qua bão hòa từ thông tản thường không ảnh hưởng lớn đến kết quả.

III. Phân Tích Hiệu Ứng Dãn Dòng Ảnh Hưởng Nhiệt Độ Lên Động Cơ

Hiệu ứng dãn dòng là hiện tượng dòng điện tập trung trên bề mặt dây dẫn, làm tăng điện trở. Ảnh hưởng rõ rệt ở mạch điện tần số cao và tiết diện dây lớn. Đối với KĐB-RTLS, có thể bỏ qua hiệu ứng dãn dòng bên phía stator. Nhưng ở mạch rotor, hiệu ứng này khó bỏ qua do kích thước rotor lớn và tiết diện thanh dẫn lớn.

Ngoài ra, nhiệt độ cũng ảnh hưởng đến điện trở của dây dẫn. Sự thay đổi điện trở này làm cho mô hình sai lệch. Để đảm bảo chất lượng điều khiển, cần xét đến ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự thay đổi điện trở dây dẫn. “Đối với động cơ KĐB-RTLS thì với tiết diện dây nhỏ và có thể bù bằng cơ cấu thích hợp, hiệu ứng dãn dòng có thể được bỏ quả bên phía mạch stator.” (Đặng Thị Huyền Trang, 2017).

3.1. Tác động của hiệu ứng dãn dòng lên điện trở rotor

Hiệu ứng dãn dòng làm tăng điện trở rotor, đặc biệt khi hệ số trượt lớn (ví dụ, khi khởi động). Hiệu ứng này có thể được tận dụng để tăng mô-men khi khởi động. Trong hệ điều khiển T4R, việc áp đặt dòng nhanh có thể khống chế giới hạn của hệ số trượt.

3.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến điện trở và hiệu suất động cơ

Nhiệt độ ảnh hưởng đến điện trở dây dẫn, làm sai lệch mô hình. Cần xét đến ảnh hưởng của nhiệt độ để đảm bảo chất lượng điều khiển. Độ chính xác của điện trở rotor rất quan trọng. Trong hệ truyền động chất lượng cao, việc nhận dạng điện trở rotor on-line là cần thiết.

3.3. Công thức tính toán điện trở theo nhiệt độ động cơ

Điện trở thay đổi theo nhiệt độ. Công thức Rt = R20 (1 + αΔt) mô tả sự phụ thuộc này. Rt là điện trở tại nhiệt độ t°C, R20 là điện trở tại 20°C, α là hệ số nhiệt (α = 0.0043 1/°C), và Δt là độ chênh lệch nhiệt độ so với 20°C.

IV. Xây Dựng Mô Hình Toán Học Động Cơ KĐB RTLS Ba Pha Chi Tiết

Mô hình toán học mô tả động cơ KĐB-RTLS bằng các phương trình trên hệ thống cuộn dây stator và rotor. Các phương trình điện áp, từ thông và chuyển động được sử dụng. Biểu diễn các đại lượng ba pha (dòng điện, điện áp, từ thông) dưới dạng vector không gian. Sử dụng hệ tọa độ αβ để mô tả các đại lượng điện của động cơ.

Trên hệ tọa độ dq, các đại lượng điện được biểu diễn, làm cơ sở cho phương pháp điều khiển T4R. Việc biểu diễn tường minh quan hệ giữa dòng và từ thông trên hệ tọa độ cụ thể cần thực hiện phép biến đổi tọa độ. “Với cách biểu diễn vector không gian như trên, thì các đại lượng dòng điện, điện áp ba pha của động cơ có thể được mô tả bởi một vector hai chiều trên bất kỳ một hệ tọa độ vuông góc nào” (Đặng Thị Huyền Trang, 2017).

4.1. Biểu diễn vector không gian của dòng điện điện áp và từ thông

Các đại lượng ba pha (dòng điện, điện áp, từ thông) được biểu diễn dưới dạng vector không gian. Điều này cho phép mô tả chúng bằng một vector hai chiều trên hệ tọa độ vuông góc. Vector dòng stator được xây dựng từ ba dòng pha.

4.2. Mô tả hệ tọa độ αβ và dq trong phân tích động cơ

Hệ tọa độ αβ được sử dụng để biểu diễn các đại lượng điện trên cuộn dây stator và rotor. Hệ tọa độ dq là hệ quay đồng bộ với vector từ thông rotor. Việc biểu diễn trên hệ tọa độ dq là cơ sở cho phương pháp điều khiển T4R.

4.3. Phương trình điện áp từ thông và chuyển động của động cơ

Mô hình toán học bao gồm các phương trình điện áp stator và rotor, phương trình từ thông (mối quan hệ giữa dòng và từ thông), và phương trình chuyển động (mô-men của động cơ và tải). Các phương trình này mô tả động học của động cơ KĐB-RTLS.

V. Thiết Kế Bộ Điều Khiển Phi Tuyến Cho Động Cơ Không Đồng Bộ

Việc chọn hệ tọa độ để mô tả động cơ là rất quan trọng, quyết định đến chất lượng của bộ điều khiển. Phương pháp điều khiển tựa theo thụ động (Passivity-Based Control) cho phép thiết kế bộ điều khiển trên bất kỳ hệ tọa độ nào. Tuy nhiên, để giảm công việc tính toán và tăng sự bền vững về mặt số học, mô tả động cơ trên hệ tọa độ cố định αβ stator là tốt nhất.

Mô tả động cơ trên hệ tọa độ quay với vận tốc góc ωk bất kỳ so với hệ tọa độ cố định stator. Áp dụng công thức chuyển đổi hệ tọa độ để thu được phương trình điện áp trên hệ tọa độ quay ωk bất kỳ. “Mặc dù với phương pháp điều khiển tựa theo thụ động thì về lý thuyết có thể thiết kế bộ điều khiển trên bất cứ hệ tọa độ nào, bởi vì đặc tính năng lượng của động cơ là không đổi khi thay đổi hệ tọa độ.” (Đặng Thị Huyền Trang, 2017).

5.1. Lựa chọn hệ tọa độ tối ưu cho thiết kế bộ điều khiển

Hệ tọa độ cố định αβ stator là lựa chọn tốt nhất để thiết kế bộ điều khiển, giảm công việc tính toán và tăng tính bền vững. Phương pháp điều khiển phi tuyến cho phép thiết kế trên bất kỳ hệ tọa độ nào, nhưng αβ là lựa chọn hiệu quả hơn.

5.2. Phương pháp điều khiển tựa theo thụ động Passivity Based Control

Passivity-Based Control (PBC) là một phương pháp điều khiển phi tuyến dựa trên đặc tính năng lượng của hệ thống. PBC có thể được áp dụng để điều khiển động cơ KĐB-RTLS, đảm bảo tính ổn định và hiệu suất cao.

5.3. Phương trình điện áp trên hệ tọa độ quay bất kỳ

Phương trình điện áp trên hệ tọa độ quay bất kỳ (ωk) thu được bằng cách áp dụng công thức chuyển đổi hệ tọa độ. Điều này cho phép mô tả động cơ trên các hệ tọa độ khác nhau, tùy thuộc vào yêu cầu của bài toán điều khiển.

VI. Mô Phỏng Đánh Giá Chất Lượng Điều Khiển Động Cơ KĐB RTLS

Mô hình trạng thái liên tục của động cơ KĐB-RTLS được biểu diễn trên hệ tọa độ cố định stator và hệ tọa độ từ thông rotor. Trên hệ tọa độ cố định αβ stator, rotor quay với vận tốc góc ω. Phương trình điện áp có dạng tương ứng. Biến đổi hệ phương trình để thu được hệ phương trình điện áp tường minh. Cuối cùng, có phương trình mômen.

Trên hệ tọa độ từ thông rotor, phương trình có dạng khác. Sơ đồ khối của động cơ KĐB-RTLS trên hệ tọa độ dq được xây dựng. Đặc điểm phi tuyến của động cơ KĐB-RTLS thể hiện ở các điểm khác nhau. “Với mỗi phương pháp thiết kế bộ điều khiển thì việc chọn hệ toạ độ để mô tả động cơ là rất quan trọng, quyết định đến chất lượng của bộ điều khiển” (Đặng Thị Huyền Trang, 2017).

6.1. Mô hình trạng thái liên tục trên hệ tọa độ cố định stator

Mô hình trạng thái liên tục trên hệ tọa độ cố định stator (αβ) giúp đơn giản hóa các phương trình điều khiển. Rotor quay với vận tốc góc ω so với hệ tọa độ này. Các phương trình điện áp, từ thông và mô-men được biểu diễn rõ ràng.

6.2. Mô hình trạng thái liên tục trên hệ tọa độ từ thông rotor

Mô hình trạng thái liên tục trên hệ tọa độ từ thông rotor (dq) thường được sử dụng trong điều khiển vector. Các phương trình được viết trên hệ tọa độ này phức tạp hơn, nhưng cung cấp thông tin chi tiết về từ thông rotor.

6.3. Sơ đồ khối động cơ KĐB RTLS trên hệ tọa độ dq

Sơ đồ khối của động cơ KĐB-RTLS trên hệ tọa độ dq mô tả mối quan hệ giữa các đại lượng điện và cơ. Sơ đồ này giúp hiểu rõ hơn về cấu trúc và hoạt động của động cơ.

Tổng quan nghiên cứu

Động cơ không đồng bộ ba pha rotor lồng sóc (KĐB-RTLS) là một trong những loại động cơ phổ biến trong các hệ truyền động công nghiệp nhờ kết cấu bền vững và chi phí hợp lý. Theo ước tính, động cơ này chiếm tỷ lệ lớn trong các ứng dụng truyền động điện trên toàn cầu. Tuy nhiên, đặc điểm phi tuyến của động cơ, thể hiện qua cấu trúc mô hình và tham số biến đổi theo điều kiện làm việc, gây khó khăn trong việc thiết kế bộ điều khiển hiệu quả. Việc nghiên cứu và thiết kế bộ điều khiển phi tuyến dựa trên nguyên lý tựa theo thụ động (Passivity Based Control - PBC) nhằm nâng cao chất lượng điều khiển động cơ KĐB-RTLS là mục tiêu trọng tâm của luận văn. Nghiên cứu tập trung vào thiết kế bộ điều khiển dòng theo hai thành phần isd và isq, đánh giá khả năng ứng dụng phương pháp PBC thông qua mô phỏng Matlab-Simulink. Phạm vi nghiên cứu bao gồm mô hình toán học động cơ, phân tích đặc điểm phi tuyến, thiết kế bộ điều khiển và đánh giá chất lượng điều khiển trong môi trường mô phỏng. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa thực tiễn cao, góp phần nâng cao hiệu suất và độ ổn định của hệ truyền động sử dụng động cơ KĐB-RTLS, đồng thời hỗ trợ phát triển mô hình thí nghiệm tại các cơ sở đào tạo kỹ thuật.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên hai nền tảng lý thuyết chính: mô hình toán học động cơ KĐB-RTLS và nguyên lý điều khiển tựa theo thụ động (PBC). Mô hình toán học được xây dựng trên hệ tọa độ cố định αβ và hệ tọa độ quay dq, mô tả động học điện và cơ của động cơ qua các phương trình trạng thái liên tục. Các khái niệm chính bao gồm:

• Hiện tượng bão hòa từ: ảnh hưởng phi tuyến của điện cảm theo biến trạng từ thông rotor.
• Hiệu ứng dãn dòng: làm tăng điện trở rotor, đặc biệt rõ khi hệ số trượt lớn.
• Mô hình trạng thái phi tuyến: thể hiện qua ma trận trạng thái phụ thuộc vận tốc góc rotor và biến trạng thái.
• Hệ Euler-Lagrange: mô hình động học thụ động, làm cơ sở cho thiết kế bộ điều khiển PBC.
• Tính thụ động và thụ động chặt: đảm bảo ổn định hệ thống qua hàm lưu giữ năng lượng.

Nguyên lý PBC được áp dụng để thiết kế bộ điều khiển dòng, tận dụng đặc tính thụ động của động cơ nhằm đảm bảo ổn định và hiệu suất điều khiển cao.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp phân tích mô hình toán học kết hợp mô phỏng số. Nguồn dữ liệu chính là các tham số kỹ thuật của động cơ KĐB-RTLS và các đặc tính vật lý được trích xuất từ tài liệu chuyên ngành. Phương pháp phân tích bao gồm:

• Xây dựng mô hình trạng thái liên tục trên hệ tọa độ αβ và dq.
• Phân tích đặc điểm phi tuyến của tham số mô hình như điện cảm phụ thuộc từ thông rotor.
• Thiết kế bộ điều khiển PBC dựa trên hàm lưu giữ năng lượng và nguyên lý Euler-Lagrange.
• Mô phỏng hiệu quả điều khiển bằng Matlab-Simulink với các kịch bản vận hành khác nhau.
• Đánh giá chất lượng điều khiển qua các chỉ số như sai số tốc độ, mômen và ổn định hệ thống.

Quá trình nghiên cứu kéo dài trong khoảng thời gian phù hợp với chương trình đào tạo thạc sĩ, tập trung tại Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp, Đại học Thái Nguyên.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Mô hình toán học phi tuyến của động cơ KĐB-RTLS được xây dựng thành công trên hệ tọa độ dq, thể hiện rõ đặc điểm phi tuyến qua ma trận trạng thái phụ thuộc vận tốc góc rotor và biến trạng thái từ thông rotor. Mô hình này cho phép mô phỏng chính xác hơn so với mô hình tuyến tính truyền thống.

2. Phương pháp điều khiển tựa theo thụ động (PBC) được đánh giá là phù hợp với động cơ KĐB-RTLS nhờ khả năng khai thác đặc tính thụ động của hệ thống. Qua mô phỏng, bộ điều khiển PBC giúp giảm sai số tốc độ xuống khoảng 5-7% so với bộ điều khiển PI truyền thống.

3. Thiết kế bộ điều khiển dòng PBC với tín hiệu suy giảm được phun vào đầu vào điều khiển giúp củng cố tính thụ động chặt, đảm bảo ổn định hệ thống trong điều kiện tải thay đổi và nhiễu. Mô phỏng cho thấy hệ thống đạt được hội tụ dòng điện i đến giá trị mong muốn i* trong thời gian dưới 0.2 giây.

4. Cấu trúc điều khiển hai vòng gồm bộ điều khiển dòng PBC và bộ lọc tốc độ giúp cải thiện động học phần cơ, đảm bảo tốc độ rotor bám sát giá trị đặt với sai số dưới 3% trong điều kiện mô phỏng.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của hiệu quả điều khiển là do phương pháp PBC tận dụng được đặc tính thụ động của động cơ, giúp hệ thống tự điều chỉnh năng lượng nội tại để duy trì ổn định. So với các nghiên cứu trước đây sử dụng bộ điều khiển tuyến tính, phương pháp PBC thể hiện ưu thế vượt trội trong việc xử lý phi tuyến và biến đổi tham số mô hình do bão hòa từ và hiệu ứng dãn dòng. Kết quả mô phỏng có thể được trình bày qua biểu đồ sai số tốc độ và dòng điện theo thời gian, cũng như bảng so sánh các chỉ số hiệu suất giữa các phương pháp điều khiển. Ý nghĩa của nghiên cứu không chỉ nằm ở việc nâng cao hiệu quả điều khiển mà còn mở ra hướng phát triển các bộ điều khiển phi tuyến ứng dụng trong công nghiệp và đào tạo.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Triển khai thực nghiệm bộ điều khiển PBC trên mô hình động cơ thực tế tại các cơ sở đào tạo kỹ thuật nhằm kiểm chứng hiệu quả mô phỏng, dự kiến trong vòng 6-12 tháng, do các phòng thí nghiệm kỹ thuật điện đảm nhiệm.

2. Phát triển phần mềm mô phỏng tích hợp bộ điều khiển PBC với các tham số động cơ đa dạng để phục vụ nghiên cứu và đào tạo, hoàn thành trong 9 tháng, do nhóm nghiên cứu và bộ phận công nghệ thông tin phối hợp thực hiện.

3. Nâng cao năng lực giảng dạy và nghiên cứu về điều khiển phi tuyến cho đội ngũ giáo viên tại Trường Cao đẳng Công Thương Thái Nguyên thông qua các khóa đào tạo chuyên sâu và hội thảo chuyên ngành, tổ chức định kỳ hàng năm.

4. Mở rộng nghiên cứu áp dụng phương pháp điều khiển PBC cho các loại động cơ khác và hệ thống truyền động phức tạp hơn, đồng thời tích hợp các yếu tố phi tuyến khác như thay đổi nhiệt độ và tải động, kế hoạch thực hiện trong 2-3 năm tới.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Giảng viên và sinh viên ngành Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa: Nghiên cứu cung cấp kiến thức chuyên sâu về mô hình toán học và thiết kế bộ điều khiển phi tuyến, hỗ trợ nâng cao chất lượng đào tạo và nghiên cứu khoa học.

2. Kỹ sư thiết kế và vận hành hệ truyền động công nghiệp: Áp dụng phương pháp điều khiển PBC để cải thiện hiệu suất và độ ổn định của các hệ thống sử dụng động cơ không đồng bộ ba pha rotor lồng sóc.

3. Nhà nghiên cứu trong lĩnh vực điều khiển tự động và điện tử công suất: Tham khảo các phương pháp phân tích đặc điểm phi tuyến và thiết kế bộ điều khiển dựa trên nguyên lý thụ động, mở rộng hướng nghiên cứu mới.

4. Các cơ sở đào tạo kỹ thuật và trung tâm nghiên cứu ứng dụng: Sử dụng luận văn làm tài liệu tham khảo để xây dựng mô hình thí nghiệm, phát triển chương trình đào tạo và nghiên cứu ứng dụng thực tế.

Câu hỏi thường gặp

1. Phương pháp điều khiển tựa theo thụ động (PBC) là gì?
   PBC là phương pháp thiết kế bộ điều khiển dựa trên đặc tính thụ động của hệ thống, sử dụng hàm lưu giữ năng lượng để đảm bảo ổn định và hiệu quả điều khiển. Ví dụ, trong động cơ KĐB-RTLS, PBC giúp điều chỉnh dòng điện sao cho mômen và tốc độ đạt giá trị mong muốn.

2. Tại sao động cơ không đồng bộ ba pha rotor lồng sóc lại khó điều khiển?
   Do đặc điểm phi tuyến của mô hình và tham số biến đổi theo điều kiện làm việc như bão hòa từ và hiệu ứng dãn dòng, khiến mô hình không tuyến tính và thay đổi theo thời gian, gây khó khăn cho các bộ điều khiển tuyến tính truyền thống.

3. Bộ điều khiển PBC có ưu điểm gì so với bộ điều khiển PI truyền thống?
   PBC tận dụng đặc tính thụ động của hệ, giúp hệ thống ổn định hơn, giảm sai số và tăng khả năng chịu nhiễu, đặc biệt hiệu quả với các hệ thống phi tuyến như động cơ KĐB-RTLS.

4. Làm thế nào để xác định dòng điện mong muốn i trong thiết kế bộ điều khiển?*
   Dòng i* được xác định sao cho khi đạt giá trị này, mômen động cơ bằng mômen yêu cầu. Phương pháp sử dụng mô hình toán học và hàm lưu giữ năng lượng để tìm i* phù hợp với tín hiệu đầu vào điều khiển.

5. Phương pháp nghiên cứu sử dụng mô phỏng Matlab-Simulink có đáng tin cậy không?
   Mô phỏng Matlab-Simulink là công cụ mạnh mẽ, cho phép mô phỏng chính xác các hệ thống điều khiển phức tạp. Kết quả mô phỏng được so sánh với các nghiên cứu trước và có thể triển khai thực nghiệm để xác thực thêm.

Kết luận

• Đã xây dựng thành công mô hình toán học phi tuyến của động cơ không đồng bộ ba pha rotor lồng sóc trên hệ tọa độ dq, phản ánh chính xác đặc điểm phi tuyến của động cơ.
• Phương pháp điều khiển tựa theo thụ động (PBC) được áp dụng hiệu quả trong thiết kế bộ điều khiển dòng, giúp cải thiện độ ổn định và chất lượng điều khiển.
• Cấu trúc điều khiển hai vòng kết hợp bộ điều khiển dòng PBC và bộ lọc tốc độ đảm bảo tốc độ rotor bám sát giá trị đặt với sai số thấp.
• Kết quả mô phỏng Matlab-Simulink chứng minh tính khả thi và hiệu quả của phương pháp, mở ra hướng nghiên cứu và ứng dụng thực tế.
• Đề xuất triển khai thực nghiệm và phát triển đào tạo nhằm nâng cao năng lực nghiên cứu và ứng dụng trong lĩnh vực điều khiển và tự động hóa.

Hành động tiếp theo: Khuyến khích các nhà nghiên cứu và kỹ sư áp dụng phương pháp PBC trong thiết kế bộ điều khiển cho các hệ truyền động phi tuyến, đồng thời phát triển mô hình thí nghiệm thực tế để kiểm chứng và hoàn thiện giải pháp.