کنترل رفتار دینامیکی موتور DC (جریان آرمیچر و سرعت روتور) با کنترلر PI و فازی بهینه شده با الگوریتم PSO

با توجه به استفاده فراوان از موتورهای DC در صنایع مختلف به علت گشتاور راه اندازی بالا و سهولت روشهای کنترل سرعت، این دسته از ماشین های دوار همواره مورد توجه محققان بوده اند. در اکثر مقالات و پژوهشهای صورت گرفته، به رفتار درایو کنترل دور موتور DC ناشی از تغییرات سرعت موتور در گشتاور بار ثابت یا ثابت نگه داشتن سرعت موتور با تغییرات گشتاور بار پرداخته شده است و تنها پاسخ کنترلر به تغییرات سرعت بدون توجه به تاثیر آن در جریان موتور و ولتاژ خروجی مبدل مورد بررسی قرار گرفته است. با عنایت به برخی مصارف خاص که در آنها نیاز به تغییر مداوم گشتاور بار و سرعت موتور به صوت همزمان وجود دارد (مانند Drawworks دستگاه های حفاری یا غلطکهای نورد فولاد و ...) ، در این مقاله به بررسی و کنترل اثرات دینامیکی سرعت موتور، جریان آرمیچر و ولتاژ خروجی مبدل (اعمالی به پایانه موتور) ناشی از تغییرات همزمان و ناگهانی سرعت مبنا و گشتاور بار پرداخته شده است. بدین منظور از یک مبدل ولتاژ سوئیچینگ باک (Buck Convertor) با استفاده ترانزیستور قدرت Mosfet جهت کنترل ولتاژ ورودی آرمیچر و کنترل سرعت موتور استفاده شده است. جهت تنظیم Duty Cycle این مبدل، در یک سیستم کنترلی حلقه بسته از کنترلر های PI و کنترلر فازی بهینه شده به روش بهینه سازی ازدحام ذرات (PSO) استفاده شده و نتایج بدست آمده از هر دو روش در شرایط یکسان با هدف بررسی اثرات دینامیکی آن روی جریان موتور، پاسخ مناسب به تغییرات سرعت موتور و کنترل مناسب ولتاژ خروجی مبدل، در پروفیلهای مختلف باهم مقایسه شده است. نتایج شبیهسازی با نرم افزار MATLAB/Simulink نشان میدهد هردو کنترلر در تنظیم سرعت عملکرد قابل قبولی داشته اند، ولی در زمینه کنترل نوسانات شدید جریان آرمیچر در لحظات دینامیک (تغییر سرعت مرجع و گشتاور بار) و همچنین نوسانات ولتاژ خروجی مبدل باک، کنترلر فازی به مراتب عملکرد دینامیکی بهتری نسبت به کنترلر PI داشته و با کنترل بهتر سرعت و جلوگیری از بروز نوسانات جریان و ولتاژ آرمیچر، در طولانی مدت باعث افزایش طول عمر موتور و کلید سوئیچینگ مبدل Buck خواهد شد.

Keywords:

موتور DC , مبدل Buck , کنترل دینامیکی , کنترلر فازی , کنترلر PI , الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات (PSO)