بخشی از مقاله
این مقاله دارای فرمول های زیادی میباشد
چکیده
این مقاله کاربردي از منطق فازي را براي کنترل سرعت ماشین سنکرون بیان میکند که بصورت یک کنترل کننده فازيوپی آي دي است و براساس تحلیل پاسخ گذراي سرعت موتور و منطق فازي طراحی شده استآ همچنین کنترل سیستم توسط گسسته سازي و کنترلر دیجیتال پی آي دي انجام شده استآ نتایج بدست آمده موید این نکته است که کنترلر سرعت دیجیتال طراحی شده، در مقابل تاثیرات اغتشاش رفتار مناسبی از خود نشان میدهدآ در مدل شبیه سازي شده رفتار دینامیکی موتور سنکرون به همراه کنترلر فازيوپی آي دي و کنترلر دیجیتال پی آي دي مورد مقایسه قرارگرفته و نتایج حاصل نشاندهنده این موضوع است که از کنترلر دیجیتال براي موتور سنکرون میتوان ویژگیهاي عملکرد مطلوبتري نسبت به کنترل کنندههاي معمولی مانند پی آي دي و همچنین فازي پی آي دي انتظار داشت.
کلمات کلیدي
کنترل فازي، کنترلر پی آي دي، کنترلر دیجیتال، موتور سنکرون، کنترل سرعت
مقدمه
از سال 1965 به بعد که ممدانی کار خود را براساس تئوري فازي براي کنترل سیستمهایی که آسان مدل نمیشدند مطرح کرد، کنترل منطق فازي به عنوان موضوع تحقیقاتی پرطرفداري در تئوري کنترل مطرح شده است.[1]
کنترلرهاي پی آي دي بطور گستردهاي در سیستمهاي کنترلی استفاده میشوند و دلیل استفاده وسیع کنترلپی آي دي، دارا بودن الگوریتم ساده و همچنین بالا بودن قابلیت اطمینان آن است.[2] اما در برخی از سیستمها انتخاب پارامترهاي کنترل پی آي دي با پیچیدگی بیشتري روبرو میشوند و یا به عبارتی دیگر براي سیستمهاي ترکیبی و ناشناخته این سیستمهاي کنترلی عملکرد ضعیفتري از خود نشان میدهند.[3] حال اگر از کنترلري ترکیبی شامل کنترلر پی آي دي و کنترلر فازي استفاده کنیم قابلیت کنترل و جبران خطا میتواند به طور قابل ملاحظهاي بهبود یابد.همینطور در این مقاله کنترل دیجیتال سرعت موتور سنکرون با کنترلر پی آي دي انجام شده است.کنترلر هاي دیجیتال میتوانند جایگزین سیستم هاي پیوسته شوند و وظایف کنترلی مشابهی را اجرا کنند. تنها تفاوت این سیستمها نوع سیگنال و یا نمونه برداري آنهاست. کنترل دیجیتال شاخهاي از علم کنترل است که از کامپیوترهاي دیجیتال بهره میگیرد. از آنجایی که دادههاي مورداستفاده در کامپیوترهاي دیجیتال گسسته میباشند، در کنترل دیجیتال به جاي تبدیل لاپلاس از تبدیل زد استفاده میشود.[4] براي کنترل موتور سنکرون(1(PMSM میتوان استراتژيهاي کنترلی متفاوتی مانند پی آي دي، کنترل فازي، هوش مصنوعی، فازي پی آي دي و... اعمال کرد.[5] کنترل فازي- پی آي دي برروي این سیستم قابل اجرا و موثر است و همچنین میتوان بطور گسترده و وسیعی در موتورهاي سنکرون استفاده کرد.[5] در این مقاله کاربرد منطق فازي و کنترل کننده دیجیتال پی آي دي براي کنترل سرعت موتور سنکرون مطرح و بررسی شده است.
مدل ریاضیاتی ماشین سنکرون
معادلات حرکتی ماشین سنکرون به صورت زیر است .(1)
درمعادله(RS ( 1 مقاومت استاتور و Ud و Uq ولتاژ ، Iq و Id جریان ها در قاب مرجع d) d-q مرجع مستقیم و q مرجع عرضیمیباشند) هستند. Ldو Lqاندوکتانسمعادلنامیدهمیشوند3 .[4]
معادلاتجریاننیزبهصورتزیراست. (2)
معادلات شار به صورت زیر است.
که درآن شارعرضی شارمستقیممیباشد. معادلاتگشتاورالکترومغناطیسیموتورسنکرونبهشرحزیراست.
که در آن Te گشتاور الکترومغناطیسی، nP تعداد زوج قطبها میباشد. در نهایت معادلات مکانیکی ماشین سنکرون به صورت زیر توصیف میشود.
که در آنJ ضریب اینرسی و β ضریب اصطکاك، Wr سرعت دورانی موتور و TL بار گشتاور نامیده میشود.معادلات سرعت به قرار زیر است.
در ساختار کنترل فازي پی آي دي خطا و نرخ تغییرات خطا به عنوان وروديهاي سیستم فازي هستند و پارامترهاي Kp، Ki و Kd متغیرهاي خروجی سیستم در نظر گرفته میشوند3 .[2]یکی از مراحل طراحی کنترل فازي اختصاص متغیرهاي زبانی براي ورودي و خروجی سیستم بوده که در شکل (1) نمونهاي از آن نشان داده شده است.
شکل(1) تابع عضویت خروجی ها(پارامترهاي Kp، Kiو (Kd
شبیهسازي طراحی با استفاده از نرم افزار متلب2 و از جعبه ابزار شبیه سازي سیمولینک3 انجام شده است. همانطور که میدانید مهمترین بخش کنترل فازي تولید مجموعهاي قواعد و قوانین است.
جدول((1 قوانین فازي براي کنترل سرعت موتور سنکرون
کنترل دیجیتال سرعت موتور با کنترلر PID
براساس معادلات ارائه شده موتور سنکرون پس از مدلسازي تابع تبدیل این موتور نسبت به خروجی سرعت موتور به صورت زیر بیان می شود.
