VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
………….***………….

LÊ HÙNG LINH

NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN CÁC GIẢI THUẬT SỬ DỤNG
MẠNG NƠ RON CHO ƢỚC LƢỢNG THAM SỐ VÀ ĐIỀU
KHIỂN ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU

Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa
Mã số: 62 52 02 16

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

Hà Nội - 2016


Công trình đƣợc hoàn thành tại: Học viện Khoa học và Công
nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học 1: PGS.TSKH Phạm Thƣợng Cát
Ngƣời hƣớng dẫn khoa học 2: TS. Phạm Minh Tuấn

Phản biện 1:............................................................................
Phản biện 2:............................................................................
Phản biện 3:............................................................................

Luận án được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án tiến sĩ, họp tại
Học viện Khoa học và Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học và
Công nghệ Việt Nam vào hồi.....giờ .....' ngày.....tháng.....năm 2016

đề khó và cần tiếp tục nghiên cứu. Trong những năm gần đây, sự phát triển của mạng nơ ron
nhân tạo đã góp phần rất lớn vào việc giải quyết các bài toán trong điều khiển, đặc biệt đối
với các đối tượng điều khiển có đặc trưng phi tuyến và tham số bất định. Mạng nơ ron nhân
tạo đã cho phép xử lý các yếu tố phi tuyến khá tùy ý trong các hệ điều khiển với các trọng
số tự chỉnh khi vận hành.
Luận án đi sâu nghiên cứu và phát triển phát triển một số thuật toán ước lượng thông
số và điều khiển động cơ có nhiều tham số bất định.
2. Mục tiêu nghiên cứu của luận án
Đề xuất một số thuật toán điều khiển tốc độ và từ thông động cơ xoay chiều.
Đề xuất một số thuật toán ước lượng tốc độ và từ thông rotor để cung cấp cho bộ điều
khiển tốc độ động cơ xoay chiều không sử dụng cảm biến tốc độ.
3. Các nội dung nghiên cứu chính của luận án
Đề xuất 02 thuật toán điều khiển, 02 thuật toán ước lượng các thông số động cơ:
a) Thuật toán điều khiển tốc độ động cơ cảm ứng xoay chiều với nhiều tham số bất định
và tải thay đổi trên hệ trục tọa độ (d,q) sử dụng mạng nơ ron nhân tạo.
b) Thuật toán điều khiển tốc độ và từ thông của động cơ cảm ứng xoay chiều với nhiều
tham số bất định và tải thay đổi sử dụng phương pháp điều khiển không tác kênh trên
hệ trục tọa độ (α,β).
c) Thuật toán ước lượng tốc độ sử dụng mạng nơ ron và bộ tự thích nghi.
d) Thuật toán ước lượng tốc độ và từ thông động cơ sử dụng bộ tự thích nghi.
Luận án đã chứng minh tính ổn định tiệm cận của các thuật toán điều khiển và ước
lượng tốc độ và từ thông động cơ đề xuất nêu trên sử dụng lý thuyết ổn định Lyapunov, bổ
đề Barbalat và tiến hành mô phỏng kiểm chứng các phương pháp đề xuất bằng công cụ mô
phỏng Matlab.


2
Bố cục của luận án:
Chương 1, luận án trình bày tổng quan một số vấn đề trong điều khiển động cơ.
Chương 2, luận án phát triển một số thuật toán điều khiển động cơ không đồng bộ


Tựa từ thông
rotor RFO

Trực tiếp
DRFO

Gián
tiếpIRFO

Tựa từ thông
stator SFO

Điều khiển trực
tiếp mô men DTC

Circular flux
trajectory

Hexagonal
flux trajectory

Tựa từ thông tự
nhiên NFO

Hình 1.1 Các phương pháp điều khiển động cơ cảm ứng theo tần số

Điều khiển chuyển động sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp ngày càng đòi hỏi
độ chính xác cao. Các động cơ hiện nay chủ yếu sử dụng các mô hình điều khiển như
phương pháp điện áp/tần số (V/F), điều khiển trực tiếp mô men và điều khiển tựa từ thông.

R 
R
1
   s   Lm r  is   r  r   r  
u

Lr 
Lr
 Ls s
  Ls
 dt
 di


 s    Rs   Lm Rr  is   r   Rr  r   1 us
 dt
Lr 
Lr
 Ls
  Ls
(2.13)

d

R
R
 r
r
r
 dt   L  r   r   L Lmis

dt

L
L
L

L
s
r
r
s



 di


 sq  sisd   Rs   Lm Rr  isq   rd   Rr  rq  1 usq
 dt
Lr 
Lr
 Ls
  Ls
(2.15)

d

R
R
 rd

usd

dt

L
L
L

L
s
r
r
s



 di
 R
R 
1
 sq
 s isd   s   Lm r  isq   rd 
u
(2.17)

Lr 
 Ls sq
  Ls
 dt
 d





Bộ điều
chỉnh tốc
độ

Bộ điều
chỉnh
dòng

usd
usq



Điều chế
vec tơ

tu
tv
tw

3~
u

is




Mô hình
từ thông

Hình 2.2 Mô hình điều khiển động cơ

2.2.1 Xây dựng mô hình bộ điều khiển
Từ phương trình (2.16) ta có thể viết rút gọn như sau:

M3~

mL


5

d
 B  mL
(2.22)
dt
trong đó u (t )  ( rd isq  rqisd ) gọi là điện áp điều khiển và khi  rq đã bị triệt tiêu ta có
* *
u (t )  ( rd isq  rq isd )   rd
isq
Từ phương trình (2.22), ta có thể chuyển thành dạng:
u(t )  J k  Bk  mk
(2.23)

J
B 

J k , Bk và mô men tải mk thay đổi không biết trước.
2.2.2 Xây dựng thuật toán điều khiển tốc độ động cơ
Chọn: u(t )  u0  u1
(2.27)
trong đó u0 là tín hiệu phản hồi dạng PD và u1 là tín hiệu bù các đại lượng bất định f
sẽ được xác định sau. Ta chọn:


(2.28)
u0  J k ( ref  K D (  ref ))  Bk
f
u
K
sai số tốc độ:     ref , đặt u '  1 , f    , K D'  D .
Jk
Jk
Jk
(2.31)
  K D'   u '  f 
Ku (t )  J

Như vậy, bài toán điều khiển trở thành tìm u ' sao cho hệ (2.31) ổn định tiệm cận trong

khi không biết f ' . Một mạng nơ ron có đầu ra là fˆ để xấp xỉ hàm f ' .
Định lý 1 [1][2]: Tốc độ ω của động cơ cảm ứng (2.16), (2.22) sẽ bám theo giá trị
mong muốn ωref khi không biết chính xác hệ số ma sát B, mô men quán tính J và mô men tải
mL nếu thuật điều khiển động cơ u(t) và thuật học w của mạng nơ ron được xác định như
sau:



(2.38)


6
V   K D 2     0

(2.40)

Từ (2.40) ta thấy V  0 và V  0 với mọi   0 và V  0 khi   0 , suy ra  ,  luôn
hữu hạn. Do V  0 xác định bán âm nên không bảo đảm hệ thống ổn định tiệm cận. Hệ
thống là hệ không tự trị do các trọng số của mạng nơ ron thay đổi theo thời gian, nên để xác
định hệ ổn định tiệm cận ta phải sử dụng bổ đề Barbalat.
Từ (2.38), ta xác định được:

V  2 K D  2
 
(2.41)
sign( )
Trong đó  ,  luôn hữu hạn, do vậy V luôn hữu hạn => V liên tục đều theo thời gian.
Theo bổ đề Barbalat khi V liên tục đều thì V  0   ,   0 . Từ (2.31), ta có
f  u1 và   ref hay nói cách khác tốc độ động cơ bám theo tốc độ mong muốn với sai
lệch bằng 0.
Bộ điều chỉnh tốc độ động cơ được thể hiện trên Hình 2.3:
 
 
u1  J k (1  n) fˆ   
 

fˆ  w


 d rd   Rr  rd  Rr Lmisd
 dt
Lr
Lr
Trong đó:
  Rs


 1
  Lm 
s
 

 L
  
  Ls

s


A
; h
; B



 R

   


(2.44)


7
Thay (2.43) vào (2.42) và từ (2.44) ta có:
ξ  Gξ
=> ξ  Gξ  0

(2.45)

Như vậy véc tơ sai lệch ξ  0 tức là i sdq  i sdq .
Xây dựng mô hình bộ điều chỉnh dòng Hình 2.4:
d
dt

i

*
sdq

ξ

+

+

G

+


prm), từ thông mong muốn  r ref =1.5 (Wb). Động cơ được gắn với hệ thống máy khoan.
*

Bảng thông số của động cơ
Công suất
1.5 KW
Điện cảm stator (Ls)
Dải điện áp stator
220/380 V Điện cảm rotor (Lr)
Dải dòng điện stator
6.1/3.4 A
Hỗ cảm (Lm)
Điện trở stator (Rs)
4.58 Ω
Mô men quán tính (J)
Điện trở rotor (Rr)
4.468 Ω
Hệ số ma sát (B)
Hình 2.5 là vận tốc góc rotor mong muốn và động cơ bắt đầu
t=0,1(s).

0.253 H
0.253 H
0.213 H
0.023 Nms2/rad
0.0026 Nms/rad
khởi động tại thời điểm

100


Hình 2.5 Vận tốc góc rotor mong muốn ref

Ta mô
phỏng hệ điều khiển tốc độ động cơ với các tham
số bất định được giả thiết:


và
B  B  B; B  0.05B
J  J  J ; J  0.20 J sin(100t )
Tải tổng hợp các tải mL tác động lên động cơ thay đổi có dạng như Hình 2.6c:
mL  mL1  mL 2  mL (Nm)
với: mL1 có thành phần tải cố định của hệ thống là 3 (Nm),
mL2 thành phần tải không biết trước khi khoan các lỗ vào vật liệu như Hình 2.6a.
mL thành phần tải không biết trước phụ thuộc vào kết cấu vật liệu như Hình 2.6b


8
4

Nm

3
2
1
0
0

5


5

10

15

20

25
Time (s)

30

35

40

45

50

Hình 2.6b ΔmL thành phần tải không biết trước phụ thuộc vào kết cấu vật liệu
8

Nm

6

4


-1
-2
-3
-4
0

5

10

15

20

25
Time (s)

30

35

40

45

50

Hình 2.8 Sai lệch giữa vận tốc góc mong muốn và vận tốc góc thực của rotor
khi sử dụng mạng nơ ron


- Tại các thời điểm này, vận tốc góc rotor có quá trình quá độ nhất định nhưng chỉ sau
một khoảng thời gian ngắn mạng nơ ron tự học đưa vận tốc rotor về với vận tốc mong
muốn.
Thời gian ổn định vận tốc góc của rotor trong xấp xỉ 1 giây.
2.3 Phát triển thuật toán điều khiển tốc độ và từ thông động cơ không đồng bộ ba pha
có nhiều tham số bất định trên hệ trục tọa độ (,)
-

 r2ref
ref

e2

+

-

e1

Bộ điều chỉnh
tốc độ và từ
thông

 +

ˆ r
ˆ

Điều chế
vec tơ




isv
mL

M3~

Hình 2.12 Mô hình điều khiển động cơ

2.3.1 Xây dựng mô hình bộ điều khiển
2
2
Ta đặt x1   , x2   r   r  , từ (2.13) và (2.14) ta có hệ phương trình:

B R


R
B R
R

x1    s  r   Lm  1  x1   s  r   Lm  1  x1
J   Ls Lr
 J  Ls Lr




 Kx1  r is   r  is 

x2  2 r x2  2   r  Lm x2
Lr
 Lr 
 R

Rr
R
Lm  s  r   Lm  1   r ir   r  ir  
Lr
  Ls Lr

R
 2 r Lm x1  r is  r  is 
Lr

 2

(2.50)

2

R 
RL
 2  r  Lm  is2  is2   2 r m  r us   r  us 
 Lr Ls
 Lr 
Các phương trình (2.49), (2.50) có thể viết dưới dạng véc tơ như sau:


x  Mx + Nx  Q  D1u s

(2.52)


 
d

R
R


r


  r  r  r   r Lmis
 dt
Lr
Lr
Các ma trận của hệ (2.51) có thể biểu diễn lại như sau:




N = N + ΔN ; M = M + ΔM ; Q = Q + ΔQ ; D = D + ΔD .
(2.53)
   
trong đó Q, D, M, N là ma trận các thành phần đã biết và Q, D, M, N là ma trận
các thành phần chưa biết.
Tiếp tục biến đổi, ta chọn:



2.3.2 Xây dựng thuật toán điều khiển tốc độ và từ thông rotor
Ta đặt mặt trượt: s = e + Ce

(2.57)


11
với C là ma trận đường chéo xác định dương; e  x - xref là sai lệch giữa giá trị thực

 x1 ref   ref 
x    
x   1    2  và giá trị mong muốn x ref  
 2 .
 x2   r 
 x2 ref  ˆ r ref 
Như vậy, khi s  0 thì kéo theo sai lệch e  0 .
s1



w11



2

f1   w1ii
i 1

w12

cận.
Định lý 2 [4][6]: Tốc độ và từ thông của động cơ xoay chiều (2.14) sẽ bám theo giá trị
tốc độ và từ thông động cơ mong muốn   ref ,  r2   r2   r2   r2ref trong khi không





biết rõ các tham số J , B, Rr và tải thay đổi mW nếu tín hiệu điều chỉnh v và các trọng số
mạng W được xác định như sau:
ˆ  + Nx
ˆ + 
(2.59)
v =  Hs  Mx
x ref - Ce + v 1
s
(2.60)
v1     1 Wθ  
s

 i  si
w

(2.61)
trong đó H là ma trận đường chéo xác định dương tùy chọn, wi là cột i của ma trận
trọng W và   0 ,    0   với   0
Chứng minh:
Sử dụng phương pháp ổn định Lyapunov, ta chọn hàm xác định dương:
1
1

thông mong muốn với sai lệch bằng 0.
Bộ điều khiển tốc độ và từ thông rotor của động cơ như Hình 2.14.


v = Hs  Mx + Nx + 
x ref - Ce + v 1

e

-

xref

e + Ce

s

v1     1 Wθ  

s
s

v



D v-Q





15

20

25
Time (s)

30

35

40

45

50

45

50

Hình 2.15 ΔRr thay đổi theo thời gian
0.1

Rad/s

0.05
0
-0.05

-0.02
-0.04
-0.06
-0.08
0

0.5

1

1.5

2

2.5
Time (s)

3

3.5

4

4.5

5

Hình 2.18 Thời gian quá độ vận tốc góc với tải mL
-3


50

Hình 2.19 Sai lệch giữa từ thông mong muốn  r2 ref và từ thông thực tế  r2
0.5
0

Wb 2

-0.5
-1
-1.5
-2
0

0.05

0.1

0.15
Time (s)

0.2

0.25

0.3

Hình 2.20 Thời gian quá độ giữa từ thông thực tế  r2 và từ thông mong muốn  r2 ref
với tải mL


độ mục 2.2.2 và điều chỉnh dòng mục 2.2.3. Cụ thể:
- Tại thời điểm động cơ bắt đầu hoạt động, sai số thuật toán điều khiển tốc độ mục
2.3.2 chỉ có sai lệch khoảng 0,08% trong khi đó thuật toán điều khiển tốc độ mục 2.2.2 và
điều chỉnh dòng mục 2.2.3 có sai lệch là khoảng 3,5%.
- Tại thời điểm động cơ hoạt động với tải thay đổi lớn, sai lệch của thuật toán điều
khiển tốc độ trên trục tọa độ cố định (α,β) của mục 2.3.2 là 0,2% và thuật toán điều khiển
tốc độ trên trục tọa độ quay (d,q) của mục 2.2.2 và điều chỉnh dòng mục 2.2.3 đều là khoảng
1,5%.
Tác giả đã công bố các công trình liên quan đến chương này là bài báo[1][2][4] và [6]
trong danh mục các công trình đã công bố.
CHƢƠNG 3
PHÁT TRIỂN THUẬT TOÁN ƢỚC LƢỢNG TỐC ĐỘ VÀ TỪ THÔNG CỦA ĐỘNG
CƠ XOAY CHIỀUCÓ NHIỀU THAM SỐ BẤT ĐỊNH
3.1 Bài toán ƣớc lƣợng tốc độ và từ thông rotor của động cơ cảm ứng
Trong chương này, tác giả nghiên cứu các phương pháp ước lượng thông số động cơ
và phát triển hai thuật toán ước lượng tốc độ và từ thông động cơ trên mô hình tham chiếu:
- Thuật toán ước lượng tốc độ của động cơ không đồng bộ ba pha có nhiều tham số bất
định trên cơ sở mạng nơ ron và tự thích nghi.
- Thuật toán tự thích nghi ước lượng tốc độ và từ thông của động cơ không đồng bộ ba
pha có nhiều tham số bất định.
Đồng thời chương này, tác giả cũng khảo sát sự kết hợp giữa hai thuật toán điều khiển
được xây dựng ở chương 2 với hai thuật toán ước lượng tốc độ và từ thông đề xuất trong mô
hình điều khiển động cơ không sử dụng cảm biến tốc độ.
3.2 Phát triển các thuật toán ƣớc lƣợng tốc độ và từ thông của động cơ không đồng bộ
ba pha có nhiều tham số bất định
3.2.1 Xây dựng bộ ước lượng tốc độ sử dụng mạng nơ ron và tự thích nghi


15
Bộ ước lượng tốc độ của động cơ ở Hình 3.3 có các tín hiệu đầu vào đo được là véc tơ


is
us

Tính dòng
điện ˆi dựa
s

vào t

ˆi
s

ς

Xác định t
(Định lý 3)

t

-

l

-

εe

ˆl
Tính ˆl dựa

3.2.1.1 Tách thành phần chứa giá trị của  và 
Dòng xấp xỉ có thể được tính như sau:
 R 
dˆi s
1
   s  ˆi s 
ut
(3.3)
dt
 Ls
  Ls 
Định nghĩa ς  ˆi s - i s là véc tơ sai lệch dòng giữa dòng xấp xỉ ˆi s và dòng stator đo
được i s .Ta có:


16

R
dς
  s ς  l   t
dt
 Ls

(3.4)

   

trong đó l    
(3.5)
ψ r   Lm i s 

w
trong đó wi là cột i của ma trận trọng số W và   0;   0 .
Chứng minh:
Chọn hàm xác định dương:
2
1

V   ςT ς   w Ti w i 
2
i 1

R
2
V   s ς  ςT   1 Wζ  χ  t 
 Ls
R
2
V   S ς  (   0 ) ς  0
 Ls

(3.7)
(3.8)

(3.9)
(3.11)
(3.12)

Từ (3.12) ta thấy V  0 và V  0 với mọi ς  0 và V  0 khi ς  0 , suy ra ς ,ς luôn
hữu hạn. Từ (3.6) ta cũng được χ , χ cũng luôn hữu hạn.
Do V  0 xác định bán âm nên không bảo đảm hệ thống ổn định tiệm cận. Hệ thống là


Ta xây dựng bộ ước lượng:
 ˆ ˆ 
ˆ

(3.15)
l  
 l   Lmˆi s  ε e
ˆ
ˆ





trong đó ˆ ,ˆ là các giá trị ước lượng của , ;  là một hằng số dương, ε e  ˆl - l là
sai số giữa giá trị ước lượng ˆl và l .
   
(3.16)
ε e   
l   Lmi s  ε e



   
Định lý 4 [3]: Bộ ước lượng tốc độ và hằng số thời gian rotor động cơ (3.16) sẽ ổn
định tiệm cận và véc tơ sai lệch lim ε e (t )  0 nếu luật cập nhật tốc độ ước lượng ˆ và giá
t 

trị nghịch đảo của hằng số thời gian rotorước lượng ˆ được tính như sau:

e

Theo bổ đề Barbalat: V  0  εe ,ε e  0 . Từ (3.17), (3.18) ta có ˆ  0 , ˆ  0 tức
là   0 và   0 .
Từ (3.16) ta có:

   
i   (l   L i )   l  0

(3.23)

l


L

m
s
m s

   

T
T
trong đó l   Lmi s  l -  Lmis l   Lmis  ; l  l -l  .
Hai véc tơ trên độc lập tuyến tính với nhau nên phương trình (3.23) chỉ bằng 0 khi
  0;   0 , hay ˆ   và ˆ   .


18


m

ˆ
Tính m
dựa vào c ,
c , ˆ , ˆ

ˆ
m

-

δe

Thuật toán
ước lượng
(Định lý 5)

c

Xác định
từ thông

c

ˆr
ψ

ˆ

Vận tốc góc rotor  và giá trị nghịch đảo của hằng số thời gian rotor  thay đổi rất
chậm so với tốc độ biến thiên của dòng điện và từ thông trong động cơ:
  

  
(3.28)
m
 m  Lm i s





Ta xây dựng bộ ước lượng:


19

ˆ    (ˆ  c ) (ˆ  c )  m  L ˆi
(3.29)
m
m
s
 (ˆ   ) (ˆ   ) 
c
c 

trong đó ˆ ,ˆ là các giá trị ước lượng của , ; c ,c là các tín hiệu điều khiển,
ˆ và giá trị thực m .
ˆ  m là sai số giữa giá trị ước lượng m


ˆ  δ e Tm

m 
Zδ
 m  e

(3.31)
(3.32)

ˆ  δe T (m  Lmi s )
T

trong đó m   m - m  , Z là ma trận xác định dương.
Chứng minh:
Chọn hàm xác định dương:
1
V   δe Tδe   2   2   0
2

V   m 2  m 2 δe T Zδe  0





(3.33)

(3.34)
(3.36)

ˆ r  
Ta có: ψ
(3.40)
 ˆ Lm i s  m 
 ˆ ˆ 
Như vậy, tín hiệu điều khiển (3.31) và luật cập nhật (3.32), (3.33) cho ta giá trị tốc độ
góc rotor  và giá trị nghịch đảo của hằng số thời gian rotor  mà không cần sử dụng các
cảm biến để đo cho việc điều khiển tốc độ động cơ.


20
3.3 Mô hình ứng dụng thuật toán điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ ba pha có
nhiều tham số bất định trên hệ trục tọa độ (d,q) không sử dụng cảm biến tốc độ
 r ref

1
Lm

*
isd

Bộ điều
chỉnh
dòng

*
sq

i



u

isq

is



is

dq

ˆs



us

Bộ ước
lượng tốc độ,
từ thông

ˆ

uvw

us

uvw


10

15

20

25
Time (s)

30

35

40

45

50

Hình 3.7 Sai lệch giữa vận tốc góc mong muốn và vận tốc góc ước lượng của rotor

Ta thấy tốc độ của rotor đã được điều khiển bám sát với tốc độ mong muốn.
- Tại thời điểm động cơ bắt đầu hoạt động thì sai lệch giữa vận tốc góc rotor mong
muốn và ước lượng là khoảng 2,5%.
- Tại thời điểm tải thay đổi đột biến, sai lệch vận tốc góc rotor chỉ khoảng 1,5%.
Thời gian quá độ để bộ ước lượng tốc độ rotor tiến đến tốc độ mong muốn khoảng 1
giây.
3.3.2 Sử dụng bộ ước lượng tốc độ trong mục 3.2.2


40

45

50

Hình 3.14 Sai lệch giữa vận tốc góc mong muốn và vận tốc góc ước lượng của rotor

Tốc độ của rotor đã được điều khiển bám sát với tốc độ mong muốn.
- Tại thời điểm động cơ bắt đầu hoạt động thì sai lệch giữa vận tốc góc rotor mong
muốn và ước lượng là xấp xỉ 5,5%.
- Tại thời điểm tải thay đổi đột biến, sai lệch vận tốc góc rotor xấp xỉ 2,2%.
Thời gian để bộ ước lượng tốc độ rotor tiến đến tốc độ mong muốn xấp xỉ 1,2 giây.
3.4 Mô hình ứng dụng thuật toán điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ ba pha có
nhiều tham số bất định trên hệ trục tọa độ (α,β) không sử dụng cảm biến tốc độ
-

 r2ref

e2

+

-

ref

ˆ

Bộ điều chỉnh

tv
tw

is

uvw

us



us

w

isu
isv
usu
usv
mL

M3~

Hình 3.19 Mô hình điều khiển động cơ sử dụng bộ ước lượng tốc độ và từ thông

3.4.1 Sử dụng bộ ước lượng tốc độ trong mục 3.2.1
4
2

Rad/s



22
-3

Wb 2

5

x 10

0

-5
0

5

10

15

20

25
Time (s)

30

35

-0.3
-0.4
0

5

10

15

20

25
Time (s)

30

35

40

45

50

Hình 3.31 Sai lệch giữa vận tốc góc mong muốn và vận tốc góc ước lượng của rotor
-3

Wb 2


Hình 3.34 Sai lệch giữa từ thông mong muốn  r2ref và từ thông ước lượng ˆ r của rotor
2


23
+ Tốc độ của rotor ước lượng bám sát với tốc độ mong muốn Hình 3.31. Tại thời điểm
động cơ bắt đầu hoạt động thì sai lệch giữa vận tốc góc rotor mong muốn và ước lượng xấp
xỉ 0,6%. Tại thời điểm tải thay đổi lớn trong quá trình hoạt động, sai lệch vận tốc góc rotor
chỉ xấp xỉ 0,03%.
+ Từ thông của rotor đã ước lượng bám sát với từ thông mong muốn Hình 3.34. Tại
thời điểm động cơ bắt đầu hoạt động thì sai lệch giữa từ thông rotor mong muốn và ước
lượng khá lớn khoảng 70% nhưng chỉ trong khoảng thời gian ngắn thì từ thông của rotor đã
ước lượng bám sát với từ thông mong muốn. Tại thời điểm tải thay đổi trong quá trình hoạt
động, từ thông có sai lệch xấp xỉ 0,001%.
Thời gian tốc độ ước lượng bám được tốc độ mong muốn xấp xỉ 3 giây.
3.5 Kết luận chƣơng
Trong chương này, tác giả đã xây dựng thuật toán ước lượng tốc độ rotor mục 3.2.1,
thuật toán ước lượng tốc độ và từ thông rotor mục 3.2.2. Hai thuật toán ước lượng kết hợp
với hai thuật toán điều khiển đã giới thiệu ở chương 2 để xây dựng thành 04 mô hình điều
khiển tốc độ động cơ không sử dụng cảm biến tốc độ. Tác giả tiến hành mô phỏng trên
Matlab để kiểm nghiệm mô hình điều khiển.
Trong 04 mô hình điều khiển tốc độ động cơ không sử dụng cảm biến tốc độ thì mô
hình sử dụng thuật toán điều khiển mục 2.3 với thuật toán ước lượng tốc độ và từ thông ở
mục3.2.2 cho kết quả tốt nhất.
Qua phần khảo sát tác động thông số mạng nơ ron, bộ tự thích nghi trong bộ ước
lượng, ta thấy giá trị của chúng tác động trực tiếp đến khả năng hội tụ và thời gian xử lý của
hệ thống. Ta phải cân nhắc giữa thời gian xử lý dữ liệu và sai lệch tốc độ trong điều khiển
để chọn các thông số tự chọn hiệu quả nhất.
Tác giả đã công bố các công trình liên quan đến chương này là bài báo [3] và [5] trong
danh mục các công trình đã công bố.