Luận án Nghiên cứu ứng dụng điều khiển phi tuyến để nâng cao chất lượng làm việc của động cơ từ trở chuyển mạch

Tên luận án:

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG ĐIỀU KHIỂN PHI TUYẾN ĐỂ NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ TỪ TRỞ CHUYỂN MẠCH

Ngành:

Kỹ thuật điều khiển và Tự động hóa

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án "NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG ĐIỀU KHIỂN PHI TUYẾN ĐỂ NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ TỪ TRỞ CHUYỂN MẠCH" thuộc ngành Kỹ thuật điều khiển và Tự động hóa, tập trung giải quyết nhu cầu cấp thiết về nâng cao chất lượng và hiệu suất của động cơ từ trở chuyển mạch (SRM) trong bối cảnh toàn cầu hướng tới các giải pháp năng lượng sạch, tiết kiệm và thân thiện với môi trường. Mục tiêu chính của đề tài là nghiên cứu và phát triển các phương pháp điều khiển phi tuyến hiện đại nhằm khắc phục những hạn chế cố hữu của SRM như mô-men đập mạch lớn, tiếng ồn cao và hiệu suất vận hành chưa tối ưu.

Đối tượng nghiên cứu là Động cơ từ trở chuyển mạch (SRM), đặc biệt tập trung vào 2 loại cấu hình 8/6 và 6/4, là những cấu hình đang được sử dụng trong nhiều ứng dụng thực tiễn. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào việc nâng cao chất lượng điều khiển tốc độ và điều khiển mô men cho SRM trên cơ sở điều khiển phi tuyến, mạng nơ ron nhân tạo và hệ logic mờ. Phương pháp nghiên cứu kết hợp chặt chẽ giữa lý thuyết, mô phỏng và thực nghiệm, dựa trên việc nghiên cứu và phân tích các công trình khoa học đã công bố trong nước và trên thế giới.

Luận án đã đạt được những đóng góp khoa học và thực tiễn quan trọng. Về mặt khoa học, luận án đề xuất phương pháp điều khiển mặt động thích nghi mới kết hợp với bộ chuyển mạch trên cơ sở logic mờ, giúp cải thiện đáng kể đặc tính tốc độ và mô men của SRM. Các luận điểm bảo vệ bao gồm khả năng điều khiển ổn định tốc độ SRM theo giá trị đặt trong các điều kiện khác nhau (mô hình xác định hoặc không xác định, có nhiễu tác động bị chặn không biết trước), đồng thời giảm thiểu dao động tần số cao. Luận án cũng đã xây dựng mô hình mờ Takagi-Sugeno để lựa chọn thời gian chuyển mạch thích hợp, qua đó nâng cao chất lượng đặc tính mô men. Những điểm mới nổi bật của luận án bao gồm việc cải tiến mô hình động học SRM bằng cách thêm thời gian chuyển mạch không cố định, xây dựng bộ điều khiển mặt động thích nghi dựa trên mạng nơ ron nhân tạo để loại bỏ dao động tần số cao và nhiễu, phát triển bộ điều khiển trên cơ sở hàm điều khiển Lyapunov cải tiến kết hợp bộ lọc Butterworth bậc 3 cho SRM mô hình không biết trước. Đặc biệt, luận án còn xây dựng bàn thí nghiệm SRM thực tế để kiểm chứng và khẳng định hiệu quả của các giải pháp điều khiển mặt động được đề xuất, chứng minh tính đúng đắn và khả năng ứng dụng trong thực tế của động cơ từ trở chuyển mạch. Bố cục luận án gồm Mở đầu, 4 chương, kết luận kiến nghị, tài liệu tham khảo và phụ lục, được trình bày chi tiết trên 138 trang với 10 bảng biểu, 59 hình minh họa và 75 tài liệu tham khảo.

Mục lục chi tiết:

• MỞ ĐẦU
  • 1. Tính cấp thiết của đề tài
  • 2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
  • 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
  • 4. Phương pháp nghiên cứu
  • 5. Ý nghĩa khoa học của luận án
  • 6. Ý nghĩa thực tiễn của luận án
  • 7. Luận điểm bảo vệ và điểm mới của luận án
    • Luận điểm bảo vệ:
    • Những điểm mới của luận án:
  • 8. Bố cục của luận án
• CHƯƠNG 1: ĐỘNG CƠ TỪ TRỞ CHUYỂN MẠCH
  • 1.1. Cấu trúc vật lý của động cơ từ trở chuyển mạch
    • 1.1.1. Cấu tạo động cơ từ trở chuyển mạch (SRM)
    • 1.1.2. Nguyên lý làm việc của SRM
  • 1.2. Mô hình toán học của động cơ từ trở chuyển mạch
  • 1.3. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước
• CHƯƠNG 2: NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỀU KHIỂN ỔN ĐỊNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ SRM BẰNG ĐIỀU KHIỂN MẶT ĐỘNG KẾT HỢP MẠNG NƠ RON NHÂN TẠO
  • 2.1. Tổng hợp bộ điều khiển mặt động để ổn định tốc độ SRM
    • 2.1.1. Trường hợp mô hình xác định với nhiễu tác động nhỏ
    • 2.1.2. Trường hợp mô hình xác định với nhiễu tác động bị chặn không biết trước
  • 2.2. Điều khiển phi mô hình cho động cơ từ trở chuyển mạch
    • 2.2.1. Thiết kế bộ điều khiển phi mô hình
    • 2.2.2. Thiết kế luật huấn luyện cho mạng nơ ron
  • 2.3. Kết quả mô phỏng
    • 2.3.1. Mô phỏng thuật toán DSC trường hợp nhiễu tác động nhỏ
    • 2.3.2. Mô phỏng thuật toán DSC trường hợp nhiễu tác động lớn
    • 2.3.3. Mô phỏng bộ điều khiển DSC phi mô hình
• CHƯƠNG 3: NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐẶC TÍNH MÔ MEN SRM BẰNG HỆ LOGIC MỜ
  • 3.1. Sự phụ thuộc đặc tính mô men SRM vào thời gian chuyển mạch.
  • 3.2. Xây dựng bảng vào/ra mô tả quan hệ tốc độ, mô men và thời gian chuyển mạch
  • 3.3. Xây dựng hệ mờ thiết lập thời gian chuyển mạch SRM
    • 3.3.1. Mô hình hệ logic mờ và xây dựng luật hợp thành
    • 3.3.2. Huấn luyện hệ logic mờ
  • 3.4. Phân tích chất lượng hệ thống bằng mô phỏng kỹ thuật số
    • 3.4.1. Kết quả huấn luyện hệ mờ
    • 3.4.2. Mô phỏng kiểm chứng
• CHƯƠNG 4. XÂY DỰNG BÀN THÍ NGHIỆM CHO ĐỘNG CƠ TỪ TRỞ CHUYỂN MẠCH
  • 4.1. Xây dựng bàn thí nghiệm
  • 4.2. Các bước thực hiện cài đặt một số giải thuật điều khiển để kiểm chứng
    • 4.2.1. Nhận dạng mô hình
    • 4.2.2. Kết quả thực nghiệm
• KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
  • A. KẾT LUẬN
  • B. HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN