Skip to main content
SUPERVISOR
Javad Askari,Mohsen Mojiri foroshani
جواد عسگری مارنانی (استاد مشاور) محسن مجیری فروشانی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Ali Mirzaei
علی میرزائی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1390

TITLE

An Algorithm for Frequency Estimation and Sinusoidal Disturbance Rejection Based on Induction Motor Model
Frequency estimation of sinusoidal signals is a fundamental question in systems theory that has various engineering applications for instance in active noise and vibration control in helicopters, disk drives, and magnetic bearings. Sinusoidal disturbances are narrow band and therefore their identification and cancellation in control systems is possible. In most cases the frequency of sinusoidal disturbances is unknown and since the sinusoidal disturbance cancellation methods are based on known frequency, frequency estimation in such cases is mandatory. In this work, iired from induction motor model, a frequency estimation method, namely, induction motor frequency estimator (IMFE), has been introduced. The proposed method uses transient differential equations of induction motor which show the relationship between rotor speed and total flux linkage of windings. This new frequency estimator has advantage of generation sinusoidal signal, its 90 degree phase shift and a sinusoidal signal with 45 degree phase shift beside. Local asymptotically stability analysis of IMFE is carried out based on the concept of integral manifold of slow adaptation and averaging theory. Simulation results show that the proposed IMFE has better performance compared with second order generalized integrator frequency locked loop (SOGI-FLL) which a well known frequency estimator. Then a sinusoidal disturbance cancelation method with unknown frequency based on the proposed frequency estimator has been developed. The proposed method consists of IMFE and an algebraic control law. The proposed algorithm has been compared with adaptive feedforward cancellation (AFC) algorithm. The AFC algorithm has a first order dynamic to produce control signal, and the proposed algorithm produces control signal without increasing the order of the dynamic of total system. Also, the proposed method need not direct use of estimated frequency in order to reproduce orthogonal sinusoidal signal because of generation the orthogonal signals at defined outputs of the IMFE. In the proposed method by estimating orthogonal sinusoidal signals, we directly cancel disturbance in control system. The plant under control is assumed that is stable, known, linear and time invariant. Simulation results show that the proposed cancellation method has faster parameters convergence speed and thus faster disturbance cancellation compared with AFC method. Finally, our proposed algorithm is modified to a disturbance cancellation for unknown plant using adaptive laws for estimation the real and imaginary parts of the plant frequency response at the frequency of the sinusoidal disturbance. Key Words: Adaptive feedforward cancelation, sinusoidal signal, orthogonal sinusoidal signal, frequency, averaging theory, induction motor model
تخمین فرکانس سیگنال‌های سینوسی از مسائل مهم تئوری است که کاربرد‌های مهندسی مختلفی دارد. یکی از این کاربردها مسئله حذف اختلال‌های سینوسی با فرکانس نامعلوم در سیستم‌های کنترل است. اختلال‌های سینوسی دارای باند باریک فرکانسی بوده و شناسایی و حذف کامل آنها در سیستمهای کنترل امکان پذیر می‌باشد. بدلیل اینکه فرکانس سیگنال اختلال سینوسی نامعلوم است باید ابتدا با یک روش شناسایی سیگنال اختلال، فرکانس آن را تخمین زده و سپس با استفاده از یک الگوریتم حذف اختلال‌ سینوسی با فرکانس معلوم آن را حذف نمود. در این تحقیق یک روش تخمین فرکانس مبتنی بر مدل موتور القایی معرفی شده است. در این الگوریتم از معادلات دیفرانسیل مربوط به یک موتور القایی یک فاز در حالت گذرا استفاده شده است. این معادلات ارتباط بین سرعت روتور و کل شار عبوری از سیم‌پیچ‌ها را بیان می‌کند. این روش تخمین فرکانس دارای این ویژگی است که علاوه بر تخمینی از فرکانس سیگنال اختلال، سیگنال اختلال سینوسی، سیگنال با اختلاف فاز 90 درجه و سیگنال با اختلاف فاز 45 درجه را بازسازی می‌کند. پایداری مجانبی روش تخمین فرکانس مبتنی بر مدل موتور القایی با استفاده از مفهوم منحنی انتگرال و قضیه معدل گیری اثبات شده است. شبیه سازی‌ها نشان می‌دهد که این الگوریتم در مقایسه با الگوریتم تخمین فرکانس مبتنی بر انتگرال‌گیر مرتبه دوم تعمیم یافته از لحاظ سرعت همگرایی و حذف نویز فرکانس بالا عملکرد بهتری از خود نشان می‌دهد. در ادامه یک روش حذف اختلال سینوسی با فرکانس نامعلوم مبتنی بر تخمین‌زن فرکانس معرفی شده پیشنهاد گردیده است. روش پیشنهادی شامل الگوریتم تخمین فرکانس سیگنال اختلال و بازسازی آن و یک قانون جبری برای کنترل می‌باشد. الگوریتم حذف اختلال پیشنهادی با الگوریتم حذف اختلال مبتنی بر حذف پیشخوردی تطبیقی از لحاظ ساختاری و عملکرد مقایسه شده است. الگوریتم حذف پیشخوردی تطبیقی دارای یک دینامیک مرتبه اول جهت ساخت سیگنال کنترل می‌باشد. در صورتی که الگوریتم پیشنهادی بدون افزایش مرتبه سیستم سیگنال کنترل را می‌سازد.در الگوریتم پیشنهادی با تولید سیگنال‌های سینوسی متعامد به طور مستقیم اقدام به حذف اختلال در سیستم کنترل نموده‌ایم. پلانت مورد استفاده در سیستم کنترل پایدار، معلوم، خطی و تغییر ناپذیر با زمان است. از لحاظ مقایسه عملکرد، الگوریتم پیشنهادی دارای سرعت همگرایی بالاتر پارامترها و در نتیجه حذف سریع‌تر اختلال نسبت به الگوریتم حذف پیشخوردی تطبیقی می‌باشد. همچنین الگوریتم پیشنهادی به یک الگوریتم برای حذف اختلال سینوسی در خروجی پلانت نامعلوم اصلاح شده است. نتایج شبیه سازی موید عملکرد مطلوب سیستم کنترلی پیشنهادی می‌باشد. کلمات کلیدی:حذف پیشخوردی تطبیقی، سیگنال سینوسی، سیگنال سینوسی متعامد، فرکانس، قضیه معدل‌ گیری، مدل موتور القایی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی