ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

LÊ THỊ PHƯỢNG

XÂY DỰNG BỘ ĐIỀU KHIỂN MỜ THÍCH NGHI ĐỂ CÂN
BẰNG TẢI CHO HỆ HAI ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU KÍCH
TỪ ĐỘC LẬP NỐI CỨNG TRỤC

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa

THÁI NGUYÊN, 2017


ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

LÊ THỊ PHƯỢNG

XÂY DỰNG BỘ ĐIỀU KHIỂN MỜ THÍCH NGHI ĐỂ CÂN
BẰNG TẢI CHO HỆ HAI ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU KÍCH TỪ
ĐỘC LẬP NỐI CỨNG TRỤC

Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa
Mã số: 60.52.02.16

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

KHOA CHUYÊN MÔN


LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên tác giả xin chân thành cảm ơn tới các thầy giáo, cô giáo Phòng đào
tạo, Khoa Điện trường đại học Kỹ thuật Công nghiệp cùng các đồng nghiệp đã giúp đỡ
và đóng góp nhiều ý kiến quan trọng cho tác giả để tác giả có thể hoàn thành bản luận
văn của mình.
Trong quá trình thực hiện đề tài tôi đã nhận được sự giúp đỡ nhiệt tình của các
thầy, cô giáo trong khoa Điện của trường ĐH Kỹ thuật Công nghiệp thuộc ĐH Thái
Nguyên và các bạn đồng nghiệp. Đặc biệt là dưới sự hướng dẫn và góp ý của thầy
PGS.TS. Trần Xuân Minh đã giúp cho đề tài hoàn thành mang tính khoa học cao. Tôi
xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ quý báu của các thầy, cô.
Do thời gian, kiến thức, kinh nghiệm và tài liệu tham khảo còn hạn chế nên đề
tài khó tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các
thầy, cô giáo và các bạn đồng nghiệp để tôi tiếp tục nghiên cứu, hoàn thiện hơn nữa
trong quá trình công tác sau này.
Học viên

Lê Thị Phượng


iii

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU .............................................................................................................. 1
1. Mục tiêu của luận văn ....................................................................................... 1
2. Mục tiêu nghiên cứu .......................................................................................... 1
3. Nội dung của luận văn ....................................................................................... 2
Chương 1 .............................................................................................................. 2
TỔNG QUAN BÀI TOÁN ĐIỀU KHIỂN HAI ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU... 3
NỐI CỨNG TRỤC .............................................................................................. 3
1.1. Tổng quan về điều khiển tốc độ động cơ 1 chiều .......................................... 3

2.1.1.1. Khái niệm về tập mờ .............................................................................. 26
2.1.1.2. Sơ đồ khối của bộ điều khiển mờ ........................................................... 27
2.1.2. Bộ điều khiển mờ ...................................................................................... 35
2.1.2.1. Bộ điều khiển mờ động .......................................................................... 35
2.1.2.3. Bộ điều khiển mờ chỉnh định tham số bộ điều khiển PID ..................... 36
2.1.2.4. Điều khiển mờ thích nghi ....................................................................... 36
2.2. Xây dựng bộ điều khiển mờ thích nghi theo mô hình mẫu truyền thẳng .... 37
2.2.1. Hệ điều khiển thích nghi theo mô hình mẫu dùng lý thuyết thích nghi kinh
điển ...................................................................................................................... 37
2.2.2. Sơ đồ điều khiển thích nghi mờ kiểu truyền thẳng (FMRAFC) ............... 39
2.3. Thiết kế bộ điều khiển mờ thích nghi theo mô hình mẫu song song ........... 41
2.3.1. Đặt vấn đề.................................................................................................. 41
2.3.2. Mô hình toán học của bộ điều khiển mờ ................................................... 42
2.3.3. Xây dựng bộ điều khiển mờ thích nghi theo mô hình mẫu song song ..... 46
2.4. Cấu trúc điều khiển hệ thống bằng bộ điều khiển mờ thích nghi ................ 48
2.5. Kết luận chương 2 ........................................................................................ 48
Chương 3 ............................................................................................................ 49
KHẢO SÁT CHẤT LƯỢNG HỆ THỐNG BẰNG MÔ PHỎNG
MATLAB/SIMULINK...................................................................................... 49
3.1. Tổng hợp bộ điều khiển PID cho động cơ 01 .............................................. 49
3.2. Khảo sát chất lượng với với bộ điều khiển mờ thích nghi cho mạch vòng
dòng điện ............................................................................................................. 55
3.2.1. Sơ đồ mô phỏng ........................................................................................ 55
3.2.2. Kết quả mô phỏng ..................................................................................... 56
3.3. Khảo sát chất lượng điều khiển khi có mạch vòng tốc độ ........................... 60
3.3.1. Tổng hợp bộ điều khiển tốc độ.................................................................. 60
3.3.2. Sơ đồ mô phỏng ........................................................................................ 62
3.3.3. Kết quả mô phỏng ..................................................................................... 63
3.4. Kết luận chương 3 ........................................................................................ 67
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .......................................................................... 67


Bộ điều khiển

4

BBĐ

Bộ biến đổi

5

DC1

Động cơ 1

6

DC2

Động cơ 2

7

PID

Bộ điều khiển

8

DC



vi

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1: Nguyên lý hệ thống một động cơ một chiều làm việc với tải ............. 12
Hình 1.2: Giải pháp sử dụng 02 động cơ nối cứng trục với tải ........................... 13
Hình 1.3: Giải pháp truyền thống sử dụng 02 động cơ với 2 cuộn phần ứng, kích
từ mắc nối tiếp ..................................................................................................... 14
Hình 1.4: Hệ thống 02 động cơ với 2 bộ biến đổi (điều khiển) riêng rẽ ............. 15
Hình 1.5: Giải pháp điều khiển truyền thống với 2 mạch vòng điều khiển (vòng
điều khiển dòng kép) ........................................................................................... 16
Hình 1.6: Giải pháp điều khiển đề xuất sử dụng bộ điều khiển thích nghi theo
mô hình mẫu ........................................................................................................ 18
Hình 1.7: Sơ đồ nguyên lý động cơ một chiều kích từ độc lập........................... 19
Hình 1.8: Nguyên tắc hoạt động của động cơ một chiều .................................... 20
Hình 1.9: Sơ đồ cấu trúc trạng thái động của động cơ một chiều ....................... 22
Hình 1.10: Cấu trúc trạng thái động của hệ thống 02 động cơ một chiều chung
tải, nối cứng trục .................................................................................................. 23
Hình 1.11: Sơ đồ cấu trúc điều khiển thích nghi của hệ thống 02 động cơ một
chiều .................................................................................................................... 24
chung tải, nối cứng trục ....................................................................................... 24
Hình 2.1: Hàm thuộc biến ngôn ngữ ................................................................... 27
Hình 2.2: Sơ đồ khối của bộ điều khiển mờ ........................................................ 27
Hình 2.3: Luật hợp thành .................................................................................... 29
Hình 2.4: Mờ hoá ................................................................................................ 30
Hình 2.5: Thực hiện phép suy diễn mờ ............................................................... 31
Hình 2.6: Thực hiện phép hợp mờ ...................................................................... 32
Hình 2.7: Những nguyên lý giải mờ. ................................................................. 33
Hình 2.8: Cấu trúc một hệ logic mờ .................................................................... 34

Hình 3.8: Khâu mờ thích nghi theo mô hình mẫu truyền thẳng cho DC 2 ......... 56
Hình 3.9: Đáp ưng dòng của DC 1 và DC 2 với bộ điều khiển thích nghi theo mô
hình mẫu song song ............................................................................................. 57
Hình 3.10: Đáp ưng dòng của DC 1 và DC 2 khi Ku thay đổi ........................... 57
Hình 3.11: Đáp ứng dòng của DC 1 và DC 2 khi Ku và Tu thay đổi.................. 58
Hình 3.12: Đáp ứng dòng của DC 1 và DC 2 với bộ điều khiển thích nghi theo
mô hình mẫu truyền thẳng................................................................................... 58
Hình 3.13 : Đáp ứng dòng của DC 1 và DC 2 khi Ku thay đổi (truyền thẳng) ... 59
Hình 3.14: Đáp ứng dòng của DC 1 và DC 2 khi Ku và Tu thay đổi (truyền
thẳng) ................................................................................................................... 59
Hình 3.15: Cấu trúc điều khiển 2 động cơ với bộ điều khiển tốc độ (Vòng mạch
trong đã được đơn giản hóa) ............................................................................... 61
Hình 3.16: Sơ đồ mô phỏng hệ thống khi có tham gia của bộ điều khiển tốc độ 63


viii

Hình 3.17: Đáp ứng tốc độ khi không có tải ....................................................... 63
Hình 3.18: Đáp ứng dòng điện khi tốc độ không đổi và không có tải ................ 64
Hình 3.19: Đáp ứng tốc độ khi có tải .................................................................. 64
Hình 3.20: Đáp ứng dòng điện khi tốc độ không đổi và có tải ........................... 65
Hình 3.21: Đáp ứng tốc độ nhảy bậc khi không có tải........................................ 65
Hình 3.22: Đáp ứng dòng điện khi tốc độ nhảy bậc và không có tải .................. 66
Hình 3.23: Đáp ứng tốc độ nhảy bậc khi có tải ................................................... 66
Hình 3.24: Đáp ứng dòng điện khi tốc độ nhảy bậc và có tải ............................. 67


Luận văn đầy đủ ở file: Luận văn full