Thiết kế bộ điều khiển trượt SMC mới cải thiện tốc độ cho động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu
THE NEW SMC SLIDING CONTROLLER DESIGN IMPROVES SPEED FOR PERMANENT MAGNET SYNCHRONOUS MOTORS
Trần Thanh Tuyền, Đoàn Thị Như Quỳnh, Nguyễn Thị Phúc, Đỗ Thị Hoa
Tóm tắt
Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu (PMSM) được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực điều khiển servo công nghiệp, đặc biệt là trong các ứng dụng có độ chính xác cao. Ưu điểm nổi bật của động cơ PMSM là hiệu suất động cơ cao, hệ số công suất cao và tốc độ đầu ra không phụ thuộc vào điện áp. Do đó, việc nghiên cứu một cấu trúc điều khiển đơn giản cho động cơ PMSM có thể giảm chi phí sản xuất một cách hiệu quả. Nhóm tác giả sử dụng điều khiển véc tơ kết hợp với bộ điều khiển trượt (SMC) làm thuật toán điều khiển động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu (PMSM). Điều khiển SMC giúp đầu ra của bộ điều khiển ổn định khi thay đổi thông số hoặc tác động nhiễu từ bên ngoài đến hệ thống. Kết quả mô phỏng cho thấy đáp ứng tốc độ và momen của hệ thống trong cả thời gian liên tục và thời gian rời rạc đều đạt hiệu suất tốt. Bài báo trình bày xây dựng hệ thống điều khiển véc tơ đơn giản dùng cho động cơ PMSM kết hợp với bộ điều khiển SMC trên phần mềm Matlab/Simulink.
ABSTRACT
Slide mode control (SMC) is one of the current popular control methods. To solve the shortcomings of the constant velocity reaching law (CVRL) when it cannot converge quickly and is affected by external speeds when working, this paper designs a sliding law controller that improves the CVRL control law. First, the authors propose a mathematical model and state of the permanent magnet synchronous motor (PMSM) in the ideal case with the parameters of the PMSM motor. Next, the authors proposed a new control law, NCVRL, and tested the Lyapunov stability of the new control law. The simulation results of the new sliding controller showed that the speed and torque of the system both achieved good performance and had improved convergence. The paper presents the construction of a sliding control system for PMSM motors on Matlab/Simulink software.
Keywords: Permanent magnet synchronous motors (PMSM), constant velocity reaching law (CVRL), sliding mode control (SMC), simulation model.
Slide mode control (SMC) is one of the current popular control methods. To solve the shortcomings of the constant velocity reaching law (CVRL) when it cannot converge quickly and is affected by external speeds when working, this paper designs a sliding law controller that improves the CVRL control law. First, the authors propose a mathematical model and state of the permanent magnet synchronous motor (PMSM) in the ideal case with the parameters of the PMSM motor. Next, the authors proposed a new control law, NCVRL, and tested the Lyapunov stability of the new control law. The simulation results of the new sliding controller showed that the speed and torque of the system both achieved good performance and had improved convergence. The paper presents the construction of a sliding control system for PMSM motors on Matlab/Simulink software.
Keywords: Permanent magnet synchronous motors (PMSM), constant velocity reaching law (CVRL), sliding mode control (SMC), simulation model.
Tệp toàn văn
Tài liệu tham khảo:
1. S. Wang, J. Kang, M. Degano, A. Galassini, and C. Gerada (2020), "An Accurate Wide-Speed Range Control Method of IPMSM Considering Resistive Voltage Drop and Magnetic Saturation," IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 67, no. 4, pp. 2630-2641, 2020.2. V. M. Bida, D. V. Samokhvalov and F. S. Al-Mahturi (2018), "PMSM vector control techniques — A survey," 2018 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (EIConRus), Moscow and St. Petersburg, Russia, 2018, pp. 577-581.
3. C. El Moucary, E. Mendes and A. Razek (2002), "Decoupled direct control for PWM inverter-fed induction motor drives," in IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 38, no. 5, pp. 1307-1315, Sept.-Oct. 2002.
4. Chang, X. H., Liu, Y., & Shen, M. (2019). Resilient control design for lateral motion regulation of intelligent vehicle. IEEE/ASME Transactions on Mechatronics, 24(6), 2488-2497.
5. Yuan, X., Chen, J., Liu, W., & Lee, C. H. (2022). A linear control approach to design digital speed control system for PMSMs. IEEE Transactions on Power Electronics, 37(7), 8596-8610.
6. Li, X., Wang, X., Gao, P., & Gu, Y. (2021). Model predictive current control algorithm based on joint modulation strategy for low-inductance PMSM. IEEE Transactions on Power Electronics, 37(1), 806-819.
7. S. M. Gadoue, D. Giaouris and J. W. Finch (2010), "MRAS Sensorless Vector Control of an Induction Motor Using New Sliding-Mode and Fuzzy-Logic Adaptation Mechanisms," in IEEE Transactions on Energy Conversion, vol. 25, no. 2, pp. 394-402, June 2010.
8. Ma, L., Mei, K., Ding, S., & Pan, T. (2023). Design of adaptive fuzzy fixed-time HOSM controller subject to asymmetric output constraints. IEEE Transactions on Fuzzy Systems.
9. Lu, W., Li, Q., Lu, K., Lu, Y., Guo, L., Yan, W., & Xu, F. (2021). Load adaptive PMSM drive system based on an improved ADRC for manipulator joint. IEEE Access, 9, 33369-33384.
10. Song, J., Wang, Y. K., Zheng, W. X., & Niu, Y. (2022). Adaptive terminal sliding mode speed regulation for PMSM under neural-network-based disturbance estimation: a dynamic-event-triggered approach. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 70(8), 8446-8456.
11. Zuo, Y., Lai, C., & Iyer, K. L. V. (2023). A Review of Sliding Mode Observer based Sensorless Control Methods for PMSM Drive. IEEE Transactions on Power Electronics.
12. Young, K. D., Utkin, V. I., & Ozguner, U. (1999). A control engineer's guide to sliding mode control. IEEE transactions on control systems technology, 7(3), 328-342.
Ý kiến bạn đọc
Bạn cần đăng nhập với tư cách là Thành viên chính thức để có thể bình luận
Tin xem nhiều
-
Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh long trọng tổ chức Lễ công bố Quyết định thành lập Tạp chí điện tử Khoa học và Công nghệ
- Cán bộ, đảng viên với việc tu dưỡng đạo đức cách mạng trong điều kiện kinh tế thị trường định hướng xã hội chủ nghĩa ở Vệt Nam hiện nay
- Lồng ghép giáo dục kỹ năng sống cho học sinh THPT thông qua các chủ đề hóa học
- Nghiên cứu lỗi của động cơ không đồng bộ roto lồng sóc 3 pha1,5kw 4 cực trong trường hợp sự cố thanh dẫn roto
- Áp dụng mô hình “Blended learning” trong giảng dạy tiếng Anh cho sinh viên Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh
- Giải pháp nâng cao hiệu quả công tác quản lý giáo dục sinh viên năm thứ nhất tại Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh
- Xây dựng định mức năng suất và tiêu hao vật tư cho thiết bị khai thác và tuyển quặng tại tổ hợp dự án bô-xit Tân Rai và Nhân Cơ - TKV
- Phân tích và thiết kế bộ điều khiển hệ thống phân loại sản phẩm ứng dụng Logic mờ
- Nghiên cứu giảng dạy vật lí đại cương có hướng dẫn theo module: Phát triển năng lực tự học cho sinh viên
- Nghiên cứu mô hình Blended learning trong dạy học toán cao cấp tại Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh
