Modelling and Fuzzy Control of DC Drive

ABSTRACT

An industrial DC drive (22kW) with fuzzy controller is simulated. Two models (linear and nonlinear) and two controllers (PID and fuzzy) are investigated. Using fuzzy controller for DC drive operation was successful.

INTRODUCTION

Two mathematical models of a DC drive are used. The first model is build as linear transfer function of converter and DC motor. The second model is build using advanced blocks from Power System Blockset (PSB) library. The library is an extension of MATLAB/Simulink environment from The MathWorks Inc. Using fuzzy logic and PSB library model seems to be new and promising approach to control of an electric drive. A linear and nonlinear model of DC drive will be used. The linear model consists of two parts: converter/rectifier and DC motor. A linear model of DC motor (figure 1) was build using Simulink blocks. There are two inputs (voltage and load) and two outputs (angular motor velocity and current). Its parameters are computed automatically from nominal catalogue data: motor power, voltage, current, speed, etc). It is very convenient to use nominal motor data as rotor inductance and resistance. DC motor constant and other internal motor parameters are difficult to find. The dead time Tmip may vary from zero to one-half the period of an AC source (0.01s for 50 Hz) [Devan, 1984]. It is assumed that six-phase thyristor bridge with mean dead time Tmip=1.67ms is used in the converter. A classic DC drive with two PID controllers is presented on figure 8. It was assumed to neglect a derivative signal and to use PI operation of a current controller only. Parameters of the current controller were derived from the model parameters using rules of module and symmetry. Then Nonlinear Control Design Blockset (NCD) was used for automatic tuning of the controller parameters (fig.2), to minimise the transient overshot.

چکیده

یک درایو DC صنعتی (22 کیلو وات) با کنترل کننده فازی شبیه سازی شده است. دو مدل (خطی و غیر خطی) و دو کنترل کننده (PID و فازی) مورد بررسی قرار می گیرند. استفاده از کنترل کننده فازی برای عملیات درایو DC موفق بود.

مقدمه

دو مدل ریاضی از درایو DC استفاده می شود. مدل اول به عنوان تابع انتقال خط مبدل و موتور DC ساخته شده است. مدل دوم با استفاده از بلوک های پیشرفته از Power System Blockset (PSB) ساخته شده است. این کتابخانه توسعهی محتوا MATLAB / Simulink از شرکت MathWorks است. با استفاده از منطق فازی و مدل کتابخانه PSB، رویکرد جدید و امیدوارکننده برای کنترل یک درایو الکتریکی به نظر می رسد. مدل خطی و غیر خطی درایو DC استفاده می شود. مدل خطی متشکل از دو بخش است: مبدل / یکسو و موتور DC. یک مدل خطی موتور DC (شکل 1) با استفاده از بلوک های Simulink ساخته شد. دو ورودی (ولتاژ و بار) و دو خروجی (سرعت موتور زاویه ای و جریان) وجود دارد. پارامترهای آن به صورت خودکار از داده های کاتالوگ اسمی محاسبه می شود: قدرت موتور، ولتاژ، جریان، سرعت و غیره). استفاده از داده های موتور اسمی به عنوان القایی و مقاومت روتور بسیار مناسب است. ثابت موتور موتور و سایر پارامترهای موتور داخلی برای پیدا کردن دشوار است. زمان خاموش Tmip ممکن است از صفر تا نصف دوره منبع AC (0.01s برای 50 هرتز) متفاوت باشد [Devan، 1984]. فرض بر این است که پل تریستور شش فاز با میانگین زمان خاموش Tmip = 1.67 میلی متر در مبدل استفاده می شود. یک درایو DC کلاسیک با دو کنترل کننده PID در شکل 8 ارائه شده است. فرض بر این بود که سیگنال مشتق شده را نادیده بگیریم و تنها از عملگر PI استفاده کنیم. پارامترهای کنترلی کنونی از پارامترهای مدل با استفاده از قواعد ماژول و تقارن حاصل شد. سپس برای تنظیم اتوماتیک پارامترهای کنترل کننده (شکل 2)، Blockset Design Block Design (NCD) برای کاهش به کارگیری overshot گذرا استفاده شد.

Year: 2000

Publisher : IEEE

By : Bogumila Mrozek, Zbigniew Mrozek