Điều khiển chuyển động cho động cơ xoay chiều sử dụng lý luận SMC.pdf

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------
NGUYỄN TRỌNG CHÍNH
Đ Ề Ể Ể
I U KHI N CHUY N ĐỘNG CHO
ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU SỬ DỤNG LÝ LUẬN SMC
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
Đ Ề Ể Ự
I U KHI N VÀ T ĐỘNG HÓA
Hà Nội – 2011

1
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan bả ậ
n đồ lu n văn tố ệ
t nghi p:“ Đ ề ể ể
i u khi n chuy n động
cho động cơ ề ử
xoay chi u s dụ ậ ơ ộ
ng lý lu n SMC’’ (Động c không đồng b ).
do tôi tự hoàn thành dưới sự hướng dẫ ủ ầ ễ ă
n c a th y giáo PGS.TS. Nguy n V n
Liễn.
Để hoàn thành đồ án này, tôi chỉ sử dụ ữ ệ
ng nh ng tài li u được ghi trong
danh mụ ệ
c tài li u tham khảo, không sử dụ ệ
ng các tài li u nào khác mà không
được liệ ở ầ ệ ả
t kê ph n tài li u tham kh o.
Hà Nội, ngày tháng năm2011
Học viên thực hiện
Nguyễn Trọng Chính

2
MỤC LỤC
Nội dung Trang
Trang phụ bìa
Lời cam đoan
Mục lục
Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt
Danh mục các hình vẽ, đồ thị
L ………………………...9
ỜI NÓI ĐẦU………………………………………………
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ.........................10
1.1. Vài nét sơ lược về động cơ không đồng bộ...................10
1.2. Khái niệ ề ơ ộ
m chung v động c không đồng b . ................
10
1.2.1. Các phương trình mô tả động cơ ộ
không đồng b . ..............10
1.2.2. ....................... Véc tơ không gian của đại lượng 3 pha.
144
1.2.3. ................................... Hệ tọa độ quay chuẩn.
17
1.3. Mô hình liên tục của động cơ không đồng bộ................188
1.3.1. Các phương trình cơ ả
b n của động cơ không đồng bộ. ........... 188
1.3.2. Mô hình trạng thái của a
động cơ trên hệ tọ độ stator (αβ). ........ 19
1.3.3. Mô hình của động c ng b
ơ không đồ ộ trên hệ ọ
t a độ quay ng b
đồ ộ
dq)……………………………………………………………………………......24
1.4. M« h×nh gi¸n ®o¹n cña ®éng c¬ trªn hÖ trôc täa độ
quay đồng bộ dq .......................................
28
1.4.1. M« h×nh gi¸n ®o¹n cña ®éng c¬ trªn hÖ trôc täa
Stato αβ. ...........................................29
1.5 Tæng quan vÒ hÖ thèng ®iÒu khiÓn ®iÒu khiÓn vÐct¬.
35
1.5.1 S¬ l-îc vÒ ph-¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn vÐct¬. ......35

3
1.5.2 Ph-¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn vect¬ trùc tiÕp. ......38
1.5.3 Ph-¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn vÐc t¬ gi¸n tiÕp ....... 40
1.6. C¸c cÊu tróc c¬ b¶n cña hÖ truyÒn ®éng §CK§B ®iÒu
khiÓn kiÓu T 4
R. .......................................
41
CH N
ƯƠNG 2: Đ Ề
I U KHIỂN VỊ TRÍ TRUYỀ ĐỘNG ĐIỆN ................................46
2.1 Tæng quan vÒ c¸c ph-¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn phi tuyÕn
nãi chung.............................................
46
2.1.1. Ph-¬ng ph¸p tuyÕn tÝnh ho¸ trong l©n cËn ®iÓm
lµm viÖc. ...........................................46
2.1.2. §iÒu khiÓn tuyÕn tÝnh h×nh thøc. ............48
2.1.3. §iÒu khiÓn bï phi tuyÕn. .....................50
2.2 HÖ ®iÒu khiÓn thÝch nghi..........................
52
2.2.1 Gain Scheduling .............................52
2.2.2 Bé ®iÒu khiÓn thÝch nghi tù chØnh. ............54
2.2.3 Bé ®iÒu khiÓn thÝch nghi theo m« h×nh mÉu.
(MRAS). .............................................61
2.3. Tổng quan về đ ề
i u khiển vị trí..............................
62
2.4. Hệ đ ề ỉ
i u ch nh vị trí tuyến tính..............................
60
2.5. Đ ề
i u khiể ế
n ch độ tr t.
ượ ..................................
70
2.5.1. Nguyên tắ đ ề
c i u khiển..................................62
CHƯƠNG 3: SỬ DỤNG SMC Đ Ề
I U KHIỂN VECTOR ........................................75
3.1. Thiế ế ơ đ ề
t k s đồ i u khiển dùng SMC cho động cơ không đồng bộ.
.....
75
3.2. Thiế ế
t k mô phỏng.
.....................................
70
KẾT LUẬN..........................................................................................................…….83
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...........................................................................................92

4
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ Ế
VI T TẮT
Ký hiệu Đơn vị Ý nghĩa
s
u , s
i V,A Véc tơ đ ệ
i n áp và dòng đ ệ
i n stator
s
R Ω Đ ệ ở
i n tr stator
,
sd sq
i i A Dòng đ ệ ụ
i n tr c d,q
,
s
d sq
u u V Đ ệ ụ
i n áp tr c ,
d q
Chữ viết tắt Ý nghĩa
B i
ĐK Bộ đ ều khiển
CTĐu Chuyển tọa độ i
đ ện áp
CTĐ ể
i Chuy n tọa độ dòng đ ệ
i n
Đ Đ ề ỉ
CD i u ch nh dòng
Đ Đ Đ ề ỉ đ ề
C, K i u ch nh, i u khiển
Đ Đ ề ế ơ
CVTKG i u ch vect không gian
Đ ơ ề
CXCBP Động c xoay chi u ba pha
Đ Đ ơ ộ
CK B Động c không đồng b
Đ Đ ề ỉ ừ
CTT i u ch nh t thông
DTT Dẫn từ thông
ĐCω Đ ề ỉ ố
i u ch nh t c độ
MTu Mạng tính áp
MTi Mạng tính dòng
T
4
R Tựa t thông Rotor
ừ

5
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ , ĐỒ THỊ
Hình 1.1. Sơ ồ
đ khối động cơ không đồng bộ. ............................................................. .10
Hình 1.2. Sơ đồ nguyên lý dây quấn của ĐCKĐB 3 pha.................................... ……….12
Hình 1.3. Biểu diễn dòng đ ệ
i n stator dưới dạng vector không gian với các thành phần
isα và isβ.............................................................................................................................. 14
Hình 1.4. Hệ tọa độ chuẩn................................................................................................ 17
Hình 1.5. Mô hình trạng thái củ Đ Đ
a CK B trên hệ ọ
t a độ αβ. ......................................... 23
Hình 1.6. Mô hình củ Đ Đ
a CK B trên hệ trục tọa độ dq.................................................... 26
Hình 1.7. Mô hình biể ễ ạ ủ ơ đ ạ ệ
u di n tr ng thái c a động c trong mô hình gián o n trên h
tọa độ dq............................................................................................................................ 29
Hình 1.8. Mô hình trạng thái gián đ ạ
o n củ Đ Đ
a CK B trên hệ ọ
t a độ αβ.......................... 31
Hình 1.9. Sự tương tự ữ đ ề ể ơ
gi a phương pháp i u khi n động c mộ ề đ ề ể
t chi u và i u khi n
vector ĐCKĐB.................................................................................................................. 33
Hình 1.10. Biểu đồ pha trong đ ề
i u khiển vector. ............................................................. 34
Hình 1.11. Sơ đồ khối cơ bản của hệ đ ề
i u khiển vector ĐCKĐB.................................... 34

6
Hình 1.12. Sơ đồ khối của hệ thố đ ề
ng i u khiể ự
n vector tr c tiếp...................................... 35
Hình 1.13. Biểu đồ pha trong đ ề
i u khiể ế
n vector gián ti p. .............................................. 36
Hình 1.14. Sơ đồ cấu trúc tính toán góc quay từ trường. ................................................. 37
Hình 1.15. Cấ đ ể
u trúc kinh i n củ ộ ệ ề Đ Đ ở ế ầ
a m t h truy n động dùng CK B nuôi b i bi n t n
ngu i
ồn áp và đ ều chỉnh tựa theo từ thông rotor. ............................................................... 38
Hình 1.16. a) Mạng MTu: tính đ ệ
i n áp usd và usq từ đầu vào yd và yq củ đ ề
a khâu i u
chỉ ạ
nh dòng, b) M ng MTi: tính các dòng cần i*
sd,i*
sq t c
ừ các giá trị ần ψ’*
rd,m*
M. ........... 39
Hình 1.17. Cấ ệ ủ ộ ệ ề Đ Đ ở ế ầ
u trúc hi n đại c a m t h truy n động dùng CK B nuôi b i bi n t n
ngu i
ồn áp và đ ều chỉnh tựa theo từ thông rotor. ............................................................... 40
Hình 2.1. n
Ổn định hệ phi tuyế ........................................................................................ 42
Hình 2.2. i
Đ ều khiển tuyến tính hình thức bằng bộ đ ề
i u khiể ả
n ph n hồi trạng thái ........ 44
Hình 2.3. Thiết kế ộ đ ề
b i u khiển bù phi tuyến................................................................. 45
Hình 2.4. Bộ bù phi tuyến ................................................................................................ 46
Hình 2.5. Ghép nhiều bộ đ ề
i u khiển l u khi
ại thành một bộ đ ề
i ển th t nh
ống nhấ ờ khóa
chuyển đổi ......................................................................................................................... 47
Hình 2.6. Cấu trúc bộ đ ề
i u khiển thích nghi tự chỉnh ...................................................... 49
Hình 2.7.(a): Hệ thích nghi tín hiệu.................................................................................. 54
(b): Hệ thích nghi tham số ….……...……............................................. ……...55
Hình 2.8. Lượng i
đ ều khiển dùng φw(t).(a): Hàm nhẩy cấp............................................. 55
(b): Hàm tuyến tính............................................................................................ ..55

7
(c): Hàm Parabol .................................................................................................. 55
Hình 2.9.(a): Lượng đ ề
i u khiể φ
n w(t)............................................................................... 57
(b): φ ω ε
(t), (t), (t) ............................................................................................... .57
(c): Quỹ đạo pha chuyển động ............................................................................. 57
Hình 2.10.Giản đồ φw(t), M(t), ω φ
(t), (t), ∆φ(t) và quỹ đạo pha chuyển động................ 58
Hình 2.11.Giản đồ φw(t), (t),
ω φ(t), và quỹ đạo pha chuyển động................................... 59
Hình 2.12.C i
ấu trúc đ ều khiển biế ạ
n tr ng thái. ................................................................ 59
Hình 2.13.C i
ấu trúc hệ đ ều chỉnh vị trí tuyến tính........................................................... 60
Hình 2.14.Diễn biến thời gian củ đ ề
a i u chỉnh vị trí tuyến tính........................................ 61
Hình 2.15.C i
ấu trúc đ ều khiển thay đổi cả ệ ố ậ
u h th ng b c 2. ........................................... 63
Hình 2.16.Sự mô tả mặt phẳng pha khi cấu trúc tại hình 2.15 có khóa ở vị trí 1............. 64
Hình 2.17.Sự mô tả mặt phẳng pha khi cấu trúc tại hình 2.15 có khóa ở vị trí 2............. 65
Hình 2.18.Quỹ đạo trượt trên mặ ẳ
t ph ng pha x1 –x2....................................................... 66
Hình 2.19.Thời gian đáp ứng phụ thuộc vào hệ ố
s c........................................................ 66
Hình 3.1.S i
ơ đồ đ ều khiển dùng SMC. ............................................................................ 67
Hình 3.2.Quá trình dich chuyển x1 v g
ề ốc tọa độ theo 03 bước....................................... 69
Hình 3.3.Sơ đồ mô phỏng toàn hệ thống.......................................................................... 71
Hình 3.4. Mạch ngh K
ịch lưu nuôi động cơ ĐB ............................................................... 73

8
Hình 3.5. Khâu xác định từ thông d
d
r
r
m
L
ψ
ψ ′ = và tố ộ
c độ đồng b s
w của động cơ KĐB.. 74
Hình 3.6. Mạch Vòng đ ề
i u chỉnh vị trí được thiết kế theo nguyên lý trượt.................... 75
Hình 3.7. . Cấ đ ề ể ả ồ
u trúc khâu i u khi n Ph n h i trang thái............................................... 76
Hình 3.8. Cấu trúc mô hình vào – ra tuyến tính của động cơ Đ
K B................................. 76
Hình 3.9. Sơ đồ 2 vòng đ ề
i u chỉnh thay thế tương đương ............................................... 77
Hình 3.10.Đ ứ ị ố
áp ng v trí, t c độ....................................................................................... 80
Hình 3.11.Quỹ đạo trạng thái ........................................................................................... 80
Hình 3.12.Đ ứ
áp ng isq....................................................................................................... 81
Hình 3.13.Đ ứ
áp ng isd....................................................................................................... 81
Hình 3.14.Đ ứ ừ
áp ng t thông............................................................................................. 82

9
LỜI NÓI ĐẦU
Nướ ướ
c ta đ ừ
ang t ng b c công nghiệ ệ
p hoá, hi n đại hoá để dầ ị ế ộ
n theo k p ti n b
của thế giới nói chung và tự động hoá đóng một vai trò quan trọng trong quá trình hội
nh p
ậ đó. Các dây chuyền sả ấ
n xu t với các thiết bị tự ấ ệ ộ
động hoá xu t hi n ngày m t
nhi u
ề đã và đang đáp ứng nhu cầu phát triển của đất nước.
Trong mỗi dây chuyền sản xuất, truyề đ ệ ệ ụ ự ệ
n động i n có nhi m v th c hi n công
đ ạ ố ủ ệ ử
o n cu i cùng c a quá trình công ngh . Nó được s dụ ộ ở ộ
ng r ng rãi vai trò là m t
khâu chấp hành vớ ệ ụ ể đ ệ ă ơ ă ệ
i nhi m v chuy n hoá i n n ng thành c n ng. Hi n nay việc nâng
cao chất lượng i
đ ều khiển cho động cơ không đồng bộ là một vấn đề quan tâm nghiên
cứu ở trong và ngoài nước. Đề tài luận văn của tôi tập trung tìm hiểu, nghiên cứu về
đ ề ể ị ơ ộ ự đ ề ể
i u khi n v trí cho động c không đồng b d a trên nguyên lý i u khi n trượt.
Để hoàn thành luận văn tốt nghiệp này, tôi đã nhận được sự quan tâm, giúp đỡ
tận tình của thầy giáo, PGS. TS. Nguyễn Văn Liễn. Tôi xin được bày tỏ lòng biế ơ
t n và
gửi tới thầy lời cảm ơn chân thành, sâu sắc nhất. Tôi cũng xin được gửi lời cám ơn tới
các thầy cô giáo trong bộ môn Tự động hoá – Xí nghiệp công nghiệ đ
p ã tạo mọi đ ề
i u
kiện thuận lợi giúp đỡ tôi trong quá trình thự ệ ờ ả ơ ố
c hi n đề tài này. L i c m n cu i cùng
của tôi dành gửi tới toàn thể bạ đ đ ự ệ
n bè và gia ình ã giúp đỡ, động viên tôi th c hi n
nhiệm vụ của mình.
Hà nộ ă
i ngày tháng n m 2011
Học viên
Nguyễn Trọng Chính

10
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG
ĐỒNG BỘ
1.1. Vài nét sơ lược về động cơ không đồng bộ.
Theo [1,2,3]. Động cơ không đồng bộ là loại máy đ ệ
i n xoay chiề ấ
u hai dây qu n
trong đó dây quấn stator (dây quấn sơ cấ ậ đ ệ ừ
p) nh n i n t lưới vớ ầ ố
i t n s fs, dây quấn
rotor (dây quấn th ch (ho n tr
ứ ấ
c p) được nối ngắn mạ ặc được khép kín qua đ ệ
i ở). Dòng
đ ệ ấ
i n trong dây qu n rotor được lấy từ cả ứ ừ ấ ầ ố
m ng t phía dây qu n stator, có t n s fr và
là hàm c a t
ủ ốc độ góc rotor ωr. So với động cơ mộ ề ơ ộ
t chi u, động c không đồng b có
ư đ ể ề ặ ấ ạ ệ ậ
u i m v m t c u t o và giá thành, làm vi c tin c y và chắc chắn. Khuyế đ ể
t i m chính
của động cơ không đồng bộ là đặc tính mở ấ ố ế
máy x u và kh ng ch các quá trình quá độ
khó khăn hơn so với động cơ ộ
m t chiều. Trong thời gian gầ đ
n ây, với sự ỗ
h trợ ủ
c a một
s i
ố nghành khoa học khác như: Đ ện tử công suất, kỹ thuật vi xử lý…. Đã làm tăng khả
năng sử dụng đối với động cơ không đồng bộ.
1.2. Khái niệm chung về động cơ không đồng bộ.
1.2.1. Các phương trình mô tả động cơ không đồng bộ.
Theo [1,2,3], động cơ không đồng bộ có thể coi như mộ ệ ế ề
t h phi tuy n nhi u
thông số như hình vẽ mô tả sau
s
(p
Q
M
R1
R1
P
u2,i2,f2
u1,i1,f1
DK
Mc
θ

11
Hình 1.1: sơ đồ khối động c ng b
ơ không đồ ộ.
Các đại lượng vào là:
u1,i1,f1: Là đ ệ
i n áp, dòng đ ệ ầ
i n, t n số đ ệ
i n áp của stator
u2,i2,f2 : Là đ ệ
i n áp, dòng đ ệ ầ
i n, t n số đ ệ
i n áp của rotor
R1, R2: Là đ ệ
i n trở ủ
c a dây quấn stator và rotor
Các đại lượng ra là:
M : Mô men trên trục động cơ
θ : Vị trí góc của rotor
ω : Tốc độ góc của trụ ơ
c động c
s : Độ trượt
Ta thấy r xem nh n c
ằ ơ
ng động c không đồng bộ có thể ư là một h th
ệ ống đ ệ
i ơ,
ta có phương trình cân bằng đ ệ ủ ỗ ấ ư
i n áp c a m i dây qu n nh sau:
dt
d
i
R
u k
k
k
k
ψ
+
= . (1.1)
Trong đó:
uk, ik : Là đ ệ
i n áp và dòng đ ệ
i n ch y trong cu n dây th
ậ ộ ứ k.
Rk
: Là đ ệ
i n trở của dây pha thứ k.
Ψk : Là từ thông móc vòng qua dây quấn thứ k, được xác định:
j
kj
k i
L .
=
Ψ (1.2)
Trong đó j, k : là tên thứ t c
ự ủa dây quấn pha.
Nếu k = j thì ta có Lkk là đ ệ
i n cảm của dây quấn k. Nếu k ≠ j thì ta có Lkj là hỗ
cảm giữa dây quấn k và dây quấn j.
Phần cơ được mô tả ở
b i phương trình chuyển động của rotor động cơ:
ω
ω B
dt
d
J
M
M C +
+
= (1.3)
Trong đó:

12
Mc : Là mô men cản.
J : Là mô men quán tính đã quy đổi về trục động cơ.
B : Là hệ ố
s ma sát nhớt danh định.
ω : Là tố ủ
c độ góc c a rotor. Nó là đạo hàm góc lệch giữa trục cách dây quấn
cùng pha ở rotor và stator.
dt
dθ
ω = (1.4)
M : Là mô men đ ệ
i n từ củ ơ ụ ạ ố ệ ữ
a động c . Nó có tác d ng t o m i quan h gi a
ph n
ầ đ ệ
i n từ và phần cơ củ ơ ả ế
a động c . Gi thi t mạ ừ
ch t củ ơ ế ỏ
a động c là tuy n tính, b
qua phần t n hao c
ổ ủa sắt thì:
dt
d
i
M k
k
ψ
∑
=
2
1
(1.5)
Hình 1.2 là sơ đồ nguyên lý củ ơ
a động c không đồng bộ. Trong đó các chỉ ố
s a, b, c là
chỉ các dây quấn stator. Các chỉ số A, B, C là chỉ các pha của rotor.
θ : Là góc lệch giữa dây quấn stator và dây quấn rotor. Để đơn giản hóa trong
cách viết ta coi động c có hai c
ơ ực (p = 1)
Theo sơ đồ trên ta có thể tính được từ ủ
thông c a cả 6 cuộn dây.
o
o
Uas
ias
θ
ibs
o
o
Ucr
IAS
ics
Ucs
ICS
Uar
ω
Ubr
o
IBS
o
Ubs

13
Hình 1.2: sơ đồ nguyên lý dây quấn c a
ủ Đ Đ
CK B 3 pha.
Ví dụ dây quấn pha a stator:
C
aC
B
aB
A
aA
c
ac
b
ab
a
aa
a i
L
i
L
i
L
i
L
i
L
i
L +
+
+
+
+
= .
ψ (1.6)
Ta coi các dây quấ ơ
n động c là đối xứng và khe hở không khí giữa rotor và stator là
đều, do đó:
Ra = Rb = Rc = Rs RA = RB = RC = RS
Laa = Lbb = Lcc = Lsl LAA = LBB = LCC = Lrl
Lab = Lbc = Lca = - Ms LAB = LBC = LCA = - Mr
Trong đó:
Lsl , Lrl : Là đ ệ
i n cảm.
Ms, Mr : Là hỗ ả
c m giữa các dây qu n rotor.
ấn stator và giữa các dây quấ
Hỗ cả ữ ấ ữ ấ
m gi a các dây qu n stator và gi a các dây qu n rotor phụ thuộc vào vị trí không
gian giữa các dây quấn này và chúng được tính như sau:
LaA = LAa = LBb = LbB = LcC = LCc = Mcosθ
M: là hỗ cả ữ ấ ữ ấ
m gi a các dây qu n rotor và gi a các dây qu n stator khi các trục
của hai dây quấn này trùng nhau.
Hỗ cảm giữa hai dây quấn khác nhau ở rotor và stator được tính đến khi các dây
quấn 3 pha này lệch nhau một góc 2π/3.
LaB = LBa = LbC = LCb = LcA = MAc = Mcos(θ + 2π/3)
LAb = LbA = LBc = LcB = LCa = LaC = Mcos(θ + 2π/3)
Các phương trình mô tả toán họ ủ ơ ộ ế
c trên c a động c không đồng b là phi tuy n và có
h i
ệ số biến thiên theo thời gian vì đ ện cảm phu thuộc vào góc quay.
dt
t
∫
+
= )
(
.
0 ω
θ
θ
Trong đó:
θ0: Là vị trí ban đầu của rotor.

14
ω : Là hằ ố
ng s thì hỗ cả ữ ũ ế ấ
m gi a rotor và stator c ng bi n thiên có tính ch t chu
kỳ.
1.2.2. Véc tơ không gian của đại lượng 3 pha.
Theo [4], trong động cơ ộ ấ
không đồng b ba pha có dây qu n bap ha đối xứng,
có thể coi dòng đ ệ
i n trong các pha là các véc tơ ớ ớ
, v i độ l n là các thành phần dòng đ ệ
i n
các pha (isa, isb, isc) và hướng trùng với trục của cuộn dây pha tương ứng. Trong mặt
phẳng ngang của máy đ ệ
i n ta đặt mộ ệ
t h tọ ụ ự α ụ ả β
a độ vuông góc ( Tr c th c và tr c o )
với trục thực trùng với trục pha a (hình 1.3).
Hình 1.3: Biểu diễn dòng đ ệ
i n stator dưới dạng véc tơ ớ ầ
không gian v i các thành ph n
isα và isβ thuộc h c t
ệ trụ ọ ố
a độ c định.
α
Trục pha a
isc
ix
isa isα
isb
isβ
Trục pha b
Trục pha c
jβ

15
Khi ó các véc t
đ ơ dòng đ ệ
i n ba pha được viết d i d
ướ ạng sau:
i
i sa
sa
=
a
i
e
i
i sb
j
sb
sb
=
= 120
(1.7)
a
i
e
i
i sc
j
sc
sc
2
120
=
=
−
Véc tơ dòng đ ệ
i n trong không gian được định nghĩa như sau:
is
=
3
2
(isa
+ aisb
+
a2
isc
)
(1.8)
Trong hệ ọ
t a độ hai trục, véc tơ dòng đ ệ
i n stator có thể được viết dưới dạng
sau:
is
= isα + jisβ
(1.9)
Với gi n 3 pha n th
ả thiết dòng đ ệ
i đối, tức là thành phầ ứ ự
t không bằng không,
các thành phần dòng đ ệ
i n stator trên hai trục thực và ảo được tính theo các thành phần
dòng i
đ ện ở các pha a, b, c.
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
β
α
s
s
i
i
=
⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢
⎣
⎡
−
−
−
3
1
3
1
0
3
1
3
1
3
2
⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢
⎣
⎡
i
i
i
sc
sb
sa
(1.10)
Các phép biến đổi ngược biểu diễn quan hệ các thành phần dòng đ ệ
i n các pha
(a, b, c) và các thành phần dòng đ ệ
i n trên hai trục tọa độ cố định:

16
⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢
⎣
⎡
i
i
i
sc
sb
sa
=
⎥
⎥
⎥
⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢
⎢
⎢
⎢
⎣
⎡
−
−
−
2
3
2
3
0
2
1
2
1
1
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
β
α
s
s
i
i
(1.11)
Tương tự ta có véc tơ từ thông móc vòng stator và đ ệ
i n áp móc vòng stator
c ng
ũ được định nghĩa như sau:
s
ψ = ( )
sc
2
sb
sa
a
a
3
2
ψ
+
ψ
+
ψ
(1.12)
s
u = ( )
sc
2
sb
sa
u
a
au
u
3
2
+
+
(1.13)
Trong đó:
ψsa, ψsb, ψsc: Là các thành phần từ thông móc vòng của các pha a, b, c.
usa, usb , usc : Là các thành phầ đ ệ
n i n áp của các pha.
Các véc tơ không gian dòng đ ệ đ ệ
i n, i n áp và từ thông móc vòng rotor có thể
đượ đị
c nh nghĩ ư
a nh sau:
r
i = ( )
rc
2
rb
ra
i
a
ai
i
3
2
+
+ (1.14)
r
u = ( )
rc
2
rb
ra
u
a
au
u
3
2
+
+
(1.15)
r
ψ = ( )
rc
2
rb
ra
a
a
3
2
ψ
+
ψ
+
ψ
(1.16)

17
Trong đó:
ira, irb, irc, : Là các thành phần dòng đ ệ
i n của các pha a, b, c rô to.
ura, urb, urc : Là các thành phầ đ ệ
n i n áp của các pha a, b, c rô to.
ψra, ψrb, ψrc : Là các thành phần từ thông móc vòng của các pha a, b, c rô to.
1.2.3. Hệ tọa độ quay chuẩn.
Để nghiên cứ đ ừ
u quá trình iên t củ ơ ộ ố đ ự
a động c không đồng b có s ôi c c là p,
thì hệ quy chiếu củ đ ệ
a i n được dùng để thay thế hệ ế
quy chi u cơ ộ đ ự
khí, m t ôi c c hay
một chu kỳ củ ừ ẽ
a t thông s tương đương vớ đ ệ
i 360 i n (2π/rad). Do đ đ ệ
ó góc quy i n
được tính bằng:
θe = p.θm (1.17)
T i
ương tự tốc độ rotor đ ện được tính từ tốc độ rotor cơ khí:
ω = p. ωm (1.18)
Trong đó:
θe, .θm, và ω ω
, m : Là góc rotor và tốc độ rotor tương ứng với hệ quy chiế đ ệ
u i n
và cơ khí.
Đặt mộ ệ ụ ọ ớ ố ω
t h tr c t a độ dq quay v i t c độ k bất kỳ như (hình 1.4) .
Góc giữa tr c th
ụ ực của hệ tọ ụ ự ủ ệ
a độ này và tr c th c c a h tọa độ stator và rotor
t ng
ươ ứng là k
r
k
s
θ
θ , .
Véc tơ dòng n stator bi
đ ệ
i ểu diễn trong hệ ọ
t a độ quay sẽ là:
k
s
j
s
k
s e
i
i θ
−
= (1.19)
T i
ương tự véc tơ dòng đ ện rotor biểu diễn ở hệ tọa độ quay có dạng.
k
r
j
r
k
r
e
i
i
θ
−
= (1.20)
α
αr
d
β
ω
ωk k
s
θ
k
r
θ
m
θ

18
Hình 1.4: Hệ ọ ẩ
t a độ chu n.
Tốc độ quay ωk c t l
ủa hệ ọa độ quay có thể ựa chọn một trong hai vị trí sau:
ωk = 0 : Ta có hệ ọ ĩ
t a độ t nh với stator ( hệ ọ
t a độ αβ).
ωk = ωs: Ta có hệ ọ
t a độ quay đồng bộ ớ
v i t tr
ừ ường quay stator ( hệ ọ
t a độ dq).
ωk = ω : Ta có hệ ọ ố ớ
t a độ c định v i rotor (hệ ọ
t a độ αβ).
1.3. Mô hình liên tục của động cơ không đồng bộ.
Theo [1,2,3], do cấu trúc phức tạp của động cơ không đồng bộ ( chúng được mô
tả bởi các phương trình vi phân bậc cao ) cho nên để xây dựng mô hình động cơ không
đồng bộ ả ế
ta có các gi thi t sau:
- Các cuộn dây của stator được bố trí đối xứng về mặt không gian.
- Dòng từ hóa và từ trường được phân bố hình sin trên bề ặ
m t khe hở.
- i i
Các giá trị đ ện trở và đ ện cảm i.
được coi là không đổ
- Các tổn hao sắt từ và bão hòa có thể bỏ qua.
1.3.1. Các phương trình cơ ả
b n của độ đồ
ng cơ không ng bộ.
Các ph ng trình
ươ đ ệ
i n áp trên cuộn dây stator là:
dt
t
d
t
i
R
t
u
sa
sa
s
sa
)
(
)
(
)
(
ψ
+
=

dt
t
d
t
i
R
t
u sb
sb
s
sa
)
(
)
(
)
( ψ
+
= (1.21)

19
dt
t
d
t
i
R
t
u sc
sc
s
sc
)
(
)
(
)
(
ψ
+
=
Hay viết lại d i d
ướ ạng véc tơ:
s
u = Rs
s
i +
dt
d s
ψ
(1.22)
Tương tự với rotor ta cũng có phương trình:
0 = Rr
r
i +
dt
d r
ψ
(1.23)
Các phương trình này được thiết lập khi ta quan sát trên hệ trục tọa độ gắ ớ
n v i
rotor ( hệ tr t l
ụ ế
c dq ), nên khi thi ậ đ ệ
p i n áp của rôto trên hệ tọ ầ
a độ khác ta c n chú ý
tới tốc độ quay của rôto. Chẳng hạn như khi ta quan sát trên hệ tọa độ lấy stator làm
gốc khi đó do rôto quay với tốc độ góc là ω nên ta có phương trình sau:
ψ
ψ
ω
−
+
=
r
r
r
r j
dt
0
d
i
R (1.24)
Giá trị ừ
t thông stato và rôto được tính theo công thức:
L
i
L
i m
r
s
s
s
+
=
ψ (1.25)
L
i
L
i r
r
m
s
r
+
=
ψ (1.26)
Trong đó:
Ls, Lr : Là các giá trị đ ệ
i n cảm trên rôto và stato.
Lm : Là giá trị ỗ ả
h c m stato và rôto.
Phương trình mô men của động cơ là:
)
(
2
3
)
(
2
3
M i
p
i
p r
r
c
s
s
c
ψ
ψ
−
=
= (1.27)
Phương trình chuyể ủ
n động c a động cơ là:

20
M = Mc
+
dt
d
.
p
J
c
ω
(1.28)
Trong đó:
Mc : Là mô men cản của động cơ.
J : Là mô men quán tính của động cơ.
ω : Là tố ủ
c độ góc c a rôto.
Từ các phương trình cơ bản trên ta tìm cách xây dựng mô hình động cơ trên các
hệ tọa độ stator (αβ) và hệ tọa độ rôto ( dq ).
1.3.2. Mô hình trạng thái của a
động cơ trên hệ tọ độ stator (αβ).
Từ các phương trình cơ bản của động cơ không đồng bộ ta có hệ phương trình
của động cơ ệ ọ ạ ư
trên h t a độ αβ [4] có d ng nh sau:
s
s
u = Rs
s
s
i +
dt
d s
s
ψ
0 = Rr
s
r
i +
dt
d s
r
ψ
- jω
s
r
ψ
s
s
ψ = s
s
i Ls
+ s
r
i Lm
s
r
ψ = s
s
i Lm
+ s
r
i Ls
(1.29)
Từ hai biểu thức tính từ thông của ( 1.29 ), có thể rút ra được giá trị của dòng
đ ệ ừ ủ ừ ủ ư
i n và t thông c a stator theo dòng stator và t thông c a rôto nh sau:
s
s
i =
r
L
1
(
s
r
ψ - s
s
i Lm
)
(1.30)

21
s
s
ψ = s
s
i Ls
+
s
m
L
L
(
s
r
ψ - s
s
i Lm
)
Thay các giá trị trên vào hai biểu thức đầu của phương trình (1.29) có:
s
s
u = Rs
s
s
i + σL s
dt
i
d s
s
+
s
m
L
L
dt
d s
r
ψ
(1.31)
0 = - s
s
i
r
m
T
L
+
s
r
ψ (
r
T
1
- j ) +
ω
dt
d s
r
ψ
Trong đó:
Tr : Là hằng số thời gian của rôto.
Ts : Là hằng số thời gian của stator.
σ : Là hệ số tiêu tán, được tính theo công thức:
σ = 1 -
r
s
2
m
L
L
L
Chiếu hệ ( 1.31) nên hai trục αβ của hệ tọa độ stator có:
u
L
T
i
T
T
di
sa
s
'
r
'
r
r
s
r
s
s 1
1
1
1
1
dt σ
ψ
ψ
σ
σ
σ
+
ω
σ
σ
−
+
σ
−
+
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛ σ
−
+
−
= β
α
α
α
dt
disβ
= β
β
α
β
σ
+
ωψ
σ
σ
−
+
ψ
σ
σ
−
−
σ
σ
−
+
σ
− s
s
'
r
'
r
r
s
r
s
u
L
1
1
T
1
i
)
T
1
T
1
(
dt
d '
rα
ψ
=
'
r
'
r
r
s
r
T
1
i
T
1
β
α
α
ωψ
−
ψ
− (1.32)
ωψ
ψ
ψ
α
β
β
β
+
−
=
'
r
'
r
s
r
'
r
)
(
1
dt
i
T
d
Trong đó:

22
'
rα
ψ =
m
r
L
α
ψ
; '
rβ
ψ =
m
r
L
β
ψ
Khi đó phương trình của mô men có dạng sau:
M = )
.
(
2
3
i
L
L
p s
s
s
r
r
m
c ψ
hay : M = ( )
i
i
L
L
p s
'
r
s
'
r
r
2
m
c
2
3
α
β
β
α
ψ
ψ −
(1.33)
Như v t
ậy mô hình liên tục của động cơ không đồng bộ trên hệ ọa độ stator ( αβ )
được mô tả ở ệ
b i h phương trình sau:
u
L
T
i
T
T
di
sa
s
'
r
'
r
r
s
r
s
s 1
1
1
1
1
dt σ
ψ
ψ
σ
σ
σ
+
ω
σ
σ
−
+
σ
−
+
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛ σ
−
+
−
= β
α
α
α
dt
disβ
= β
β
α
β
σ
+
ωψ
σ
σ
−
+
ψ
σ
σ
−
−
σ
σ
−
+
σ
− s
s
'
r
'
r
r
s
r
s
u
L
1
1
T
1
i
)
T
1
T
1
(
dt
d '
rα
ψ
= '
r
'
r
r
s
r
T
1
i
T
1
β
α
α
ωψ
−
ψ
−
(1.34)
ωψ
ψ
ψ
α
β
β
β
+
−
=
'
r
'
r
s
r
'
r
)
(
1
dt
i
T
d
M = ( )
i
i
L
L
p s
'
r
s
'
r
r
2
m
c
2
3
α
β
β
α
ψ
ψ −
Ta có thể biểu diễn hệ phương trình trên dưới dạng ma trận:
s
s
s
s
s
s
u
.
B
x
.
A
dt
x
d
+
=
(1.35)
Trong đó:
s
s
u : Lµ vect¬ c¸c ®¹i l-îng ®Çu vµo.

23
s
x : Lµ vect¬ c¸c ®¹i l-îng ®Çu ra.
s
A : Lµ ma trËn hÖ thèng.
s
B : Lµ ma trËn ®Çu vµo.
C¸c ma trËn
s
A vµ
s
B ®-îc biÓu diÔn nh- sau :
s
A = ⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
s
22
s
21
s
12
s
11
A
A
A
A
;
s
B = ⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
s
2
s
1
B
B
Trong đó:
s
11
A
⎥
⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢
⎢
⎣
⎡
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
σ
σ
−
+
σ
−
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
σ
σ
−
+
σ
−
r
s
r
s
T
1
T
1
0
0
T
1
T
1
s
12
A =
⎥
⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢
⎢
⎣
⎡
σ
−
ω
σ
σ
−
−
ω
σ
σ
−
σ
−
σ
σ
T
T
r
r
1
1
1
1
s
21
A =
⎥
⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢
⎢
⎣
⎡
r
r
T
1
0
0
T
1
;
s
22
A =
⎥
⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢
⎢
⎣
⎡
−
ω
ω
−
−
r
r
T
1
T
1
s
1
B =
⎥
⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢
⎢
⎣
⎡
σ
σ
s
s
L
1
0
0
L
1
;
s
1
B = ⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
0
0
0
0

24
Ta có sơ đồ minh họa mô hình của động cơ không đồng bộ trên hệ ọ
t a độ stator
như sau:
1.3.3. Mô hình của động cơ ộ ệ ọ ộ
không đồng b trên h t a độ đồ
quay ng b (dq).
Theo [4], do hệ ọ ừ
t a độ t thông rôto dq quay so với h i t
ệ ọ ĩ ớ
t a độ t nh αβ v ốc độ
là ωs, nên trong phương trình đ ệ
i n áp của stator và rôto ta phải thêm các thành phần
phụ thuộc vào tốc độ, cụ thể:
Vớ đ ệ
i phương trình i n áp stator:
f
s
u = Rs
f
s
i +
dt
d f
s
ψ
+ jωs
f
s
ψ
(1.36)
Với phương trình đ ệ
i n áp rôto:
0 = Rr
f
r
i +
dt
d f
r
ψ
+ j(ωs
- ω) f
r
ψ
(1.37)
Các ph ng trình t
ươ ừ thông rôto và stator không thay đổi:
x
s
(
B
S
AS
)
t
(
u
s
s dt
)
t
(
x
d
s
∫
H×nh 1.5 M« h×nh tr¹n g th¸i cña §CK§B trªn h Ö

25
s
s
ψ = s
s
i Ls
+ s
r
i Lm
(1.38)
s
r
ψ = s
s
i Lm
+ s
r
i Lr
Tương tự như phần 1.3.2 ta rút gọn các giá trị của ir, và ψs, từ hai phương trình
và thay vào các phương trình đ ệ
i n áp của stator và rôto. Chiếu nên hai trục tọa độ dq ta
thu được hệ phương trình:
dt
disd
= sd
s
'
rq
'
rd
r
sq
s
sd
r
s
u
L
1
1
T
1
i
i
)
T
1
T
1
(
σ
+
ωψ
σ
σ
−
+
ψ
σ
σ
−
+
ω
+
σ
σ
−
+
σ
−
dt
disq
= u
L
T
i
T
T
i sq
s
'
rd
'
rq
r
sq
r
s
sd
s
1
1
1
1
1
σ
ψ
ψ
σ
σ
σ
ω +
ω
σ
σ
−
−
σ
−
+
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛ σ
−
+
−
−
dt
d '
rd
ψ
= ψ
ω
ψ ω
−
+
−
'
rq
s
'
rd
sd
r
)
(
)
(
1
i
T
(1.39)
dt
d
'
rq
ψ
=
'
rd
s
'
rq
r
sq
r
)
(
T
1
i
T
1
ψ
ω
−
ω
−
ψ
−
Mặt khác do trục d trùng với từ thông rôto, nên thành phần từ thông rôto trên
trục q bị triệt tiêu.
Do đó ta có hệ phương trình mô tả động cơ không đồng bộ trên trục dq có dạng:
dt
disd
= sd
s
'
rq
'
rd
r
sq
s
sd
r
s
u
L
1
1
T
1
i
i
)
T
1
T
1
(
σ
+
ωψ
σ
σ
−
+
ψ
σ
σ
−
+
ω
+
σ
σ
−
+
σ
−
dt
disq
= u
L
T
i
T
T
i sq
s
'
rd
'
rq
r
sq
r
s
sd
s
1
1
1
1
1
σ
ψ
ψ
σ
σ
σ
ω +
ω
σ
σ
−
−
σ
−
+
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛ σ
−
+
−
−
dt
d '
rd
ψ
= ψ
ω
ψ ω
−
+
−
'
rq
s
'
rd
sd
r
)
(
)
(
1
i
T
(1.40)

26
0 =
'
rd
s
'
rq
r
sq
r
)
(
T
1
i
T
1
ψ
ω
−
ω
−
ψ
−
M = sq
'
rd
r
2
m
c
i
L
L
p
2
3
ψ
Ta có thể viết g i d
ọn dướ ạng ma trận như sau:
s
f
f
s
f
f
f
f
.
x
.
N
u
.
B
x
.
A
dt
x
d
ω
+
+
= (1.41)
Trong đó:
f
s
u : Lµ vect¬ çc ®¹i l-îng ®Çu vµo.
f
x : Lµ vect¬ çc ®¹i l-îng ®Çu ra.
f
A : Lµ ma trËn hÖ thèng.
f
B : Lµ ma trËn ®Çu vµo.
N : Lµ ma trËn ghÐp phi tuyÕn.
ωs : Là tần số góc.
Çc ma trËn
f
A ,
f
B , N cã d¹ng nh- sau :
f
A = ⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
f
22
f
21
f
12
f
11
A
A
A
A
; f
B = ⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
f
2
f
1
B
B
Trong ®ã:
f
11
A =
⎥
⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢
⎢
⎣
⎡
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
σ σ
−
+
σ
−
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
σ
σ
−
+
σ
−
r
s
r
s
T
1
T
1
0
0
T
1
T
1
; f
12
A =
⎥
⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢
⎢
⎣
⎡
σ
−
ω
σ
σ
−
−
ω
σ
σ
−
σ
−
σ
σ
T
T
r
r
1
1
1
1

27
f
21
A =
⎥
⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢
⎢
⎣
⎡
r
r
T
1
0
0
T
1
; f
22
A =
⎥
⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢
⎢
⎣
⎡
−
ω
ω
−
−
r
r
T
1
T
1
; f
1
B =
⎥
⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢
⎢
⎣
⎡
σ
σ
s
s
L
1
0
0
L
1
f
1
B = ⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
0
0
0
0
; N =
⎥
⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢
⎢
⎣
⎡
−
−
0
1
0
0
1
0
0
0
0
0
0
1
0
0
1
0
Ta cã m« h×nh minh häa cho tr-êng hîp nµy nh- sau :
NhËn xÐt :
Kh¸c víi hÖ ph-¬ng tr×nh trªn hÖ täa ®é αβ, hÖ ph-¬ng
tr×nh cña ®éng c¬ kh«ng ®ång bé trªn hÖ trôc dq cã thªm
biÕn ωs
, nh-ng thùc chÊt trong hÖ ph-¬ng tr×nh trªn hÖ
täa ®é αβ c¸c gi¸ trÞ usα vµ usβ ®· bao gåm gi¸ trÞ ωs
Èn
trong ®ã.
Trong chÕ ®é x¸c lËp gi¸ trÞ dßng ®iÖn isd
vµ isq
, tõ
th«ng r«to ψd
cã gi¸ trÞ kh«ng ®æi, chóng chØ thay ®æi
B
f
∫
Af
N
dt
x
d f )
t
(
x
f
s
ω
s
f
x
H×nh 1.6 : M« h×nh cña §CK§B trªn hÖ trôc täa ®é
dq

28
trong qu¸ tr×nh qu¸ ®é. Do vËy mµ m« h×nh nµy rÊt thuËn
lîi trong viÖc lËp çc thuËt to¸n ®iÒu khiÓn cho ®éng c¬.
1.4. M« h×nh gi¸n ®o¹n cña ®éng c¬ trªn hÖ trôc täa độ quay
đồng bộ dq
§èi víi m« h×nh liªn tôc cña ®éng c¬ kh«ng ®ång bé,
viÖc m« t¶ ®éng c¬ ®¬n gi¶n vµ dÔ tÝnh to¸n, nh-ng do tÝnh
chÊt phi tuyÕn cña ®éng c¬ kh«ng ®ång bé cã nhiÒu th«ng sè
thay ®æi ¶nh h-ëng ®Õn çc ph-¬ng tr×nh cña m« h×nh. Do
vËy trong m« h×nh liÖn tôc ta ph¶i dïng phÐp tuyÕn tÝnh
ho¸ vµ bá qua nhiÒu th«ng sè ¶nh h-ëng. §iÒu nµy g©y sai
sè trong qu¸ tr×nh tÝnh to¸n cña hÖ thèng.
§Ó kh¾c phôc nh-îc ®iÓm trªn trong viÖc m« t¶ ®éng c¬
kh«ng ®ång bé ta cÇn ph¶i chia qu¸ tr×nh ho¹t ®éng cña
®éng c¬ thµnh çc kho¶ng thêi gian nhá. Trong mçi kho¶ng
thêi gian nµy ta ®-îc phÐp tuyÕn tÝnh ho¸ çc tham sè cña
®éng c¬ vµ lo¹i bá çc th«ng sè ¶nh h-ëng.
Nh- vËy nÕu kho¶ng thêi gian gi¸n ®o¹n cµng nhá th×
viÖc tÝnh to¸n hÖ thèng cµng chÝnh x¸c, nh-ng ®Ó thùc hiÖn
®-îc viÖc nµy ta ph¶i cã çc bé tÝnh to¸n vµ xö lý cã tèc
®é cao. Víi tèc ®é ph¸t triÓn nhanh nh- hiÖn nay cña kü
thuËt ®iÖn tö, tin häc, vi xö lý ta hoµn toµn cã thÓ ¸p
dông ®-îc m« h×nh gi¸n ®o¹n cña ®éng c¬ vµo trong thùc
tÕ, nh»m n©ng cao chÊt l-îng ®iÒu khiÓn cña ®éng c¬ kh«ng
®ång bé.
T-îng tù viÖc m« t¶ ®éng c¬ b»ng m« h×nh liªn tôc,
viÖc m« t¶ ®éng c¬ kh«ng ®ång bé trªn m« h×nh gi¸n ®o¹n
còng ®-îc x©y dùng trªn hai hÖ täa ®é vµ dq.
αβ
T-¬ng tù nh- trªn dùa vµo hÖ ph-¬ng tr×nh liªn tôc m«
t¶ ®éng c¬ trªn hÖ täa ®é dq ta thiÕt lËp ®-îc m« h×nh
gi¸n ®o¹n cña ®éng c¬ nh- sau :

29
)
(
).
,
,
(
)
(
).
,
,
(
)
1
( k
u
T
H
k
x
T
k
x
f
s
s
f
f
s
f
f
ω
ω
ω
ω
φ +
=
+
(1.42)
Trong ®ã :
T : Lµ chu kú lÊy mÉu
k : Lµ b-íc cña qu¸ tr×nh
Φ : Lµ ma trËn qu¸ ®é tr¹ng th¸i nã phô thuéc vµo
tèc ®é r«to vµ chu kú lÊy mÉu T
ω
H : Lµ ma trËn ®Çu vµo
C¸c ma trËn H vµ Φ ®-îc tÝnh nh- sau :
[ ]
T
.
.
N
A
exp
)
T
,
,
( s
s
f
ω
+
=
ω
ω
φ
[ ] f
T
).
1
K
(
T
.
K
s
f
s
f
B
.
d
)
.
N
A
(
exp
)
T
,
,
(
H τ
τ
ω
ω
ω ∫
+
+
=
(1.43)
T-¬ng tù nh- phÇn trªn, trong tr-êng hîp nµy nÕu
ta x©y dùng hÖ thèng cã chu kú lÊy mÉu cµng nhá (nhá h¬n
400 µs) th× m« h×nh c¸c ma trËn H vµ Φ chØ cÇn khai triÓn
®Õn bËc nhÊt lµ ®ñ. Khi ®ã chóng cã d¹ng:
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
φ
φ
φ
φ
=
ω
ω
φ f
22
f
21
f
12
f
11
s
f
)
T
,
,
( ;
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
=
ω f
2
f
1
f
H
H
)
T
,
(
H
Trong ®ã:

30
⎥
⎥
⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢
⎢
⎢
⎣
⎡
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛ −
+
−
−
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛ −
+
−
=
r
s
s
s
r
s
f
11
T
1
T
1
T
1
T
.
T
.
T
1
T
1
T
1
σ
σ
ω
ω
σ
σ
φ ;
⎥
⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢
⎢
⎣
⎡
−
−
−
−
−
=
r
r
f
12
T
T
.
1
T
.
1
T
.
1
T
T
.
1
σ
σ
ω
σ
σ
ω
σ
σ
σ
σ
φ
⎥
⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢
⎢
⎣
⎡
=
φ
r
r
f
21
T
T
0
0
T
T
;
⎥
⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢
⎢
⎣
⎡
−
ω
−
ω
−
ω
−
ω
−
=
φ
r
s
s
r
f
22
T
T
1
T
).
(
T
).
(
T
T
1
;
⎥
⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢
⎢
⎣
⎡
σ
σ
=
s
s
f
1
L
T
0
0
L
T
H
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
=
0
0
0
0
H f
2
(1.44)
Ta thÊy
f
2
H lµ mét ma trËn rçng, do vËy ta cã thÓ viÕt
l¹i hÖ ph-¬ng tr×nh m« t¶ ®éng c¬ trªn hÖ täa ®é dq nh-
sau:
)
k
(
u
.
H
)
k
(
.
)
k
(
i
.
)
1
k
(
i f
s
f
1
f
/
r
f
12
f
s
f
11
f
s +
+
=
+ ψ
φ
φ
)
k
(
.
)
k
(
i
.
)
1
k
( f
/
r
f
22
f
s
f
21
f
/
r ψ
φ
φ
ψ +
=
+
(1.45)
Ta cã thÓ biÓu diÔn hÖ ph-¬ng tr×nh trªn bëi
m« h×nh sau:

31
H×nh 1.7 : M« h×nh biÓu diÔn tr¹ng th¸i cña ®éng c¬ trong
m« h×nh
gi¸n ®o¹n trªn hÖ täa ®é dq
1.4.1. M« h×nh gi¸n ®o¹n cña ®éng c¬ trªn hÖ trôc täa
Stato αβ
αβ
αβ
αβ
αβ.
Theo [4], từ m« h×nh liªn tôc cña ®éng c¬ trªn hÖ trôc
täa ®é αβ ta thiÕt lËp ®-îc ph-¬ng tr×nh cña m« h×nh gi¸n
®o¹n cã d¹ng sau:
)
k
(
u
).
T
,
(
H
)
k
(
x
).
T
,
(
)
1
k
(
x
s
s
s
s
s
s
ω
+
ω
Φ
=
+
(1.46)
Trong ®ã :
T : Lµ chu kú trÝch mÉu.
f
11
Φ
I
.
z 1
−
f
1
H
f
21
Φ
f
12
Φ
I
.
z 1
−
f
22
Φ
Nöa m« h×nh
trªn
Nöa m« h×nh
d-íi
)
k
(
u f
s
f
)
k
(
f
r
ψ
)
1
k
(
if
s +
)
1
k
(
f
s +
ψ

32
k : Lµ c¸c b-íc cña qu¸ tr×nh.
s
s
u : Vector ®iÖn ¸p do vi xö lý cung cÊp (cã d¹ng
bËc thang).
s
Φ : Lµ ma trËn qu¸ ®é tr¹ng th¸i (ma trËn chuyÓn
tr¹ng th¸i).
s
H : Lµ ma trËn ®Çu vµo.
Ma trËn
s
Φ vµ
s
H phô thuéc vµo chu kú trÝch mÉu vµ tèc
®é gãc c¬ häc ω, vµ ®-îc tÝnh nh- sau:
[ ] ( )
∑
∞
=
ν
ν
ν
ν
=
ω
=
ω
Φ
0
s
s
s
!
T
A
T
)
(
A
exp
)
T
,
(
(1.47)
s
T
)
1
k
(
kT 0
1
s
s
s
s
B
T
!
)
A
(
B
d
)
,
(
)
T
,
(
H µ
+ ∞
=
µ
−
µ
∫ ∑
µ
=
τ
τ
ω
Φ
=
ω
(1.48)
NÕu ta thiÕt kÕ hÖ thèng cã chu kú trÝch mÉu cña kh©u
®iÒu chØnh ®ñ nhá (nhá h¬n 400µs), th× trong m« h×nh c¸c
ma trËn
s
Φ vµ
s
H ta chØ cÇn khai triÓn bËc nhÊt lµ ®ñ. KÕt
qu¶ xÊp xØ bËc nhÊt cña ma trËn
s
Φ vµ
s
H cã d¹ng nh- sau:
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎣
⎡
Φ
Φ
Φ
Φ
=
ω
Φ s
22
s
21
s
12
s
11
s
)
T
,
( ;
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎣
⎡
=
ω s
2
s
1
s
H
H
)
T
,
(
H

33
⎥
⎥
⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢
⎢
⎢
⎣
⎡
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛ σ
−
+
σ
−
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛ σ
−
+
σ
−
=
Φ
r
s
r
s
s
11
T
1
T
1
1
1
0
0
T
1
T
1
1
1
;
⎥
⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢
⎢
⎣
⎡
σ
σ
−
ω
σ
σ
−
−
ω
σ
σ
−
σ
σ
−
=
Φ
r
r
s
12
T
T
1
T
1
T
1
T
T
1
⎥
⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢
⎢
⎣
⎡
=
Φ
r
r
s
21
T
T
0
0
T
T
;
⎥
⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢
⎢
⎣
⎡
−
ω
ω
−
−
=
Φ
r
r
s
22
T
T
1
T
T
T
T
1
⎥
⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢
⎢
⎣
⎡
σ
σ
=
s
s
s
1
L
T
0
0
L
T
H ;
⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢
⎣
⎡
=
0
0
0
0
H
s
2
Ta nhËn thÊy H
s
2
lµ mét tËp con rçng, do vËy cã thÓ
viÕt l¹i hÖ ph-¬ng tr×nh m« t¶ m« h×nh gi¸n ®o¹n §CK§B
trªn hÖ trôc täa ®é nh- sau:
αβ
⎪
⎩
⎪
⎨
⎧
ψ
Φ
+
Φ
=
+
ψ
+
ψ
Φ
+
Φ
=
+
)
k
(
)
k
(
i
)
1
k
(
)
k
(
u
H
)
k
(
)
k
(
i
)
1
k
(
i s
r
s
22
s
s
s
21
s
s
s
s
s
1
s
r
s
12
s
s
s
11
s
s
(1.49)

34
Ta cã thÓ biÓu diÔn hÖ ph-¬ng tr×nh trªn bëi m« h×nh
sau:
H×nh 1.8: M« h×nh tr¹ng th¸i gi¸n ®o¹n cña §CK§B trªn hÖ
täa ®é αβ .
C¨n cø vµo hai m« h×nh trªn ta cã thÓ lËp ®-îc hai m«
h×nh dßng ®iÖn và tõ th«ng riªng biÖt, nhê ®ã mµ ta cã thÓ
thiÕt lËp ®-îc c¸c kh©u ®iÒu chØnh dßng ®iÖn vµ kh©u -íc
l-îng tõ th«ng:
- M« h×nh dßng ®iÖn lµ nöa trªn cña s¬ ®å, nã cã hai
tÝn hiÖu vµo lµ ®iÖn ¸p vµ tõ th«ng. Trong ®ã tín hiÖu tõ
th«ng ®-îc coi lµ ®¹i l-îng biÕn thiªn chËm vµ nã sÏ ®-îc
bï san b»ng ngay ë ®Çu vµo cña kh©u ®iÒu chØnh dßng.
- M« h×nh tõ th«ng lµ m« h×nh nöa d-íi, ý nghÜa cña
m« h×nh nµy lµ ta cã thÓ tÝnh gi¸n tiÕp gi¸ trÞ tõ th«ng
r«to qua gi¸ trÞ dßng ®iÖn stator vµ tèc ®é gãc r«to. Tõ
)
k
(
u
s
s )
1
k
(
i
s
s +
)
1
k
(
s
r +
ψ
)
k
(
s
r
ψ
)
k
(
i
s
s
s
11
Φ
I
.
Z 1
−
s
21
Φ
s
12
Φ
I
.
Z 1
−
s
22
Φ
s
1
H
s
2
H
Nöa m« h×nh
Nöa m« h×nh

35
®ã ta cã thÓ tÝnh gÇn chÝnh x¸c gi¸ trÞ tõ th«ng t¹i mäi
gi¶i tÇn sè c«ng t¸c.
NhËn xÐt:
M« h×nh gi¸n ®o¹n cña ®éng c¬ trªn hai hÖ trôc täa ®é
cã h×nh thøc c¬ b¶n gièng nhau, ®iÒu nµy cho phÐp ta thèng
nhÊt vÒ ph-¬ng ph¸p x©y dùng c¸c kh©u ®iÒu chØnh cho ®éng
c¬.
C¸c thµnh phÇn vect¬ ®Çu vµo vµ vect¬ tr¹ng
th¸i cña m« h×nh m« t¶ trªn hÖ täa ®é dq lµ thµnh phÇn mét
chiÒu cã trÞ sè kh«ng ®æi trong qu¸ tr×nh tÜnh, nã chØ
thay ®æi trong qóa tr×nh qu¸ ®é. Cßn trong hÖ täa ®é αβ
chóng lµ nh÷ng ®¹i l-îng biÕn thiªn h×nh sin. §©y lµ ®iÒu
c¬ b¶n ¶nh h-ëng ®Õn chÊt l-îng truyÒn ®éng gi÷a hai
ph-¬ng ¸n ®iÒu chØnh.
1.5 Tæng quan vÒ hÖ thèng ®iÒu khiÓn ®iÒu khiÓn vÐct¬.
1.5.1 S¬ l-îc vÒ ph-¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn vÐct¬.
Theo [4], nguyªn lý ®iÒu khiÓn vÐct¬ dùa trªn ý t-ëng
®iÒu khiÓn ®éng c¬ kh«ng ®ång bé t-¬ng tù nh- ®iÒu khiÓn
®éng c¬ mét chiÒu.
H×nh 1.9 m« t¶ sù t-¬ng tù nµy: ë ®éng c¬ ®iÖn mét
chiÒu nÕu ta bá qua ph¶n øng phÇn øng, coi m¹ch tõ ch-a
b·o hoµ khi ®ã m«men cña ®éng c¬ mét chiÒu ®-îc tÝnh bëi
c«ng thøc sau:
M = kΦI-
=k’Ikt
.Iư
(1.50)

36
Trong ®ã:
Ikt
, I-
: Lµ dßng ®iÖn kÝch tõ vµ dßng ®iÖn phÇn øng
cña ®éng c¬.
Φ : Lµ tõ th«ng cña ®éng c¬.
ë ®©y dßng ®iÖn phÇn øng vµ dßng ®iÖn kÝch tõ kh«ng
phô thuéc vµo nhau, do ®ã ta cã thÓ ®iÒu khiÓn ®éc lËp
dßng ®iÖn phÇn øng vµ dßng ®iÖn kÝch tõ ®Ó ®¹t ®-îc m«men
mong muèn. NÕu ta duy tr× dßng ®iÖn kÝch tõ kh«ng ®æi th×
m«men ®-îc ®iÒu khiÓn bëi dßng ®iÖn phÇn øng.
C¸ch ®iÒu khiÓn nµy cã thÓ ¸p dông cho ®éng c¬ kh«ng
®ång bé nÕu ta sö dông lý thuyÕt vect¬ kh«ng gian ®Ó m«
t¶ c¸c tr¹ng th¸i cña ®éng c¬ kh«ng ®ång bé. Víi ý t-ëng
®Þnh nghÜa vect¬ kh«ng gian dßng ®iÖn cña ®éng c¬ vµ m« t¶
®éng c¬ trªn hÖ täa ®é quay víi tèc ®é ®ång bé víi tõ
tr-êng stator (ωs
). VÐct¬ dßng ®iÖn stator Is
®-îc ph©n
tÝch thµnh hai thµnh phÇn trªn hai trôc dq vu«ng gãc víi
nhau: Isq , Isd. NÕu chän trôc d trïng víi trôc cña tõ th«ng
r«to th× ph-¬ng tr×nh m«men cña ®éng c¬ ®-îc biÓu diÔn nh-
sau:
§
I-
Ikt
+
-
M = kΦI- =k’IktI-
Hệ ®iÒu khiÓn mét
chiÒu
§k vµ NL
M = K ψrIsq =
K’Isd
Isq
§C
H×nh 1. 9 : Sù t-¬n g tù gi÷a ph-¬n g ph¸ p ®i Òu khi Ón
®éng c¬ mét chiÒu vµ ®iÒu khiÓn vect¬
§CK§B

37
M = K ψrIsq =
K’Isd
Isq
(1.51)
Nh- vËy nÕu ta ®iÒu khiÓn ®éc lËp c¸c thµnh phÇn cña
dßng ®iÖn Stator trªn hai trôc vu«ng gãc cña hÖ täa ®é
quay ®ång bé víi tõ tr-êng quay (hÖ dq) th× viÖc ®iÒu
khiÓn ®éng c¬ kh«ng ®ång bé t-¬ng ®-¬ng víi viÖc ®iÒu
khiÓn ®éng c¬ mét chiÒu. Trong tr-êng hîp nµy thµnh phÇn
Isd
®ãng vai trß t-¬ng tù nh- thµnh phÇn dßng kÝch tõ, cßn
thµnh phÇn Isq
®ãng vai trß nh- dßng ®iÖn phÇn øng I-
.
S¬ ®å khèi c¬ b¶n cña hÖ thèng ®iÒu khiÓn vect¬ ®éng
c¬ kh«ng ®ång bé ®-îc m« ta ë h×nh 1.11. Trªn h×nh 1.11 ta
kh«ng vÏ bé nghÞch l-u vµ coi thµnh phÇn dßng ®iÖn ba pha
chuÈn nhËn ®-îc tõ hÖ thèng ®iÒu khiÓn. B»ng hai phÐp biÕn
®æi täa ®é (abc/αβ) vµ (αβ/dq) céng víi viÖc x¸c ®Þnh ®-îc
gãc quay cña tõ tr-êng θs
ta nhËn ®-îc hai thµnh phÇn: Isd
,
Isq
, hai thµnh phÇn nµy ®-îc ®Æt vµo m« h×nh cña ®éng c¬
nh- h×nh 1.11.
Dùa vµo nguyªn t¾c x¸c ®Þnh gãc θs
cña tõ tr-êng quay
ta cã thÓ chia ra thµnh 2 ph-¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn vect¬.
dq
αβ
αβ
abc
αβ
dq
abc
αβ
M« h×nh
®éng c¬
trong
hÖ täa
®é dq
PhÇn ®iÒu
khiÓ
PhÇn chÊp hµnh
BiÕn ®æi ng-îc
®é
BiÕn ®æi thuËn
®é
I
*
sd
I
*
sq
Isd
Isq
i
*
sα
i
*
sβ
i
*
sa
i
*
sb
i
*
sc
isa
isb
isc
isα
isβ
θs
θs
H×nh 1.10: BiÓu ®å pha trong ®iÒu
Ó
α
β
d
q
θs
ψr
ψβ
ψ
ωs

38
1.5.2 Ph-¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn vect¬ trùc tiÕp.
Ph-¬ng ph¸p nµy ®-îc ®Ò xuÊt bëi F. Blashke, nã dùa
trªn nguyªn lý x¸c ®Þnh trùc tiÕp gãc quay cña tõ tr-êng θs
tõ c¸c thµnh phÇn tõ th«ng khe hë hoÆc tõ th«ng r«to trªn
hai
trôc d vµ q cña hÖ täa ®é dq. S¬ ®å khèi cña hÖ thèng ®iÒu
khiÓn vect¬ trùc tiÕp sö dông c¶m biÕn tõ th«ng ®-îc tr×nh
bµy ë h×nh 1.12
Rψ
-
ψ
*
s
RM
-
M
*
s
dq
αβ
αβ
abc
I
*
s
I
*
s
i
*
s
i
*
s
BiÕn
tÇn
§K
TÝnh :
cosθs
,
2
2
y
x +
ψsq
ψsd
ψ0
i
*
s
i
*
s
i
*
s
H×nh 1.12 : S¬ ®å khèi cña hÖ thèn g ®i Òu khi Ón
ù iÕ

39
Çc thµnh phÇn cosθs
vµ sinθs ®-îc tÝnh tõ çc thµnh phÇn
tõ th«ng khe hë kh«ng khÝ trªn hai trôc täa ®é tÜnh ®o
®-îc b»ng c¶m biÕn tõ th«ng:
Ψ
Ψ
Ψ
2
q
0
2
d
0
0 +
=
(1.52)
Ψ
Ψ
θ
0
d
0
s
cos = ,
Ψ
Ψ
θ
0
d
0
s
sin =
(1.53)
Víi ψ0d
, ψ0q
lµ çc thµnh phÇn tõ th«ng khe hë däc trôc
vµ ngang trôc.

40
1.5.3 Ph-¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn vÐc t¬ gi¸n tiÕp .
Coi θs
lµ gãc quay cïng trôc d. Nguyªn lý cña ph-¬ng
ph¸p ®iÒu khiÓn vect¬ gi¸n tiÕp cã thÓ ®-îc tr×nh bµy
th«ng qua ®å thÞ gãc pha sau:
Trôc cña hÖ täa ®é quay ®ång bé (dq) lÖch víi trôc α
cña hÖ trôc täa ®é tÜnh mét gãc lµ
αβ θ s
. Ta cã:
θs
= θ
ω 0
t
0
s
dt +
∫
(1.54)
Trong ®ã:
θ0
: VÞ trÝ ban ®Çu cña Ψ r th-êng ta chän b»ng
kh«ng.
ωs
: Tèc ®é quay cña hÖ trôc täa ®é dq nã còng
chÝnh lµ tèc ®é quay cña dßng ®iÖn stator, tõ th«ng r«to.
víi ωs
= ωr
+ ωsl
Tèc ®é tr-ît ®-îc x¸c ®Þnh nh- sau:
θs
q
β
α d
Ψrd
=
| |
Isq
Isd
is
H×nh 1.13: BiÓu ®å pha tron g ®iÒu khiÓ n

41
Ψ
ω
r
r
sq
m
sl
T
i
L
=
(1.55)
M«men cña ®éng c¬ sÏ ®-îc tÝnh nh- sau:
i
L
L
sq
r
r
m
p
2
3
M Ψ
=
(1.56)
H×nh 1.14 sau biÓu diÔn s¬ ®å cÊu tróc tÝnh to¸n : θs
HÖ truyÒn ®éng dïng ph-¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn vect¬ gi¸n
tiÕp cã thÓ lµm viÖc ë 4 gãc phÇn t- vµ tèc ®é cã thÓ ®iÒu
chØnh tõ 0 ®Õn ®Þnh møc. Trong hÖ thèng nµy cÇn thiÕt ph¶i
cã tÝn hiÖu vÒ vÞ trÝ cña r«to vµ chÊt l-îng ®iÒu khiÓn
phô thuéc vµo çc th«ng sè cña m¸y ®iÖn. Do ®ã ®Ó qu¸
tr×nh ®iÒu khiÓn lµ ®éc lËp th× çc tham sè cÇn ph¶i ®iÒu
chØnh cho phï hîp víi çc tham sè cña ®éng c¬, ®©y lµ mét
vÊn ®Ò khã kh¨n. Th«ng sè ¶nh h-ëng ®Õn ®Æc tÝnh cña hÖ
thèng vµ cÇn ph¶i tÝnh to¸n trong qu¸ tr×nh lµm viÖc cña
hÖ thèng chÝnh lµ ®iÖn trë cña r«to Rr
.
1.6. Çc cÊu tróc c¬ b¶n cña hÖ truyÒn ®éng §CK§B ®iÒu
khiÓn kiÓu T 4
R.
( ) 1
p
R
/
L
L
r
r
m
+
r
r
m
L
R
L .
Isd
Isq
÷ p
1
ωsl
ωs
θs
H×nh 1.14: S¬ ®å c Êu tróc t Ýnh to¸n gãc
quay tõ tr - êng
r
ψ
ωr
MS
TS
+

42
Theo [4], trªn c¬ së m« h×nh ®éng c¬ thu ®-îc ë c¸c môc
tr-íc ta cã thÓ ®i x©y dùng c¸c cÊu tróc c¬ b¶n ®iÒu khiÓn
®éng c¬ dùa trªn nguyªn lý tùa theo tõ th«ng rotor (T4
R).
Ta xÐt víi m« h×nh ®éng c¬ ®-îc nu«i bëi biÕn tÇn
nguån ¸p. §iÒu nµy ®-a ta tíi nhËn xÐt r»ng ®¹i l-îng ®iÒu
khiÓn ph¶i lµ ®iÖn ¸p, ®iÖn ¸p ®ã sÏ th«ng qua kh©u ®iÒu
chÕ vector kh«ng gian (§CVTKG) vµ biÕn tÇn ®Ó ®Æt lªn
stator ®éng c¬. NÕu ®iÖn ¸p ®-îc cho d-íi d¹ng sd
u , sq
u vµ
s
ω ta cÇn sö dông kh©u chuyÓn hÖ to¹ ®é ®iÖn ¸p (CT§u) ®Ó
tÝnh to¸n chuyÓn sang s
u α vµ s
u β (hÖ to¹ ®é stator cè ®Þnh)
tr-íc khi ®-a tíi kh©u §CVTKG. NÕu ®iÖn ¸p ®· ®-îc cho
d-íi d¹ng s
u α vµ s
u β th× ta kh«ng cÇn kh©u CT§u n÷a. Dßng
®iÖn ba pha ®o vÒ ph¶i ®-îc chuyÓn qua to¹ ®é stator cè
®Þnh råi chuyÓn vÒ hÖ to¹ ®é qua kh©u CT§i.
dq
¥ ®©y ta suy nghÜ ®Õn viÖc sö dông mét kh©u §CD nµo
®ã nh»m ¸p ®Æt nhanh 2 dßng sd
i , sq
i , thùc sù biÕn chóng
thµnh 2 ®¹i l-îng ®iÒu khiÓn tõ th«ng rotor vµ m«men quay.
Ph-¬ng ph¸p kinh ®iÓn lµ sö dông riªng rÏ 2 bé §CD ( §Cid
vµ §Ciq ) nh- h×nh 1.15.

43
' *
rd
ψ
*
M
m
MTi *
sd
i
*
sq
i
sd
i
∆
sd
i
∆
§ Cid
d
y
q
y
MTu
sd
u
sq
u
CT§ u
. s
j
e ϑ
. s
j
e ϑ
−
s
u α
s
u β
§ CVTKG
3~
=
u v w
s u
i
sv
i
s
i α
s
i β
M
3 ~
§CK§B
M¸y ®
otèc®
équay
*
ω
ω ω
*
r
ω s
ω
s
ϑ
Kh©
utÝ
ch ph©
n
3
2
k
CT§ i
ω
§ C
sd
i
sq
i
H×nh 1.15: CÊu tróc kinh ®iÓn cña mét hÖ truyÒn ®éng dïng
§CK§B nu«i bëi biÕn tÇn nguån ¸p vµ ®iÒu chØnh tùa theo tõ
th«ng rotor
Trong ®ã MTi lµ m¹ng tÝnh dßng vµ MTu lµ m¹ng tÝnh ¸p
cã cÊu tróc nh- h×nh 1.16.
NÕu 2 thµnh phÇn dßng sd
i , sq
i lµ ®éc lËp víi nhau (®-îc
çch ly hoµn toµn) th× çc kh©u ®iÒu chØnh dßng §Cid vµ
§Ciq ®-îc thùc hiÖn theo luËt PI ¸p dông trong s¬ ®å cÊu
tróc trªn lµ hîp lý.Tuy nhiªn, trong thùc tÕ, hai thµnh
phÇn dßng nµy cã t¸c dông ¶nh h-ëng lÉn nhau vµ phô thuéc
vµo s
ω (®iÒu nµy ®-îc thÓ hiÖn rÊt râ trong m« h×nh dßng
cña ®éng c¬), trong khi ®ã kh©u MTu chØ lµ m¹ch tÝnh th«ng
th-êng ®-îc x©y dùng cho chÕ ®é x¸c lËp mµ kh«ng cã kh¶
n¨ng çch ly. ChÝnh v× vËy, ph-¬ng ¸n kinh ®iÓn chØ ho¹t
®éng tèt ë chÕ ®é tÜnh mµ ho¹t ®éng ch-a tèt ë chÕ ®é
ωs

44
®éng. §iÒu nµy thÓ hiÖn ®Æc biÖt râ khi hÖ lµm viÖc ë vïng
suy gi¶m tõ th«ng lµ vïng th-êng xuyªn x¶y ra t-¬ng t¸c
gi÷a sd
i vµ sq
i . Nh- vËy ta ph¶i coi §CXCBP lµ mét ®èi t-îng
®iÒu khiÓn hai chiÒu vµ do ®ã kh©u §CD ph¶i lµ kh©u ®iÒu
chØnh hai chiÒu (hai th«ng sè). Tõ ®ã ta cã cÊu tróc hiÖn
®¹i cña hÖ truyÒn ®éng §CK§B sö dông kh©u ®iÒu chØnh dßng
2 chiÒu trong hÖ to¹ ®é tõ th«ng rotor nh- h×nh 1.17.
' *
rd
ψ
d
y
q
y
s
ω
2
m
r
L
L
s
R
1 .
s
s
L
pT
σ
σ
+
1 .
s
s
L
pT
σ
σ
+
s
R
' *
rd
ψ
*
r
ω
1 . r
pT
+
r
T
sd
u
sq
u
*
s d
i
*
sq
i
a) b)
H×nh 1.16: a) M¹ng MTu: tÝnh ®iÖn ¸p sd
u , sq
u tõ ®Çu vµo
d
y , q
y cña kh©u §CD
b) M¹ng MTi: tÝnh çc dßng cÇn *
sd
i , *
sq
i tõ çc gi¸ trÞ cÇn
' *
rd
ψ , *
M
m
Kh©u ®iÒu chØnh dßng cã nhiÖm vô ¸p cho tõng thµnh
phÇn dßng çc ®Æc tÝnh truyÒn ®¹t cho tr-íc ®ång thêi cã
nhiÖm vô çch ly hai ®¹i l-îng khái t¸c ®éng néi t¹i lÉn
nhau.

45
S¬ ®å trªn cã thªm çc kh©u: m« h×nh tõ th«ng (MHTT),
®iÒu chØnh tõ th«ng (§CTT) vµ dÉn tõ th«ng (DTT). Kh©u
§CTT cã nhiÖm vô gia tèc çc qu¸ tr×nh tõ ho¸ trong ®éng
c¬ th«ng qua viÖc gi¶m t¸c dông trÔ cña Tr
. B»ng kh©u MHTT
ta cã thÓ -íc l-îng mét çch chÝnh x¸c '
rd
ψ trªn c¬ së çc
®¹i l-îng ®o ®-îc nh- sd
i , sq
i vµ ω . Gi¸ trÞ cÇn ' *
rd
ψ ®-a tíi
®Çu vµo cña §CTT ®-îc cung cÊp bëi kh©u DTT. Kh©u §Cω lµ
kh©u ®iÒu chØnh tèc ®é quay cã nhiÖm vô cung cÊp gi¸ trÞ
cÇn *
sq
i cho bé §CD hai chiÒu.
' *
rd
ψ *
s d
i § CD
sd
u
sq
u
CT§ u
. s
j
e ϑ
. s
j
e ϑ
−
s
u α
s
u β
§ CVTKG
3~
=
u v w
su
i
sv
i
s
iα
s
i β
M
3 ~
§ CK§ B
M¸y ®
otèc®
équay
s
ϑ
3
CT§ i
ω
§ C
sd
i
sq
i
'
rd
ψ
DTT §CTT
ω
ω
*
ω
MHTT
*
sq
i
ω
2
H×nh 1.17: CÊu tróc hiÖn ®¹i cña mét hÖ truyÒn ®éng dïng
§CK§B nu«i bëi biÕn tÇn nguån ¸p vµ ®iÒu chØnh theo tõ
th«ng rotor
+

46
CHƯƠNG 2: U KHI
Đ Ề
I ỂN VỊ Ề
TRÍ TRUY N
ĐỘNG Đ Ệ
I N
2.1 Tæng quan vÒ çc ph-¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn phi
tuyÕn nãi chung.
Theo [6], trong thùc tÕ phÇn lín çc ®èi t-îng ®-îc ®iÒu
khiÓn mang tÝnh ®éng häc phi tuyÕn (vÝ dô ®èi víi ®éng c¬
kh«ng ®ång bé ®Æc tÝnh ®éng häc phi tuyÕn m¹nh vµ nhiÒu
tham sè thay ®æi theo thêi gian vµ m«i tr-êng lµm viÖc).
Kh«ng ph¶i ®èi t-îng nµo còng cã thÓ m« t¶ ®-îc b»ng mét
m« h×nh tuyÕn tÝnh, kh«ng ph¶i lóc nµo nh÷ng gi¶ thiÕt cho
phÐp xÊp xØ hÖ thèng b»ng m« h×nh tuyÕn tÝnh ®-îc tho¶
m·n. H¬n thÕ n÷a viÖc tèi -u, t¸c ®éng nhanh chØ cã thÓ
tæng hîp ®-îc nÕu ta sö dông bé ®iÒu khiÓn phi tuyÕn. Çc
h¹n chÕ nµy b¾t buéc ph¶i trùc tiÕp nghiªn cøu tÝnh to¸n
®éng häc cña ®èi t-îng, tæng hîp hÖ thèng b»ng nh÷ng c«ng
cô to¸n häc phi tuyÕn.
§Ó nghiªn cøu vµ n©ng cao chÊt l-îng hÖ thèng ®iÒu
khiÓn phi tuyÕn cho truyÒn ®éng ®éng c¬ kh«ng ®ång bé,
ch-¬ng nµy sÏ tæng hîp vµ nªu lªn mét sè ph-¬ng ph¸p ®iÒu
khiÓn çc hÖ phi tuyÕn vµ øng dông cã hiÖu qu¶ vµo hÖ
thèng ®iÒu khiÓn ®éng c¬ kh«ng ®ång bé.
2.1.1. Ph-¬ng ph¸p tuyÕn tÝnh ho¸ trong l©n cËn ®iÓm lµm
viÖc.
B¶n chÊt cña ph-¬ng ph¸p tuyÕn tÝnh ho¸ xÊp xØ m«
h×nh hÖ thèng xung quanh ®iÓm lµm viÖc v
x ®ã lµ thay ®æi
mét ®o¹n ®-êng cong )
u
,
x
(
f trong l©n cËn ®iÓm v
x b»ng mét
®o¹n th¼ng tiÕp xóc víi ®-êng cong ®ã t¹i ®iÓm v
x . Nh-
vËy, viÖc tuyÕn tÝnh ho¸ mét hÖ phi tuyÕn xung quanh ®iÓm

47
lµm viÖc ®ång nghÜa víi sù xÊp xØ gÇn ®óng hÖ phi tuyÕn
trong l©n cËn ®iÓm lµm viÖc b»ng mét m« h×nh tuyÕn tÝnh.
XÐt hÖ phi tuyÕn cã m« h×nh tr¹ng th¸i:
⎪
⎩
⎪
⎨
⎧
=
=
)
,
(
)
,
(
u
x
g
y
u
x
f
dt
x
d
(2.1)
Gi¶ sö r»ng hÖ cã ®iÓm c©n b»ng v
x vµ trong l©n cËn
®iÓm lµm viÖc v
x , 0
u , hÖ ®-îc m« t¶ gÇn ®óng b»ng m« h×nh
tuyÕn tÝnh:
⎪
⎩
⎪
⎨
⎧
+
=
+
=
u
D
x
C
y
u
B
x
A
dt
x
d
~
~
~
~
~
~
(2.2)
Trong ®ã:
sai sè v
x
x
x −
=
~ , 0
~ u
u
u −
= , )
,
(
~
0
u
x
g
y
y v
−
=
HÖ (2.1) ®-îc chøng minh lµ æn ®Þnh (tiÖm cËn
Lyapunov) t¹i v
x khi hÖ (2.2) lµ æn ®Þnh, khi vµ chØ khi
c¸c gi¸ trÞ riªng cña ma trËn A cã phÇn thùc ©m. Tr-êng
hîp hÖ (2.2) kh«ng æn ®Þnh th× cã thÓ ¸p dông ph-¬ng ph¸p
thiÕt kÕ bé ®iÒu khiÓn ph¶n håi tr¹ng th¸i R tÜnh ®Ó æn
®Þnh hÖ (h×nh 2.1), tøc lµ x¸c ®Þnh ma trËn R sao cho ma
trËn (A – BR) cã c¸c gi¸ trÞ riªng n»m bªn tr¸i trôc ¶o.
u
B
x
A
dt
x
d ~
~
~
+
=
w u
~
x
~
R
-
H×nh 2.1: n ®Þnh hÖ phi
æ
tuyÕn.

48
Çc ph-¬ng ph¸p thiÕt kÕ th-êng hay ®-îc sö dông nhÊt
lµ bé ®iÒu khiÓn cho tr-íc ®iÓm cùc cña Rosenbrock. Ta
còng cã thÓ sö dông ph-¬ng ph¸p thiÕt kÕ bé ®iÒu khiÓn tèi
-u cña bµi to¸n LQR ( ) ®Ó t×m R.
Linear Quadratic Regulator
Bé ®iÒu khiÓn R ®-îc thiÕt kÕ nhê m« h×nh tuyÕn tÝnh
(2.2) song l¹i lµm viÖc thùc víi m« h×nh phi tuyÕn (2.1),
trong ®ã hai m« h×nh chØ t-¬ng ®-¬ng víi nhau trong mét
l©n cËn L ®ñ nhá nµo ®ã xung quanh ®iÓm lµm viÖc v
x , 0
u .
NÕu nh- R chØ cã thÓ ®-a l¹i cho hÖ phi tuyÕn æn ®Þnh víi
miÒn æn ®Þnh O nhá (gièng nh- L) th× ®iÒu ®ã hoµn toµn
kh«ng cã ý nghÜa øng dông trong thùc tÕ. ChØ khi O t-¬ng
®èi lín (lín h¬n rÊt nhiÒu so víi L) th× chÊt l-îng æn
®Þnh mµ R mang l¹i míi cã ý nghÜa. Do vËy cÇn thiÕt ph¶i
kiÓm tra l¹i chÊt l-îng mµ R ®· thùc sù mang ®Õn cho hÖ
phi tuyÕn, trong ®ã -u tiªn hµng ®Çu lµ chÊt l-îng æn ®Þnh
cña hÖ.
2.1.2. §iÒu khiÓn tuyÕn tÝnh h×nh thøc.
XÐt hÖ thèng phi tuyÕn mµ m« h×nh tr¹ng th¸i cña nã
cã d¹ng:
⎪
⎩
⎪
⎨
⎧
=
+
=
x
t
u
x
C
y
x
t
u
x
B
x
t
u
x
A
dt
x
d
)
,
,
(
)
,
,
(
)
,
,
(
(2.3)
Trong ®ã:
)
t
,
u
,
x
(
C
),
t
,
u
,
x
(
B
),
t
,
u
,
x
(
A . lµ çc ma trËn thÝch hîp
cã phÇn tö lµ hµm sè cña x , u vµ thêi
gian t.
D¹ng m« h×nh (2.3) cã tªn gäi lµ m« h×nh tuyÕn tÝnh
h×nh thøc, v× trong tr-êng hîp ®Æc biÖt, khi mµ çc ma trËn

49
trong m« h×nh (2.3) kh«ng cßn phô thuéc x , u vµ trë thµnh
A(t), B(t), C(t) th× nã chÝnh lµ m« h×nh cña hÖ tuyÕn tÝnh
(kh«ng dõng).
Bµi to¸n ®iÒu khiÓn tuyÕn tÝnh h×nh thøc ë ®©y lµ t×m
c¸ch can thiÖp vµo hÖ thèng, ch¼ng h¹n nh- bé ®iÒu khiÓn
ph¶n håi tr¹ng th¸i (h×nh 2.2) ®Ó hÖ cã ®-îc chÊt l-îng nh-
mong muèn.
x
t
u
x
R
w
u )
,
,
(
−
=
(2.4)
ChÊt l-îng mong muèn ®Çu tiªn lµ t×m bé ®iÒu khiÓn
(2.4) ®Ó sao cho víi nã, hÖ kÝn cã m« h×nh tr¹ng th¸i:
( ) w
t
u
x
B
x
t
u
x
R
t
u
x
B
t
u
x
A
dt
x
d
)
,
,
(
)
,
,
(
)
,
,
(
)
,
,
( +
−
=
(2.5)
)
t
(
A
~
cã ma trËn )
t
(
A
~
kh«ng cßn phô thuéc x , u . Khi ®ã (2.5) trë
thµnh tuyÕn tÝnh.
ViÖc thiÕt kÕ bé ®iÒu khiÓn ph¶n håi tr¹ng th¸i nh-
trªn cã thÓ ®-îc thùc hiÖn th«ng qua c¸c ph-¬ng ph¸p thiÕt
x
)
t
,
u
,
x
(
B
x
)
t
,
u
,
x
(
A
dt
x
d
+
=
w x
x
)
t
,
u
,
x
(
R
-
H×nh 2.2: §i Òu khi Ón tu yÕn t Ýnh
h×nh thøc b»ng bé
®iÒu khiÓn ph¶n håi
u

50
kÕ nh-. Ph-¬ng ph¸p thiÕt kÕ ®Þnh h-íng h×nh thøc theo gi¸
trÞ riªng, ph-¬ng ph¸p thiÕt kÕ Sieber.
2.1.3. §iÒu khiÓn bï phi tuyÕn.
XÐt ®èi t-îng phi tuyÕn ®-îc m« t¶ bëi hÖ ph-¬ng
tr×nh tr¹ng th¸i:
⎪
⎩
⎪
⎨
⎧
=
+
+
=
x
C
y
u
B
x
n
P
x
A
dt
x
d
)
(
(2.6)
Trong ®ã:
A ∈ Rn x n
, B ∈ Rn x r
, C ∈ Rs x n
, P ∈ R n x q
lµ c¸c ma
trËn h»ng kh«ng suy biÕn. )
x
(
n lµ vect¬ cã q phÇn tö phô
thuéc x , ®¹i diÖn cho c¸c thµnh phÇn phi tuyÕn trong hÖ.
Môc ®Ých ®iÒu khiÓn lµ thiÕt kÕ bé ®iÒu khiÓn )
y
,
u
(
h
sao cho hÖ kÝn cã ®-îc chÊt l-îng mong muèn vµ chÊt l-îng
nµy kh«ng phô thuéc vµo thµnh phÇn phi tuyÕn ))
t
(
x
(
n . ViÖc
thiÕt kÕ gåm hai b-íc nh- sau:
B-íc 1: NhËn d¹ng thµnh phÇn phi tuyÕn b»ng mét m« h×nh
tuyÕn tÝnh.
B-íc 2: ThiÕt kÕ bé ®iÒu khiÓn )
y
,
u
(
h ®Ó lo¹i bá thµnh phÇn
phi tuyÕn trong hÖ kÝn vµ mang l¹i cho hÖ mét chÊt l-îng
mong muèn.

51
ThiÕt kÕ bé ®iÒu khiÓn R theo nguyªn lý ph¶n håi
tr¹ng th¸i )
t
(
x
~ vµ )
t
(
n
~ cã tÝn hiÖu ra z cña R ®-îc xÐt nh-
sau ( ):
h×nh 2.3
n
R
x
R
n
x
R
z n
x
~
~
~
~
+
=
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
= , víi R = [Rx
Rn
]
(2.7)
Tãm t¾t c¸c b-íc x¸c ®Þnh Rn
, Rx
nh- sau:
- X¸c ®Þnh ma trËn BP
gi¶ nghÞch ®¶o bªn tr¸i nµo ®ã cña
B, sö dông c«ng thøc sau:
BP
= (BT
B)-1
BT
.
- TÝnh Rn
theo c«ng thøc: Rn
= BP
.P.H.
- ThiÕt kÕ bé ®iÒu khiÓn tuyÕn tÝnh Rx
ph¶n håi tr¹ng
th¸i cho ®èi t-îng tuyÕn tÝnh: e
B
x
A
dt
x
d
+
= (h×nh 2.4) ®Ó hÖ
kÝn gåm Rx
vµ ®èi t-îng tuyÕn tÝnh nµy cã ®-îc chÊt l-îng
nh- mong muèn (ph-¬ng ph¸p ®iÓm cùc ®Æt tr-íc, ph-¬ng ph¸p
tèi -u tuyÕn tÝnh).
- X¸c ®Þnh R = [Rx
Rn
].
§èi
t-îng
( )
M« h×nh
quan
s¸t
x
~
u
H×nh 2.3: ThiÕt kÕ bé ®i Òu
khiÓn bï phi tuyÕn.
R
w
z
-
y
n
~

52
2.2 HÖ ®iÒu khiÓn thÝch nghi.
2.2.1 Gain Scheduling.
Theo [6], mét trong çc ph-¬ng ph¸p míi nhÊt cña ®iÒu
khiÓn thÝch nghi lµ Gain Scheduling.
Cho hÖ phi tuyÕn tù trÞ cã m« h×nh:
⎪
⎩
⎪
⎨
⎧
=
=
)
,
(
)
,
(
u
x
g
y
u
x
f
dt
x
d
(2.8)
Trong ®ã :
T
n
x
x
x
t
x )
,.....,
,
(
)
( 2
1
= lµ vect¬ biÕn tr¹ng th¸i.
T
m
u
u
u
t
u )
,.....,
,
(
)
( 2
1
= lµ vect¬ çc tÝn hiÖu ®Çu vµo.
T
r
y
y
y
t
y )
,.....,
,
(
)
( 2
1
= lµ vect¬ çc tÝn hiÖu ®Çu ra.
T
n u
x
f
u
x
f
u
x
f
u
x
f ))
,
(
),......,
,
(
),
,
(
(
)
,
( 2
1
= vµ
T
r u
x
g
u
x
g
u
x
g
u
x
g ))
,
(
),......,
,
(
),
,
(
(
)
,
( 2
1
= lµ çc vect¬ hÖ thèng
H×nh 2.4: Bé bï phi
§èi
t-îng
M« h×nh
quan
s t
x
~
u
e
-
y
w
-
Rn
Rx
Hệ tuyến tính
n
~

53
B»ng ph-¬ng ph¸p tuyÕn tÝnh ho¸ xÊp xØ hÖ (2.8) trong
l©n cËn ®iÓm lµm viÖc ⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛ υ
0
u
x
ta sÏ t×m ®-îc m« h×nh tuyÕn
tÝnh t-¬ng ®-¬ng nh- sau :
⎪
⎩
⎪
⎨
⎧
+
=
+
=
u
D
x
C
y
u
B
x
A
dt
x
d
~
~
~
~
~
~
(2.9)
Trong ®ã:
A, B, C, D ®-îc gäi chung lµ ma trËn Jacobi cña
c¸c vect¬ hµm )
,
( u
x
f , )
,
( u
x
g .
TÊt nhiªn nguyªn lý sö dông m« h×nh tuyÕn tÝnh t-¬ng
®-¬ng (2.9) ®Ó thiÕt kÕ bé ®iÒu khiÓn cho ®èi t-îng phi
tuyÕn (2.8) kh«ng chØ dõng l¹i ë ph¶n håi tr¹ng th¸i mµ
hoµn toµn cßn ®-îc më réng ra cho c¶ viÖc thiÕt kÕ nh÷ng
bé ®iÒu khiÓn kh¸c nh- ph¶n håi ®Çu ra hoÆc bé ®iÒu khiÓn
ë m¹ch truyÒn th¼ng (h×nh 2.5.a).
Song do m« h×nh (2.8) vµ (2.9) chØ ®-îc xem lµ t-¬ng
®-¬ng trong mét l©n cËn υ
ο ®ñ nhá cña ®iÓm lµm viÖc ⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛ υ
0
u
x
nªn khi ¸p dông cho ®èi t-îng phi tuyÕn gèc (2.8) th× chÊt
l-îng cña hÖ thèng còng chØ ®¶m b¶o trong l©n cËn ®ã. §iÒu
nµy nãi r»ng ë nh÷ng ®iÓm lµm viÖc kh¸c nhau ⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
01
1
u
xυ
, ⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
02
2
u
xυ
...
ta thiÕt kÕ nh÷ng bé ®iÒu khiÓn 1
υ
R , 2
υ
R ... kh¸c nhau. NÕu
nh- sè ®iÓm lµm viÖc lµ h÷u h¹n th× tõ h÷u h¹n c¸c bé ®iÒu
khiÓn øng víi tõng ®iÓm lµm viÖc ®ã ta ph¶i ghÐp chung l¹i
víi nhau nhê kho¸ chuyÓn ®æi (h×nh 2.5.b) ®Ó cã ®-îc mét
bé ®iÒu khiÓn thèng nhÊt.

54
(a) (b)
Tuy nhiªn viÖc sö dông kho¸ chuyÓn ®æi nh- trªn còng cã
nh-îc ®iÓm cña nã:
-Thø nhÊt lµ kho¸ chuyÓn ®æi ph¶i lµm viÖc cïng víi tr¹ng
th¸i thùc ®Ó x¸c ®Þnh ®iÓm lµm viÖc tøc thêi hiÖn cã cña
®èi t-îng nªn trong nã ph¶i cã bé quan s¸t tr¹ng th¸i.
§iÒu nµy lµm cho cÊu tróc bé ®iÒu khiÓn trë nªn phøc t¹p.
-Thø hai lµ kh«ng thÓ ¸p dông ®-îc cho tr-êng hîp ®èi
t-îng cã rÊt nhiÒu ®iÓm lµm viÖc, ch¼ng h¹n la v« sè.
Nh»m kh¾c phôc nh-îc ®iÓm nµy, ng-êi ta ®· nghÜ tíi
viÖc x¸c ®Þnh mét bé ®iÒu khiÓn thèng nhÊt chung
)
,
,
( y
x
r
u ω
= sao cho t¹i c¸c ®iÓm lµm viÖc ⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
01
1
u
xυ
, ⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
02
2
u
xυ
...nã sÏ
chÝnh lµ 1
υ
R , 2
υ
R .... Ph-¬ng ph¸p thiÕt kÕ bé ®iÒu khiÓn
phi tuyÕn )
,
,
( y
x
r
u ω
= nh- vËy ®-îc gäi lµ Gian Scheduling.
2.2.2 Bé ®iÒu khiÓn thÝch nghi tù chØnh.
Theo [6], mét bé ®iÒu khiÓn tæng hîp, nÕu trong qu¸ tr×nh
lµm viÖc cã kh¶ n¨ng tù x¸c ®Þnh l¹i m« h×nh to¸n häc m«
t¶ ®èi t-îng ®Ó tõ ®ã tù chØnh ®Þnh l¹i b¶n th©n nã cho
phï hîp víi sù thay ®æi cña ®èi t-îng ®-îc gäi lµ bé ®iÒu
khiÓn thÝch nghi tù chØnh (Self-Tuning Regulator), viÕt
R
§èi
t-îng
®iÒ
-
α
y
2
υ
R
.
Kho¸
chuyÓn
® i
§èi
t-îng
®iÒ
u
e
-
H×nh2. 5: GhÐ p nhi Òu bé ®i Òu khi Ón l¹i thµnh
mét bé ®iÒu khiÓn thèng nhÊt nhê kho¸
chuyÓn ®æ i
1
υ
R
2
υ
R
x
u
e
α y

55
t¾t lµ STR. Bé ®iÒu khiÓn thÝch nghi tù chØnh ®¬n gi¶n
nhÊt lµ bé ®iÒu khiÓn thÝch nghi tù chØnh tham sè, tøc lµ
nã kh«ng tù thay ®æi cÊu tróc bé ®iÒu khiÓn mµ chØ x¸c
®Þnh l¹i çc tham sè ai
, bj
cho m« h×nh hµm truyÒn ®¹t cña
®èi t-îng tõ ®ã tù chØnh ®Þnh l¹i çc tham sè ®iÒu khiÓn
cña chÝnh m×nh cho phï hîp. Nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn STR vÉn
th-êng ®-îc xÕp vµo nhãm ®iÒu khiÓn thÝch nghi gi¸n tiÕp,
v× tham sè bé ®iÒu khiÓn ®-îc hiÖu chØnh gi¸n tiÕp qua kÕt
qu¶ cña c¬ cÊu nhËn d¹ng.
CÊu tróc chung cña bé ®iÒu khiÓn thÝch nghi tù chØnh
tham sè (Self-Tuning Regulator):
§Æc ®iÓm næi bËt, dÔ nhËn biÕt nhÊt cña mét bé ®iÒu
khiÓn STR lµ trong nã
Cã çc c¬ cÊu:
− C¬ cÊu nhËn d¹ng (tham sè) m« h×nh hµm truyÒn ®¹t
S(s) cña ®èi t-îng.
− C¬ cÊu x¸c ®Þnh tham sè ®iÒu khiÓn dùa trªn hµm
truyÒn ®¹t cña ®èi t-îng.
Bé chØnh
®Þnh
tham sè
Bé ®i Òu
khiÓn
NhËn
d¹ng ®èi
î
§èi
t-îng
Tham
sè
cña
bé
®iÒu
TÝn hiÖu
chuÈn:
ω
ω
ω
ω
ω
TÝn hiÖu
®iÒu
khiÓn
u
§Çu ra:
y
Tham sè
cña ®èi
t-îng
Bé ®i Òu
khi Ón th Ých
nghi tù
chØnh tham
Tham sè ai
, bj
cña
S(s)
Vßng lÆp
ngoµi
H×nh 2. 6: CÊu tróc bé ®i Òu khi Ón th Ých n ghi tù
chØnh .

56
a) Tæng qu¸t vÒ c¬ cÊu nhËn d¹ng tham sè m« h×nh, ph-¬ng
ph¸p b×nh ph-¬ng nhá nhÊt vµ m« h×nh håi quy.
Ph-¬ng ph¸p b×nh ph-¬ng nhá nhÊt:
Gi¶ sö r»ng cã mét hµm nhiÒu biÕn phøc C
)
x
(
y ∈ víi:
C
)
x
,...
x
,
x
( n
T
n
2
1
x ∈
=
m« t¶ xÊp xØ bëi: p
y x
x
p T
m
1
i
i
i
=
= ∑
=
(2.10)
Trong ®ã:
( ) R
p
p
p
p n
T
n
∈
= ,...
, 2
1
lµ vÐct¬ tham sè thùc cÇn x¸c
®Þnh. Do vÐct¬ x®-îc gäi lµ biÕn håi quy (regression
variable) nªn m« h×nh (2.10) cña hµm nhiÒu biÕn phøc )
x
(
y
cßn ®-îc gäi lµ m« h×nh håi quy (regression model).
NhiÖm vô ®Æt ra cho bµi to¸n lµ tõ N cÆp gi¸ trÞ phøc
( y
x k
k, ) ®· cã:
)
(x
y
yk
= , k = 1, 2, 3,
..., N
(2.11)
cña hµm )
x
(
y , ta ph¶i x¸c ®Þnh vÐct¬ tham sè p ®Ó tæng b×nh
ph-¬ng c¸c sai lÖch gi÷a m« h×nh (2.10) vµ gi¸ trÞ yk
.
p
x
y
e
T
k
k
k
−
= , k = 1, 2, 3,..., N.
lµ nhá nhÊt, tøc lµ ph¶i t×m nghiÖm p
*
cña bµi to¸n tèi -u
tÜnh:
e
e
p
x
y
T
T
k
k
p .
min
arg
min
arg
*
=
−
=
)
(p
Q

57
)
(p
Q
Trong ®ã:
e : Lµ ký hiÖu chØ vÐct¬ c¸c sai
lÖch: ( )
e
,....
e
,
e N
2
1
e
T
=
vµ T lµ ký hiÖu chØ phÐp tÝnh chuyÓn vÞ vµ lÊy gi¸ trÞ
phøc liªn hîp c¸c phÇn tö cña mét vect¬ hay ma trËn phøc.
Sau khi biÕn ®æi ta ®-îc:
( ) ( ) ( )
T
T
Q p e y X P
y X p
e
= = −
−
( ) 2Re( )
T T T
T
X p X p y
p y y
X
= − +
víi vÐct¬ y vµ ma trËn X ®-îc ®Þnh nghÜa nh- sau:
⎟
⎟
⎟
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎜
⎜
⎜
⎝
⎛
=
y
y
y
N
:
:
1
vµ
⎟
⎟
⎟
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎜
⎜
⎜
⎝
⎛
=
x
x
X
T
N
T
:
:
1
(2.12)
th× do )
p
(
Q lµ hµm toµn ph-¬ng, låi nªn tõ ®iÒu khiÖn cÇn vµ
®ñ 0
T
p
Q
=
∂
∂
cã nghiÖm lµ:
( )
1
* *
Re( ) Re( )
T T T
T
X y y
p p X
X X X
X
−
= ⇔ =
(2.13a)
Chó ý: Khi xk
vµ yk
®Òu lµ nh÷ng sè thùc th× (2.13a) trë
thµnh:
(
)
1
* T
T y
p X X
X
−
=
(2.13b)

58
Çc c«ng thøc (2.13a) vµ (2.13b) cho ta vÐct¬ tham sè tèi
-u p
*
cña m« h×nh håi quy (2.10) theo nghÜa tæng b×nh
ph-¬ng çc sai lÖch nhá nhÊt, trªn c¬ së N cÆp gi¸ trÞ
thùc nghiÖm (2.11) ®· cã. Sau ®©y ta sÏ chØ ra r»ng nã
chÝnh lµ d¹ng tæng qu¸t chung cho tÊt c¶ nh÷ng c«ng thøc
nhËn d¹ng tham sè m« h×nh ®· ®-îc biÕt ®Õn.
NhËn d¹ng tham sè m« h×nh kh«ng liªn tôc:
ViÖc x¸c ®Þnh çc tham sè cña m« h×nh hµm truyÒn ®¹t
kh«ng liªn tuc ®èi t-îng SISO tuyÕn tÝnh:
z
a
z
a
z
b
z
b
b
)
z
(
)
z
(
n
n
1
1
m
m
1
1
0
1
1
...
1
...
A
B
)
z
(
G −
−
−
−
−
−
+
+
+
+
+
+
=
=
(2.14)
trªn c¬ së d·y çc gi¸ trÞ tÝn hiÖu vµo/ra tiÒn ®Þnh:
uk
= u(kT), yk
= y(kT), k =
0, 1, 2, .,N
…
®· quan s¸t ®-îc víi chu kú lÊy mÉu T. Tõ hµm truyÒn ®¹t
(2.14) ta x©y dùng m« h×nh håi quy theo c«ng thøc dù b¸o
tuyÕn tÝnh:
p
x
y
a
u
b
y
T
k
n
1
i
1
k
i
m
0
i
1
k
i
k
=
−
= ∑
∑
=
+
=
+
Trong ®ã:
)
a
,
,
a
,
a
,
b
,
,
b
,
b
( n
2
1
m
1
0
p
T
−
⋅
⋅
⋅
−
−
⋅
⋅
⋅
=
(2.15a)
)
y
,...,
y
,
y
,
u
,...
u
,
u
(
x n
k
2
k
1
k
m
k
1
k
k
T
k −
−
−
−
−
=
(2.15b)

59
sÏ ®-îc bé vect¬ tham sè tèi -u p
*
theo nghÜa tæng b×nh
ph-¬ng c¸c sai lÖch nhá nhÊt b»ng c«ng thøc (2.13b) víi:
⎟
⎟
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎜
⎜
⎝
⎛
=
x
x
T
N
T
0
X M ,
⎟
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎜
⎝
⎛
=
y
y
N
0
y M
(2.15c)
Hoµn toµn t-¬ng tù, nh-ng cho tr-êng hîp hÖ kh«ng
liªn tôc (2.14) cã c¸c tÝn hiÖu vµo u(t) vµ ra y(t) lµ
ngÉu nhiªn egodic. Khi ®ã ta chØ cÇn thay vect¬ biÕn håi
quy x k
trong (2.15b) vµ ma trËn X còng nh- vect¬ y trong
(2.15c) b»ng gi¸ trÞ tham sè ngÉu nhiªn cña chóng lµ hµm
t-¬ng quan ru
(τ), ruy
(τ) nh- sau:
))
T
)
n
k
((
r
),...,
T
)
1
k
((
r
),
T
)
m
k
((
r
),...,
kT
(
r
(
x uy
uy
u
u
T
k −
−
−
=
(2.16a)
⎟
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎜
⎝
⎛ −
=
⎟
⎟
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎜
⎜
⎝
⎛
=
−
)
MT
(
)
MT
(
y
,
X
r
r
x
x
uy
uy
T
M
T
M
M
M
(2.16b)
Víi M lµ chØ sè c¾t bít (Lag) ®-îc chän kho¶ng b»ng
10
N
nh»m lµm gi¶m sai sè rß rØ.
NhËn d¹ng tham sè m« h×nh liªn tôc:
C«ng thøc (2.13) còng ®-îc sö dông ®Ó x¸c ®Þnh vect¬ tham
sè:
)
a
,
,
a
,
a
,
b
,
,
b
,
b
( n
2
1
m
1
0
p
T
−
⋅
⋅
⋅
−
−
⋅
⋅
⋅
=
(2.17a)
Cho hµm truyÒn ®¹t m« t¶ hÖ tuyÕn tÝnh, liªn tôc:

60
m
n
,
....
s
1
....
s
)
s
(
G
s
a
a
s
b
b
b
n
n
1
m
m
1
0
≥
+
+
+
+
+
+
=
Tõ d·y c¸c gi¸ trÞ mËt ®é phæ tÝn hiÖu vµo ra u(t), y(t),
®-îc ký hiÖu lµ:
)
k
(
S
S u
u
k Ω
= vµ
M
2
....,
2
,
1
,
0
k
),
jk
(
S
S uy
uy
k
=
= Ω
Khi ®ã ®Ó t×m vect¬ tham sè p theo nghÜa tèi -u nhê c«ng
thøc (2.13a) ta chØ cÇn thay vect¬ biÕn håi quy x k
trong
(2.11) vµ ma trËn X còng nh- vect¬ y trong (2.12) b»ng:
)
S
)
jk
(
,
S
)
jk
(
,
S
)
jk
(
,...,
S
)
jk
(
,
S
(
x uy
k
n
uy
k
u
k
m
u
k
u
k
T
k Ω
Ω
Ω
Ω
=
(2.17b)
⎟
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎜
⎝
⎛
=
⎟
⎟
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎜
⎜
⎝
⎛
=
S
S
x
x
uy
M
2
uy
0
T
M
2
T
0
y
,
X M
M
(2.17c)
b) C¬ cÊu x¸c ®Þnh tham sè bé ®iÒu khiÓn tõ m« h×nh ®èi
t-îng.
Khi ®· cã ®-îc m« h×nh to¸n häc cô thÓ lµ hµm truyÒn
®¹t S(s) cña ®èi t-îng ®iÒu khiÓn nhê c¬ cÊu nhËn d¹ng, ®Ó
x¸c ®Þnh bé ®iÒu khiÓn R(s) ta cã thÓ ¸p dông mét ph-¬ng
ph¸p thiÕt kÕ bÊt kú nµo ®ã ®· biÕt cña lý thuyÕt ®iÒu
khiÓn:
- Bé ®iÒu khiÓn PID cã tham sè x¸c ®Þnh theo nguyªn
lý tèi -u ®é lín hay tèi -u ®èi xøng.
- Bé ®iÒu khiÓn tèi -u LQR hay LQG.
- Bé ®iÒu khiÓn ®iÓm cùc ®Æt tr-íc.
- Bé ®iÒu khiÓn t¸ch kªnh cã chÊt l-îng tõng kªnh
®-îc ®Þnh tr-íc.

61
2.2.3 Bé ®iÒu khiÓn thÝch nghi theo m« h×nh mÉu.
(MRAS).
Theo [6], b¶n chÊt cña viÖc ¸p dông MRAS lµ thiÕt kÕ bé
®iÒu khiÓn sao cho hÖ thèng ®¹t ®-îc nh÷ng ®Æc tÝnh mong
muèn ®-îc ®-a ra bëi mét m« h×nh to¸n (m« h×nh mÉu). Khi
®Æc tÝnh cña hÖ thèng thùc kh¸c so víi ®Æc tÝnh lý t-ëng
cña m« h×nh mÉu, hÖ thèng ®-îc thay ®æi b»ng çch ®iÒu
chØnh çc th«ng sè cña bé ®iÒu khiÓn (h×nh 2.7a) hoÆc t¹o
thªm tÝn hiÖu phô (h×nh 2.7b). §iÒu nµy cã thÓ ®-îc chuyÓn
sang bµi to¸n tèi -u víi hµm môc tiªu:
0
0
2
→
= ∫
T
dt
e
C
(2.18)
Víi p
m y
y
e −
= .Tuy nhiªn, thay v× chØ tèi thiÓu sai lÖch gi÷a
çc tÝn hiÖu ra cña qu¸ tr×nh ( p
y ) vµ cña m« h×nh mÉu, tÊt
c¶ çc biÕn tr¹ng th¸i cña qu¸ tr×nh vµ cña m« h×nh mÉu cã
thÓ ®-îc ®-a vµo tÝnh to¸n. N u
ế çc biÕn tr¹ng th¸i cña
qu¸ tr×nh ®-îc biÓu thÞ (xp
) vµ cña m« h×nh mÉu lµ (xm
) th×
vector sai lÖch (e) ®-îc x¸c ®Þnh nh- sau :
p
m x
x
e −
=
(2.19)
Trong tr-êng hîp nµy, bµi to¸n tèi -u sÏ cã hµm môc
tiªu lµ:
∫ →
=
T
T
dt
Pe
e
C
0
0
)
(
(2.20)
Víi P lµ mét ma trËn x¸c ®Þnh d-¬ng. CÊu tróc hÖ
thèng nh- trªn h×nh 2.7a vµ h×nh 2.7b ®-îc hiÓu lµ MRAS
trùc tiÕp.

62
2.3. Tổng quan về đ ề
i u khiển vị trí.
Theo [2], hệ th i h th
ố ề đ ệ đ ề
ng truy n động i n i u khiển vị trí thuộc loạ ệ ống được
sử dụ ộ ệ ư ơ
ng r ng rãi trong công nghi p nh trong c cấ ề
u truy n động tay máy, người máy,
cơ cấu ăn dao máy cắt gọt kim loại, quay ăngten, kính viễn vọng, … Tùy thuộc vào các
cơ cấu mà công suất truyền động nằm trong dải rộng từ vài chục W đến hàng trăm kW.
Trong hệ đ ề ể ị đ ề ể
i u khi n v trí, đại lượng i u khi n (lượng đặt ϕw ) có ý nghĩa quan
tr t
ọng trong quyế định cấu trúc đ ề
i u khiển hệ. Thông thường lượng n
đ ề
i u khiể ϕw là
Qu¸ Tr×nh
B§K
ThÝch Nghi
M« H×nh
MÉu
B§K
+
+
-
-
u yp
ym
+
+
H×nh 2.7 a : HÖ th Ých n ghi t Ýn
hiÖu
Qu¸ Tr×nh
B§K
ThÝch Nghi
M« H×nh
M
Éu
B§K
+
+
-
-
u
yp
ym
H×nh 2.7 b: HÖ th Ý
ch n ghi
tham sè

63
một hàm của thời gian, có thể là một hàm nhảy cấp, hàm tuyến tính hoặc tuyến tính
t ng o
ừ đ ạn theo thời gian, hàm Parabol và hàm đ ề
i u hòa (hình 2.8):
w
 w
 w

Hình 2.8. Lượng i
đ ều khiển dùng )
(t
w
ϕ
a) Hàm nhảy cấp; b) Hàm tuyến tính; c) Hàm Parabol.
Tùy thuộc vào lượng i ng i
đ ều khiển mà ta có hệ truyền độ đ ều khiển vị trí cho cơ
c ng i
ấu chuyển dịch và hệ truyền độ đ ều khiển vị trí theo chế độ bám (hệ tùy động).
Trong hệ truyề đ ề
n động i u khiển vị ơ
trí cho c cấ ể ị ỉ
u chuy n d ch, trong các ch
tiêu chất lượng chung, người ta quan tâm nhiều đến u
độ tác động nhanh của hệ. Đ ề
i
này có liên quan đến giản đồ tố ư ề
i u v tố ω ố ε ị φ ự
c độ (t) gia t c (t) v trí (t). Để xây d ng
h i ng i ng
ệ đ ều khiển người ta dựa trên quy luật tối ưu tác động nhanh truyền độ đ ện bằ
vi n
ệc nghiên cứ ỹ
u qu đạo pha chuyể động. Nếu lượng i
đ ều khiển là hàm nhảy cấp thì
ta có giả ω ε φ
n đồ (t), (t), (t), và quỹ đạo pha tố ư
i u trên hình 2.11. Đối với giả ω
n đồ (t),
ε φ
(t), (t), ta có:
0 2
T
t
< < thì
⎪
⎪
⎩
⎪
⎪
⎨
⎧
=
=
2
max
max
2
1
)
(
)
(
t
t
t
t
ε
ϕ
ε
ω
2
T t T
< < thì
( )
⎪
⎪
⎩
⎪
⎪
⎨
⎧
−
−
=
−
=
4
2
2
1
)
(
)
(
)
(
2
2
max
max
T
t
T
t
t
T
t
ε
ϕ
ε
ω
(2.1
)
(2.2
)
ϕw
ϕw
ϕw

64
Từ (2.1), (2.2) ta tính được:
⎪
⎪
⎪
⎩
⎪
⎪
⎪
⎨
⎧
=
=
=
m
k
k
T
T
ω
ϕ
ε
ω
ε
ϕ
2
2
max
max
max
Đối với quỹ đạo pha chuyển động.Đường nét đậm là quỹ ể
đạo chuy n (đường
hãm), đường 1 và 2 ứ ớ
ng v i độ dài dịch chuyển nhỏ vớ ệ ị ∆
i sai l ch v trí, ϕ1(0), ∆ϕ 2(0)
đường 3 ứ ớ ị ể
ng v i độ dài d ch chuy n lớn cầ ờ ạ ổ ớ
n th i gian ch y n định v i ω ω
= max,các
đ ể
i m 1 2 3
, ,
K K K là đ ể
i m truyền động bắt đầu hãm.
Hình 2.10, 2.11 ng i
ứng với lượ đ ều khiển ϕw là tuyến tính và hàm Parabol. Hình 2.12
là c a h i các t
ấu trúc n tr
đ ề
i u khiển biế ạng thái củ ệ truyề đ ề
n động i u khiển vị trí, vớ ọa
độ trạng thái x1 = φ, x2 = ω, x3 = ε.
(2.
3)

65
w

 
t

t
t
 
t

t
m

m

 
t

T
2
T
t

ax
m


1
2
3
Hình 2.9. (a.Lượng i
đ ều khiển φω(t) ; b φ ω ε
(t), (t), (t); c. Qũy đạo pha chuyển động)
ωmax
ε(t)
ω(t
)
φ(t
)
ωm
εm
ω
φ
ϕw

66
w

 
t

t
t
 
t

t
M
x

 
t

t



 
t


 

t
Hình 2.10. Giả φ
n đồ ω(t); M(t), ω φ
(t), (t), ∆φ(t); và quỹ đạo pha chuyển động
∆φ∞
∆φ
ϕw
ε(t)
ω(t
)
φ(t
)
M
∆φ(t)
)
ωx
ω

67
w

 
t

t
t
 
t

t
M
x




Hình 2.11. Giản đồ ϕω(t), ω(t), φ(t), và quỹ đạo pha chuyển động
w
 w
 w





R
R

 
Hình 2.12. Cấu trúc đ ề
i u khiển biế ạ
n tr ng thái
Rφ Rω Rε
φw ωw
ω
φ ε
εw
ε ω
φ
ωx
ω
ε(t)
ω(t
ε
φ
ϕw
TẠO TÍN HIỆU ĐẶT

68
2.4. Hệ đ ề ỉ
i u ch nh vị trí tuyến tính.
Theo [2], hệ đ ề
i u chỉ ị
nh v trí tuyến tính mà ta nghiên cứ ở đ
u ây có bộ đ ề
i u
chỉnh vị trí Rφ là tuyến tính: giả ử
s các mạch vòng trong đã được tổng hợp theo phương
pháp tố ư
i u Module, hàm truyền kín của mạch vòng tốc độ là:
2
2
2
2
1
)
(
p
p
K
p
Fk
ω
ω
ω
ω
τ
τ +
+
=
Hàm truyền củ ị
a Sensor v trí là khâu tích phân:
p
p
Fs
ϕ
ϕ
τ
1
)
( =
Hình 2.13. Cấu trúc hệ đ ề
i u chỉnh vị ế
trí tuy n tính.
Tiến hành tổ ợ
ng h p tham số bộ đ ề ỉ ị
i u ch nh v trí Rφ tương tự ư
nh mạch vòng
khác. Tất nhiên ở đây với cấu trúc như (hình 2.13) sẽ ầ
không có thành ph n tích phân
tức là chỉ có P hoặc PD.
Bộ đ ề ỉ ị ọ đ ề ệ
i u ch nh v trí được tính ch n theo i u ki n gia tố ự ε
c hãm c c đại hmax đối
với quãng đường hãm cực đại ∆φhmax sao cho thời gian hãm không vượt quá thời gian
ax
m
t . Tại thời i
đ ể
i m hãm, tương ứ ớ
ng v đ ề
i u kiện là tín hiệu sai lệch tốc độ ∆ω ở đầu
vào bộ đ ề
i u chỉnh tố ằ
c độ b ng 0. Ta có:
∆φhFRφ = ωh (2.6)
Ở đây ∆φh, ωh là tín hiệu về quãng đường và tốc độ tạ đ ể ắ ậ
i i m b t đầu hãm. Vì v y
quãng đường hãm cự ẽ
c đại s được tính theo (2.2), (2.3):
max
2
max
hmax
2
1
h
C
ε
ω
ϕ
ϕ
=
∆
(2.
4)
φ
ω
(-)
(+)
φw
Rφ 2
2
2
2
1 p
p
K
ω
ω
ω
τ
τ +
+ p
ω
τ
1
(2.
7)

69
Với εhmax là gia tốc hãm cực đại,
ϕ
ϕ
τ
1
=
C là hệ ố đ
s o lường vị trí.
Từ (2.6) và (2.7) tacó: ϕ
ϕ
ϕω
ε
R
R K
C
F =
= 2
max
max
2
Từ ấ ộ đ ề ỉ ị ệ ế ữ ố
(2.8) ta th y b i u ch nh v trí được tính theo quan h phi tuy n gi a t c độ
và v c hi
ị trí (parabol). Nhưng khi thự ện nó lại là tuyến tính và không đổi, dẫn đến kéo
dài quá trình với các chiều dài khác nhau.Thí dụ khi cần dịch chuyển một lượng ∆φ2 <
∆φ ta cần KRφ2 > KRφ nhưng vì KRφ ẫ ố ỏ
không đổi nên d n đến t c độ hãm nh hơn và
kéo dài thờ ộ
i gian hãm m t lượng ∆t = t2 – t1 (hình 2.14 b). Đ ề
i u chỉnh vị trí tuyến tính
hay dùng trong truyền động máy nâng, thang máy, các máy khai thác mỏ.
ax
m

ax
m

ax
m
t
hm


2
t
1
t
t
t
ax
m

t
2




2

1 ax
m




2

2
 
0
2


2
 

R
K 
a b
Hình 2.14. Diễn biến thời gian của đ ề ỉ ị ế
i u ch nh v trí tuy n tính
(2.
8)
ωmax
ω2
εmax
∆φ
∆φ2 ∆φhm
ω
ω1max
ω2
ω’
2
εmax
KRϕ
∆ϕ
∆ϕ2
∆ϕ’
2

70
2.5. Đ ề
i u khiể ế
n ch độ tr t.
ượ
Theo [7], bộ đ ề
i u khiển chế độ trượt với cấu trúc thay đổi mang đặc đ ể
i m của bộ
đ ề ể ệ ố ề ữ ớ ự ủ ố ễ ả
i u khi n thích nghi giúp h th ng b n v ng v i s thay đổi c a thông s và nhi u t i.
Đ ộ đ ề ể ế ợ ớ ả ế ặ ế ư
ó là b i u khi n phi tuy n phù h p v i c đối tượng tuy n tính ho c phi tuy n. Nh
b i
ản thân tên gọi “đ ều khiển trượ ượ
t” đ ỉ đ ứ ề ẽ
ã ch ra áp ng truy n động s bám và tr t dọc
theo quỹ đạo cho trước hoặc mô hình chuẩn trên mặ ả ậ đ ề
t ph ng pha do thu t toán i u
khi n
ể đóng cắt tương ứng với sự thay đổi thông số và nhiễu t n s
ải. Bộ đ ề
i u khiể ẽ dựa
trên sai lệch giữa quỹ đạo thực và quỹ đạ đặ để đư
o t a ra nhữ ợ
ng thay đổi phù h p của
thuật toán chuyển mạch, đảm bảo khả nă ủ ệ ố ệ đ ề
ng bám c a h th ng. Nhìn chung vi c i u
khi ng
ển theo chế độ trượt có đặc đ ể
i m tương tự như đ ề
i u khiển thích nghi MRAC như
đơn giản hơ ệ ế
n trong vi c thi t k tr
ế, thực hiện. Bộ đ ề
i u khiển chế độ ượt có thể được
dùng trong truyền động Servo (động cơ mộ ề ộ ộ ứ
t chi u, không đồng b hay đồng b ) ng
d i
ụng trong truyền động Rôbôt, đ ều khiển máy công cụ,…
2.5.1. Nguyên tắ đ ề
c i u khiển.
Bộ đ ề ể ế ộ đ ề ể ấ ở
i u khi n ch độ trượt được xem là B i u khi n có c u trúc thay đổi ,
đ ấ ơ
ó c u trúc và s đồ sẽ ạ ả
thay đổi t o ra kh nă ề ữ ủ đ ứ Ở đ
ng b n v ng c a các áp ng. ây
chúng ta xem xét đối với h th
ệ ống tuyến tính bậc 2 có hệ số ế
khu ch đại k thay đổi
(hình 2.15). Có thể thấy rằng hệ thống sẽ không ổn định khi chỉ có 1 trong 2 chế độ
phản hồi dương hoặc âm. Tuy nhiên bằng cách thay đổi luân phiên chế độ phản hồi âm
ho n
ặc dương sẽ giúp cho hệ thống không chỉ ổ định mà còn có khả nă đ ứ ố
ng áp ng t t
mà không phụ thuộc vào hệ ố ế
s khu ch đại k .

71




2
k
s
Hình 2.15. Cấu trúc đ ề
i u khiển thay đổi c th
ủa hệ ống bậc 2
- Khi cấu trúc (hình 2.15) được thự ệ ả
c hi n theo ph n hồ ớ đ
i âm v i khóa 1 được óng,
chúng ta sẽ có: C
R
x −
=
1
.⇒ 2
1 )
( x
dt
dC
x
R
dt
d
−
=
=
− ; 2
1
x
dt
dx
=
Vớ ạ ả ớ ị ằ ố
i R có d ng bước nh y v i giá tr h ng s ta có.
1
2
kx
dt
dx
−
=
Vậy : 0
1
2
1
2
=
+ kx
dt
x
d
mô tả mô hình hệ thống bậc 2 với 1
x là sai l ng quát c
ệch đầu vào. Nghiệm tổ ủa phương
trình là:
(
(
⎪
⎩
⎪
⎨
⎧
+
=
=
+
=
)
cos
)
sin
1
2
1
θ
θ
kt
A
k
dt
dx
x
kt
A
x
với Aθ là hằng số tùy ý. Như vậy ta có
( )
2 2
1 2
2
2
1
x x
A k A
+ =
(2.13)
mô tả hình elip vớ ụ
i 2 bán tr c A và k A. Quỹ ặ
đạo m t phảng pha được vẽ trên hình
(2.16) .
+
-
(2.1
0)
(2.9
)
(2.1
1)
(2.1
2)

72
k A
A
Hình 2.16. Sự mô tả ặ
m t phẳng pha khi cấu trúc hình ( 2.15) có khóa ở ị
v trí 1
- Khi cấu trúc (hình 2.15) được thự ệ ả ồ ớ
c hi n theo ph n h i dương v i khóa 2 được
đ ẽ
óng, chúng ta s có:. 1
2
kx
dt
dx
=
mô tả mô hình hệ thống bậc 2 với 1
x là sai l ng quát c
ệch đầu vào. Nghiệm tổ ủa phương
trình là:
⎪
⎩
⎪
⎨
⎧
−
=
=
+
=
−
−
kt
kt
kt
kt
e
B
k
e
B
k
dt
dx
x
e
B
e
B
x
2
1
1
2
2
1
1
với 1 2
,
B B là hằng số tùy ý.
Như vậy ta có
2 2
1 2
1 2 1 2
1
4 4
x x
B B kB B
- = (2.15) vớ ư ầ ệ ợ
i l u ý c n phân bi t các trường h p
1 2
B B dương, âm và bằng 0. Quỹ ặ
đạo m t phảng pha được vẽ trên hình (2.17)
(2.14
)
(2.13
)

73
1 2 0
B B 
1 2 0
B B 
1 2 0
B B 
1 2 0
B B 
1 2 0
B B 
1 2 0
B B 
Hình 2.17. Sự mô tả ặ
m t phẳng pha khi cấu trúc hình 2.15 có khóa ở ị
v trí 2
Hệ ố ẽ ậ ự ữ
th ng s được v n hành theo s thay đổi luân phiên gi a 2 khóa K1 và K2
với mục tiêu ⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
=
2
1
x
x
x tiến n
đế 0 theo mô tả ở hình 2.18.
Lúc đầu vị đ ể
trí là i m 10
x . Khi đó bộ đ ề
i u khiển sẽ ở trạng thái phản hồi âm
(khóa K ở vị ạ ệ ố ẽ
trí 1), tr ng thái h th ng s dị ể đ ể ớ đ ề ệ
ch chuy n đến i m B. V i i u ki n lý
t i
ưởng bộ đ ều khiển sẽ chuyển sang trạ ả
ng thái ph n hồi dương (khóa K ở ị
v trí 2), trạng
thái hệ thống sẽ dị ể đ ể ụ đ
ch chuy n đến i m O và m c tiêu ã đạt được. Tuy nhiên đang xét
bài toán với hệ số k thay đổi. Vì v n là
ậy “đường trượt” được chọ 0
2
1 =
+
= x
cx
σ
(2.16) với c k
< . Khi đ ạ ệ ố ẽ
ó tr ng thái h th ng s dị ể đ ể
ch chuy n đến i m O theo đường
zigzac theo nguyên tắ ẽ
c khóa K s ở vị ụ ộ ị
trí 1 hay 2 ph thu c vào giá tr 2
1 x
cx +
=
σ
dương hay âm. Với hệ số c càng lớn thì thời gian dịch chuyển càng nhỏ.
B1
B2
< 0
B1B2 > 0
B1
B2
= 0
B1
B2
> 0
B1
B2
<
0 B1
B2
= 0

74
10
X
1 2 0
kx x
 

1 2
cx x
 
1 2
0 0 0
; ;
x x
  
  
1 2
0 0 0
; ;
x x
  
  
1 2
0 0 0
; ;
x x
  
  
1 2
0 0 0
; ;
x x
  
  
Hình 2.18. Quỹ đạo tr t ph
ượt trên mặ ẳng pha 1 2
x x
-
1
c
10
X
t
2
c
2 1
c c

O
Hình 2.19. Thời gian đ ứ
áp ng phụ thuộc vào hệ ố
s c
>
0
;
0
;
0 2
1 <
>
< x
x σ
σ
σ
0
;
0
;
0 2
1 >
<
> x
x σ
σ
σ
0
;
0
;
0 2
1 <
>
> x
x σ
σ
σ
0
;
0
;
0 2
1 >
<
< x
x σ
σ
σ 0
2
1 =
+
= x
x
k
σ
2
1 x
cx +
=
σ

75
CHƯƠNG 3: SỬ DỤNG SMC Đ Ề Ể
I U KHI N VECTOR
3.1. Thiế ế ơ đ ề
t k s đồ i u khiển dùng SMC cho động cơ không đồng bộ.
S i i
ơ đồ đ ều khiển động cơ không đồng bộ dùng SMC vận dụng cho vòng đ ều
chỉnh vị trí được tiến hành theo sơ đồ (hình 3.1):
Hình 3.1. Sơ đ ề
đồ i u khiển dùng SMC.
Từ [7], ta có quan hệ sau:
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
dt
x
d
⎢
⎣
⎡
=
0
0
⎥
⎦
⎤
−b
1
x +
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
− a
0
U + ⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
d
0
TL
(3.1)
γi
ζi
Motor
θr
σix1≥ 0
σix1< 0
ĐK Vector
cho nghịc
lưu PWM
U0
Asgn 3
σ
U
U2
*
sq
i
ωm
σix1≥ 0
*
r
θ
σix1< 0
(-)
x1
θr
σ3
σ3
Ψ2x2
1
-1
αi
βi
≥0
<0
A
U1
Ψ1x1
-1

76
const
J
d
J
k
k
a
J
B
b r
T
=
=
=
= *
1
,
1
;
; θ
Với:
x = ⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
2
1
x
x
= ⎢
⎣
⎡
− m
r
ω
θ *
⎥
⎦
⎤
r
θ
(3.2)
Mục tiêu của hệ thố đ ề
ng i u khiển là cần o
đảm bả 1 2
,
x x tiế Đ ề
n đến 0. i u này sẽ
được tiến hành qua 03 bước (hình 3.2). Để hoàn thành nhiệm vụ trên, cần đưa ra tín
hi u
ệ 3
2
2
1
1 sgn
)
( θ
ψ
ψ A
x
x
x
r
U +
+
=
= sao cho trong mỗ ả
i bước đề đả
u m b o
)
3
,
1
(
0 =
<
= i
dt
d i
i
σ
σ .
•B o c
ước 1. Đ ạn giảm tố
 Đối với nhánh 1
x
 Nếu σ3x1 > 0 thì ψ1 = α3 > 0.
 Nếu σ3x1 < 0 thì ψ1 = β3 > 0.
x
 Nếu σ3x2 > 0 thì.
a
b
C −
>
= 3
2 γ
ψ .
 Nếu σ3x2 < 0 thì
a
b
C −
<
= 3
2 ξ
ψ .

77
2
X
1
X
1
2 3
0
2
X
1
X
10
X
1
2
3
 
2
1 2 1 10
x x x
 
  
 
2 2 20
x x
  
3 1 2
cx x
  
Hình 3.2. Quá trình dịch chuyển 1
x v g
ề ốc tọa độ theo 03 bước.
•B o i
ước 2. Đ ạn tốc độ không đổ
x
 Nếu σ2x1 > 0 thì ψ1 = α2 > 0
 Nếu σ2x1 < 0 thì ψ1 = β2 < 0
x
 Nếu σ2x2 > 0 thì
a
b
dTl
−
>
= 2
2 γ
ψ .
 Nếu σ2x2 < 0 thì
a
b
dTl
−
<
= 2
2 ξ
ψ .
σ3 = cx1
+ x2
σ2
= (x2
-
x20
)
σ1
= a + (x1
–
x10
)
1
’
2
’
3
’
-X1
+

78
•B o
ước 3. Đ ạn tăng tốc
x
 Nếu σ1x1 > 0 thì ψ1 = α1 > 0
 Nếu σ1x1 < 0 thì ψ1 = β1 < 0.
x
 Nếu σ1x2 > 0 thì
2
2
1
2
2
)
2
2
1
(
x
a
x
b
dTl
α
α
α
γ
ψ
+
+
−
>
= .
 Nếu σ
1x2 < 0 thì
2
2
1
2
2
)
2
2
1
(
x
a
x
b
dTl
α
α
α
ξ
ψ
+
+
−
<
= .
3.2. Thiế ế
t k mô phỏng.
Toàn bộ hệ ố ỏ ự ầ ề
th ng (hình 3.3) được mô ph ng d a trên ph n m m Matlab –
Simulink theo cấu trúc hình 1.15 với mạch vòng đ ề
i u chỉnh vị trí bên ngoài (hình 3.6)
được thự ệ
c hi n theo cấ ế ả ỏ ể ệ
u trúc hình 3.1. Các k t qu mô ph ng được th hi n trên hình
3.9, 3.10, 3.11,3.12,3.13,3.14.
Ở đ đ ề ể ơ ộ ồ
ây đối tượng i u khi n là động c không đồng b Rotor l ng sóc (P = 7
kW) với thông số:
•Rs = 1 Ω %Stator Resistance
•Rr = 1 Ω %Rotor Resistance
•Lr = 0.1338 H
•Ls = 0.11 H
•Lm = 0.1 H
•J = 0.03 2
kgm
s

79
tu_tv_tw
5
pSi_rd_phay
2
p
dq
Phi
anfa_beta
dq_anfaBeta
anfa_beta
Phi_i
dq
anfaBeta_dq
abc anfa_beta
abc_anfaBeta
Ref_P
P
isq_ref
Vi tri_Controller
c
Udc
ws
Theta_u
Theta_i
Tinh goc _from ws
anfa_beta
udc
dc_pwm
SVM
Rr
Rr
eq w2
Risq_FRT
ed w1
Risd_FRT
delta_pSir isd_ref
R_pSird_phay
Controller
30
P_ref
tu&tv&tw
G1
G2
G3
G4
G5
G6
PWM Pulses
c
Mc
Lr
Lr
1
s
Integrator
[i_sq]
[Psi_rd_phay]
[ws]
[we]
[i_sd_ref]
[i_sd]
[Phi_u]
[Phi_i]
[i_sq_ref]
[Rr]
[Lr]
[Phi_i]
[is_abc]
[w_r]
[i_sd]
[Phi_u]
[i_sq]
[Psi_rd_phay]
i_sd
i_sq
we
Lr
Rr
Psi_rd_phay
ws
Flux_Model
mu
mu
Gate1
Gate2
Gate3
Gate4
Gate5
Gate6
V_dc
Mc
i_dc
Momen
i_sa,i_sb,i_sc
w_r
PLECS
Circuit
Circuit
Hình 3.3. Sơ ỏ
đồ mô ph ng toàn hệ thống

80
Ngoài ra, hệ thố đ ề
ng i u khiể ồ
n (hình 3.3) g m các bộ phận sau:
• Hệ thống mạch van nghịch lưu nuôi động cơ không đồng bộ (hình 3.4) cho thấy hệ
thống trên hoàn toàn sát với thực tế vớ đ ề ể ơ
i đối tượng i u khi n (động c KĐ ấ
B) được l y
từ Thư viện linh kiện trong phầm mềm Matlab.
• Bên cạ đ ổ đ ề ể ị ư
nh ó b sung khâu i u khi n ngh ch l u theo phương pháp đ ề
i u chế
vectơ không gian (mạch nghịch lưu và khối đ ề
i u chế vectơ không gian - SVM (Space
Vector Modulation)). Mạch nghịch l ây s
ư ở đ
u ẽ cung cấ đ ệ
p i n áp ba pha cho ba cuộn
dây Stator. Đó là bộ phận rất quan trọng trong hệ thố đ ề
ng i u khiển với nhiệ ụ
m v :
- Nhận tín hiệu đưa vào là đại lượng vectơ đ ệ ố
i n áp mong mu n s
u và trên cơ
sở vectơ này tính được thời gian đóng mở tương đối củ ớ ị
a các van v i giá tr , ,
u v w
t t t (*).
- Chuyể ị
n đổi các giá tr thời gian , ,
u v w
t t t này thành các xung đ ề
i u khiển đưa vào
6 van nghịch l ch l
ưu giúp cho mạch nghị ưu đưa ra được đ ệ
i n áp phù hợp với đại lượng
đặt s
u (**).
Về mộ ặ đ
t m t nào ó khâu này có thể được xem như đóng vai trò của một khâu
truyền đạt 1/1 theo nghĩa: đại lượng đầu ra bảo đảm trung thành với đầu vào cả về
module, tần số, pha. Do đó khi tổ ợ
ng h p hệ có thể ỏ
b qua khâu này trong sơ ấ
đồ c u trúc.
Tuy nhiên khi thực hiệ ỏ ệ
n mô ph ng h thống, để đảm bảo sự phù hợp giữa mô hình mô
phỏng và hệ thống thực tế thì cầ ả
n ph i đưa khâu này vào trong mô hình. Có như vậy
m ng nh
ới khẳ đị được tính đúng đắn của các bộ đ ề
i u chỉ đ
nh. Đến ây ta sẽ đ ể
i vào tìm hi u
phương pháp đ ề
i u chế ơ
vect không gian (Space Vector Modulation - SVM) phụ ụ
c v
đ ề ể ị ư
i u khi n ngh ch l u ba nhánh van.

81
IGBT4
IGBT1
IGBT5
IGBT2
IGBT6
IGBT3
Gate1 1 Gate2 2 Gate3 3
Gate4
4 Gate5
5 Gate6
6
Vdc
V_dc
7
A i_dc(A)
i_dc
1
Mc
8
CDemux
A
i_sa
A
i_sb
CMux
i_sa,i_sb,i_sc
3
A
i_sc
Tm m
ASM
Hình 3.4. Mạch nghịch lưu nuôi động cơ Đ
K B

82
Theo [4] ta có: ( )
d
d d
1
r
s r
r
d
i
dt T
ψ
ψ
′
′
= − và
d
sq
s
r r
i
T
ω ω
ψ
− =
′
nên gián đ ạ
o n hóa ta có:
( ) ( )
( ) ( )
( )
d d
d d
1 1
r r
s r
r
k k
i k k
T T
ψ ψ
ψ
′ ′
− −
′
= − và ( ) ( )
( )
( )
d
sq
s
r r
i k
k k
T k
ω ω
ψ
− =
′
. Vì vậ ơ
y ta có s đồ ước lượng như sau:
1
Phi_rd_phay
z
1
Unit Delay1
z
1
Unit Delay
Lr/Rr
Gain2
1-(T*Rr/Lr)
Gain1
Ti*Rr/Lr
Gain
Divide
3
we
2
isq
1
isd
Hình 3.5. Khâu xác định từ thông d
d
r
r
m
L
ψ
ψ ′ = và tốc độ đồng bộ s
w của động cơ KĐB

83
wm_max
wm_max
2
0
1
0
1
0
gama3
gama3
gama2
gama2
1
gama1
gama1
deta3
deta3
deta2
deta2
deta1
deta1
c
c
beta3
beta3
beta2
beta2
beta1
beta1
anfa3
anfa3
anfa2
anfa2
anfa1
anfa1
Step3
Step2
Step2
Step1
[x2]
[x1]
[deta_i]
[gama_i]
[beta_i]
[anfa_i]
[Sigma_i]
[Step3]
[Sigma_3]
[Phi2]
[Phi1]
[Step2]
[Step1]
x1
x2
sigma1
Sigma1
>=
>=
>=
[Step1]
[Step3]
[Step2]
[Step1]
[Step3]
[Step2]
[Step1]
[Step3]
[Sigma_3]
[x1]
[Phi1]
[x2]
[Phi2]
[deta_i]
[x2]
[Sigma_i]
[Step3]
[ gama_i]
[beta_i]
[x1]
[Sigma_i]
[anfa_i]
[Step1]
[Step3]
[Step2]
[Step3]
[Step2]
[Step2]
[Step1]
A
A
2
x2=-w
1
x1=P_sao-P
sigma2
sigma3
Hình 3.6. Mạch Vòng đ ề
i u chỉnh vị trí được thiết kế theo nguyên lý trượt

84
Theo [5], bổ sung vào khâu đ ề
i u khiển Phản hồi trạng thái (hình 3.7) sẽ được mô
hình tuyến tính có cấu trúc hình3.8
Hình 3.7. Cấu trúc khâu đ ề
i u khiển Phản hồi trang thái.
Hình 3.8. Cấu trúc mô hình vào – ra tuyến tính của động cơ Đ
K B
Bé ®k ph t t § CK§ B
MHTT
]
s
/
A
[
w1
]
s
/
A
[
w2
]
V
[
usd
]
V
[
usd
]
s
/
rad
[
s
ω
]
A
[
isd
]
A
[
isq
]
s
/
rad
[
ω
]
rad
[
s
θ
s
ω
/
rd
Ψ

85
• Ngoài ra cần phải có khâu xác định từ thông d
d
r
r
m
L
ψ
ψ ′ = và tốc độ góc đồng bộ
s
w (hình 3.5). Đ ề
i u này giúp cho việc xác định chính xác góc chuyển giữa 2 hệ trục
tọa độ tĩnh, quay và giá tr t
ị ừ thông thực.
• Đến đây, việc xác định bộ đ ề
i u chỉnh dòng ,
isd isq
R R được thực hiện như sau:
Ta hoàn toàn có thể tách vòng đ ề
i u chỉnh dòng đ ệ
i n phía trong thành 2 vòng
đ ề ỉ
i u ch nh tương đương (hình 3.9).
Is ( )
d
R s
*
sd
i
1
w
2
w
*
sq
i
Isq ( )
R s
sd
i
sq
i
Hình 3.9. Sơ đồ 2 vòng đ ề
i u chỉnh thay thế tương đương
Việc tổng hợp bộ đ ề
i u chỉnh dòng sẽ được trình bày bằng 2 phương pháp, đó là :
- Sử dụng tiêu chuẩn tối ưu module.
- Phương pháp đáp ứng hữu hạn ( Finite response Time – FRT ).
i. Ph i
ương pháp sử dụng tiêu chuẩn tố ưu module.
- Sử dụng phương pháp thiết kế theo tiêu chuẩn tối ưu Module, thu được các bộ
đ ề ỉ
i u ch nh Isd
R , Isq
R có dạng :
Is
1
( ) ;
2 (1 )
sd
d d
d d s
L
R s
s R
σ
σ σ
τ
τ τ
= =
+
(3.3)
Isq
1
( ) ;
2 (1 )
sq
q
q q s
L
R s
s R
σ
σ σ
τ
τ τ
= =
+

86
- V i
ới mục đích đưa ra thuật toán đ ều chỉ ộ ử ầ
nh vào các b vi x lý, vi tính ; ta c n
đưa nhữ ộ đ ề ỉ ộ đ ề ể ố
ng b i u ch nh thành b i u khi n s như sau:
1
w ( ) ( )
2 (1 )
q q
s e s
s
σ σ
τ τ
=
+
2 (w( ) w( ) ) ( )
q q
s s s e s
σ σ
τ τ
+ =
Chuyển về miền thời gian ta được:
w( )
2 (w( ) ) ( )
q q
d t
t e t
dt
σ σ
τ τ
+ =
Gián đ ạ
o n hóa phương trình trong miền thời gian ta được:
w( ) w( 1)
2 (w( ) ) ( )
q q
k k
k e k
T
σ σ
τ τ
− −
+ =
Chuyển v n s
ề miề ố:
1
w( ) w( )
2 (w( ) ) ( )
q q
z z z
z e z
T
σ σ
τ τ
−
−
+ =
1
1
w( )2 1 ( )
q
z
z e z
T
σ
τ
−
⎛ ⎞
−
+ =
⎜ ⎟
⎝ ⎠
1
w( ) 1
( )
( )
2 1
I
q q
q
z
R z
e z
z
T T
σ σ
σ
τ τ
τ −
= =
⎡ ⎤
⎛ ⎞
+ −
⎢ ⎥
⎜ ⎟
⎝ ⎠
⎣ ⎦
Đ ộ đ ề ể
ây chính là b i u khi n số cầ ớ ộ đ ề ể
n tìm. Đối v i b i u khi n )
(z
Riq thì công
vi y.
ệc cũng thực hiện tương tự vậ
ii. Phương pháp đáp ứng hữu hạn ( Finite Response Time – FRT )
Ta rút ra hàm truyền đạt trên miề ả
n nh z thể hiện mối quan hệ giữ đ ị
a a luợng đặt
và đại lượng thực như sau:
2
( ) ( )
s s
i z z i z
−
=
V i
ậy nhiệm vụ cần đặt ra ở đây là phải xác định bộ đ ều chỉnh )
(z
Ris . Muốn vậy ta
c o
ần phải gián đ ạn hóa khâu tích phân 1/s ở hình 3.6
Dựa vào sơ đồ hình 3.6 ta có:
( ) w
s
i t dt
=
∫
(3.
4)
(3.
5)
(3.6
)

87
Gián đ ạ
o n hóa biểu thức (2.4) ta được :
( 1) ( ) w( )
s s
i k i k k T
+ = +
Biểu diễn trên miề ả
n nh Z
( ) ( ) w( )
s s
zi z i z z T
= +
( )
w( ) 1
s
i z T
z z
=
−
C s
ũng từ ơ đồ hình 3.6 ta có quan hệ sau :
*
[ ( ) ( )] ( ) ( )
1
s s is s
T
i z i z R z i z
z
− =
−
Vậy
2 2
1 ( )
1
is
T
z R z z
z
− −
⎡ ⎤
− =
⎣ ⎦ −
1 2
2
1
( )
1
is
z z
R z
z T
− −
−
−
=
−
Đ ế ả ộ đ ề ể ố
ây chính là k t qu b i u khi n s cầ ụ ả ộ đ ề
n tìm được áp d ng cho c 2 b i u
khiển )
(z
Risd và )
(z
Risq .
(3.7
)
(3.8
)
(3.
9)
(3.10
)
(3.11
)
(3.12
)

Điều khiển chuyển động cho động cơ xoay chiều sử dụng lý luận SMC.pdf

Điều khiển chuyển động cho động cơ xoay chiều sử dụng lý luận SMC.pdf

Recommended

Recommended

More Related Content

Similar to Điều khiển chuyển động cho động cơ xoay chiều sử dụng lý luận SMC.pdf

Similar to Điều khiển chuyển động cho động cơ xoay chiều sử dụng lý luận SMC.pdf (20)

More from Man_Ebook

More from Man_Ebook (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (20)

Điều khiển chuyển động cho động cơ xoay chiều sử dụng lý luận SMC.pdf