Thiết kế bộ điều khiển passivity-based để điều khiển hệ truyền động sử dụng động cơ không đồng bộ rô to lồng sóc

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn | 84



T

T

0

nang luong luu giu

nang luong cap

   ( ( ), ( )) ( (0), (0)) T T   

y u H x x H x x

THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN PASSIVITY - BASED ĐỂ ĐIỀU KHIỂN

HỆ TRUYỀN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ RÔ TO LỒNG SÓC

Đặng Danh Hoằng1*, Phạm Ngọc Phú2

Trường Đại học Kỹ thuật công nghiệp – ĐH Thái Nguyên,

2

Trường Cao đẳng Kinh tế - Kỹ thuật Vĩnh Phúc

TÓM TẮT

Bài báo này trình bày kết quả nghiên cứu phƣơng pháp điều khiển phi tuyến dựa trên thụ động (Passivity –

Based) để điều khiển hệ truyền động sử dụng động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc ở các chế độ làm việc

khác nhau. Căn cứ vào đặc điểm thụ động của đối tƣợng (động cơ) với mục tiêu làm cho toàn hệ thống cũng

là một hệ thụ động. Những hệ thống sử dụng loại động cơ nhƣ vậy đƣợc mô tả bởi phƣơng trình Euler￾Lagrange, là cơ sở quan trọng để đi đến thiết kế bộ điều khiển cho hệ thống.

Việc khảo sát hệ thống truyền động sử dụng động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc có xét đến bản chất phi

tuyến của động cơ bằng phƣơng pháp điều khiển phi tuyến trên đem lại chất lƣợng động tốt nhƣ mong muốn.

Từ khoá: điều khiển phi tuyến dựa trên thụ động, Euler-Lagrange, pha cực tiểu, động cơ không đồng

bộ rotor lồng sóc, cân bằng định lượng

MỞ ĐẦU

Các hệ truyền động sử dụng động cơ không

đồng bộ rôto lồng sóc (ĐCKĐB-RTLS) là

một đối tƣợng có mô hình phi tuyến, đang

đƣợc sử dụng rất rộng rãi trong công nghiệp.

Vì vậy chất lƣợng điều khiển là vấn đề đƣợc

nhiều ngƣời quan tâm. Phƣơng pháp điều

khiển phi tuyến dựa trên thụ động (Passivity –

Based) là phƣơng pháp dựa trên hệ phƣơng

trình mô tả động học Euler - Lagrange, mà

trong thực tế có rất nhiều đối tƣợng động học

đƣợc mô tả bởi hệ này, trong đó có ĐCKĐB￾RTLS. Việc thiết kế bộ điều khiển này nhằm

đƣa ra một phƣơng pháp thiết kế mới cho một

số hệ truyền động cụ thể trong thực tiễn (hệ

thống cân băng định lƣợng, cán thép...), khi có

kể đến tính phi tuyến của đối tƣợng khác với

các cách giải quyết bài toán trƣớc đây là đối

tƣợng đƣợc tuyến tính hoá. Với phƣơng pháp

điều khiển trên hệ thống sẽ có chất lƣợng làm

việc tốt, đáp ứng nhanh khi tải thay đổi.

CƠ SỞ LÝ LUẬN PHƢƠNG PHÁP ĐIỀU

KHIỂN PASSIVITY - BASED

Hệ Euler-Lagrange thụ động là hệ mà động

học của chúng đƣợc mô tả bởi các phƣơng

trình Euler-Lagrange (EL) và bản thân hệ

thống không tự sinh ra năng lƣợng. Nhƣ vậy

khi nhắc đến hệ Euler-Lagrange ta hiểu ngay

rằng đó là hệ có bản chất thụ động.



Tel: 0974155446

Điều khiển dựa trên thụ động (Passivity

Based Control - PBC) là thuật toán điều khiển

mà nguyên lý của nó dựa trên đặc điểm thụ

động của đối tƣợng (hệ hở) với mục tiêu làm

cho hệ kín cũng là một hệ thụ động với hàm

lƣu giữ năng lƣợng mong muốn.

Xét một hệ động học có n bậc tự do, động học

của hệ có thể đƣợc mô tả bởi phƣơng trình EL

sau [6]:

(1)

Với (2)

F( ) x



đƣợc gọi là hàm tiêu thụ Rayleigh,

và thoả mãn:

( ) 0 





 



T F

x x

x

(3)

Xét một hệ đƣợc ký hiệu là  có hàm tổng lƣu

giữ năng lƣợng , vector tín hiệu điều khiển u,

y là vector tín hiệu đầu ra và coi nhƣ hệ thống

không chịu tác động của nhiễu. Nhƣ vậy tốc

độ cung cấp năng lƣợng cho hệ thống sẽ là

y

T

u. Hệ trên đƣợc gọi là thụ động nếu:

Thật vậy, từ (1),(2), (3) sau khi biến đổi đƣợc:

( , ) ( , ) d

dt

   

       

L L x x x x Q

x x

 



( ) . 

   



n

F Q x B u Q

x



