الف – پرداخت وجه بحساب وب سایت ایران ترجمه(شماره حساب)ب- اطلاع جزئیات به ایمیل irantarjomeh@gmail.comشامل: مبلغ پرداختی – شماره فیش / ارجاع و تاریخ پرداخت – مقاله مورد نظر --مقالات آماده سفارش داده شده پس از تایید به ایمیل شما ارسال خواهند شد.
قیمت
قیمت این مقاله: 25000 تومان
(ایران ترجمه - irantarjomeh)
توضیح
بخش زیادی از این مقاله بصورت رایگان ذیلا قابل مطالعه می باشد.
شماره
۶۴
کد مقاله
ELC64
مترجم
گروه مترجمین ایران ترجمه – irantarjomeh
نام فارسی
کنترل ریز پردازنده / دیجیتال و تکنیک های کنترل بردار هوش مصنوعی برای نیرو محرکه موتور القایی
نام انگلیسی
MICROPROCESSOR/DIGITAL CONTROL AND ARTIFICIAL INTELLIGENT VECTOR CONTROL TECHNIQUES FOR INDUCTION MOTOR DRIVE: A REWIEW
تعداد صفحه به فارسی
۱۵
تعداد صفحه به انگلیسی
۷
کلمات کلیدی به فارسی
هوشمند، کنترل دیجیتال، کنترل ریز پردازنده، کنترل بردار
کلمات کلیدی به انگلیسی
Intelligent control, Digital control, Microprocessor control, Vector control
مرجع به فارسی
دپارتمان مهندسی برق، انستیتو ملی تکنولوژی مالاویا، جیپور، هندوستان
مرجع به انگلیسی
IETECH Journal of Electrical Analysis
Dept. of Electrical Engineering Malaviya National Institute of Technology, Jaipur, India
کشور
هندوستان
کنترل ریزپردازنده / دیجیتال و تکنیک های کنترل بردار هوش مصنوعی برای نیرو محرکه موتور القایی
چکیده
در خلال چندین دهه گذشته مدارات کنترل، به صورت متعارف از طریق کاربرد سخت افزار منطقی و اجزای گسسته و مجزای آن و با محدودیت های ذاتی در توان پردازشی، ساخته می‌شدند. پیشرفتهای بوجود آمده در زمینه ریزپردازنده ها، میکروکنترلرها و میکروکامپیوترها باعث به وجود آمدن تاثیرات زیادی بر روی سیستم های نیرو محرکه موتور الکتریکی شده اند. این پدیده پیاده سازی تکنیک های کنترلی پیچیده و غامض را سبب شده است. سیستم کنترل بردار متعارف از یک بردار واحد جهت حاصل آوردن دگرگونی دقیقی در این عرصه بهره برده است، بگونه‌ای که شار مربوطه توانایی تولید جزء جریانی سازگار با شار مغناطیسی روتور را خواهد داشت. این موضوع همچنین از مدل ریاضی موتور القایی استفاده نموده است که در آن پارامترهای روتور، یعنی مقاومت روتور و اندوکتانس روتور نقش بسیار مهمی‌‌را بازی می‌کنند. با این وجود، هر دوی این پارامترها با توجه به شرایط عملیاتی یا عوامل محیطی متفاوت می‌باشند. بنابراین، برای یک سیستم نیرو محرکه بردار معمولی مشکل خواهد بود تا بتواند قابلیت عملکرد پایدار و سازگار، تحت شرایط عملیاتی کلی و همه جانبه بواسطه گوناگونیهای پارامترهای ماشین، را حفظ نماید. تکنیکهای کنترل هوشمند همانند کنترل منطق فازی/ کنترل شبکه عصبی از ارتباطات ورودی- خروجی ابتکاری استفاده می‌نمایند تا بتوانند بر موقعیت های پیچیده و غامض فایق آیند. مقاله جاری اقدام به تشریح مبحثی مینماید که در آن تکنیک های کنترل ریز پردازنده/ دیجیتال و هوشمند برای بردار سیستم محرکه موتور القایی به کار گرفته شده‌اند. تکنیک های مختلف کنترل بردار بر مبنای کنترل ریز پردازنده / دیجیتال تشریح شده اند. بر این مبنا، تلاشی جهت حاصل آوردن خط مشی و رهنمودی مطلوب همراه با مرجعی سریع، برای محققین و مهندسین فعال در عرصه کنترل بردار، انجام شده است.
کلمات کلیدی:کنترل هوشمند، کنترل دیجیتال، کنترل ریز پردازنده، کنترل بردار
موتور القایی در سیستمهای نیرو محرکه‌ای که از سرعت متغیری برخوردار می‌باشند معروفیت دارند که دلیل این امر مزیت های شناخته شده آن شامل ساختار ساده، صلابت و ارزانی و همچنین موجود بودن در توان های کاربردی متفاوت می‌باشد. پیشرفت در رشته الکترونیک قدرت و میکروالکترونیک باعث شده است تا قابلیت کاربرد موتورهای القایی برای درایوها یا سیستم های نیرو محرکه قدرت، جائیکه به صورت سنتی تنها از موتورهای DC استفاده می‌شد، بخوبی وجود داشته باشد. در این عرصه می‌بایست قدردان روشهای کنترل پیچیده بود. سیستم های نیرو محرکه موتور القایی قابلیت های کنترلی مشابهی، همانند درایوهای DC کوادرنت یا ربعی، را فراهم می‌سازند. یکی از پدیده‌های اصلی در مبحث موتور کنترل القایی اختراع کنترل امتدادیابی میدانی(FOC) یا کنترل بردار در اواخر سال۱۹۶۰ می‌باشد. در خلال دهه‌های گذشته موتورهای القایی با استفاده از روش های کنترل اسکالر همانند کنترل ولت – هرتز تحت کنترل قرار گرفتند [۳-۴]. در این مورد مقدار و فرکانس ولتاژهای استاتور از طریق ویژگی های حالت پایدار موتور تعیین می‌گردد، که منجر به عملکرد دینامیکی ضعیفی می‌گردید. روشهای کنترل فرکانس متغیر متعددی برای موتور القایی در شکل ۱ نشان داده شده است. در کنترل اسکالر تنها مقدار و فرکانس ولتاژ، جریان و بردارهای نشت جریان کنترل می‌شوند. این طرح تنها تحت شرایط ثابت اعمال می‌گردد. در کنترل بردار مقدار، فرکانس و موقعیت لحظه ای ولتاژ، بردار نشت جریان و شاره کنترل گردیده و برای حالت پایدار و همچنین شرایط گذرا مورد اعتبار سنجی قرار می‌گیرند. بنابراین، روش کنترل بردار گزینه بهتری در مقایسه با کنترل اسکالر جهت حاصل آوردن عملکرد دینامیکی خواهد بود.
امتدادیابی میدانی جزء تکنیکی به شمار می‌آید که فراهم آوردنده روش تفکیک دو جزء جریان استاتور می‌باشد: یکی از آنها به وجود آورنده شار شکاف هوایی بوده و دیگری به وجود آورنده گشتاور پیچشی خواهد بود. بنابراین، چنین موردی فراهم آورنده کنترل مستقل گشتاور و شار می‌باشد، که مشابه با یک ماشین DC برانگیخته مجزا به شمار خواهد آمد. چندین روش جهت پیاده سازی کنترل میدانی پیشنهاد شده است. طرح هایFOC به دو گروه دسته بندی گردیده اند: روش مستقیم امتدادیابی میدانی که به وسیله Blaschke [1] پیشنهاد شده و روش غیر مستقیم که به وسیله Hasse [2] پیشنهاد شده است. روش مستقیم نیازمند اکتساب شار می‌باشد که غالباً از طریق تکنیک های محاسباتی با استفاده از مقادیر یا کمیت های ترمینال ماشین محاسبه می‌شود، حال آنکه در روش غیر مستقیم می‌توان از نیاز به تحصیل شار از طریق استفاده از پارامترهای شناخته شده موتور جهت محاسبه بسامد لغزشی متناسب موتور اجتناب نمود تا آنکه موقعیت شار مطلوب حاصل آید. این طرح ساده تر از نوع پیاده شده در مقایسه با روش مستقیمFOC می‌باشد چرا که روش غیر مستقیم از معروفیت بیشتری برخوردار شده است. طرح های کنترل میدانی بسیاری برای کنترل سیستم نیرو محرکه موتور القایی پیشنهاد شده اند [۵-۹].
تکنیک های کنترل بردار که در تعامل با ریزپردازنده سریع و DSPs [25] می‌باشند امکان استفاده از موتور القایی برای کاربردهایی با عملکرد بالا را امکان پذیر نموده است. هدف از مقاله جاری بررسی تحقیقات انجام شده بر روی تکنیکهای کنترل بردار سیستمهای نیرو محرکه موتور القایی می‌باشد. چنین امری می‌تواند برای محققین و مهندسین عملگرا بعنوان شاخصی مدرن و قابل توجه مد نظر باشد.
این مقاله به شرح ذیل سازماندهی شده است. اصول پایه کنترل میدانی و روشهای مربوطه (FOC) موتور القایی در بخش ۲ عرضه شده است. تکنیک های کنترل مدرن مختلف در مبحث ریزپردازنده / دیجیتال و کنترل هوشمند در زمینه سیستمهای نیرو محرکه کنترل بردار در بخش ۳ مورد بررسی قرار می‌گیرد.
جهت جریان استاتور را می‌توان از طریق به کار گیری رویه تبدیل به سیستم مختصات d-q بدست آورد، که در این زمینه محور مستقیم به صورت هم تراز با بردار فضای شار روتور خواهد بود. حال، لازم می‌باشد تا بصورت مستقل اقدام به کنترل اجزای جریان محور dq استاتور شود. جزء محورq کمیت فضایی شار روتور غالبا به صورت معمول صفر باقی می‌ماند یعنی . ارتباط بین شار روتور، جریانهای تفکیکی استاتور و گشتاور الکترومغناطیسی تحت شرایط فوق به صورت ذیل خواهد بود:
۱-۱٫ جهت گیری میدان مستقیم
در امتدادیابی میدانی مستقیم موقعیت شار که بر مبنای آن جهت گیری مطلوب می‌باشد به صورت مستقیم با استفاده از کویل‌های حسی یا از طریق ارزیابی رویه های سنجشی ترمینال حاصل می‌شود. از آنجایی که امر حس مستقیم شار روتور امکان پذیر نیست، سیستم جهت دار شار روتور می‌بایست اقدام به اعمال برخی از محاسبات جهت بدست آوردن اطلاعات مطلوب از یک سیگنال نماید که به صورت مستقیم حس می‌شود. شکل ۲ معرف طبیعت این محاسبات برای ولتاژ ترمینال و حس جریان خواهد بود. در مواردی که اطلاعات دامنه شار موجود می‌باشد، یک کنترل شار را می‌توان جهت ارتقای پاسخ شار به کار گرفت. تنوع سرعت و شار مشاهده شده را می‌توان جهت حاصل آوردن پاسخی ارتقا یافته با حساسیت کمتر به پارامترهای ماشین به کار گرفت .
۱-۲٫ امتدادیابی میدانی غیر مستقیم
یکی از روش های جایگزین برای حس مستقیم موقعیت شار به کارگیری رابطه لغزشی جهت ارزیابی موقعیت شار در تناسب با روتور می‌باشد. شکل ۳ معرف این مفهوم بوده و نشان دهنده آن است که چگونه موقعیت شار روتور را می‌توان از طریق اضافه نمودن یک موقعیت فرکانس لغزشی، که از طریق شار و دستورات گشتاور به موقعیت روتور ثانویه محاسبه می‌شود، بدست آورد. در حالت پایدار چنین موردی منطبق با تنظیم این حالت لغزشی با یک مقدار خاص می‌باشد که به صورت صحیح اقدام به تقسیم جریان استاتور ورودی به جریانهای مغناطیسی مطلوب (تولید- شار) و جریانهای ثانویه (تولید- گشتاور) نماید. جهت‌گیری میدانی غیرمستقیم دارای مشکلات ذاتی مرتبط با سرعت پایین نبوده و بنابراین در اغلب سیستم هایی که می‌بایست دارای سرعت نزدیک به صفر باشند ترجیح داده می‌شود.
روش های کنترل بردار متعارف جایگزین تکنیک های کنترل مبتنی بر ریز پردازنده دینامیکی شده‌اند. پیشرفت تکنولوژی ریزپردازنده سبب ایجاد یک رویه سریع در تولید اولین ریزپردازنده ۴ بیتی در سال ۱۹۷۱ شد. این سیستمها، از معماری ۴ بیتی ساده با قابلیت های محدود، کار خود را آغاز نموده و سیر ترقی خود به سمت معماری های ۶۴ بیتی پیچیده با توان پردازشی زیاد را در سال ۱۹۹۲ طی کردند. ارتقای میکروکنترلرها که در پی ارتقای ریزپردازنده ها به وجود آمد دربردارنده ۳ خانواده مختلف و اصلی می‌باشند: MCS-52، MCS-96 و i960. این خانواده ها به ترتیب بر مبنای معماری ریز پردازنده CISC 8 بیتی، CISC 16 بیتی و RISCE 32 و ۶۴ بیتی می‌باشند. تکنولوژی دیجیتال نیز به صورت یک رویه ترتیبی توسعه یافت: ریزپردازنده های همه کاره ، میکرو کنترلر ها، پردازنده های پیشرفته (پردازنده های DSP، RISC، پردازنده های موازی)، ASIC و SoC.
یک ریزپردازنده که بر مبنای فرکانس لغرشی و کنترل شار عمل مینماید با استفاده از ریزپردازنده ۶۸۰۰ موتورولا برای موتور القایی پیاده شده و نتایج آن از طریق اعمال آزمایشات تجربی تایید گردید. با توجه به تغییرات سریع در تکنولوژی ریزپردازنده ها، یک ریزپردازنده ۳۲ بیتی توسعه یافته جدید که دارای سیستم کنترل دیجیتال کاملی نیز می‌باشد جهت کنترل موتور القایی دینامیکی غیر خطی پدیدار گردید. طرح های کنترل بردار مبتنی بر ریز پردازنده های دارای عملکرد بالا برای حالت القایی در [۱۵-۱۶] ارائه شده اند و عملکرد کنترلر نیز به صورت تجربی تحت بررسی و تصدیق قرار گرفت .
پردازنده های سیگنال دیجیتال (DSPها)تقریبا در حول و حوش ۱۹۷۹ پدیدار گردیده و امروزه پردازنده های پیشرفته (پردازنده های سیگنال دیجیتال) RISC (محاسبه با بهره‌گیری از تکنیک کاهش دستورات) و پردازنده های موازی فراهم آورنده قابلیت های محاسباتی بالاتر برای غالب برنامه های کاربردی مورد تقاضا می‌باشند. با پیشرفت زیاد در علم میکروالکترونیک و تکنولوژی مدارات مجتمع با مقیاس بسیار بزرگ (VSLI)، DSP هایی که از عملکرد بالایی برخوردار می‌باشند را می‌توان به صورت موثر جهت درک طرح کنترلی پیشرفته به کار گرفت. شرکت تگزاس‌اینسترومنتز (Texas Instruments) ، اقدام به توسعه یک میکرو کنترلر TMS320C40 32 بیتی نمود که مخصوصا برای کاربردهای کنترل حرکت طراحی شده است. کنترل بردار درایو موتور القایی به وسیله پردازنده های سیگنال دیجیتال (DSPها) با توجه به مباحث سخت افزاری و گزینه های نرم افزاری آن نیز بوسیله [۱۷-۱۹] اعمال گردید. توابع اصلی سیستم کنترل دیجیتال برای درایو الکتریکی در شکل ۴ نشان داده شده است. این سیستم چند پردازنده‌ای برای کنترل حرکت در سیستمهای نیرو محرکه موتور القایی نیز توسعه یافته است.
سیستمهایی که از ادوات مختلف تعبیه شده (ESها) در آنها بهره می‌جویند، جزء کامپیوترهایی به شمار می‌آیند که به صورت مجتمع در دستگاه قرار می‌گیرند تا قابلیت اعمال توابع خاص کاربردی را داشته باشند. مدار مجتمع خاص کاربردی ASIC یک عبارت کلی به شمار می‌آید که جهت طراحی هر گونه مدار مجتمعی استعمال می‌شود که به طور خاص برای یک کاربرد ویژه طراحی و ساخته شده است. ES ها می‌توانند حاوی یکسری از ادوات محاسباتی، نظیر میکرو کنترل ها، مدارهای مجتمع خاص کاربردی (ASICها)، پردازشگرهای مجتمع خاص کاربردی (ASIPها) و پردازنده های سیگنال دیجیتال (DSPها) باشند. یک بررسی جامع توپولوژیکی در مبحث توسعه ریز پردازنده ها و IC های دیجیتال برای کنترل حرکت بوسیله [۲۲-۲۵] انجام شده است.
آرایه های دریچه (گیت) برنامه پذیر میدانی(FPGAها) جزء کلاس خاص ASIC ها بشمار می‌آیند که وجه تمایز آنها با آرایه های گیت برنامه پذیر ـ ماسک از این نظر می‌باشد که برنامه نویسی آنها بوسیله کاربران نهایی در محل خود بدون هیچ گونه مراحل استفاده از ماسک اعمال می‌گردد. مزیت اصلی FPGAها در برابر ASIC ها برنامه ریزی با استفاده از ماسک است که امکان بازنگری و بازسازی سریعی را دارد و خود به میزان قابل توجهی سبب کاهش خطرات طراحی بواسطه خطاهای احتمالی می‌شود. در عین حال، می‌توان خطاها را به سرعت با استفاده از روش برنامه نویسی FPGA مرتفع نمود. در طی ده سال اخیر سیستم های هم پوشانی شده یا تعبیه شده به سمت سیستمهایی که تنها بر روی یک چیپ مستقر گردیده اند (SoC) و راه حلهای ماژوله چند چیپه سطح بالا تغییر یافته اند. یک طراحی SoC به عنوان یک IC پیچیده ای تعریف می‌گردد که در بردارنده عناصر عملکردی اصلی یک محصول نهایی کامل در یک چیپ واحد و یا در مجموعه‌ای از یک چیپ می‌باشد [۲۶-۲۷]. امروزه سیستمهایی که بر روی یک چیپ قرار می‌گیرند دارای کاربرد های بالایی هستند که از آن جمله می‌توان ارسال سریع به بازار را به عنوان یک ویژگی مهم بر شمرد. به همین دلیل سکوهای SOC مورد استفاده قرار می‌گیرند. روش های طراحی SOC برای زمان حال و آینده در [۲۸] عرضه شده اند. رویه های ارتقای VLSI و تکنولوژی های ریزپردازنده نیز همچنان شتابان در طی دهه آتی به سمت جلو حرکت خواهد نمود.
ب. کنترل هوشمند
در خلال رویه‌های اخیر، علاقه فزاینده ای به ترکیب کنترل هوش مصنوعی با تکنیکهای کنترل کلاسیک به چشم می‌خورد. در این مقاله مقدمه مختصری در زمینه تکنیکهای مختلف به کار گرفته شده بر مبنای منطق فازی و شبکه عصبی، در بردار درایو موتور القایی، ارائه شده است. در [۲۹] یک کنترل PI فازی برای کنترل بردار موتور القایی ارائه شده است. کنترل بهینه سازی کارایی آنلاین برای روش IFOC با در نظر گرفتن مشکلات نوسانات گشتاور از طریق یک سیستم جبرانی گشتاور در [۳۰] عرضه شده است. یک مقایسه عملکرد بین روشهای کنترل متعارف جدید فازی MRAC اعمال شده است و به صورت تجربی در [۳۱-۳۲] مورد تصدیق قرار گرفته است. طراحی کنترل سرعت PID فازی برای نیروی محرکه موتور القایی نیز بوسیله [۳۵-۳۳] تشریح شده است. مقایسه کنترل منطق فازی نوین و کنترل معمولی نیز انجام شده است .عملکرد هر دو کنترلر برای روش IFOC از طریق رویه های آزمایشی بوسیله [۳۷-۳۶] مورد بررسی و تصدیق قرار گرفته اند. کاربرد شبکه عصبی در ارزیابی سیگنال فیدبک برای کنترل بردار مستقیم موتور القایی در [۳۸-۳۹] نشان داده شده است. رویه ارزیابی سرعت انطباقی با استفاده از شبکه‌های عصبی نیز در [۴۰, ۴۳] ارائه شده است. [۴۱-۴۲] نیز اقدام به آنالیز و بررسی گوناگونی های ثابت زمانی روتور بر روی عملکرد دینامیکی درایور کنترل بردار شار روتور نموده و ANN را بر مبنای تکنیک جهت گیری شار پیشنهاد نموده است. علاوه بر این تلاشی در [۴۴] انجام شده است تا بر گوناگونی های پارامتر روتور از طریق بکار گیری مدل شبکه عصبی مصنوعی فایق آید. روش پردازش سیگنال دیجیتال در کنترل ANN با تکنیک جهت یابی میدانی موتور القایی اعمال شده و در [۴۵-۴۶] عرضه گردیده است. [۴۳, ۴۷] نیز اقدام به تشریح یک روش نوین ارزیابی شار برای موتور القایی با استفاده از ANN نموده است.
این مقاله اقدام به بررسی کنترل های بردار برای سیستم نیرو محرکه موتور القایی نموده است. بر این مبنا، اصول اصلی و رویه‌های توسعه یافته اخیر در طرح های کنترلی به صورت سیستماتیک مورد بررسی قرار گرفته اند. اخیراً اغلب درایوها بوسیله پردازشگر DSP کنترل می‌شوند. بنابراین، این گزارش اقدام به بررسی رویه های تکنولوژیکی کنترل درایو الکتریکی مینماید که در ارتباط با ریزپردازنده ها و ریزکامپیوتر ها می‌باشند. به هنگامی که عملکرد طرح کنترل بردار درایو القایی به صورت حساس با گوناگونی پارامتری همراه باشد، تکنیک های کنترل جدید مختلفی همانند شبکه عصبی و منطق فازی ارائه شده اند که عرضه کننده روشهای قابل توجه برای تحقیقات آتی خواهند بود، تحقیقاتی که می‌توانند قابلیت بالایی را در زمینه تنوع پارامترها بوجود آورند. در حال حاضر، این تکنیک های جدید به عنوان راه حل جایگزین برای تکنیکهای کنترل متعارف بشمار می‌آیند. بعلاوه، یک مطالعه تفضیلی روی این موضوع در این مقاله نیز ارائه گردیده تا سبب فراهم شدن بینش جامعی در این زمینه شود.
لطفا به جای کپی مقالات با خرید آنها به قیمتی بسیار متناسب مشخص شده ما را در ارانه هر چه بیشتر مقالات و مضامین ترجمه شده علمی و بهبود محتویات سایت ایران ترجمه یاری دهید.
