پایان نامه ارشد:کنترل سرعت(گشتاور) و شار موتور القایی بر اساس روش کنترل مستقیم گشتاور با استفاده از کنترل­ کننده مبتنی بر پسیویتی

دانلود متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته برق

گرایش : کنترل

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

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 مطالبعنوان                                                                                                صفحه 1- پیشینه پژوهش 51-1- مقدمه   51-2- پیشینه کنترل موتور القایی 71-3- پیشینه تاریخی کنترل مبتنی بر پسیویتی 81-4روند کاربردی کردن کنترل سیستم­ها 92- انواع روشهای کنترل ماشینهای القایی 102-1- مقدمه 102-2- انتخاب یک سیستم کنترل ماشین الکتریکی 102-3- سیستم­های کنترل ماشین­های جریان مستقیم 112-4- 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) 173- سیستم­های اولر-لاگرانژ و سیستم­های پسیو 203-1- مقدمه 203-2- سیستم­های اولر-لاگرانژ 213-3- سیستم­های پسیو 213-4- کنترل مبتنی برپسیویتی (PBC) چیست؟ 273-5- معادلات اولر-لاگرانژ در حرکت 283-5-1تعریف معادلات EL و پارامترهای EL 284- سیستم­های اولر-لاگرانژ و پسیویتی در موتور القایی 304-1- مقدمه 304-2- مزیتهای کنترل مبتنی بر پسیویتی 314-3- مدل لاگراژ ومسأله کنترل 324-4- معادلات EL برای ماشین­های AC 334-5- روش مبتنی بر پسیویتی برای طراحی کنترل­کننده 36 فهرست مطالبعنوان                                                                                                    صفحه    4-5-1- تجزیه فیدبکی زیر سیستم­های پسیو 36   4-5-2- روند طراحی 374-6- 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 424-7- یک PBC  حلقه­ای تودرتو 42   4-7-1- کنترل مبتنی بر پسیویتی بدون مشاهده­گر 435- نتایج شبیه­سازی 495-1- مقدمه 495-2- مقادیر اولیه و پارامترهای اعمال شده به کنترل­کننده 495-3- 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 53­5-4 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 575-5 نتیجه­گیری  585-6 پیشنهادها 58منابع  59  فهرست اشکالعنوان                                                                                             صفحه شکل (1-1): تقسیم­بندی کلی روشهای کنترل موتور القایی 7شکل (2-1): روشهای کنترل اسکالر موتور القایی 13شکل (4-2): تجزیه زیر سیستم­های پسیو یک ماشین القایی کلی 36شکل (4-3): مدل موتور القایی مورد استفاده در کنترل­کننده 38شکل (4-4): دیاگرام مدل موتور القایی مورد استفاده در شبیه­سازی­ها 38شکل (4-5): ساختار یک کنترل پسیویتی تودرتو (Nested-Loop) 43شکل(4-6): بلوک دیاگرام تزریق میرایی به زیر سیستم الکتریکی 44شکل(4-7): بلوک دیاگرام بلوک دیاگرام کنترل­کننده گشتاور 46شکل(4-8): بلوک دیاگرام مربوط به کنترل سرعت موتور القایی 47شکل(4-8): بلوک دیاگرام مربوط به کنترلر مبتنی بر پسیویتی 47شکل(4-9): بلوک مربوط به کنترل سرعت پیشنهادی 48شکل(4-10): دیاگرام کلی مربوط به کنترل­کننده مبتنی بر پسیویتی 48شکل(5-1): نتایج شبیه­سازی روش ارائه شده توسط اورتگا کنترل سرعت در حالت بی­باری و ثابت بودن شار مرجع، (الف) سرعت مرجع و سرعت واقعی، (ب) خطای سرعت. 50شکل(5-2): نتایج شبیه­سازی روش ارائه شده توسط اورتگا [2] ، کنترل سرعت با اعمال گشتاور بار Nm 10در زمان 2s. (الف) سرعت مرجع و سرعت واقعی، (ب) خطای سرعت، (ج) منحنی گشتاور بار اعمال شده. 51شکل (5-3): نتایج شبیه­سازی روش ارائه شده توسط اورتگا [2] ، کنترل سرعت با اعمال تغییر در اندازه شار مرجع رتور در بازه زمانی t=1.5s و t=2.5s ازمقدار  0.8 به 0.6 و بالعکس. (الف) منحنی سرعت مرجع و سرعت واقعی، (ب) خطای سرعت، (ج) منحنی تغییر در اندازه شار مرجع رتور. 52شکل (5-4): نتایج شبیه­سازی روش ارائه شده توسط اورتگا [2] ، کنترل سرعت پایین رتور.(الف) منحنی سرعت مرجع و سرعت واقعی، (ب) منحنی خطای تعقیب سرعت. 53شکل (5-5): نتایج شبیه­سازی روش پیشنهادی، کنترل سرعت در حالت بی­باری و ثابت بودن اندازه شار مرجع رتور. (الف) منحنی سرعت مرجع و سرعت واقعی، (ب) منحنی خطای تعقیب سرعت. 54شکل )5-6(  نتایج شبیه­سازی روش پیشنهادی، کنترل 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. 55شکل (5-7) نتایج شبیه­سازی روش پیشنهادی، کنترل سرعت با اعمال تغییر در اندازه شار مرجع رتور در بازه زمانی t=1s و t=2s از 0.8 به 0.6 و بالعکس. (الف) نمودار سرعت مرجع و سرعت واقعی درفهرست اشکالعنوان                                                                                             صفحه  حالت اعمال تغییر در اندازه شار مرجع رتور،(ب) خطای تعقیب سرعت، (ج) نمودار تغییر در مقدار اندازه شار مرجع رتور. 56شکل (5-8) نتایج شبیه­سازی روش پیشنهادی، کنترل 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 بازه زمانی t=1s و t=2s از 0.8 به 0.6 و بالعکس. 57 فهرست جداولعنوان                                                                                                 صفحه    جدول (4-1): پارامترهای موتور القایی مورد استفاده در شبیه­سازی 49 مقدمهدر 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 ) با توجه به اینکه در کشور ما تحقیق و پیاده­سازی این روش در کاربردهای مهندسی مورد توجه قرار نگرفته است بر آن شدیم تا در این پایان­نامه یک روش بهبود یافته از آن را در کنترل موتور القایی طراحی نموده و نتایج شبیه‌سازی و مزایا و معایب این روش را در این مورد خاص بیان نماییم. امید است محققان عزیز کشورمان با تحقیق بر روی کاربردهای بسیار این روش نسبتاً جدید، در راستای پیشرفت هر چه بیشتر میهن اسلامی‌مان گام‌های بلندی بردارند.  
  1. Passivity
  2. Euler-Lagrange
  3. Energy Saving
  4. Feedback Linearization
  5. Energy Shaping
در این پایان­نامه ابتدا در فصل 1 به بیان خلاصه­ای از پیشینه پژوهش می­پردازیم. در ادامه در فصل 2 به معرفی چند انواع روشهای کنترل موتور القایی می­پردازیم. در فصل 3 تعریف پسیویتی و معادلات حرکت اولر-لاگرانژ خواهد آمد. سپس اثبات پسیو بودن این سیستم­ها و معادلات فیزیکی و انرژی کل 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 کنترل­کننده مبتنی بر پسیویتی برای رهگیری گشتاور- سرعت ارائه شده توسط اورتگا ‌‍[3]، با جزئیات آن معرفی و سپس کنترل­کننده پیشنهادی طراحی و تشریح می­شود. در نهایت در فصل 5 نتایج شبیه­سازی این کنترل­کننده با کنترل­کننده ارائه شده توسط اورتگا مقایسه می­شود. تعداد صفحه :60قیمت : 14000تومان

بلافاصله پس از پرداخت ، لینک دانلود پایان نامه به شما نشان داده می شود

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت :        09309714541 (فقط پیامک)        info@arshadha.ir

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.

--  -- --

مطالب مشابه را هم ببینید

فایل مورد نظر خودتان را پیدا نکردید ؟ نگران نباشید . این صفحه را نبندید ! سایت ما حاوی حجم عظیمی از پایان نامه های دانشگاهی است. مطالب مشابه را هم ببینید. برای یافتن فایل مورد نظر کافیست از قسمت جستجو استفاده کنید. یا از منوی بالای سایت رشته مورد نظر خود را انتخاب کنید و همه فایل های رشته خودتان را ببینید