که سرعت لغزش با معادله و ثابت زمانی رتور با مشخص می‌شود. در حالت پایدار و i_dr = ۰ . دیاگرام فازوری جهت یابی میدان ماشین القایی در شکل(۳-۲) نشان داده شده است.

شکل ۱‌-۳- دیاگرام فازوری جهت‌یابی میدان موتور القایی.
معادله (۱-۳۱) نشان می‌دهد که شار ماشین می‌تواند با کنترل مؤلفه جریان i_ds تعیین شود. بنابراین در حالت پایدار شار ثابت می‌تواند با i_ds ثابت بدست آید. به عنوان یک نتیجه ، کنترل گشتاور به راحتی می‌تواند توسط کنترل i_ds همان طور که در معادله (۱-۲۹) دیده می‌شود بدست آید. معادله (۱-۳۲) مهمترین بیان برای اجرای عملی کنترل مستقیم میدان در ماشین القایی است که بعداً مورد بحث قرار خواهد گرفت.
(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت nefo.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

۱-۴-طرح اساسی کنترل جهت‌یابی میدان
کنترل جهت‌یابی میدان ماشین‌ها به دو ثابت به عنوان ورودی های مرجع نیاز دارد: مؤلفه گشتاور هم راستا با محور q و مؤلفه شار هم راستا با محور d. چون کنترل جهت یابی واقعاً به طرح هایی بستگی دارد که ساختمان کنترلی آن می‌تواند کمیت‌های الکتریکی لحظه‌ای را دست‌کاری کند، این موضوع کنترل دقیقی را در خیلی از کارهای عملی مطرح می‌کند. بنابراین کنترل جهت‌یابی میدان برتری‌هایی در روش‌های زیر دارد:
الف ) دسترسی آسان به مرجع ثابت (مؤلفه گشتاور و مؤلفه شار جریان استاتور)
کاربرد آسان کنترل مستقیم گشتاور ، زیرا در چهارچوب مرجع d-q که گشتاور بیان می‌شود داریم : با ثابت نگه داشتن دامنه شار رتور یک ارتباط خطی بین گشتاور و مؤلفه گشتاوربردار جریان استاتور خواهیم داشت. آن گاه می‌توانیم گشتاور را توسط کنترل این مؤلفه کنترل کنیم. بلوک دیاگرام عمومی سیستم کنترل جهت یابی میدان برای یک موتور القایی در شکل ۱-۴ نشان داده شده است. تغییرات زیادی در کنترل جهت یابی میدان ماشین القایی وجود دارد. بسته به چهارچوب مرجع تبدیل به کار رفته ، دو نوع کنترل جهت یابی میدان بیشتر به کار می‌رود ؛ جهت یابی شار رتور (RFO) و جهت یابی شار استاتور (SFO). در کنترل برداری جهت یابی شار رتور ، چهارچوب مرجع به طور سنکرون با شار رتور می‌چرخد ، در حالیکه در جهت یابی شار استاتور چهارچوب مرجع با شار استاتور می‌چرخد. در هر دوی این چهارچوب های مرجع ، دینامیک یک ماشین القایی شبیه یک ماشین DC ظاهر می‌شود که اجازه می‌دهد همانند یک ماشین DC کنترل شود. هم چنین کنترل جهت یابی میدان رتور را می‌توان به صورت کنترل جهت یابی مستقیم و یا غیر مستقیم میدان طبقه بندی کرد که بسته به چگونگی شکل فوران مورد نیاز برای اجرای انتقال چهارچوب مرجع فراهم می‌شود.

شکل ۱‌-‌‌۴- بلوک دیاگرام عمومی برای سیستم کنترل جهت‌یابی میدان.
باتوجه به این بلوک دیاگرام ابتدا جریان های سه فازه به مرجع ساکن استاتور انتقال داده شده،سپس به کمک بردارهای یکه به مرجع مختصات گردان منتقل می شوند.بعد از این ،این جریان ها با مقایسه مقادیرجریان های مرجع و عبور از کنترل کننده های PI،ولتاژهای مرجع اعمالی به اینورتر را تولید می کنند.اینورتر نیز با دریافت این ولتاژهای مرجع می تواند ولتاژمورد نیاز برای تغذیه موتور را فراهم نماید.
۱-۵-کنترل مستقیم جهت یابی میدان^[۲]
آگاهی از موقعیت لحظه به لحظه بردار شار ، هم راستا با چهارچوب مرجع گردان برای جهت یابی صحیح میدان از شرایط ضروری است. معمولاً شناسایی موقعیت شار بر اساس اندازه گیری مستقیم و یا تخمین از روی سایر کمیت های قابل اندازه گیری می‌تواند باشد. چنین دیدگاهی، جهت یابی مستقیم میدان نامیده می‌شود. تنها شار فاصله هوایی می‌تواند مستقیماً اندازه گیری شود. یک طرح ساده برای تخمین بردار شار رتور مبتنی بر اندازه گیری شار فاصله هوایی و جریان استاتور است. عیب روش اندازه گیری مستقیم این است که حس‌گر شار، گران قیمت بوده و احتیاج به محل نصب و نگهداری ویژه دارد. بنابراین موجب کاهش قابلیت اعتماد در موتور القایی است. در عمل شار رتور از جریان و ولتاژ استاتور محاسبه می‌شود. این تکنیک نیازمند آگاهی از مقاومت استاتور همراه با اندوکتانس نشتی و مغناطیس کنندگی می‌باشد. به طور معمول برای انجام این کار از رؤیتگر مدل ولتاژ استفاده می‌گردد. طرح جهت یابی مستقیم میدان در شکل ۱-۵ نشان داده شده است.

شکل ۱‌-‌‌۵- طرح جهت‌یابی مستقیم میدان.
شار استاتور در راستای محورهای و در چهارچوب مربع ساکن می‌تواند از معادلات زیر تخمین زده شود:

(۱-۳۳)

(۱-۳۴)

شار رتوررا نیز می توان با معادلات زیر تخمین زد:

(۱-۳۵)

(۱-۳۶)

که اندوکتانس نشتی است. این روش به پارامترهایی همچون مقاومت استاتور و اندوکتانس نشتی بستگی دارد. مطالعه حساسیت پارامترها نشان می‌دهد که اندوکتانس نشتی می‌تواند اثرات مهمی روی عملکرد سیستم همچون پایداری ، پاسخ دینامیکی و بهره برداری از ماشین و اینورتر داشته باشد. در این مورد مشکل اساسی نیاز به پارامترهای موتور سه فاز است. مقاومت استاتور یک مسئله مهم است، چرا که به درجه حرارت بستگی دارد. دو پارامتر القایی یعنی اندوکتانس مغناطیس شوندگی واندوکتانس معادل رتور به طور معمول تحت تأثیر اشباع قرار می‌گیرند. همچنین انتگرال گیری از سیگنال ها،درفرکانس پایین و قابل ملاحظه شدن افت ولتاژ اهمی رتور در سرعت کم مشکلاتی را ایجاد می کند. این محدودیت ها مانع استفاده از این طرح در سرعت کم می‌شود. به هر حال ، این یک کار عملی است که در بالاتر از یک رنج سرعت قابل قبول و در بسیاری از کاربردها به کار گرفته می شود.
۱-۶-کنترل غیر مستقیم جهت یابی میدان^[۳]
جهت یابی غیر مستقیم میدان مبتنی بر ارتباط با لغزش طوری که در معادله (۱-۳۲) نشان داده شده است ، می‌باشد. الگوریتم کنترل برای محاسبه زاویه شار رتور با بهره گرفتن از کنترل IFO در شکل ۱-۶ نشان داده شده است.

شکل ۱-‌‌۶- طرح جهت یابی غیر مستقیم میدان.
این الگوریتم بر این فرض استوار است که شار در راستای محور q صفر است که یک شرط را به فرمان لغزش که است، تحمیل می‌کند. شرط لازم و کافی برای ضمانت اینکه تمام شار در راستای محور d قرار داشته باشداین است که شار در راستای محور q صفر باشد. آن گاه می‌توان زاویه را با افزودن زاویه لغزش و زاویه رتور محاسبه کرد. زاویه لغزش شرط لازم و کافی برای کنترل مجزای شار و گشتاور را در بردارد. IFOC یک کنترل پیش خور به ثابت زمانی است که در فرکانس لغزش پیش خور جهت یابی میدان را انجام می‌دهد. این کنترل پیش خور به ثابت زمانی مدار باز رتور T_r خیلی حساس است. بنابراین باید به منظور رسیدن به کنترل مجزای گشتاور و شار به وسیله کنترل i_qs و i_ds ، Tr به طور مناسبی شناسایی گردد. وقتی T_r به صورت صحیح تنظیم نشود موتور نیز میزان نشده خواهد بود و عملکرد کنترلر ناشی از کنترل مجزای گشتاور و شار کند خواهد بود.
۱-۷-کنترل سرعت متغیر ماشین القایی
یک سیستم درایو ماشین القایی سرعت متغیر شامل یک ماشین القایی ، یک اینورتر قدرت و یک کنترلر مبتنی بر میکروپروسسور است. معمولاً دو حلقه فیدبک به طور نمونه برای انجام کنترل جهت یابی میدان و کنترل سرعت وجود دارد. کنترل جهت یابی میدان با حلقه داخلی جریان اجراء می‌شود، کنترل مجزای شار و گشتاور می‌تواند با تنظیم جریان محورهای d و q بدست آورده شود. در ناحیه کنترل الکتریکی درایوها ، لختی درایو و مشخصات بار در بسیاری از موارد تغییر می‌کند. علیرغم اینکه کنترل جریان برای عملکرد گشتاور مهم است، کنترل کننده جریان خود به صورت مستقیم به اجراء سیستم ضربه می‌زند. مطلوب این است که سیستم درایوی داشته باشیم که بتواند پاسخ دینامیکی سریعی ارائه دهد، شکل یک کنترل غیرحساس به پارامتر و بازگشت سریع از افت سرعت به خاطر زیر فشار قرار گرفتن بارها ، داشته باشد. یک کنترل کننده رضایت بخش سرعت برای رسیدن به پاسخ مطلوب خیلی مهم است. به طور سنتی یک کنترل کننده تناسبی انتگرالی (PI) در حلقه تنظیم سرعت خارجی مورد استفاده قرار می‌گیرد. اگر کنترل کننده PI به خوبی میزان شود یک اجراء نسبتاً خوبی را با وضعیت نیرومند و مقاوم ارائه می‌دهد. کنترل کننده PI معمولاً در یک ناحیه خطی با چشم پوشی از اثر اشباع و غیرخطی بودن طراحی می‌شود. در بعضی از نواحی کار، رفتار چنین کنترل کننده ای می‌تواند رضایت بخش باشد. وقتی که کنترل کننده برای درایو موتور سرعت متغیر به کار می‌رود ، عملکرد بد درایو باعث فراجهش بزرگ ، زمان تنظیم آهسته و حتی ناپایداری می گردد. بنابراین پارامترهای کنترل کننده باید مطابق شرایط عملکرد متغیر موتور القایی اصلاح شوند. این موضوع دشواری^[۴] on-line کردن پارامترهای کنترل کننده را اضافه نموده و باعث بوجود آمدن چند اشکال در کاربرد PI به عنوان کنترل کننده سرعت می‌شود که عبارتند از:
الف) کنترل کننده PI یک تنظیم ثابت بهره PI دارد که نمی‌تواند نیازمندیهای فرمان های مختلف سرعت را میزان کند.
ب) عدم توانایی کنترل کننده سرعت PI در میزان شدن دستی ، وقتی که پارامترهای ماشین تغییر می‌کنند.
ج )تنظیم بهره PI خیلی زمان بر است.
محدودیت های کنترل کننده PI باعث جستجوی تکنیک های دیگر کنترل همانند منطق فازی ، کنترل مد لغزشی ، کنترل تطبیقی و غیره شده است. کنترل منطق فازی^[۵] (FLC) یک روش منظم برای وارد کردن تجربه بدن درکنترل کننده ها ارائه می‌دهد. این روش با مدارهای غیر خطی بالا بهتر اجراء می‌شود. فائق آمدن بر پارامترهای متغیر اهمیت کشف کردن تکنیک های کنترل غیر از کنترل کننده PI متداول را تأیید می‌کند. کنترل مد لغزشی به دلیل عدم حساسیت به پارامترهای متغیر (در صورتی که حد و مرزهای پارامتر متغیر شناخته شود) و ساده بودن از نظر محاسبه برای اجراء چهره ای جذاب از خود نشان داده است. یک امر ضروری در کنترل مد لغزشی این است که کنترل فیدبک به صورت ناپیوسته چندین بار در فضای حالت سوئیچ شود. در حالت ایده آل ، کنترل ، با کلید زنی با فرکانس بی نهایت بالا برای حذف انحرافات از لغزش گوناگون رخ می‌دهد. در عمل فرکانس کلید زنی، به دلیل محدود بودن زمان و غیردینامیکی بودن مدل نمی‌تواند بی نهایت بالا باشد. این یک مشکل نامطلوب برای بسیاری از کاربردهاست که برای رفع آن طرح هایی هم چون کنترل کننده مد لغزشی با لایه مرزی و کنترل کننده فازی مد لغزشی پیشنهاد گردیده است.

[۹] Jiang, X., and Bunke, H. (1999), Edge detection in range images based on scan line approximation. Computer Vision and Image Understanding 73, 183-199.
[۱۰] McGillivary, P., Sousa, J., Martins, R., Rajan, K., and Leroy, F. (Southampton, UK, 2012), Integrating autonomous underwater vessels, surface vessels and aircraft as persistent surveillance components of ocean observing studies. In IEEE Autonomous Underwa- ter Vehicles.
[۱۱] Moeslund, T. B., and Granum, E. (Mar. 2001), A survey of computer vision-based human motion capture. Computer Vision Image Understanding 81, 3 231-268.
[۱۲] Ning, J., Zhang, L., Zhang, D., and Wu, C. (2009), robust object tracking using joint color texture histogram. IJPRAI, 1245-1263.
[۱۳] Nummiaro, K., Koller-Meier, E., and Gool, L. V. (2003), Color features for tracking nonrigid objects. Special Issue on Visual Surveillance, Chinese Journal of Automation 29, 345-355.
[۱۴] OpenCV. (2012), Basic thresholding operations.
[۱۵] Pavlidis, T., and Liow, Y. T. (1990), Integrating region growing and edge detection. IEEE Trans. Pattern Analysis and Machine Intelligence ۲۲۵-۲۳۳٫
[۱۶] Schmid, C. (2005), Introduction into system control.
[۱۷] Sneep, P., and Richner, J. (2011), Tracking system and communication interface for miniature RC helicopters.
[۱۸] Solomon, C. J., and Breckon, T. P. (۲۰۱۰), Fundamentals of Digital Image Processing: A Practical Approach with Examples in Matlab. Wiley-Blackwell. ISBN-13: 978-0470844731.
[۱۹] Sonka, M., Hlavac, V., and Boyle, R. (۱۹۹۹), Image Processing, Analysis and Machine Vision, 2 ed. Brooks/Cole.
[۲۰] Thrun, S., Montemerlo, M., Dahlkamp, H., Stavens, D., Aron, A., Diebel, J., Gale, P. F. J., Halpenny, M., Hoffmann, G., Lau, K., Oak- ley, C., Palatucci, M., Pratt, V., and Stang, P. (2006), Stanley: The robot that won the darpa grand challenge. Journal of Field Robotics 23, 661-692.
[۲۱] Xu, R. Y. D., Allen, J. G., and Jin, J. S. (Darlinghurst, Australia, Australia, 2004), Robust real-time tracking of nonrigid objects. In Proceedings of the Pan-Sydney area workshop on Visual information processing, VIP ’05, Australian Computer Society, Inc., pp. 95-98.
[۲۲] Yilmaz, A., Javed, O., and Shah, M. (2006), object tracking: A survey. ACM Computing Surveys (CSUR) 38, 45.
[۲۳] Arduino Home Page, http://www.arduino.cc

ضمائم
جهت نصب و راه اندازی برنامه Microsoft Visual Studio 2013، بر روی فایل اجرایی نصب برنامه کلیک راست کرده و Run as Administerator را انتخاب می کنیم. سپس گزینه Next را زده و به مرحله بعدی می رویم. گزینه موافقت با حقوق و قوانین را انتخاب کرده و Next می زنیم (۱۹-۱).
شکل ۱۹-۱
در پنجره بعدی با انتخاب گزینه ها دکمه Install به مرحله بعدی می رویم (۱۹-۲).
شکل ۱۹-۲
با اتمام مراحل نصب برای تنظیم پیش فرض های محیط Visual Studio گزینه Launch را کلیک می‌کنیم. سپس تنظیمات مورد نظر خود را انتخاب می کنیم (۱۹-۳).

( اینجا فقط تکه ای از متن فایل پایان نامه درج شده است. برای خرید متن کامل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )

شکل ۱۹-۳
در مرحله نهایی وارد محیط Visual Studio می شویم (۱۹-۴).
شکل ۱۹-۴
نحوه نصب و راه اندازی برنامه OpenCV
وارد پوشه OpenCV شده و فایل اجرایی برنامه OpenCVرا باز می کنیم. سپس گزینه Next را زده و به مرحله بعدی می رویم (۱۹-۵).

شکل ۱۳-۱- نمای شماتیک ژیروسکوپ ارتعاشی نوری میکروماشین شده

شکل ۱۴-۱- نمای شماتیک ژیروسکوپ MOEM

فصل دوم
تبیین فرایند تحریک در ژیروسکوپ های ارتعاشی
۱–۲– مقدمه
در این قسمت بطور خلاصه انواع ارتعاشات مکانیکی برای درک بهتر فرایند تحریک مورد بررسی قرار می گیرند. ما ارتعاشات را به رده های مجزا بر حسب نوع ارتباطشان بین فرکانس اعمالی و فرکانس طبیعی ساختار تقسیم بندی می کنیم. در واقع تحلیل دینامیکی اکثر ساختارهای واقعی با بهره گرفتن از مدل های چند درجه آزادی صورت می گیرد. فرض می کنیم که شکل کلی معادلات حرکت یک ساختار N درجه آزادی بصورت زیر باشد:

( اینجا فقط تکه ای از متن فایل پایان نامه درج شده است. برای خرید متن کامل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )

M + C+ K+ () = _۱(t) + _۲(t)(1-2)
که M ماتریس جرم، C ماتریس میرایی، K ماتریس سختی(صلبیت) و ()یک بردار غیر خطی است که در ساختار قرار گرفته است. سمت راست معادله نشان دهنده نیروی خارجی وارد شده به ساختار است. در معادله (۱-۲)، M،C،K و_۲(t) ماتریس های N×N هستند. ازسوی دیگر بردارجابجایی(t)، ترم غیر خطی () و بردار نیروی_۱(t) ، بردارهای ( N×۱) می باشند. نیروی برداری اعمال شده به سیستم _۱(t) و ماتریس _۲(t) توابع زمانی متناوبی هستند که مقادیر آنها بترتیب برابرند با f₁cosΩ_۱t و f₂cosΩ_۲t
در معادله(۱-۲) اگر مقادیر_۱(t) و _۲(t) برابر صفر باشند، ارتعاشات از نوع آزاد خواهد بود که در این حالت تمامی ترم های معادله شامل بردار جابجائی (t) یا مشتقات آن می باشد و ضرایب معادله هم وابسته به زمان نخواهد بود. ارتعاشات آزاد در سیستم واقعی بخاطر اتلاف انرژی بتدریج از بین می رود و سرانجام سیستم به حالت سکون در وضعیت تعادل می رسد.
از سوی دیگر ارتعاشات را وقتی اجباری می نامیم که یک یا چند نیروی متناوب خارجی به سیستم اعمال شوند. در این حالت، معادله حرکت را می توان بوسیله یک تابع پریودیک (متناوب) معینی از زمان بیان نمود.
وقتی فرکانس اعمالی متناوب باشد، نوسانات در نقاط اوج دامنه بصورت رزونانسی در می آیند. همانطور که در شکل۱-۲ نشان داده شده رزونانس خارجی ایجاد شده را می توان به سه رده تقسیم بندی نمود: رزونانس اولیه، رزونانس ثانویه و رزونانس پارامتری.
در بیشتر سیستم های مکانیکی، توجه ما به رزونانس اولیه به این خاطر است که فرکانس اعمالی نزدیک به یکی از فرکانس های طبیعی سیستم می باشد. وقتی سیستم غیرخطی باشد، سیستم ممکن است در یک فرکانس متفاوتی از رزونانس اولیه نوسان کند که در نتیجه بصورت رزونانس ثانویه در خواهد آمد. رزونانس ثانویه را می توان به سه نوع وابسته به فرکانس طبیعی سیستم تقسیم بندی نمود: رزونانس هارمونیک تحتانی، رزونانس هارمونیک فوقانی و رزونانس هارمونیک تحتانی- فوقانی[۹].
علاوه بررزونانس های اولیه و ثانویه رزونانس دیگری بنام رزونانس پارامتری نیز وجود دارد.این رزونانس بوسیله نیروی خارجی یا ارتعاش متناوب بعضی از پارامترهای سیستم که نسبت به حرکت سیستم حساس می باشند، رخ می دهد. زمانی از نیروی خارجی برای ایجاد رزونانس پارامتری استفاده می شود که جهت راستای نوسان رزونانس های اولیه و ثانویه با هم یکی بوده و در اینصورت جهت نیرو باید بر راستای این نوسان عمود باشد. رزونانس پارامتری را به دو صورت می توان طبقه بندی نمود : رزونانس پارامتری پایه (اولیه) و رزونانس پارامتری اصلی.

شکل ۱-۲- طبقه بندی رزونانس خارجی

شکل ۲–۲- طبقه بندی رزونانس داخلی
رزونانس های داخلی را رزونانس پارامتری خودکار نیز می نامند زیرا حفظ رزونانس سیستم بواسطه برخی روابط که میان فرکانس های طبیعی سیستم وجود دارد صورت می گیرد. همانطور که در شکل ۲-۲ نشان داده شده وقتی رابطه بین فرکانس های طبیعی یک نسبت عددی صحیح می باشد، انتقال انرژی از حالت فرکانس بالا به حالت فرکانس پایین اتفاق می افتد[۱۰].
۲–۲– تحریک پارامتری
نایوف و ماک در سال ۱۹۷۹ و باتئو در سال ۲۰۰۵ ،[۱۱]،جزئیات فرایند تحریک را تشریح کردند. یک معادله دیفرانسیل شامل ضرایب متغیر با زمان را بصورت زیر در نظر می گیریم :
+ P₁(t) + P₂(t)x = f (t) (۲-۲)
در معادله فوق اگر بجای تحریک خارجی صفر بگذاریم یعنی f (t)= 0 ، ترم های وابسته به زمان در معادله می تواند بر تحریک تأثیر بگذارد. همانطور که در معادله (۲-۲) نشان داده شده تحریک ثابت همراه با تحریک خارجی می تواند ظاهرگردد. این معادله خطی بوده، ضرایب آن ثابت نبوده و جواب عمومی آن را می توان از جمع جواب خصوصی معادله کامل با جواب عمومی معادله همگن بدست آورد. اگر x₁(t)وx₂(t) دو جواب مستقل از معادله همگن باشند، جواب عمومی را می توان با ترکیب خطی x(t) = C₁ x₁(t) +C₂ x₂(t) بدست آورد.
مدل سیستم بوسیله یک معادله دیفرانسیل مرتبه دوم از نوع معادله (۱-۲) اما بدون تحریک خارجی و با توابع P₁(t) و P₂(t) که متناوب با زمان و با دوره تناوب Tمی باشد، مورد بررسی قرار می گیرد.
برسی این نوع از معادلات در سال ۱۸۸۳ توسط فلوکات صورت گرفت و منتشر گردید و از اینرو به نظریه فلوکات معروف شد.
+ P₁(t) + P₂(t)x = ۰ (۳-۲)
بواسطه تبدیل مطرح شده در زیر:
x = exp[ − P₁(t)d(t) ]
معادله (۳-۲) را می توان بصورت زیر نوشت :
+ P(t) = 0 (۴-۲)
که

شکل۲-۱۶-شماتیک ساختار سیستم قدرت. [۳۷]
هدف از بهینه سازی به حداکثر رساندن سود کارکرد تجهیزات بوده و به عنوان یک شاخص عملکرد تعریف می شود. از آنجا که هدف در اینجا هزینه ظرفیت باتری است، تابع هدف را به منظور حداقل رساندن ظرفیت تعریف می کنیم. تلاش هایی برای استفاده از BES برای بهبود دینامیک کنترل بار- فرکانس به طور اجرایی نیز صورت گرفته است. همچنین BES در مواجهه با نیازهای ناگهانی به توان حقیقی بار مفید بوده و در کاهش پیک انحرافات فرکانس و توان خط ارتباطی و همچنین کاهش مقادیر ماندگار تبادلات سهوی و خطای زمان موثر می باشد.

(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

۲-۵ مدل ذخیره انرژی :
برای فعال کردن مدل BES که به راحتی در تجزیه و تحلیل پایداری سیستم قدرت مورد استفاده قرار می گیرد، مدل حوزه فرکانس در شکل۲-۱۷ نشان داده شده است. طرح کنترل کمک می کند تا BES راکه توانایی قدرت فعال و مدولاسیون توان راکتیو با توجه به نیاز سیستم را دارد، تحلیل کرد .
شکل ۲-۱۷-مدل یک BES در شبکه قدرت
از آنجا که کنترل توان اکتیو فرکانس، سیستم قدرت را به طور مستقیم تحت تاثیر قرار می گیرد، که
به سرعت یک ژنراتور وابسته است افزایش قدرت انتقال فعال شده، از طریق تبدیل کنترل بسته به انحراف فرکانس اندازه گیری یا انحراف سرعت روتور مولد توربین است که

(۲-۱۰)

=

از آنجا که تنظیم ولتاژ با کنترل توان راکتیو وابسته است ، افزایش توان راکتیو منتقل شده از طریق مبدل بسته به انحراف ولتاژ ترمینال کنترل شده به دست آمده است که در آن، حلقه کنترل مانند زیر

(۲-۱۱)

=

شکل ۲-۱۸-اجزاء مدل یک BES به صورت بلوک دیاگرامی [۳۷]
شبیه سازی هر دو حالت از عمل در شارژ و دشارژ، از مدار معادل از شکل۲-۱۸ به منظور مطالعه پایداری دینامیکی، در حالتی که ولتاژ باتری ثابت نبوده و به شرایط عملیاتی وابسته نیست انجام می گیرد. همچنین، این تاخیر زمانی کوچک با توجه به زمان پاسخ سریع در عین حال قابل اغماض نیست معرفی می کند [۳۷] [۳۸] [۳۹] ولی در شبیه سازی برای مدل پیشنهادی این پایان نامه کل سیستم باتری را شبیه سازی کرده همراه با سیستم کنترلی و نتایج بسیار دقیقتر آن ارائه شده است.
۲-۶ مدل اینورتر برای تولید DC/AC
در مقاله [۴۹] برای تبدل توان سه فاز با مدلاسیون DC/AC از اینورتر استفاده شده است، جهت کنترل (PWM) پهنای پالس در مرجع DC/AC توان اکتیو و راکتیو خروجی اینورتر روش کنترلی مبتنی بر دستگاه مرجع سنکرون ارائه شده است.

شکل ۲-۱۹ مدار بایاس از اینورتر منبع ولتاژی [۴۹]
نکته مهم این است که با بیان معادلات در دستگاه مرجع سنکرون تغییرات Iq وابسته به توان راکتیو و Id وابسته به توان اکتیو خواهد بود به این ترتیب برای کنترل توان اکتیو و راکتیو کنترل می شوند. برای این Iq و Id کافی است به ترتیب جریانهای در هر لحظه زاویه فاز ولتاژ PLL که ابتدا حساب می گردد و توسط بلوک کنترلی سوییچینگ مدار سه فاز را انجام می دهد.
ورودی Iq و Id جریان های PI با بهره گرفتن از دو کنترل کننده کنترل می شوند که توان اکتیو و راکتیو مورد نظر در خروجی تولید شود. [۱]
شکل ۲-۲۰-سوییچ زنی PWM برای یک فاز برای جریان [۴۹]

فصل سوم
روش تحقیق

۳-۱ مقدمه:
در این فصل برای کنترل فرکانس از سیستم کنترلی هوشمند استفاده شده به صورت خودکار ضرایب برای نیروگاه گازی و باتری قابل محاسبه بوده. اگر به سیستم دیگر ادواتی متصل شود نیاز به محاسبه ماتریس حالت نبوده و معیار دقیق پارامترها را با روش pso برای سیستم فازی بدست می آورد.
برای بررسی تعیین مقادیر ضرایب قابل دسترس در کنترل فازی قوانین فازی را در ابتدا نوشته خود که برای کنترل فرکانس در شبکه در نظر گرفته ایم، به روش الگوریتم پرندگان برای بهینه سازی هر چه بهتر معیار خطا هستیم .
۳-۲مدل فازی:
برای تحلیل کار نیاز به طرز عمل کرد یک سیستم فازی داریم و به تشریح اجزاء مختلف یک مدل فازی پرداخته ایم .یک سیستم فازی در واقع یک تصمیم گیرنده در شرایط مختلف است و آن را در رتبه کنترل هوشمند قرار می دهد البته تصمیم را طبق قوانینی ثابت و در شرایط خاص طبق الگوی دیکته شده به آن می گیرد.در پروژه هایی که در آن از تنظیم مدل فازی استفاده شده، از یک فرد خبره یا با روش سعی و خطا به جواب مطلوب می رسند .البته روش هایی که نیاز به ماتریس حالت شبکه بوده و با روش های کنترل مدرن معیاری برای سیستم فازی می باشد نیز مورد توجه است.
۳-۲-۱:قسمت های مختلف یک سیستم فازی:
۱) فازی سازی:^[۴۳]که عمل تبدیل کننده داده های مورد نظر در آن پروسه به مقادیر قابل آنالیز برای سیستم فازی باشد.

۱-۸-تکنولوژی کنترل بدون حس‌گر سرعت ماشین‌های القایی
زمانی دیدگاه کنترل بدون حس گر سرعت موتور القایی در کاربردهای صنعتی مورد توجه قرار گرفت که مزایای آن هم چون کاهش قیمت درایو و رها شدن از شکنندگی حس‌گرهای مکانیکی و مشکلات نصب آن در بعضی از کاربردها برای مصرف کنندگان آشکار شد. تکنیک های مختلفی برای به دست آوردن سرعت رتور و تخمین شار رتور یک ماشین القایی برای کنترل بدون حس گر در دو دهه گذشته مورد مطالعه قرار گرفته است که می‌تواند به صورت زیر در حالت کلی طبقه بندی شود :

( اینجا فقط تکه ای از متن فایل پایان نامه درج شده است. برای خرید متن کامل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )

۱ـ موضوع قطب بر جسته
۲ـ مدل ولتاژ و جریان تخمین گرهای شار و سرعت
۳ـ طرح تطبیقی مدل مرجع
۴ـ رؤیتگر تطبیقی
۵ـ فیلترهای کالمن توسعه یافته^[۶]
۶- رؤیتگرهای مد لغزشی^[۷]
۷ـ شبکه عصبی مصنوعی و هوش مصنوعی مبتنی بر کنترل بدون حس گر.
دیدگاه قطب های برجسته که عملکرد در سرعت پایین قابل قبولی دارد مبتنی بر تزریق سیگنال های تست با فرکانس بالا است که در اشباع ناشی از برجستگی رتور یا ساختمان هندسی تجسس می‌کند. این روش به دقت بالا در اندازه گیری و افزایش پیچیدگی سخت افزار و نرم افزار مربوط به طرح کنترل برداری استاندارد نیاز دارد. در اثر تزریق سیگنال فرکانس بالا ، امکان بوجود آمدن ریپل های گشتاور ، لرزش و نویز قابل شنیدن می‌باشد. علاوه بر این به دلیل داشتن یک گنجایش پایین در داشتن برجستگی رتور در موتورها، پاسخ مطلوبی در این روش بدست نمی‌آید. در حقیقت بالا بردن برجستگی به طراحی ماشین نیازمند است و یا اینکه برجستگی مبتنی بر تکنیک ماشین مخصوص است و نمی‌توان آن را در ماشین استاندارد اجراء کرد. مدل ولتاژ همچنین به اندوکتانس نشتی نیز وابسته است. مدل جریان رؤیتگر شار برای عملکردهای بهتر در سرعت های پایین در نظر گرفته می‌شود. همچنین دقت این روش نسبتاً بی تأثیر از اندوکتانس نشتی برای هر وضعیت عملکردی است. اما این روش در سرعت بالا خوب کار نمی‌کند که دلیل آن تغییرات مقاومت رتوربه خاطر حرارت است. برای بهتر شدن عملکرد ، پیشنهاد شده است که رؤیتگر مدل جریان در سرعت پایین و رؤیتگر مدل ولتاژ در سرعت بالا استفاده شود.
در سیستم تطبیقی مدل مرجع یک تخمین گر شار به عنوان مدل مرجع عمل می‌کند و دیگری به عنوان تخمین گر تطبیقی عمل می کند. تخمین بر اساس مقایسه بین خروجی های دو تخمین گر صورت می‌گیرد و آن گاه خطای خروجی به عنوان یک مکانیزم مناسب تطبیق برای درایو استفاده می‌شود که سرعت تخمینی را تولید می‌کند. این روش ها نیاز به انتگرال گیری دارد. برای غلبه بر مشکل انتگرال گیری پِنگ^[۸] در ]۵[ پیشنهاد استفاده از نیروی ضد محرکه الکتریکی و توان راکتیو لحظه ای را به عنوان راه های دیگر تخمین سرعت در کنترل کننده های تطبیقی مطرح کرده است.
دیدگاه های مبتنی بر رؤیتگر تطبیقی می‌توانند عملکرد ارجح تری با بهره گرفتن از قوانین مشتق شده تطبیقی با محاسبات نسبتاً ساده داشته باشند. هر چند نیرومندی پارامتری شان با اطمینان ضمانت نمی‌شود. رؤیتگرهای کاهش مرتبه یافته نیز طراحی شده اند که در آنها تنها شار رتور و نه جریان استاتور تخمین زده می‌شود. آن گاه با بهره گرفتن از خطای بین بردار واقعی ولتاژ استاتور و یکی از مقادیر تخمینی عمل تصحیح انجام می‌شود. به هر حال این روش به افزودن یک حس گر ولتاژ نیازمند است که چنین چیزی مطلوب نیست. کالمن فیلترهای توسعه یافته نیز مطرح شده اند چرا که پتانسیل حل بهتر تخمین شار را دارند. متأسفانه این دیدگاه شامل بعضی معایب ذاتی نظیر هزینه مربوط به محاسبه و نداشتن طراحی ویژه و موضوع میزان سازی است. استفاده از مد لغزشی به خاطر داشتن مزیت نیرومندی و غیر حساس بودن پارامترها رواج یافته است. رؤیتگرهای شار با بهره گرفتن از تکنیک مد لغزشی برای کنترل بدون حس گر ماشین القایی طراحی شده‌اند. این الگوریتم‌ها از یک رؤیتگر شار مدل جریان استفاده می‌کنند و یک تصحیح ترم خطای تخمین جریان را به کار می‌برند.
این رؤیتگرها به سرعت رتور و ثابت زمانی رتور برای جریان و تخمین های شار نیاز دارد. بنابراین یک خطا در تخمین سرعت یا ثابت زمانی رتور روی تخمین های شار و سرعت تأثیر می‌گذارد.رویتگرهای شبکه عصبی مصنوعی و هوش مصنوعی می‌توانند به عملکرد بالا دست یابند ولی نسبتاً پیچیده بوده و نیازمند به زمان زیاد محاسبه هستند.
علائم استفاده شده در معادلات این فصل به شرح زیر می‌باشند:
: مقاومت رتور و استاتور
L_lr ، L_ls : اندوکتانس نشتی رتور و استاتور
L_m : اندوکتانس مغناطیس شوندگی
L_s = L_ls + L_m : اندوکتانس معادل استاتور
L_r = L_lr + L_m : اندوکتانس معادل رتور
: ثابت نشتی
: ثابت زمانی رتور
سرعت موتور :
سرعت سنکرون :
T_e : گشتاور الکترومغناطیس
T_L : گشتاور بار
P : تعداد جفت قطب ها
J : ثابت اینرسی موتور
: عملگرمشتق
V_ds , V_qs : مؤلفه های d و q ولتاژهای استاتور (مرجع گردان)
: مؤلفه های d و q جریان های استاتور
i_dr , i_qr : مؤلفه های d و q جریان های رتور
: مؤلفه های d و q شار پیوندی استاتور
: مؤلفه های d و q شار پیوندی رتور
: مؤلفه های ولتاژهای استاتور (مرجع ساکن)
: مؤلفه های جریان های استاتور
: مؤلفه های جریان‌های رتور
: مؤلفه های شار پیوندی استاتور
: مؤلفه های شار پیوندی روتور
: جریان های تخمینی استاتور
: شار پیوندی تخمینی رتور
: شار پیوندی تخمینی استاتور
روش‌هایی برای کنترل سرعت
درایوهای AC بدون حس‌گر سرعت
۲-۱-مقدمه
درایوهای Ac با کنترل تمام دیجیتال به یک تکنولوژی برتر در رنج وسیعی از کاربردها از قیمت پایین تا سیستم های گران قیمت با عملکرد سطح بالا رسیده اند. ادامه پژوهش بر روی حذف حس گر سرعت روی محور ماشین بدون اخلال در عملکرد دینامیکی سیستم کنترل درایو متمرکز شده است. تخمین سرعت یک توجه ویژه به درایوهای موتور القایی است که سرعت مکانیکی رتور با سرعت میدان مغناطیسی گردان متفاوت است. از مزایای درایو موتور القایی بدون حس گر سرعت می‌توان به قیمت کمتر ، اندازه کوچکتر درایو ماشین ، حذف سیم های حس گر و افزایش قابلیت اعتماد اشاره کرد. در سال های نزدیک قبلی راه حل های متفاوت متنوعی برای این درایوهای بدون حس گر پیشنهاد شده است. در این فصل مزایا و محدودیت های روش های انجام این کار مورد بحث قرار می‌گیرد. برای این کار از دیاگرام گذر سیگنال کمیت های فضای برداری مختلط جهت توصیف فیزیکی و ریاضی هوشمندانه سیستم ها در کنترل درایوهای Ac بدون حس گر استفاده شده است.
۲-۲- دینامیک ماشین
۲-۲-۱-معادلات اساسی
نمایش گرافیکی سیستم های دینامیکی توسط دیاگرام گذر سیگنال یک ابزار خوب و واضح است. بسط این روش به متغیرهای حالت مختلط ، توصیف اغتشاشات سینوسی مقادیر مغناطیسی و الکتریکی اطراف فاصله هوایی مدّور ماشین دوار اخیراً در ]۶[ ارائه شده است. این تکنیک یک انتقال سودمند داده ها از رفتار دینامیکی سیستم های مهم و پیچیده را با یک نماد سازی ساده برای فهم پیشنهاد می‌کند. معادلات ماشین در جملات مقادیر فضای برداری مختلط به صورت زیر هستند:

(۲-۱-الف)