itüdgisi/d mühndislik Cilt:9, Sayı:5, 157-167 Ekim 1 AC asnkon motoun modl tabanlı kontolü Rmzi ARTAR *, Şniz ERTUĞRU İTÜ Fn Bilimli Enstitüsü, Makina Mühndisliği Pogamı, 34437, Gümüşsuyu, İstanbul Özt Ytmişli yıllaın başında gliştiiln dolaylı Alan Oyantasyonlu Kontol (AOK) mtodu, AC asnkon motolaın yüksk başaım gktin dğişkn hız uygulamalaında kullanılmasını sağlamıştı. Diğ taaftan, yüksk mtbli çok dğişknli doğusal olmayan matmatik modlll tmsil dilbiln AC asnkon motola, sahip olduklaı kamaşık dinamiğ ilav olaak, çalışmalaı sıasında bilinmyn bozuculaa (yük momnti) v oto v stato dinci gibi paamtlinin dğişimlin mauz kalıla. Halihazıda yapısal basitliği v kullanımının yaygınlığı ndniyl asnkon motolaın hız kontolünd PID kontol yaygın olaak kullanılmaktadı. Bu yaygın kullanımına ağmn PID kontolün biçok dzavantajlaı söz konusudu. En önmli dzavantajlaından bii h çalışma şatında istnn kapalı çvim pfomans talplini kaşılayabilck kazanç paamtlinin ayalanması işidi. Tipik bi AOK şmasında, aynı anda aya dilmsi gkn üç PID çvimi vadı. Pfomans talpli gnllikl bibiliyl çliştiğindn, h çvim için n uygun kazançlaı ayalama işi oldukça uzun zaman v aynı zamanda dnyim gktii. Ayalanmasının nisptn kolay olduğu Modl Öngöülü Kontol, son yıllada doğusal v doğusal olmayan sistmlin kontolünd oldukça yaygın olaak kullanılan önmli mtotladan bii olmuştu. Bu çalışmada PID kontolün dzavantajlaını otadan kaldımak v AC asnkon motoun bozucu ddtm cvabı v kumanda izlm pfomansını gliştimk üz bi modl öngöülü kontol tkniği gliştiilmişti. Duum uzayı fomunda gliştiiln tknikt, AC motoun fans modli olaak dolaylı vktö kontolü pnsibindn faydalanılaak tütiln doğusal bi modl tml alınmıştı. Öniln tkniğin gübüzlüğünü v izlm pfomansını otaya çıkamak için dğişik bnztim snayolaı oluştuulmuştu. Anahta Kliml: AC asnkon moto, modl öngöülü kontol, alan oyantasyonlu kontol. * Yazışmalaın yapılacağı yaza: Rmzi ARTAR. mzi.ata@simco-tch.com; Tl: (4) 38 54 66. Bu makal, biinci yaza taafından İTÜ Fn Bilimli Enstitüsü, Makina Mühndisliği Pogamı nda tamamlanmış olan "Modl ba contol of AC induction moto" adlı doktoa tzindn hazılanmıştı. Makal mtni 3.7.9 taihind dgiy ulaşmış, 5.11.9 taihind basım kaaı alınmıştı. Makal il ilgili tatışmala 31.1.11 taihin kada dgiy göndilmlidi.
R. Ata, Ş. Etuğul Modl pdictiv contol of AC induction moto Extndd abstact Th DC motos hav bn th most popula in th motion contol applications du to thi flxibility in th contol of toqu and spd using fild flux and amatu cunt. Howv, DC motos posss inhnt poblms du to th xistnc of th commutatos and bushs. Th commutatos qui piodical maintnanc and also du to th spaks catd by thm DC motos cannot b u in xplosiv o coosiv nvionmnts. On th oth hand, sinc th AC cunt has bcom an conomical fom of pow supply fo opating industial machiny, much attntion has bn givn to th dvlopmnt of AC motos. Som advantags of AC induction moto a: Cost ffctivnss, high liability, no commutato and bush mchanism, no lctic acing, tc. Th only dawback holding ths motos bhind fom mo common us was th difficulty of vaiabl spd contol. Howv, with th invntion of Fild Ointation Contol (FOC), th us of AC induction moto has bcom mo and mo abundant. Th FOC tchniqu dcoupls th flux and toqu contol, in an AC moto, thus maks high pfomanc induction moto div thotically fasibl. Du to th lativly simpl fomulation, most of th industial divs utiliz indict FOC tchniqu. Cuntly, PID contoll stuctu is widly u in th indict FOC ba div, mainly du to its simplicity in stuctu, and familiaity to most fild opatos. Howv, dspit its widspad us, PID contoll dos hav a numb of limitations. On of th main dawbacks of PID contoll is th task of tuning gains to achiv a st of dsid clo-loop pfomanc in vy condition. It is vy difficult to suit a wid ang of woking conditions with only a st of fixd gains. Also, dspit its simplicity, th PID contoll cannot always ffctivly contol systms with changing paamts o stong nonlinaitis and thy may nd fqunt on-lin tuning. In a typical PID ba indict FOC schm, th a th PID loops that should b tund poply. Sinc pfomanc spcifications gnally conflict with ach oth, th task of tuning gains to mt sval clo-loop pfomanc spcifications quis considabl tim and xpinc. Ths dawbacks of th PID ba contolls imply a nd fo a liabl contol mthod dsignd systmatically to mt all pfomanc spcifications. This, in fact, was th on of th main objctivs of this study. MPC is on of th most impotant mthods fo both lina and nonlina systms including unstabl systms. Also, th concpt pdictiv contol is not stictd to singl input singl output (SISO) systms; it can asily b applid to multi input multi output systms. On of th attactiv fatus of pdictiv contoll is that thy a lativly asy to tun. On th oth hand, sinc pdictiv contoll is valuatd in th class of modl ba contoll dsign mthod, a modl that adquatly psnts th plant must b availabl. If a plant can b psntd with a lina modl, th calculation of th contol action would b lativly fast, thus suitabl fo industial FOC divs. Th is thfo a stong motivation fo obtaining th lina modl of AC induction moto. AC IM is ssntially a high od multivaiabl nonlina systm. In this wok, utilizing th pincipl of indict FOC and applying th input-output linaization tchniqu, a ducd od lina modl of AC IM was dvlopd. Simila lina modl ba modl pdictiv contol study in th litatu (Kutasi t al., 8) did not consid th stady-stat o cau by modl unctaintis, viscous fiction, unknown distubancs, tc. Howv, th induction moto cannot gnat any toqu at zo spd if stady-stat o xists. In this study, to mov th stady-stat o, an atificial stat as an intgato of th lctomchanical toqu o has bn addd. Th nw stat gatly impovd th pfomanc of th dvlopd modl ba contolls. On of th main contibutions of this wok was to dvlop a modl pdictiv contol tchniqu ba on th indict FOC to impov th command tacking pfomanc and th distubanc jction spons of th AC induction moto. Sval simulations w pfomd to illustat th tacking pfomanc and obustnss of th popo tchniqu. It was sn that th MPC ba contoll could impov th pfomanc of classical indict FOC divs spcially in th psnc of distubanc such as xtnal load toqu and changs in th oto sistanc. Kywods: AC Induction moto, modl pdictiv contol, fild ointation contol. 158
AC asnkon motoun modl tabanlı kontolü Giiş DC motola, alan akısı v amatü akımı kullanaak yapılan momnt v hız kontolündki snk yapısı saysind n popül motola olmuşladı. Fakat bu motolaın va olan bilzik v fıçala ndniyl yapısal poblmli vadı. Bilzikl piyodik bakım gktiil v aynı zamanda ndn olduklaı lktiksl akla yüzündn DC motola patlayıcı v koozif otamlada kullanılamazla. Ayıca bilziklin mkanik tmaslaı DC motolaın yüksk gilim v yüksk hızlı çalışmalaına sınılama gtii. Diğ taaftan, ndüstiyl makinalaın çalıştıılmasında AC akımın standat bi güç kaynağı halin glmsindn itiban AC makinalaın gliştiilmsin daha büyük bi önm vilmy başlanmıştı. AC asnkon motolaın bazı üstünlükli aasında konomik v dayanıklı olmalaı, fıça v bilzik mkanizması olmaması, lktik akı oluştumaması sayılabili. Bu motolaın çok daha yaygın olaak kullanılmasına ngl olan tk dzavantajının dğişkn hız kontolü uygulamasındaki güçlükl idi. Tmld yüksk mtbli çok dğişknli doğusal olmayan bi sistm olan AC asnkon moto, oldukça komplks bi dinamiğ sahipti. Bu motola çalışmalaı sıasında bilinmyn bozuculaa (yük momnti) v oto v stato dinci gibi paamtlin dğişimlin mauz kalıla. Bununla bilikt, Hass (1969) v Blaschk (1971) taafından Alan Oyantasyonlu Kontol (AOK) mtodunun gliştiilmsiyl AC asnkon makinalaın kullanımı gidk yaygınlaştı. AOK tkniği basit dönüşüml il momnt v akı kontolünü ayıaak motoun DC moto gibi modllnmsini sağla. Bu dönüşüml Clak dönüşümü kullanaak stato akımlaının iki DC akımına çvildiği abc-dq dönüşümü olaak bilini. Bu iki DC akım daha sona Pak dönüşümü kullanılaak dön fans koodinat ksnindki komponntlin dönüştüülü. Stato akımlaının dönüştüülmsi asnkon motoun komplks üç fazlı moto gibi dğil DC moto gibi modllnmsini sağla. Günümüzd AOK doğudan v dolaylı AOK mtotlaı olmak üz iki gupta sınıflandıılmaktadı. İki mtot aasındaki fak akı vktöü hsabında fans alınan koodinat sistminin (statik vya akı il aynı hızda dönn) sçimi il ilişkilidi. Doğudan AOK, oto hızı il bilikt oto akısının hassas olaak bilinmsini gkli kıla. Roto akı vktöünün Hall fkt vya özl bobin tipi snsöl il ölçmk mümkün olmakla bilikt snsö kullanımı atan donanım kamaşıklığı v maliyt ndniyl uygun göülmz. Bu ndnl litatüd oto akı vktöünü kstimk amaçlı çok sayıda duum gözlmlyici tasaım tkniği önilmişti. Hsaplama süsi bi knaa bıakılısa, modl blisizliğinin olduğu duumlada oldukça hassas kstiimli ld tmd kullanılan n başaılı tknikldn bii Gnişltilmiş Kalman Filtsi di. Bununla bilikt ndüstiyl AOK süücülinin hsaplama hızı v hsap yükü kapasitsi kullanılan standat mikoişlmcil ndniyl sınılıdı. Bu ndnl ndüstiyl süücüld kullanılmak üz tasalanan hhangi bi kontol statjisi standat mikoişlmcill çalıştıılabilck basitlikt olmalıdı. Nisptn daha basit fomül dilbilmsi ndniyl ndüstiyl süücüld duum gözlmlyici vya snsö gktimyn dolaylı AOK tkniğinin kullanımı oldukça yaygındı. Aslında AC asnkon motolaın dğişkn hız kontolü uygulamalaında kullanımının daha popül hal glmsi, dolaylı AOK tkniğinin gliştiilmsi il hız kazanmıştı. Halihazıda yapısal basitliği v kullanımının yaygınlığı ndniyl asnkon motolaın süücülind PID kontol yaygın olaak kullanılmaktadı. Bu yaygın kullanımına ağmn PID kontolün biçok sınılamalaı söz konusudu. En önmli dzavantajlaından bii h çalışma şatında istnn kapalı çvim pfomans talplini kaşılayabilck kazanç paamtlinin ayalanması işidi. Sçiln tk bi sabit kazanç dğ stinin çalışma şatlaının bütün dğişim aalığına uygun olması oldukça güçtü. Aynı zamanda, basitliğin ağmn PID kontol, paamtli dğişn v doğusal olmayan özllikli güçlü sistmli tkili bi şkild kontol dmz, çalışma sıasında kazanç ayaına sık sık ihtiyaç duyabili. Şkil 1 d göüldüğü gibi tipik bi dolaylı AOK şmasında, aynı anda aya dilmsi gkn üç PID çvimi vadı. Pfo- 159
R. Ata, Ş. Etuğul mans talpli gnllikl bibiliyl çliştiğindn, bidn fazla kapalı çvim pfomans talplini aynı anda kaşılamak üz kazançlaı ayalama işi oldukça uzun zaman v aynı zamanda dnyim gktii. PID kontolün bu dzavantajlaı, tüm talpli aynı anda kaşılayan sistmatik olaak tasalamış güvnili bi kontol mtoduna ihtiyaç olduğunu göstmktdi. çıkamak üz çşitli snayola için yapılan simülasyon çalışmalaının sonuçlaı vilmişti. Son olaak sonuçla v glck çalışmala için önil sıalanmıştı. Duum uzayı fomunda asnkon moto modli Şkil iki snkon duan stato fans ksn takımı α-β v snkon hızda dönn d-q fans ksn takımını göstmktdi. Şkil 1. PI tmlli dolaylı AOK Modl Öngöülü Kontol konusu, ytmişli yıllaın sonunda Richalt (1978), Cutl v Ramak (198) taafından aynı anda otaya koyulmuştu. Günümüzd, bu mtot kaasız sistmli d için alacak şkild doğusal v doğusal olmayan sistml için kullanılan n önmli mtotladan bii olmuştu. Modl öngöülü kontolün n ilgi çkici özlliklindn bii ayalanmasının nisptn kolay olmasıdı. Bu çalışmada AC asnkon motoun bozucu ddtm cvabı v kumanda izlm pfomansını gliştimk üz dolaylı AOK tmlli bi modl öngöülü kontol tkniği gliştiilmişti. Öniln tkniğin gübüzlüğünü v izlm pfomansını otaya çıkamak için dğişik simülasyon snayolaı oluştuulmuştu. Modl öngöülü kontolün özllikl oto dincindki dğişiml, haici yük momnti gibi bozuculaın valığında klasik dolaylı AOK nın pfomansını gliştibildiği göülmüştü. Bu makal aşağıdaki gibi düznlnmişti: İlk olaak AC sincap kafsli asnkon moto, yük momntinin bilinmyn bozucu olaak alındığı doğusal olmayan duum uzayı modli il tanımlanmıştı. Sona giiş-çıkış doğusallaştıma mtodu il AC asnkon motoun doğusal modli tütilmişti. Daha sona, hız v momnt takibi için bi modl öngöülü kontol gliştiilmiş, öniln tkniğin pfomansını otaya Şkil. Duan stato α-β v snkon hızda dönn d-q fans ksn takımlaı d-q ksn takımını kullanaak iyi bilinn asnkon moto modli duum uzayı fomunda aşağıdaki gibi vilbili. -RE mr pωm ω σ s σ s s σ -R E pωm mr i -ω - i σ s σs i σs sq isq mr -R υ d = ω-pω υ d υq υq ω mr -R -(ω -pω ) ω -3pmυq 3pmυd B - J 4J J 1 σ s 1 σs v + vsq (1) 16
AC asnkon motoun modl tabanlı kontolü v,v : dq stato gilim bilşnli sq sq i,i : dq stato akım bilşnli φ,φ : dq oto akı bilşnli d ω ω τ p m R s R s J B q Buada, σ=1- : oto milinin lktiksl hızı : oto milinin mkanik hızı : ndüklnn lktiksl momnt : çift kutup sayısı : Kaçak ndüktans : Roto ndüktansı : Roto dinci : Stato ndüktansı : Stato dinci : indignmiş ylmsizlik momnti : Viskoz sütünm katsayısı m R R =R + s m E s kaçak faktöü, v R E şdğ dinç olaak tanımlanı (Saıoğlu vd., 3). Asnkon motoun kontol poblmi, motoun vilmiş bi fans hız vya momnt yöüngsini takip tmsini sağlayacak n uygun v v v sq stato gilimlini ütmk şklind tanımlanı. Modl öngöülü kontol tasaımı Asnkon motoun duum uzayı fomundaki göstimindn d göüldüğü gibi duum matisi sadc sabit paamtli dğil aynı zamanda oto akısı gibi duum dğişknlini d içmktdi v bu haliyl kapalı çvimli bi kontol tasaımı için uygun dğildi. Yukaıda bahildiği gibi AOK tkniği basit dönüşüml il momnt v akı kontolünü ayıaak asnkon motoun DC moto gibi modllnmsini sağla v PID kontol bu tkniğin uygulanmasında n yaygın olaak kullanılan kontol statjisidi. Bu yaygın kullanımına ağmn, bu tkniğin yukaıda da bahiln bazı dzavantajlaı vadı. Bu dzavantajlaı otadan kaldımak üz bu makald asnkon motoun tütiln bi doğusal modlini tml alan modl öngöülü bi kontol tasaımı gliştiilmişti. Kontol modlinin tml aldığı doğusal modlin duum dğişknli blilnikn, dolaylı AOK mtodunun tml pnsiplindn olan υ d(t)=sabit υ (t)= () q göz önün alınmıştı. Dnklm 1 dn; R R υ = i -(ω -pω )υ - υ m q sq d q (3) Dnklm göz önün alınaak, dolaylı AOK aşağıdaki şat sağlandığında gçklşi: R ω =pω + m sq υd i (4) Buna gö asnkon motoun dinamik dnklmli aşağıdaki şkild vili: R R 1 i =- i +ω i + υ + v E m sq d σs σs σs R p R ω 1 i =ω i - i + υ + v E m sq sq d sq σs σs σs R R υ =- υ + i m d d (5) (6) (7) τ (t)=k tυdi sq (8) Buada; 3p m k= t Dnklm 5-8 il viln alan oyantasyonlu moto dnklimi haln doğusal dğildi. Dnklm 6 daki mkanik hız timi akım dinamiğini hıza bağımlı kılmaktadı. Bununla bilikt doğusal olmayan bu dinamiği sistm duumlaını tka biçimlndik v doğusal olmayan sistm giişli uygulayaak (giiş-çıkış doğusallaştıma) otadan kaldımak mümkündü. 161
R. Ata, Ş. Etuğul Buna gö moto taafından ütiln lktomkanik momnt, yni duum dğişkni olaak q-ksni stato akımı il y dğiştiili. Dnklm 8 in zamana gö tüvi alınıp, Dnklm 4, 6 v 7 kullanılaak basitlştiildiğind; RE R v sq mυ d τ =-( + )τ +k tυd -pω (i + ) σs σs σs (9) ld dili. Dnklm 5 v 9 daki doğusal olmayan kısımla bi aaya gtiilk, linlştiilmiş u 1 v u sistm giişli oluştuulu. Bu yni sistm giişlini kullanaak asnkon moto modli aşağıdaki doğusal modl dönüştüülü. R R 1 - E m σ s s σs σ i i 1 τ R = E R u1 -( + ) τ + σ σs s υ d υ u d mr R - 1 i y= 1 τ 1 υ d (1) v u 1 v u cinsindn d-q ksnindki stato kumanda gilimli aşağıdaki dnklmll ifad dili. 1 v = (-ω i +u ) sq 1 σs v = 1 pω (i + υ )+ m sq d σs σs ktυd u (11) (1) Bnztim çalışmasında kullanılan motoa ait mkanik v lktiksl paamtl Tablo 1 d vilmişti. Bundan sonaki aşamada Dnklm 1 daki modli tml alan modl öngöülü bi kontol tasalanacaktı. Çok giişli çok çıkışlı doğusal bi sistmin ayık zaman modli duum uzayı fomunda aşağıdaki gibi vili. x(k+1)=ax(k)+bu(k) y(k) =Cx(k) (13) buada x(t) duum vktöü, u giiş vktöü, y ölçüln sistm çıkışlaıdı. Duum vktöünün tamamının ölçülbildiği kabul dildiğind x(k k)=x(k)=y(k) ˆ v C=I olu. Modl öngöülü kontol çözümü aşağıdaki amaç fonksiyonu minimiz dk ld dili. N Nu -1 ˆ Q(i) ˆ (14) R(i) i=n1 i=1 V(k)= x(k+i) t)-(k+i) + Δu(k+i)-1) Bu amaç fonksiyonunda N 1 v N minimum v maksimum amaçlanan ufuk, N u kontol ufuğudu. Q v R ağılık matisli olup sıasıyla izlm hatasını v kontol njisini czalandıı. (k+1) glck fans yöüngsi olup gçk fans yöüngsinin bibi aynısı olmak zounda dğildi. Kontol diln sistmin modli doğusal v kısıtlamala yoksa kasl amaç fonksiyonu için bi analitik çözüm ld dili (Macijowski, 1; Camacho, 4) Dnklm 14 il viln amaç fonksiyonu minimiz dildiğind optimal kontol kanunu aşağıdaki gibi ld dili: Δu(k)=K MP[T(k)-Ψx(k)- u(k-1)] (15) buada; T -1 T K MP =(Θ QΘ+R) Θ Q (16) Tablo 1. AC sincap kafsli asnkon motoa ait lkiksl v mkanik paamtl P [kw] f [Hz] J [kg.m ] B [Nm/(ad/s)] p V [V]. 5.13. 3 38 R s [Ω] R [Ω] s [H] [H] m [H] N m [pm] 1.68 5.85.158.158.15 95 16
AC asnkon motoun modl tabanlı kontolü A M (k+n ˆ 1 k) Nu A Τ(k)= M,Ψ=, N u +1 A (k+n ˆ k) M N A B B M AB+B M O M Nu -1 i N AB u -1 i i= A B B i= N u i i= A B AB+B M i= M M M N -1 i N AB -1 N-1 i i i= A B A B i= i= Nu i = A B Θ= (17) Şkil 3 t modl öngöülü kontolün gnl yapısı blok diyagamı olaak vilmişti. itatüd bnz doğusal modl tabanlı modl öngöülü kontol çalışmasında (Kutasi vd., 8) modl blisizlikli v bilinmyn bozuculaın ndn olduğu daimi jim hatası hsaba katılmamıştı. Ancak, ğ daimi jim hatası vasa, moto sıfı fans hızında hhangi bi momnt ütmz. Bu çalışmada, daimi jim hatasını otadan kaldımak için, momnt hatasının ntgali olan yapay bi duum dğişkni ilav dildi: z=τ - τ (18) * Buna gö döt duum dğişknli yni doğusal modl aşağıdaki şkild vili. R E mr - 1 σ s σs i i τ R E R = -( + ) τ 1 u 1 σs + υ d mr R υ d u - z z -1 1 i 1 τ y= 1 υ d 1 1 z (19) Sistmin kumanda giişi olan d-q düzlmindki stato gilimli, v v v sq, Dnklm 11 v 1 il hsaplanı. Gliştiiln modl tabanlı dntçinin pfomansını doğulamak üz sistmin bnztim modli gliştiilmişti. Aşağıdaki bölümd bu bnztim modli il yapılan çalışmalaın sonuçlaı tatışılmıştı. Bnztim sonuçlaı Öniln modl öngöülü kontol tkniğinin pfomans analizi için MATAB/Simulink d (1) no lu doğusal olmayan moto modlini tml alan bi AC asnkon moto modli oluştuulmuştu. Dnklm 15 il viln kumanda sinyalini oluştumak üz gkli matislin hsabı Şkil 3. Modl öngöülü dntçinin gnl yapısı 163
Rota Hızı [d/d] R. Ata, Ş. Etuğul yazılan bi pogam il öncdn yapılı. Buada dikkat dilmsi gkn bi nokta, matis hsaplamalaında Dnklm 19 il viln sükli duum modli dğil bu modlin ayık zamana dönüştüülmüş halinin kullanılması gktiğidi. Bnztim çalışmasında tüm modlin sayısal önklm adımı T s =x1-6 saniy, dntçinin kontol çvim piyodu is 1-4 saniy sçilmişti. Öniln tkniğin PID tmlli glnksl dntçil gö tkinliğini ölçmk üz Şkil 1 d gnl yapısı viln, üç adt PI bloğu içn kaşılaştıma amaçlı bi modl oluştuulmuştu. K MP hsabında kullanılan Q v R matisli aşağıdaki gibi sçilmişti. 5 5 1 6 Q, R 1 1 6 () 1 İlk bnztim snayosunda Tablo 1 d paamtli viln moto yüksüz hald. saniyd sıfı hızdan 75 d/d hıza çıkatılmış, v bu hızda.6 saniy bkldiktn sona fans hız.4 saniyd içind -75 d/d ya düşüülmüştü. -75 d/d hızda.6 saniy bkldiktn sona moto,. saniy içind sıfı hıza gtiilmişti. Böylc uygulamada bütün AOK süücülindn bklnn dntçinin döt bölgd çalışma pfomansı tst dilmişti. Şkil 4 tn göüldüğü gibi öniln modl öngöülü dntçinin hız fansını izlm pfomansı oldukça başaılı olup, glnksl PI tabanlı kontol gö daha kaalı bi davanış göstmişti. İkinci bnztim snayosunda bi öncki hız pofili kullanaak,.4 il.6 saniyli aasında 1 Nm, 1.4 il 1.6 saniyli aasında -1 Nm büyüklüğünd bi yük momnti uygulanmıştı. AC asnkon motoun fans hız v momnt pofilin kaşılık vdiği dinamik cvap Şkil 5 t 8 6 Rfans Hız Glnksl PI Dntçi Modl Öngöülü Dntçi 4 - -4-6 -8..4.6.8 1 1. 1.4 1.6 1.8 Zaman [s] Şkil 4. Modl öngöülü v glnksl PI dntçilin hız izlm pfomansı 164
Nomaliz dilmis Stato Gilimi [V/V] Roto Hızı [d/d] AC asnkon motoun modl tabanlı kontolü 1 8 Rfnc Hız Glnksl PI Dntçi Modl Öngöülü Dntçi 6 4 - -4-6 -8-1..4.6.8 1 1. 1.4 1.6 1.8 Zaman [s] Şkil 5. Modl öngöülü v glnksl PI dntçilin momnt izlm pfomansı 1.8 v vsq.6.4. -. -.4 -.6 -.8-1..4.6.8 1 1. 1.4 1.6 1.8 Zaman [s] Şkil 6. Kontol dğişknli 165
Momnt [N.m] v d-q ksni Roto Akısı [Wb/m] R. Ata, Ş. Etuğul vilmişti. Şkil 6 da is Şkil 5 tki dinamik cvabı oluştuan stato gilimli v v v sq göstilmişti. Şkil 6 dan da göüldüğü gibi kontol dğişknlind hhangi bi doyma oluşmamıştı. AC asnkon motoda Alan oyantasyonunun sağlandığını kanıtlayan n önmli göstg yük momntinin giiş çıkışlaına kaşı oto akısının q-bilşnin sıfı, d- bilşninin is sabit olaak kalabilmsidi. Şkil 7 dn d göüldüğü gibi modl öngöülü kontol il alan akısının d bilşni, 1 milisaniy içind fans dği olan.375 Wb/m y ulaşmış v yük momntindki dğişiml ağmn sabit kalmış, q bilşninin is sıfıda tutulması sağlanmıştı. Dolaylı AOK un bilinn poblmlindn bii oto zistansı gibi çalışma sıasında dğişn moto paamtlin kaşı oldukça hassas olmasıdı (Gonzalz vd., 8). Öniln modl öngöülü tkniğin oto dinci dğişimlin kaşı pfomansını inclmk üz oluştuulan bi simülasyon snayosunda, önc moto d/d da dönkn t=.4 saniyd 15 Nm lik yük momnti uygulanmış, daha sona oto dinci basamak şklind %35 azaltılmıştı. Şkil 8 dn d göüldüğü gibi modl öngöülü dntçi oto dincindki bu dğişimi PI dntçisin gö çok daha başaılı bi şkild kompanz dbilmişti. Sonuçla Bu çalışmanın ana katkılaından bii AC asnkon motoun bozucu ddtm cvabı v kumanda izlm pfomansını iyilştimk üz dolaylı AOK tmlli bi modl öngöülü kontol tkniği gliştimk olmuştu. Öniln tkniğin gübüzlüğünü v izlm pfomansını otaya çıkamak için biçok bnztim snayosu oluştuulmuştu. Modl öngöülü kontolün özllikl oto dincindki dğişiml, haici yük momnti gibi bozuculaın valığında glnksl PI tabanlı dolaylı AOK ün pfomansını gliştibildiği göülmüştü. d 1 q T 5-5 -1..4.6.8 1 1. 1.4 1.6 1.8 Zaman [s] Şkil 7. Roto akısı bilşnli v lkto-mkanik momnt dğişimi 166
Roto Hızı [d/d] AC asnkon motoun modl tabanlı kontolü 5 15 1 5 Glnksl PI Dntçisi Rfnc Spd Modl Öngöülü Dntçi..4.6.8 1 1. 1.4 1.6 1.8 Zaman [s] Şkil 8. Modl öngöülü v PI dntçilinin oto dinci dğişimin kaşı davanışlaı Kaynakla Blaschk, F., (197). Th pincipl of fild ointation as applid to th nw tansvcto clo loop contol systm fo otating-fild machins, Simns Rviw, 34, 17-. Camacho, E.F. v Bodons, C., (4). Modl pdictiv contol, Sping, U.S.A. Cutl, C.R. v Ramak, B.., (198). Dynamic matix contol A comput contol algoithm, Pocdings JACC, Pap WP5-B. Hass, K., (1969). About th dynamics of adjustabl-spd divs with convt-fd squil-cag induction motos (in Gman), PhD Disstation, Damstadt Tchnisch Hochschul. Gonzalz, H., Rivas, R. v Rodiguz, T., (8). Using an atificial nual ntwok as a oto sistanc stimato in th indict vcto contol of an induction moto, atin Amica Tansactions, IEEE (Rvista IEEE Amica atina), 6,, 176-183. Kutasi, N., Klmn, A. v Imcs, M., (8) Vcto contol of induction moto divs with modl ba pdictiv cunt contoll, ICCC8, IEEE 6th Intnational Confnc on Computational Cybntics. Macijowski, J.M., (1). Pdictiv contol with constaints, Pntic Hall, U.S.A. Nodin, K.B., Novotny, D.W. v Zing, D.S. (1985). Th influnc of moto paamt dviations in fd-fowad fild ointation div systms, IEEE Tansactions on Industy Applications, IA-1, 4, 19-115. Richalt, R., Rault, A., Tstud, J.. v Papon, J., (1978). Modl pdictiv huistic contol: Applications to industial pocsss, Automatica, 14, 5, 413-48. Saıoğlu, K., Gökaşan, M., Boğosyan, S., (3). Asnkon makinala v kontolü, Bisn Yayınvi. 167