Page 93 - Kỷ yếu hội thảo khoa học quốc tế - Ứng dụng công nghệ mới trong công trình xanh , lần thứ 8
P. 93
76 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT - ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
biến quang điện). Một đĩa mã hóa đặt trên trục của T W −
động cơ có các dải quang học được tạo thành từ các 1 = 1+ k đm k 1 − (1)
khe hoặc vạch. Khi động cơ quay, ánh sáng từ đèn k+ T 0 đm k
LED được phản xạ hoặc chặn bởi các khe hoặc vạch
trên đĩa mã hóa. Bộ phận thu nhận tín hiệu ánh sáng Trong đó, W là phần trăm điện áp cấp cho động
k
và chuyển đổi thành các xung điện. Số lượng xung cơ một chiều, T0 là thời gian động cơ tăng tốc đến tốc
được đếm trong một khoảng thời gian cho biết tốc độ độ định mức .
quay của động cơ. đm
Có rất nhiều công trình nghiên cứu sử dụng Tương tự như trên, góc quay k+ 1 có thể được tính
encoder để phản hồi tốc độ của động cơ như [1-4]. từ góc quay và tốc độ quay như sau:
Trong đó nhiều nghiên cứu tập trung vào việc nâng k k
cao độ chính xác ước lượng tốc độ động cơ sử dụng = + T (2)
encoder có độ phân giải thấp. k+ 1 k K
Ngoài ra, mỗi khi có 1 xung encoder xuất hiện thì
II. PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH GÓC VÀ dựa vào số xung encoder p đã đọc được (có tính đến
TỐC ĐỘ QUAY chiều quay) ta có thể xác định chính xác góc quay
Phương pháp ước lượng tốc độ và góc quay được và tốc độ quay như sau:
thể hiện trong Hình 1. Trong đó góc quay (vị trí) và
tốc độ quay của động cơ được kí hiệu lần lượt là = p
và ; chỉ số k thể hiện thời điểm rời rạc tương ứng (3)
với thời gian . t =
Goị T là thời gian lấy mẫu để định kỳ tính toán t
góc quay, tốc độ quay và xuất tín hiệu điều khiển (ký Trong đó, là góc quay tương ứng với 1 xung
)
hiệu là W đến động cơ. Thời gian lấy mẫu T càng
nhỏ thì càng tốt và phụ thuộc vào khối lượng tính toán encoder và là khoảng thời gian giữa 2 thời điểm
t
và tốc độ tính toán của bộ điều khiển. xuất hiện xung hiện tại và xung trước đó.
Thời gian lấy mẫu T này thường rất nhỏ so với Như vậy, góc quay và tốc độ quay của encoder
thời gian xuất hiện 1 xung từ encoder trong trường cũng như động cơ có thể được tính bằng nội suy như
hợp động cơ quay chậm và encoder có độ phân trong phương trình (1) và (2), đồng thời chúng cũng
giải thấp. có thể được tính dựa trên tín hiệu encoder như trong
phương trình (3). Trong 2 cách tính trên đều giả sử tại
= 0 −1 +1 = ( , ) thời điểm ban đầu thì góc quay = 0 và tốc độ
0
0
= 0 −1 T T +1 = ℎ +1 , quay = như trong Hình 2.
0
0
0
t Bằng cách tính nội suy thì cho phép xác định được
−1 +1 giá trị của góc quay và tốc độ gần như liên tục nhưng
đ
có nhược điểm là sai số sẽ bị tích luỹ theo thời gian
đ
do không có thông tin từ cảm biến bên ngoài để cập
Khi có
xung nhật. Ngược lại, bằng cách tính dựa trên encoder thì
encoder sẽ hạn chế được vấn đề sai số tích luỹ nhưng bị hạn
Hình 1. Phương pháp ước lượng tốc độ và vị trí chế ở việc không có thông tin về tốc độ quay và góc
quay giữa 2 xung encoder, đặc biệt là encoder có độ
1
Do tại 2 thời điểm rời rạc k + và k cách nhau phân giải thấp.
một khoảng thời gian lấy mẫu T rất nhỏ nên có thể III. XÂY DỰNG BỘ LỌC KALMAN ƯỚC
xem tải của động cơ là không thay đổi đáng kể. Lúc LƯỢNG VỊ TRÍ VÀ TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ
này, tốc độ quay của động cơ tỉ lệ với điện áp trung
Trong phần này sẽ trình bày bộ lọc Kalman để kết
bình cấp vào động cơ trong khoảng thời gian .T Điện hợp 2 cách tính ở phần trước để tận dụng ưu điểm của
áp này có thể xem là tương ứng với tín hiệu điều cả 2 cách tính. Trong đó, cách tính nội suy được đưa
khiển. Do vậy, tốc độ quay tại thời điểm k + 1 thì tốc vào mô hình bộ lọc với vai trò là dự đoán theo thời
độ quay k+ 1 có thể được tính từ tốc độ quay tại thời gian nhằm cho phép xác định góc quay và tốc độ quay
điểm trước đó như sau: một cách gần như liên tục. Thông tin từ encoder sẽ
được đưa vào bộ lọc với vai trò là cập nhật phép đo để
k
khắc phục hạn chế sai số tích luỹ của việc dự đoán
theo thời gian.
ISBN: 978-604-80-9122-4
