بخشی از مقاله
چکیده -
هدف اصلی این مقاله طراحی یک کنترل کننده مقاوم برای درایو موتور سوئیچ رلوکتانس دو استاتوره - - DSSRM است.ابتدا کنترل کننده با دو درجه آزادی برای موتور سوئیچ رلوکتانس دو استاتوره - - DSSRM طراحی شده است .کنترل کننده سرعت دو درجه آزادی - 2D0FC - متشکل از یک فیدبک کنترل و یک کنترل کننده جلو برنده می باشد .
فیدبک کنترلی برای بدست آوردن ویژگی های تنظیمی مطلوب که بخاطر اختلال گشتاوربار بوجود آمده است، استفاده می شود و کنترل جلو برنده دستوری برای بدست آوردن ویژگیهای پیگیری سرعت مطلوب استفاده می شود . وقتی تفاومت پارامترهای سیستم و اختلالات خارجی رخ میدهد.یک سیگنال جبران کننده ازطریق یک کنترل کننده مقاوم سرعت برای حفظ پاسخ کنترلی بوجود می آید .نتایج شبیه سازی بر موثر بودن کنترل کننده ی پیشنهادی گواهی می دهد.
-1 مقدمه
تاکنون تعداد زیادی مقاله برای ارتقاء عملکرد کنترل سرعت موتور سوئیچ رلوکتانس ارائه شده است . این ماشین توجه مورد ملاحظه ای را برای انواع عملکردهای صنعتی جلب نموده است.ساختار محکم ، عملکرد مقاوم دربرابر شرایط سخت و نسبتا قابل کنترل که با هزینه ی کم تولید می گردند
در دهه های گذشته پژوهشهای بسیاری برای بهبود عملکرد کنترل سرعت موتور سوئیچ رلوکتانس انجام گرفته شده است اصولا این تحقیقات روی مدل سازی وکنترل دینامیک تاکید داشته است تا مشخصه های کنترل سرعت مناسبی را تعیین کنند.
درمرجع [3] کاربرد الگوریتم سازی را برای کنترل سرعت موتور سوئیچ رلوکتانس را مورد بررسی قرارداده است به منظور شبیه سازی عملکرد حلقه بسته دردرایو ماشین ، مولفه های آن به شیوه ای نظام مند مدل سازی می شوند . این روش کنترل نیازمند یک پردازش کننده سیگنال سرعت بالا برای اجرای الگوریتم کنترل است درمرجع[4] به ساختار کنترل چند متغیره غیرخطی اشاره می کند برای کنترل سیستم متغیر مدلسازی برداری ولتاژ برای به دست آوردن پاسخ سریع و قدرتمند به کار رفته است .
درمرجع [5] برای درایو موتور با یک مدل مرتبه اول یک کنترل کننده سرعت با دو درجه آزادی پیشنهاد گردیده است و پارامترهای کنترل کننده پیشنهادی از یک فرآیند سیستماتیک بدست آمده است که پاسخ های خیلی خوب بسرعت دینامیکی موتور بدست آمده است
درمرجع[6] کنترل سرعت برای درایو سوئیچ رلوکتانس به روش کنترل غیر خطی انجام گرفته است و برای کنترل عملکرد بالا نمی توان از تکنیک های خطی استفاده کرد و برای بدست آوردن یک سیستم معادل خطی تمام غیر خطی ها توسط روش خطی ساز انجام می پذیرد.
در مرجع [7] روش کنترلی ارائه شده شامل یک کنترل کننده با دو درجه آزادی مطابق مدل دینامیکی تخمین زده شده است و سپس یک کنترل کننده قدرتمند برای حفظ عملکرد کنترلی سیستم درحضور تفاوت پارامترها و اختلالات خارجی توسعه می یابد تا درصورت وجود نامعینی سیستمی واختلالات ، بتوان تغییرات پارامتری سیستم را کاهش داد وسیستم پاسخی شبیه سیستم نامی را در برگیرد . نوع خاصی از این ماشین نیز تحت عنوان ماشین سوئیچ رلوکتانسی دو استاتوره توسط محققان کشورمان ابداع و نمونه ی آزمایشگاهی آن نیز ساخته شده است
.هدف اصلی این پژوهش طراحی یک کنترل کننده سرعت مقاوم برای درایو موتورسوئیچ رلوکتانسی دو استاتوره برای حفظ عملکرد کنترلی مطلوب در حضورتفاوت پارامترها و اختلالات می باشد.
-2 مدل دینامیکی تخمین زده شده برای موتورسوئیچ رلوکتانسی دواستاتوره -2-1 معادله مکانیکی موتور سوئیچ رلوکتانسی دواستاتوره موتورالکتریکی یک بارمکانیکی را از طریق سیستم انتقال به حرکت در می آورد در این وضعیت موتور با حرکت دورانی در حال چرخش است و بار مکانیکی دارای حرکت چرخشی است در این صورت معادله گشتاور موتور سوئیچ رلوکتانس دو استاتوره و بار بصورت زیر می باشد.
علائم استفاده شده در این معادله عبارتند از:
=J ممان اینرسی موتور که به سمت موتور ارجاع داده شده است.
- kgm2 -
=wr سرعت چرخش زاویه ای شافت موتور.
=Te گشتاور الکتریکی تولید شده توسط موتور. - N. m - = گشتاور بار ارجاع شده به سمت موتور. - N. m - =B ضریب چسبندگی اصطحکاک
در رابطه 1 قسمت J dw3dt را گشتاور دینامیکی می نامند.زیرا فقط در شرایط گذرا وجود دارد.[8] ثابت تولید گشتاور - - تابعی از سرعت ، جریان و موقعیت موتوراست
.شکل 1سیستم کنترلی یک موتور سوئیچ رلوکتانسی دو استاتوره را نشان می دهد که یک فاکتور مقیاس گذاری سنسور سرعت و ∆ اختلال گشتاور بار است.
2-2 مدل دینامیکی
کنترل کننده فیدبک سرعت - cw - s به شکل نوع PIطبق فرمول زیر تعریف شده است.
درانجام تخمین مدل ، کنترل کننده فیدبک سرعت به شکل تناسبی باPI Controller = k pw قرارگرفته که به موتور اجازه عملکرد طبیعی در شرایط عملکرد انتخابی را می دهد
-3 کنترل کننده بادودرجه آزادی موتور دو استاتوره
شکل1 :درایو موتور سوئیچ رلوکتانس دواستاتوره بادو درجه آزادی
کنترل کننده سرعت با دو درجه آزادی [9] و مدل نامی آن در شکل1 نشان داده شده است .کنترل کننده با دو درجه آزادی متشکل از یک کنترل کننده فیدبک سرعت برای بدست آوردن ویژگی های تنظیمی مطلوب که به خاطر اختلال گشتاور بار بوجود آمده است استفاده می شود و کنترل کننده فیدبک جلو برنده برای بدست آمدن ویژگی های پیگیری سرعت مطلوب استفاده می شود .
به منظور راه اندازی نرم درایو موتور سوئیچ رلوکتانس دو استاتوره ، مدار رمپ سرعت بعد از آن که سرعت مرجع را دریافت کرد فعال می شود این مدار نسبت تغییرات سرعت را در مقدار مورد نظر نگه می دارد که تابع تبدیل آن بصورت زیر می باشد.
-4 کنترل کننده مقاوم سرعت پیشنهادی
تکنیک کنترل مقاوم پیشنهاد شده براساس لغو مستقیم نامعینی ها و اختلالات خارجی ارائه شده درمقاله [10] بوده که به سادگی درکاهش اثرات پارامترهای سیستم بکار رفته است وموثر است.
شکل:2کنترل مقاوم موتور سوئیچ رلوکتانس دواستاتوره
با توجه به بلوک دیاگرام شکل2 مشخص می باشد که تابع وزنی متناسب با تغییرات خطا می باشد و عامل کنترل کنندگی در این مقاله می باشد.درایو این موتور که بوسیله کنترل کننده پیشنهادی و دودرجه آزادی با تابع وزنی - W - کنترل شده است و با توجه به فرمول 3 می توان دریافت که سیستم زمانی که نامی می باشد و دارای عدم نامعینی و اختلال بوده و برای درایو موتور سوئیچ رلوکتانسی دو استاتوره در مورد نامی J=J - و - B=B و مقدار تابع وزنی برابر صفر می باشد که بیانگر عدم تابع وزنی می باشد.حال فرض کنید عدم اطمینان حاصل ازتولید گشتاور غیر مطلوب و تفاوت های پارامترهای مکانیکی در فرمول12اتفاق میافتد.
حال با توجه به فرمول های - 11 - و - - 12 می توان به رابطه 13 دست یافت.این رابطه نشان دهنده این می باشد که سیستم زمانی که تابع وزنی حداکثر - - W=1 تولید نماید شبیه سیستم نامی می باشد و نشان دهنده حذف اختلالات و نامعینی سیستم می گردد این بدان معنا می باشد که سیستم با نامعینیو اختلال،رفتاری شبیه سیستمنامی دارد.
-1-4تئوری کنترل کننده پیشنهاد شده
اکنون به نحوه ی تئوری کنترل کننده مقاوم می پردازیم یک کنترل کننده مقاوم مطابق شکل 2 ارائه شده است.برای اینکه کنترل مقاوم ظرفیت قابل قبولی را پردازش نماید با استفاده از یک مدل مرجع دنباله روخطا بدست می آید وتغییرات آن بصورت زیر می باشد.
∆wrm - k - , ∆wr - k - به ترتیب پاسخ های سرعت موتور و مدل مرجع می باشد .هدف اصلی کنترل کننده ارائه شده این است که پاسخ سرعت موتور نزدیک مدل مرجع باشد.تعداد سطوح تدریجی متغیرهای ورودی e - k − 1 - و - 13 , e - k می باشد و درجدول - 1 - لیست شده اند با توجه به روابط های بالا می توان دریافت که زمانی که خطای ناشی ازسرعت موتور وسرعت مرجع درحال افزایش است و تغییرات خطا نیز افزایش می یابد تلاش کنترلی در حالت بیشینه می باشد[11]و زمانی که خطای خاصی از سرعت موتور وسرعت مرجع در حال کاهش وتغییرات خطا نیز افزایش ، تلاش کنترلی درحالت کمینه می باشد.
جدول:1 متغیرهای کنترلی و متغیر های ثابت در حالت کنترلی شبیه سازی شده
-2-4روش انجام محاسبات و مراحل شبیه سازی کنترل مقاوم
با ترکیب بلوک های مختلف سیستم درایو موتور سوئیچ رلوکتانسی دو استاتوره ممکن است شبیه سازی امری دشوار به نظر برسد عملکرد سیستماتیکی و کنار هم گذاشتن معادلات سیستم با کمک هم موجب سهولت کار می شود تابع - S - یک مشتق گیر است وبا استفاده از تابع تبدیل S+NNS+1 این مشتق گیر را بوجود آورده ایم که اگر N بزرگ باشد تابع تبدیل کار مشتق را انجام می دهد.
