Page 97 - Tạp chí Giao Thông Vận Tải - Số Tết Âm Lịch

SỐ 1+2 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ

Thiết kế bộ điều khiển phi tuyến

cho điều khiển tốc độ xe điện

n PGS. TS. NGUYỄN VĂN TIỀM; TS. NGUYỄN VĂN HẢI (*)
Trường Đại học Giao thông vận tải
Email: haiktd@utc.edu.vn
(*)

TÓM TẮT: Bài báo đưa ra phương pháp thiết kế bộ The NR-PID controller is simple and easy to apply
điều khiển phi tuyến cho điều khiển tốc độ của xe in practice.
điện trên cơ sở bộ điều khiển phi tuyến bền vững KEYWORDS: PID - proportional integral derivative, EV
NR-PID (Nonliner Robust - Propotional Integral - electric vehicle, NPID - nonlinear PID, robust control.
Derivative). Đầu tiên, từ mô hình toán học của xe
điện tiến hành khảo sát nhận dạng và đưa về mô
hình tuyến tính với các bất định tham số. Tiếp theo,
thiết kế bộ điều khiển tốc độ R-PID theo quan
điểm tham số kD giả định biết trước, các tham số
kP và kI được tính toán bằng phương pháp phân
miền D. Bộ điều khiển NR-PID sẽ được thiết kế trên 1. ĐẶT VẤN ĐỀ
cơ sở bộ R-PID và thành phần phi tuyến cộng thêm Hiệu suất của một EV nói chung bị ảnh hưởng đáng
vào. Hiệu quả của bộ điều khiển NR-PID đã thiết kể bởi hệ thống động cơ điện truyền động. Việc nghiên
kế được đánh giá thông qua mô phỏng hệ thống cứu thiết kế các bộ điều khiển tốc độ của EV chính là
điều khiển tốc độ của xe điện bằng phần mềm nghiên cứu điều khiển tốc độ của động cơ điện. Mô hình
Matlab-Simulink với mô hình phi tuyến của xe. Bộ toán học của EV bao gồm hai thành phần, đó là mô hình
điều khiển NR-PID đã điều khiển ổn định được tốc của động cơ điện và động lực học của xe [1, 13]. Mô hình
độ của xe điện với mô hình xe phi tuyến và có bất toán học của xe điện thuộc dạng phi tuyến phức tạp với
định một số tham số của động cơ truyền động, của nhiều yếu tố bất định và chịu ảnh hưởng của gió, độ dốc
xe điện và của điều kiện mặt đường. Bộ điều khiển mặt đường… Do đó, khó có thể thiết kế bộ điều khiển PID
NR-PID có tính đơn giản và dễ áp dụng vào thực tế.
thông dụng cho đối tượng này. Đã có một số hướng giải
TỪ KHÓA: PID - bộ điều khiển tỷ lệ vi tích phân, quyết như tuyến tính hóa mô hình xe điện để tổng hợp bộ
EV - xe điện, NPID - bộ điều khiển PID phi tuyến, điều khiển PID, thiết kế bộ điều khiển tốc độ của xe theo
điều khiển bền vững. mô hình mẫu, hay thiết kế các bộ điều khiển tốc độ của xe
ABSTRACT: This paper presents a method to design điện dựa trên logic mờ và mạng nơ-ron nhân tạo…
a nonlinear controller for speed control of electric Để nâng cao chất lượng điều khiển tốc độ cho xe
vehicles based on the NR-PID (Nonliner Robust - điện, công trình [1] đã đưa ra bộ điều khiển PID, bộ điều
Propotional Integral Derivative) robust nonlinear khiển NPID và bộ điều khiển thích nghi PID trên cơ sở mô
controller. The first, from the mathematical model hình mẫu. Tuy nhiên, [1] lại ép hệ thống điều khiển theo
of the electric vehicle, conduct an identification mô hình mẫu dạng khâu quán tính bậc nhất, vì vậy chưa
survey and return to a linear model with parameter phản ánh chính xác bởi mô hình EV có tính phi tuyến cao,
uncertainties. Next, design an R-PID speed mặt khác các kết quả mô phỏng lại dựa vào mô hình xấp
controller based on the perspective of the assumed
kD parameter known in advance, the parameters kP xỉ tuyến tính. Trong [2] đưa ra bộ điều khiển PID phi tuyến
and kI are calculated by the D-domain method. The (NPID), chưa quan tâm đến tham số của xe cũng như của
NR-PID controller will be designed based on the use động cơ DC thay đổi. Các tham số PID của bộ NPID được
of the R-PID controller and an additional nonlinear tính toán trên cơ sở tối ưu hài hòa các chỉ tiêu chất lượng
component. The effectiveness of the designed NR- thời gian điều khiển, độ quá điều chỉnh và sai số xác lập.
PID controller is evaluated through simulation of Phương án thiết kế bộ điều khiển tốc độ của EV bằng bộ
the electric vehicle’s speed control system using điều khiển dự báo phi tuyến (NMPC) [3] đưa ra để kiểm
Matlab-Simulink software with a nonlinear model of soát tốc độ của xe điện trọng lượng nhẹ phi tuyến.
the vehicle. The NR-PID controller has been able Cơ sở của NMPC là mô hình thay đổi tham số tuyến
to stably control the speed of the electric vehicle tính (LPV), tạo điều kiện thuận lợi cho việc xây dựng các
with a nonlinear vehicle model and with some điều kiện thiết kế bộ điều khiển về mặt bất đẳng thức ma
uncertainties in the parameters of the drive motor,
the electric vehicle and the road surface conditions. trận tuyến tính và tổng quát. Áp dụng điều khiển động cơ
DC với điện áp từ 0 đến 60V, dòng điện từ 0 đến 5A và tốc

96