دانشگاه آزاد اسلامی

واحد نجف آباد

دانشکده مهندسی برق

پایان­نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد«M.Sc.»

گرایش: کنترل

عنوان:

کنترل سرعت(گشتاور) و شار موتور القایی بر اساس روش کنترل مستقیم گشتاور با استفاده از کنترل­کننده مبتنی بر  پسیویتی

استاد راهنما:

دکتر غلامرضا عرب

استاد مشاور:

دکتر سعید اباذری

تابستان 90

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(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)

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                صفحه

1- پیشینه پژوهش 5

1-1- مقدمه   5

1-2- پیشینه کنترل موتور القایی 7

1-3- پیشینه تاریخی کنترل مبتنی بر پسیویتی 8

1-4روند کاربردی کردن کنترل سیستم­ها 9

2- انواع روشهای کنترل ماشینهای القایی 10

2-1- مقدمه 10

2-2- انتخاب یک سیستم کنترل ماشین الکتریکی 10

2-3- سیستم­های کنترل ماشین­های جریان مستقیم 11

2-4- سیستم های کنترل ماشین­های جریان متناوب 11

   2-4-1- کنترل سیستم درایو موتور القایی به روش اسکالر 12

   2-4-2- کنترل سیستم درایو موتور القایی به روش برداری (جهت­یابی میدان) 13

   2-4-3- خطی سازی با فیدبک دینامیکی موتور القایی 15

   2-4-4 کنترل 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 حرکت 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 کنترل 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 کنترل­کننده 36

- تجزیه فیدبکی زیر سیستم­های پسیو 36

   4-5-2- روند طراحی 37

4-6- مدل موتور القایی 38

   4-6-1- معادلات دینامیکی 38

   4-6-2- بعضی از ویژگیهای کنترلی 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- کنترل مبتنی بر پسیویتی بدون مشاهده­گر 43

5- نتایج شبیه­سازی 49

5-1- مقدمه 49

5-2- مقادیر اولیه و پارامترهای اعمال شده به کنترل­کننده 49

5-3- نتایج شبیه­سازی کنترل کننده 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 عملکرد سرعت پایین موتور 53

­5-4 نتایج شبیه­سازی کنترل کننده پیشنهادی 54

   5-4-1 نتایج شبیه­سازی کنترل 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 نتیجه­گیری  58

5-6 پیشنهادها 58

منابع  59

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 می­آورد، که متاسفانه تئوری پیشرفته نتوانست با آنها به صورت موفقیت‌آمیز برخورد نماید، زیرا ساختار­های قابل قبولی که با بصورت 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.

کنترل موتور القایی به علت استفاده بسیار زیاد آن در صنعت سالهاست مورد بحث و بررسی می­باشد. پیدا کردن راهی برای کنترل سرعت، گشتاور و شار این دسته از موتورها، که هم از لحاظ دقت و پایداری و هم از لحاظ هزینه تمام شده بهتر از گزینه­های دیگر ­باشند، همیشه به عنوان یکی از دغدغه­های محققان مطرح بوده است. هدف اصلی از انتخاب یک روش کنترلی برای کنترل موتورالقایی این است که بهترین مشخصات ممکن برای درایو

انتخاب گردد. به علاوه مهمتر از آن اینکه ایجاد و اجرای آن روش کنترلی ساده باشد. مثلاً الگوریتم ساده، تنظیم ساده و توانایی ایجاد کنترل‌کننده ساده‌تر که منجر به کنترل‌کننده ارزانتری خواهد شد.

روش پسیویتی¹ به عنوان یک روش کنترلی به علت ماهیت کلی­نگر آن و نگرش فیزیکی آن به کل سیستم و مبادلات انرژی بین کل سیستم و محیط پیرامون آن در بسیاری از کاربردهای مهندسی بکارگرفته شده است. این روش که به عنوان یکی از روشهای مهم در بین روشهای دیگر کنترل موتور القایی در سالهای اخیر مطرح شده است و از لحاظ تئوری با روشهای دیگر بسیار متفاوت می­باشد، مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است.

اولین مبحث در روش پسیویتی مبحث سیستم­های اولر-لاگرانژ² می­باشد، که تعریف آن برای سیستم­ها و محدوده‌ای که این سیستم­ها را در بر می­گیرد، مورد بررسی قرار می­گیرد. دومین شاخه­ی بررسی شده مفهوم بنیادی پسیویتی می­باشد. خاصیت مهم روش طراحی کنترل­کننده پیشنهادی این است که بر مبنای خاصیت ورودی–خروجی پسیویتی می­باشد. بنابراین به طور معمول نیازی به اندازه­گیری تمام حالات برای رسیدن به عوامل کنترلی ندارد. این روش از بررسی ویژگی­های فیزیکی مانند حفظ انرژی³ و عدم فعالیت (پسیویتی) نتیجه می­شود. این روش باید با روش خطی‌سازی فیدبک⁴ مقایسه شود، که از محاسبات ریاضی محض نتیجه می­شود. 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 کنترل‌کننده می‌باشد. مدلی که از آن استفاده شده است، مدل فیزیکی موتور القایی می‌باشد که در کنترل غیرخطی به عنوان روشی که بسیاری از مشکلات روشهای کنترلی دیگر را ندارد مطرح است. ( Ortega, Loria, Nicklasson, Sira-Ramirez,1998 )

برای دانلود پایان نامه اینجا را کلیک کنید.

لینک بالا اشتباه است

برای دانلود متن کامل اینجا کلیک کنید

       

:: بازدید از این مطلب : 940