Βέλτιστος έλεγχος λειτουργίας με ταυτόχρονη ελαχιστοποίηση ηλεκτρομαγνητικών απωλειών ηλεκτρικών κινητήριων συστημάτων, με χρήση δυναμικού προγραμματισμού, ασαφούς λογικής και υλοποίηση - πειραματική επαλήθευση του βέλτιστου ελεγκτή σε ψηφιακό επεξεργαστή σήματος DSP

Abstract

In its first Part (A) the doctorate contains the study on how to minimize the losses of electric motor systems of known work cycle (i.e. motors used to power robotic vehicles), by computing and planning the most efficient speed track concerning its energy losses. This most efficient speed track is directly correlated with the time constant of the motor. In the second Part (B) I propose a series of new and significantly improved control methods for a range of different controllers, in order to control motor's induction in real time, or in other words to selectively reduce the magnetic field of the motor, so to achieve the desired minimization of electromagnetic losses in both situations: during balanced and transitional work load as well. These controllers are composed of two main subsystems, one that is based on fuzzy logic controllers, able to minimize the magnetic flux and consequently to minimize the electromagnetic losses of the electric motor, and the other designed to perform conventional vector control during the operation. The experimental application for this project consists of the platform eZdsp™ from Digital Spectrum with the DSP TMS320F2812, the power inverter DMC1500 also from Digital Spectrum, for the 3-phase motor (0.18 kW, 220/380 V, 50 Hz, 1350 rpm), and for the permanent magnet AC servo motor (Applied Motion products, 100 W, 24 V, TAMAGAWA SEIKI CO LTD, JAPAN).

Στο Μέρος Α' η διδακτορική διατριβή μελετά την ελαχιστοποίηση των απωλειών ηλεκτρικών κινητήριων συστημάτων γνωστού κύκλου εργασιών (π.χ. που κινούν ρομποτικά οχήματα) με τον σχεδιασμό της ενεργειακά βέλτιστης τροχιάς ταχύτητας κίνησης. Η ενεργειακά βέλτιστη τροχιά ταχύτητας συσχετίζεται με την σταθερά χρόνου του κινητήρα. Στο Μέρος Β' προτείνεται μια σειρά καινούριες και βελτιωμένες μέθοδοι ελέγχου διαφορετικών λύσεων ελεγκτών, για την μείωση της διέγερσης των κινητήρων σε πραγματικό χρόνο, που μειώνουν το μαγνητικό πεδίου του κινητήρα ώστε να επιτευχθεί ελαχιστοποίηση των ηλεκτρομαγνητικών απωλειών του τόσο στις καταστάσεις ισορροπίας του κινητήρα όσο και κατά τις μεταβατικές. Αυτοί οι ελεγκτές απαρτίζονται από δύο υποσυστήματα, όπου το ένα είναι βασισμένο σε ελεγκτές ασαφούς λογικής με σκοπό την βέλτιστη μείωση της μαγνητικής ροής και κατά συνέπεια την ελαχιστοποίηση των ηλεκτρομαγνητικών απωλειών των ηλεκτρικών κινητήριων συστημάτων και το άλλο εκτελεί διανυσματικό έλεγχο με σκοπό τον συμβατικό έλεγχο λειτουργίας. Η πειραματική διάταξη εφαρμογής του ελέγχου αποτελείται από την πλατφόρμα eZdsp™ της Digital Spectrum με τον DSP TMS320F2812, τον αντιστροφέα ισχύος DMC1500 της Digital Spectrum για τον κινητήρα 3-phase, 0.18 kW, 220/380 V, 50 Hz, 1350 rpm, και τον κινητήρα μόνιμου μαγνήτη τον κινητήρα AC Servo motor, Applied Motion products, 100 W, 24 V, TAMAGAWA SEIKI CO LTD, JAPAN.