Nhận dạng động cơ điện một chiều

[ngdanglong]

Hiện tại em đang làm đồ án nhận dạng động cơ điện một chiều. Vấn đề là em cần đặt một điện áp kích thích vào động cơ. Điện áp này có dạng là tín hiệu ngẫu nhiên. tín hiệu này em đã tạo ra được trên máy tính nhưng em chưa biết là sao để đặt nó vào động cơ. Mong các bác giúp đỡ
Em xin chân thành cảm ơn

[vvuong.trinh]

Nhận dạng ĐCMC thực ra là nhận dạng cả đối tượng, sensor và cơ cấu chấp hành.
Một điều hiển nhiên hệ thống này là SISO, tuyến tính. Tùy trường hợp cụ thể, nhưng cơ bản đầu vào u là điện áp, đầu ra y là tốc độ.

Tín hiệu kích thích để nhận dạng hệ tuyến tính SISO là PRBS (pseudo random binary sequences) chứ cũng không hẳn là tín hiệu ngẫu nhiên chung chung. Có thể tham khảo cuốn sách "Digital Control System" của Rufus Oldenburg recipent Ioan D. Landau.

Cách đặt điện áp vào động cơ tùy thuộc phần cứng. Nếu bạn sử dụng Real-time Workshop của MATLAB (kèm theo phần cứng đã được kết nối với máy tính) thì mọi chuyện rất đơn giản. Còn không thì ...

[ngdanglong]

Em cám ơn anh vvuong.trinh đã quan tâm tới vấn đề của em. Em đang bế tắc ở chỗ thiết kế cơ cấu chấp hành sao cho có thể chuyển được tín hiệu kích thích PRBS từ mạch điều khiển lên động cơ. Với tín hiệu kích thích là chuỗi PRBS thì ko thể dùng PWM+ H-Bridge được. Anh có cách nào giúp em ko. Em xin chân thành cảm ơn.

[vvuong.trinh]

Qua cách bạn đặt câu hỏi thì bạn đang nhận dạng mô hình với cấu trúc ARMAX (hoặc các cấu trúc tương đương), sử dụng nhận dạng vòng hở và thuộc nhóm phương pháp nhận dạng parametric identification trên miền tần số. Phương pháp nhận dạng thì rất kinh điển rồi.

Mình thì chưa thực hiện nhận dạng ĐCMC bao giờ nhưng đã từng nhận dạng hệ SISO tuyến tính cho một số hệ cơ khí. Mình nghĩ bạn cần làm rõ vấn đề tín hiệu. Bạn cần nhận dạng (động cơ+sensor) hay (mạch cầu+động cơ+sensor) hay (module PWM của vi điều khiển+mạch cầu+động cơ+sensor) để xác định chính xác nơi bạn sẽ kích thích. Sau đó thì mới làm gì thì làm. Bạn nên mô phỏng trước khi thực hiện thực tế.

Vậy, bạn hãy xác định đâu là nơi sẽ kích thích PRBS đã rồi tính tiếp. Thân.

[vvuong.trinh]

Bạn đang nhận dạng hệ có cấu trúc ARMAX, vòng hở dùng phương pháp nhận dạng tham số phải không?

Bạn cần xác định rõ đang nhận dạng cả cái mạch cầu H + động cơ + sensor (+ một số cái khác liên quan đến vi điều khiển).
Chứ thực ra chẳng ai nhận dạng mình cái động cơ làm gì.

Đầu vào u không hẳn là điện áp đặt vào động cơ. Tất nhiên bạn có thể quan niệm u là điện áp đặt vào động cơ và tham khảo trên mạng cách tạo ra PRBS bằng PWM (nhưng mình không nghĩ vậy).

Thông thường mọi người đều nghĩ u là đầu vào của đối tượng mà quên mất rằng bản chất của u là tín hiệu điều khiển. Nó chính là tín hiệu sau này bạn dùng để điều khiển động cơ và là đầu ra của bộ điều khiển số.

Nói chung mình không rõ bạn đang làm gì nên không thể nói nhiều được.

[vvuong.trinh]

Bạn đang nhận dạng hệ có cấu trúc ARMAX, vòng hở dùng phương pháp nhận dạng tham số phải không?

Bạn cần xác định rõ đang nhận dạng cả cái mạch cầu H + động cơ + sensor (+ một số cái khác liên quan đến vi điều khiển).
Chứ thực ra chẳng ai nhận dạng mình cái động cơ làm gì.

Đầu vào u không hẳn là điện áp đặt vào động cơ. Tất nhiên bạn có thể quan niệm u là điện áp đặt vào động cơ và tham khảo trên mạng cách tạo ra PRBS bằng PWM (nhưng mình không nghĩ vậy).

Thông thường mọi người đều nghĩ u là đầu vào của đối tượng mà quên mất rằng bản chất của u là tín hiệu điều khiển. Nó chính là tín hiệu sau này bạn dùng để điều khiển động cơ và là đầu ra của bộ điều khiển số.

Nói chung mình không rõ bạn đang làm gì nên không thể nói nhiều được.

[ngdanglong]

Bạn đang nhận dạng hệ có cấu trúc ARMAX, vòng hở dùng phương pháp nhận dạng tham số phải không?

Bạn cần xác định rõ đang nhận dạng cả cái mạch cầu H + động cơ + sensor (+ một số cái khác liên quan đến vi điều khiển).
Chứ thực ra chẳng ai nhận dạng mình cái động cơ làm gì.

Đầu vào u không hẳn là điện áp đặt vào động cơ. Tất nhiên bạn có thể quan niệm u là điện áp đặt vào động cơ và tham khảo trên mạng cách tạo ra PRBS bằng PWM (nhưng mình không nghĩ vậy).

Thông thường mọi người đều nghĩ u là đầu vào của đối tượng mà quên mất rằng bản chất của u là tín hiệu điều khiển. Nó chính là tín hiệu sau này bạn dùng để điều khiển động cơ và là đầu ra của bộ điều khiển số.

Nói chung mình không rõ bạn đang làm gì nên không thể nói nhiều được.

Em cảm ơn anh vvuong.trinh nhiều. Đúng là em đang nghiên cứu mô hình nhận dạng có tham số ARMAX. Cái em cần nhận dạng là Động cơ+sensor (không có mạch cầu H). Do việc tạo ra chuỗi PRBS trên cầu H rất khó chính xác. Nếu dùng cầu H thì cần có thêm tụ để lọc thì điện áp mới phẳng dc. Trong đề tài của em, em cần Điện áp cấp vào động cơ = điện áp phẳng + PRBS. Nhưng mà nếu có tụ thì nó lọc luôn cái chuỗi PRBS. Do đó em đang tìm cách tạo cơ cấu chấp hành không dùng cầu H (ý tưởng của em như là một con DAC có đầu ra đủ công suất để cấp cho động cơ chẳng hạn, "cái này nghe có vẻ hơi ảo tưởng").

[vvuong.trinh]

Tóm lại là bây giờ cần tạo ra điện áp dạng chuỗi PRBS với biên độ đủ lớn. Mình thì không rõ về phần cứng. Nhưng có một điều bạn cần nhớ là biên độ điện áp kích thích không cần quá lớn, nhưng phải đủ lớn so với biên độ nhiễu. Thường biên độ điện áp kích thích chỉ khoảng 1/10 hay 1/5 so với điện áp cực đại thôi. Không rõ đồ án bạn làm với những động cơ công suất nhỏ hay lớn? Tuy nhiên, mình nghĩ việc tạo ra điện áp dạng chuỗi PRBS không khó, và nó là vấn đề điện tử chứ không phải vấn đề điều khiển nữa rồi. Mình nghĩ trong các phòng thí nghiệm ở trường hay ở các công ty có nhiều thiết bị có thể tạo ra điện áp dạng bất kỳ với biên độ chấp nhận được.

Mình có một ý tưởng có thể khắc phục cả hai vấn đề biên độ điện áp và vấn đề khó tạo ra điện áp dạng chuỗi PRBS hoàn hảo (vì không có tín hiệu vật lý nào bao gồm điện áp có dạng PRBS hoàn hảo cả) như sau: Giả sử mô hình động cơ là G, bạn xét hệ ảo mở rộng G'=F*G trong đó F là một bộ lọc nào đó biết trước. Gọi u' là tín hiệu vào của hệ G' và nó phải là PRBS (nhưng nó có thể không phải là điện áp), còn y'=y là tín hiệu đo đầu ra (là tốc độ quay). Khi đó, tín hiệu điện áp thực ở đầu vào động cơ là u=Fu'. Bằng việc chọn bộ lọc F thích hợp (bộ lọc bậc nhất với hệ số khuếch đại nhỏ khoảng 1/2 hay 1/3 chẳng hạn), bạn có thể tạo ra điện áp u=Fu' không nhất thiết là PRBS. Vì u' là tín hiệu số nên không khó để có dạng chuỗi PRBS hoàn hảo. Lý thuyết nhận dạng hệ G' với bộ phận biết trước F và dữ liệu u', y' đã có rồi nên nhờ đó bạn xác định được G thôi.

Bạn có thể tìm trên mạng các tài liệu khác. Mình nghĩ bạn nên làm mô phỏng trước đi. Trước khi nhận dạng đối tượng động cơ thật, bạn cứ thử nhận dạng trên MATLAB trước. Nên làm từng bước một.