SUPERVISOR
سیدمحمد مدنی (استاد راهنما) حسین ابوترابی زارچی (استاد مشاور)
STUDENT
Mohammad Nabipour
محمد نبی پور
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1388
TITLE
Improvement of Position Control of a 3phase Synchronous Reluctance Motor using Adaptive Sliding Mode
This thesys is about controlling a 3phase synchronous reluctance motor using nonlinear control methods.1st,the the traditional steate feedback controller is presented examined for a 3 phase synrm,neglecting the iron losses.then,it was examined when the perturbation existed.in this examination,1st of all,we neglected all types of perturbation,what so ever.the results were monitored as expectedTthe Drive,followed the position thus speed profile smoothly with the least amount of expected noie.then,the perturbation was inserted,by the sudden change of the Load torque.since this method is parameter dependent,as expected,by the change of the Drive parameters,the motor became unstable an Error was introduced in the position tyraction.the pvactical results were displayed afterwards.since the controller became unstable,it was decided to use a robust controller,such as the traditional SMC.by using the SMC,we see that there is a gain in the controller design it is called the sliding gain.by changing that gain,we see the ripple over the position speed profile inveases.thus,the chattering effect which ruins the motor over the time was introduced.this chattering phenomena,causes the sudden changes or fast changes of torque command,causing pulsation torques on the motor.in pvactice,1st a gain of 0.5 was used.the 1st thing which got our attention was the difference in tracking ripple compared to the traditional state feedback,which was due to the switching phenomena.in the case of the gain of 0.5,the Drive became unstable in presence of perturbation which tell’s that the gain wasn’t large enough.by changing this gain in order to increase the robustness,the chattering the ripples got worse,meanwhile the robustness increased the Drive,stayed stable in presence of perturbation.in order reduce these effects,a new adaptive VSC controller was introduced.this controller doesn’t use a switching characteristic,thus has a very low chattering characteristic.it uses the LIOPANOF law of stability in order to overcome the uncertainties,thus neglecting the switchings cauised by traditional SMC controller.then,IOFL controller was used in order to compensate the electrical perturbations.then a nonlinear robust position tracking controller was presented for the (SynRM) considering the control strategy of maximum torque control (MTC) related to this motor. Ignoring the motor iron losses,in the simulations, the proposed controller was designed based on combination of linear variable structure and adaptive input-output feedback linearization (AIOFL) techniques. At first step, a sliding mode-plus-PI controller is designed for prediction of the stator current reference signal. The proposed position controller is fast response and robust against mechanical parameter uncertainties and load torque disturbance. At Second step, the proposed sliding mode based AIOFL controller estimates the unknown electrical uncertainties without using sign(.) or sat(.) function. Hence, it reduces chattering or steady state error phenomenon. Finally, the effectiveness and feasibility of the proposed controller approaches is demonstrated by computer simulation. The results obtained confirm that the desired position reference command is perfectly tracked in spite of motor parameter uncertainties and load torque disturbance.at last,the foretold schemes were put to practice the results confirmed the results gained by simulations the position profile was followed as expected. Key words:Position control, robust,nonlinear,IOFL,adaptive
در این پایاننامه،کنترل حلقه بسته موقعیت، موتور سنکرون رلوکتانسی سهفازبا استفاده از روشهای غیر خطی مورد بررسی قرار میگیرد.ابتدا به بررسی مدلهای رایج مداری این موتور پرداخته و مدار معادل را بدست میآوریم.پس از آن،به بیان گشتاور در این موتور در حالت کلی میپردازیم و گشتاور را برای یک ماشین رلوکتانسی بدست میآوریم.پس از آن کمیبحث را حول عوامل ایجادکننده تلفات و نامعینیها ادامهداده و انواع تلفات را مطرح میکنیم.سپس بدون در نظر گرفتن نامعینی و اغتشاشات خارجی به بررسی کنترل کنندهی خطی موجود پرداخته و نتایج عملکرد بصورت شبیه سازی ارایه گردیدهاند.مشاهده گردید که این کنترل کننده در صورت تنظیم صحیح،رفتاری بسیار نرم و دقیق از خود نشان میدهد و حول پروفایل مرجع به نرمی نوسان میکند. سپس تاثیر اغتشاشات وارده در شبیه سازی برسی گردید که منجر به ناپایداری سیستم گشته و وابسته به پارامتر بودن کنترل کندهی خطی ساده به اثبات رسید.پس از آن کنترل کنندهی لغزشی متداول بررسی شد.با تغییر بهره لغزش،عملکرد سیستم تحلیل گشت ومشاهده گردید که با افزایش بهره،با وجود افزایش پایداری،پدیده شوریدگی تشدید گردید.پدیدهی شوریدگی پدیدهایست که به مرور زمان باعث خستگی روتور و پدیدار شدن اندوکتانسهای نهفته میگردد.پس حداکثر تلاش برای کاستن هرچه بیشتر از این پدیده باید صورت میگرفت.در این شبیه سازیها این نکته عیان گشت که با افزایش بهره،گرچه شوریدگی افزایش مییابد ولی در عین حال،پایداری سیستم نیز بیشتر شده و سیستم در برابر اغتشاشات قویتری ایستادگی میکند.بدلیل نیاز به دانستن بهره لغزش،برای اجتناب از ناپایدار شدن سیستم همراه با عملکرد با شوریدگی کم،به کنترل کنندهی وفقی روی آوردیم که علاوه بر کاهش شوریدگی،دیگر نیاز به تخمین بهره نداشت.پس از آن،کنترل کنندههای جدیدی مطرح گردیدند که علاوه بر سادگی و انعطاف پذیری کنترل کنندههای خطی،خصوصیت پایداری کنترل کنندهی ساختار متغیر را نیز دارا میباشند.چند کلاس از این کنترل کننده مورد بحث قرار گرفت.بعد از آن،نتایج آزمایشات عملی ثبت شده،ارائه گردید.در این آزمایشات،ابتدا تمام کنترل کنندهها،اعم از فیدبک حالت کلاسیک،لغزشی کلاسیک در 3 بهره مجزا و نهایتا کنترل کنندهی خطی لغزشی در 2 کلاس کاری بررسی و تحلیل گردیدنددر این آزمایشات مشاهده گردید و همانطور که انتظار میرفت،کنترل کنندهی خطی رفتاری بسیار نرم و روان از خود به نمایش گذاشت؛دستگاه نیز گشتاور ضربانی بسیار خفیفی از خود به نمایش گذاشت،در نتیجه صدای کمی تولید گشت.با افزایش بهره به مقدار 0.5،حضور پدیدهی شوریدگی،مخصوسا در سرعت موتور بطور محسوسی ظاهر گردید.با این وجود،پس از اعمال نامغینی که بصورت تغییر آنی گشتاور،صورت پذیرفت،مشاهده گردید که محدودهی لغزش شکسته و موقعیت از مسیر اصلی منحرف شده است.با افزایش بهره،شوریدگی بیشتر شده ولی در عوض،پایداری در برابر اغتشاش گشتاور مشاهده گردید.پس از این پیاده سازیها،کنترلر خطی لغزشی پیاده سازی شد و در عدم حضور اغتشاش،بوضوح،در مورد کلاسی که ابتدا لغزشی و سپس خطیست،مشاهده گردید که موتور به نرمیبه پروفایل مذکور میل کرده و حتی در صورت بروز اغتشاش پایدار میماند.در فصل 4 نیز به تشریح فیدبک خطی ساز پرداخته و نتایج شبیه سازی آن نیز ارائه گردید.سپس بدلیل لزوم افزایش قابلیت اطمینان وکاستن از هزینههای تولبد سیستم،عملکرد بدون حسگر بررسی شده و انواع و اقشام روشها بررسی و ارائه گردید. کلمات کلیدی:مقاوم،غیر خطی،لغزش،ساختار متغیر،اغتشاش،موقعیت