دانشگاه آزاد اسلامی
واحد نجف آباد
دانشکده مهندسی برق
پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد«M.Sc.»
گرایش: كنترل
عنوان:
کنترل سرعت(گشتاور) و شار موتور القایی بر اساس روش کنترل مستقیم گشتاور با بهره گرفتن از کنترل کننده مبتنی بر پسیویتی
استاد راهنما:
دكتر غلامرضا عرب
استاد مشاور:
دكتر سعید اباذری
تابستان 90
(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)
تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :
(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)
عنوان صفحه
1- پیشینه پژوهش 5
1-1- مقدمه 5
1-2- پیشینه كنترل موتور القایی 7
1-3- پیشینه تاریخی كنترل مبتنی بر پسیویتی 8
1-4روند كاربردی كردن كنترل سیستمها 9
2- انواع روش های كنترل ماشینهای القایی 10
2-1- مقدمه 10
2-2- انتخاب یک سیستم كنترل ماشین الكتریكی 10
2-3- سیستمهای كنترل ماشینهای جریان مستقیم 11
2-4- سیستم های كنترل ماشینهای جریان متناوب 11
2-4-1- كنترل سیستم درایو موتور القایی به روش اسكالر 12
2-4-2- كنترل سیستم درایو موتور القایی به روش برداری (جهتیابی میدان) 13
2-4-3- خطی سازی با فیدبك دینامیكی موتور القایی 15
2-4-4 كنترل مستقیم گشتاور(DTC) 17
3- سیستمهای اولر-لاگرانژ و سیستمهای پسیو 20
3-1- مقدمه 20
3-2- سیستمهای اولر-لاگرانژ 21
3-3- سیستمهای پسیو 21
3-4- کنترل مبتنی برپسیویتی (PBC) چیست؟ 27
3-5- معادلات اولر-لاگرانژ در حركت 28
3-5-1تعریف معادلات EL و پارامترهای EL 28
4- سیستمهای اولر-لاگرانژ و پسیویتی در موتور القایی 30
4-1- مقدمه 30
4-2- مزیتهای كنترل مبتنی بر پسیویتی 31
4-3- مدل لاگراژ ومسأله کنترل 32
4-4- معادلات EL برای ماشینهای AC 33
4-5- روش مبتنی بر پسیویتی برای طراحی كنترلكننده 36
فهرست مطالب
عنوان صفحه
4-5-1- تجزیه فیدبكی زیر سیستمهای پسیو 36
4-5-2- روند طراحی 37
4-6- مدل موتور القایی 38
4-6-1- معادلات دینامیكی 38
4-6-2- بعضی از ویژگیهای كنترلی مدل 40
4-6-2-1- ویژگیهای ورودی-خروجی 40
4-6-2-2- ویژگیهای هندسی 41
4-6-3- تعریف مسأله رهگیری سرعت ونرم شار رتور 42
4-7- یک PBC حلقهای تودرتو 42
4-7-1- كنترل مبتنی بر پسیویتی بدون مشاهدهگر 43
5- نتایج شبیهسازی 49
5-1- مقدمه 49
5-2- مقادیر اولیه و پارامترهای اعمال شده به كنترلكننده 49
5-3- نتایج شبیهسازی كنترل كننده ارائه شده توسط اورتگا 50
5-3-1- نتایج شبیهسازی با ثابت بودن شار مرجع و بیباری 50
5-3-2 نتایج شبیهسازی با ثابت بودن شار مرجع و اعمال گشتاور بار به موتور 51
5-3-3 نتایج شبیهسازی با اعمال تغییرات در شار مرجع رتور 52
5-3-4 نتایج شبیهسازی عملكرد سرعت پایین موتور 53
5-4 نتایج شبیهسازی كنترل كننده پیشنهادی 54
5-4-1 نتایج شبیهسازی كنترل سرعت با ثابت بودن شار مرجع رتور و بیباری 54
5-4-2 نتایج شبیهسازی با ثابت بودن شار مرجع و اعمال گشتاور بار به موتور 55
5-4-3 نتایج شبیهسازی با اعمال تغییرات در شار مرجع رتور 56
5-4-4 نتایج شبیهسازی در سرعت پایین رتور 57
5-5 نتیجه گیری 58
5-6 پیشنهادها 58
منابع 59
فهرست اشكال
عنوان صفحه
شكل (1-1): تقسیم بندی كلی روش های كنترل موتور القایی 7
شكل (2-1): روش های كنترل اسكالر موتور القایی 13
شكل (4-2): تجزیه زیر سیستمهای پسیو یک ماشین القایی كلی 36
شكل (4-3): مدل موتور القایی مورد استفاده در كنترلكننده 38
شكل (4-4): دیاگرام مدل موتور القایی مورد استفاده در شبیهسازیها 38
شكل (4-5): ساختار یک كنترل پسیویتی تودرتو (Nested-Loop) 43
شكل(4-6): بلوك دیاگرام تزریق میرایی به زیر سیستم الكتریكی 44
شكل(4-7): بلوك دیاگرام بلوك دیاگرام كنترلكننده گشتاور 46
شكل(4-8): بلوك دیاگرام مربوط به كنترل سرعت موتور القایی 47
شكل(4-8): بلوك دیاگرام مربوط به كنترلر مبتنی بر پسیویتی 47
شكل(4-9): بلوك مربوط به كنترل سرعت پیشنهادی 48
شكل(4-10): دیاگرام كلی مربوط به كنترلكننده مبتنی بر پسیویتی 48
شكل(5-1): نتایج شبیهسازی روش ارائه شده توسط اورتگا كنترل سرعت در حالت بیباری و ثابت بودن
شار مرجع، (الف) سرعت مرجع و سرعت واقعی، (ب) خطای سرعت. 50
شكل(5-2): نتایج شبیهسازی روش ارائه شده توسط اورتگا [2] ، كنترل سرعت با اعمال گشتاور بار
Nm 10در زمان 2s. (الف) سرعت مرجع و سرعت واقعی، (ب) خطای سرعت، (ج) منحنی گشتاور بار
اعمال شده. 51
شكل (5-3): نتایج شبیهسازی روش ارائه شده توسط اورتگا [2] ، كنترل سرعت با اعمال تغییر در اندازه شار
مرجع رتور در بازة زمانی t=1.5s و t=2.5s ازمقدار 0.8 به 0.6 و بالعكس. (الف) منحنی سرعت مرجع و
سرعت واقعی، (ب) خطای سرعت، (ج) منحنی تغییر در اندازه شار مرجع رتور. 52
شكل (5-4): نتایج شبیهسازی روش ارائه شده توسط اورتگا [2] ، كنترل سرعت پایین رتور.
(الف) منحنی سرعت مرجع و سرعت واقعی، (ب) منحنی خطای تعقیب سرعت. 53
شكل (5-5): نتایج شبیهسازی روش پیشنهادی، كنترل سرعت در حالت بیباری و ثابت بودن اندازه شار مرجع رتور.
(الف) منحنی سرعت مرجع و سرعت واقعی، (ب) منحنی خطای تعقیب سرعت. 54
شكل )5-6( نتایج شبیهسازی روش پیشنهادی، كنترل سرعت در حالت افزودن گشتاور بار Nm 10 در زمان t=2s
و ثابت بودن اندازه شار مرجع رتور، (الف) منحنی سرعت مرجع و سرعت واقعی، (ب) منحنی خطای سرعت،
(ج) منحنی گشتاور بار اعمال شده. 55
شكل (5-7) نتایج شبیهسازی روش پیشنهادی، كنترل سرعت با اعمال تغییر در اندازه شار مرجع رتور
در بازة زمانی t=1s و t=2s از 0.8 به 0.6 و بالعكس. (الف) نمودار سرعت مرجع و سرعت واقعی در
فهرست اشكال
عنوان صفحه
حالت اعمال تغییر در اندازه شار مرجع رتور،(ب) خطای تعقیب سرعت، (ج) نمودار تغییر در مقدار
اندازه شار مرجع رتور. 56
شكل (5-8) نتایج شبیهسازی روش پیشنهادی، كنترل سرعت با اعمال تغییر در اندازه شار مرجع رتور
(الف) نمودار سرعت مرجع و سرعت واقعی در حالت اعمال تغییر در اندازه شار مرجع رتور،(ب) خطای
تعقیب سرعت،(ج) نمودار تغییر در مقدار اندازه شار مرجع رتور را در بازة زمانی t=1s و t=2s از 0.8 به 0.6
و بالعكس. 57
فهرست جداول
عنوان صفحه
جدول (4-1): پارامترهای موتور القایی مورد استفاده در شبیهسازی 49
مقدمه
در اواخر دهه هشتاد میلادی تقریباً یک مجموعه کاملی از دانش برای سیستمهای خطی به وجود آمده بود (که شامل تکنیکهای بسیار قوی از تحلیل کنترل نیز میشد). تلاش برای استفاده از پیشرفتهای تئوری سیستمهای خطی در سیستمهای غیرخطی بسیاری از محققان را به حرکت واداشت. پیشرفتهایی در این مورد در سیستمهای غیرخطی در موارد مفهومی و مهم، از قبیل کنترلپذیری، رؤیتپذیری و تحققپذیری با موفقیت به حد کمال رسیدند. با وجود پیشرفتهای عمده تا به امروز، تکنیکهای جامع برای پایدارسازی سیستمهای غیرخطی فقط برای کلاسهای مشخصی به وجود آمده است، که این به خاطر پیچیدگی بسیار زیاد رفتار سیستمهای دارای دینامیک غیرخطی میباشد، که مانع از ایجاد یک تئوری یکپارچه میگردد. از طرف دیگر، پیشرفتهای تکنولوژیکی جدید، یک سری مسألههای مهندسی را ایجاد کرده بود که اثرات غیرخطی مشخصی را باید به حساب می آورد، که متاسفانه تئوری پیشرفته نتوانست با آنها به صورت موفقیتآمیز برخورد نماید، زیرا ساختارهای قابل قبولی که با به صورت تحلیلی بدست آمدهاند، لزوماً با محدودیتهای فیزیکی منطبق نیستند (اورتگا، 1998).
موتورهای القایی به دلیل قابلیت اطمینان، استحکام و قیمت کم، امروزه یکی از مهمترین محرکه های سیستمهای صنعتی محسوب میشوند. با این وجود، مبحث کنترل این موتورها به دلیل وجود دینامیکهای تزویج شده چند ورودی چند خروجی با پیچیدگیهای خاصی همراه است. با پیشنهاد روش کنترل برداری در اواخر دهه هفتاد امکان کنترل مستقل گشتاور و شار مغناطیسی برای این موتور فراهم آمد. این روش در شرایط گذرای شار، توانایی کنترل مستقل شار و گشتاور را ندارد. از طرف دیگر تخمین شار روتور ارتباط زیادی به مقدار واقعی مقاومت روتور دارد و مقاومت روتور به دلیل اثرات پوستی و تغییرات حرارتی موتور، مقدار ثابتی نیست. علاوه بر مسئله تاثیر نامعینی های پارامتری برعملکرد موتور، این روش نیاز به انتقال دستگاههای مختصات و نیز رگولاتورهای اضافی برای کنترل جریان موتور نیز دارد.
كنترل موتور القایی به علت استفاده بسیار زیاد آن در صنعت سالهاست مورد بحث و بررسی میباشد. پیدا كردن راهی برای كنترل سرعت، گشتاور و شار این دسته از موتورها، كه هم از لحاظ دقت و پایداری و هم از لحاظ هزینة تمام شده بهتر از گزینه های دیگر باشند، همیشه به عنوان یكی از دغدغه های محققان مطرح بوده است. هدف اصلی از انتخاب یک روش كنترلی برای كنترل موتورالقایی این است كه بهترین مشخصات ممكن برای درایو
انتخاب گردد. به علاوه مهمتر از آن اینكه ایجاد و اجرای آن روش كنترلی ساده باشد. مثلاً الگوریتم ساده، تنظیم ساده و توانایی ایجاد كنترلكننده سادهتر كه منجر به كنترلكننده ارزانتری خواهد شد.
روش پسیویتی1 به عنوان یک روش كنترلی به علت ماهیت كلینگر آن و نگرش فیزیكی آن به كل سیستم و مبادلات انرژی بین كل سیستم و محیط پیرامون آن در بسیاری از كاربردهای مهندسی بكارگرفته شده است. این روش كه به عنوان یكی از روش های مهم در بین روش های دیگر كنترل موتور القایی در سالهای اخیر مطرح شده است و از لحاظ تئوری با روش های دیگر بسیار متفاوت میباشد، مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است.
اولین مبحث در روش پسیویتی مبحث سیستمهای اولر-لاگرانژ2 میباشد، كه تعریف آن برای سیستمها و محدودهای كه این سیستمها را در بر میگیرد، مورد بررسی قرار میگیرد. دومین شاخه بررسی شده مفهوم بنیادی پسیویتی میباشد. خاصیت مهم روش طراحی کنترلكننده پیشنهادی این است که بر مبنای خاصیت ورودی–خروجی پسیویتی میباشد. بنابراین به طور معمول نیازی به اندازه گیری تمام حالات برای رسیدن به عوامل کنترلی ندارد. این روش از بررسی ویژگیهای فیزیکی مانند حفظ انرژی3 و عدم فعالیت (پسیویتی) نتیجه می شود. این روش باید با روش خطیسازی فیدبک4 مقایسه شود، که از محاسبات ریاضی محض نتیجه می شود. به زبان ساده، در طراحی بر اساس PBC ( Passivity Based Control ) هدف در شکلدهی انرژی5 سیستم در مسیری است که ما را به تعقیب خروجی مجانبی مطلوب برساند. هدف اصلی برای کنترل سیستم رسیدن به دینامیکهای مطلوب بدون حذف دینامیکهای سیستم حلقهبستهی غیرخطی و یا برخورد با تکینیهای کنترلكننده میباشد. مدلی كه از آن استفاده شده است، مدل فیزیكی موتور القایی میباشد كه در كنترل غیرخطی به عنوان روشی كه بسیاری از مشكلات روش های كنترلی دیگر را ندارد مطرح است. ( Ortega, Loria, Nicklasson, Sira-Ramirez,1998 )
با توجه به اینكه در كشور ما تحقیق و پیاده سازی این روش در كاربردهای مهندسی مورد توجه قرار نگرفته است بر آن شدیم تا در این پایان نامه یک روش بهبود یافته از آن را در كنترل موتور القایی طراحی نموده و نتایج شبیهسازی و مزایا و معایب این روش را در این مورد خاص بیان نماییم. امید است محققان عزیز كشورمان با تحقیق بر روی كاربردهای بسیار این روش نسبتاً جدید، در راستای پیشرفت هر چه بیشتر میهن اسلامیمان گامهای بلندی بردارند.
- Passivity
- Euler-Lagrange
- Energy Saving
- Feedback Linearization
- Energy Shaping
در این پایان نامه ابتدا در فصل 1 به بیان خلاصهای از پیشینه پژوهش میپردازیم. در ادامه در فصل 2 به معرفی چند انواع روش های كنترل موتور القایی میپردازیم. در فصل 3 تعریف پسیویتی و معادلات حركت اولر-لاگرانژ خواهد آمد. سپس اثبات پسیو بودن این سیستمها و معادلات فیزیكی و انرژی كل سیستم مورد بررسی قرار میگیرد. در فصل 4 اثبات اولر-لاگرانژ و پسیویتی موتور القایی مورد بحث قرار میگیرد و سپس مدل مناسب برای موتور القایی تعریف شده و كنترلكننده مبتنی بر پسیویتی برای رهگیری گشتاور- سرعت ارائه شده توسط اورتگا [3]، با جزئیات آن معرفی و سپس كنترلكنندة پیشنهادی طراحی و تشریح می شود. در نهایت در فصل 5 نتایج شبیهسازی این كنترلكننده با كنترلكننده ارائه شده توسط اورتگا مقایسه می شود.
تعداد صفحه :60
قیمت :14700 تومان
بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد
و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.
پشتیبانی سایت : * parsavahedi.t@gmail.com
در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.
*
14,700 تومانافزودن به سبد خرید