هر دوی قوانین فوق بر اساس قانون اصلی زیر نوشته شده اند:

• • • • برای سرعت های مرجع که کمتر از ۲۵۰۰ دور بر دقیقه باشند، هرگاه خطای سرعت برابر با سرعت مرجع باشد و تغییرات خطای سرعت منفی و در عین حال بسیار بزرگ باشد زاویه روشن شدن باید افزایش یابد و زاویه خاموش شدن باید ثابت نگه داشته شود.

    (( 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. ))

اگر چه هر دو قانون که برای دو تابع عضویت مختلف نوشته شده به طور کلی با هم مشابه هستند، ولی نرخ افزایش زاویه روشن شدن مثبت و بسیار بزرگ (PVB) برای سرعت های مرجع حدود ۵۰۰ دور بر دقیقه و نرخ افزایش زاویه روشن شدن مثبت و کوچک (PS) برای سرعت های مرجع حدود ۲۰۰۰ دور در دقیقه انتخاب شده است. به طور مشخص برای سرعت های مرجع بالاتر نرخ افزایش زاویه روشن شدن کمتر خواهد شد. لازم به ذکر است که تمامی قوانین تکراری احتیاج به تنظیم ندارند و فقط تعدادی از آن ها باید تنظیم شوند. در مجموع ۱۴۰ قانون برای کنترل موتور در سرعت های کمتر از ۲۵۰۰ دور بر دقیقه نوشته شده است .
روش یکسانی جهت ایجاد پایگاه قوانین در کنترل کننده فازی برای سرعت های بالاتر از ۲۵۰۰ دور در دقیقه استفاده شده است. به عنوان مثال قوانین زیر به سرعت های حدود ۴۰۰۰ دور در دقیقه اختصاص یافته اند.

• • If (‘wr’ is ‘w4000’) and (‘e’ is ‘p2000’) and (‘de’ is ‘NS’) and (‘Turn-on-Angle’ is not ‘VVL’) then (‘Delta-turn-on-angle’ is ‘NM’) and (‘Delta-turn-off-angle’ is ‘NM’)

• • If (‘wr’ is ‘w4000’) and (‘e’ is ‘p2000’) and (‘de’ is ‘NS’) and (‘Turn-on-Angle’ is ‘VVL’) then (‘Delta-turn-on-angle’ is ‘NVB’) and (‘Delta-turn-off-angle’ is ‘PM’) and (‘Delta-reference-current’ is PB)

این قوانین دقیقاً برای سرعت های حدود ۱۲۰۰۰ دور بر دقیقه تکرار شده اند و در این مورد هیچ تنظیم نهایی نیازی نبوده است.

• • If (‘wr’ is ‘w12000’) and (‘e’ is ‘p6000’) and (‘de’ is ‘NS’) and (‘Turn-on-Angle’ is not ‘VVL’) then (‘Delta-turn-on-angle’ is ‘NM’) and (‘Delta-turn-off-angle’ is ‘NM’)

• • If (‘wr’ is ‘w12000’) and (‘e’ is ‘p6000’) and (‘de’ is ‘NS’) and (‘Turn-on-Angle’ is ‘VVL’) then (‘Delta-turn-on-angle’ is ‘NVB’) and (‘Delta-turn-off-angle’ is ‘PM’) and (‘Delta-reference-current’ is PB)

این قوانین هنگامی که گشتاور بار کم و سرعت حدود ۴۰۰۰ و یا ۱۲۰۰۰ دور بر دقیقه است و توان خروجی مطلوب می تواند با بهره گرفتن از روش جریان ناپیوسته بدست آید، تنها زوایای روشن و خاموش شدن را با توجه به قانون اول کاهش می دهد و زاویه هدایت را کمتر از ۳۰ درجه نگه می دارد. اگر توان مطلوب افزایش یابد، به طوری که توسط روش جریان ناپیوسته قابل دست یابی نباشد، طبق قانون دوم زاویه هدایت افزایش یافته و موتور وارد ناحیه جریان پیوسته خواهد شد. این قوانین تضمین می کنند که موتور تا زمانی که نیاز به استفاده از روش جریان پیوسته نباشد وارد این ناحیه نشود. در حقیقت در سرعت های بالا هنگامی که گشتاور بار کم باشد توان خروجی مورد نیاز فقط با کاهش زوایای روشن و خاموش شدن تامین می گردد. لذا قوانین کنترل به گونه ای تنظیم شده اند که در سرعت های بالا ابتدا زوایای روشن و خاموش شدن کاهش یابد و سپس چنانچه توان مورد نیاز بدست نیامد، زاویه هدایت بزرگتر از ۳۰ درجه شود و موتور وارد ناحیه جریان پیوسته گردد.
تعداد ۶ تابع عضویت برای سرعت های مرجع بزرگتر از ۲۵۰۰ دور بر دقیقه در نظر گرفته شده است و ۱۲۰ قانون اصلی برای هر یک از ۶ تابع عضویت سرعت مرجع تکرار می شوند. بنابراین در مجموع ۷۲۰ قانون برای کنترل موتور در سرعت های بالاتر از ۲۵۰۰ دور بر دقیقه لازم است.
۱۹۰ قانون اصلی بر اساس اصول کلی زیر نوشته شده اند :

1. 1. در سرعت های مرجع پایین : هنگامی که سرعت مرجع کمتر از سرعت پایه باشد زاویه خاموش شدن باید ثابت نگه داشته شود و زاویه روشن شدن افزایش یابد به نحوی که زاویه هدایت مناسب جهت ایجاد گشتاور لازم ایجاد گردد. نرخ افزایش زاویه روشن شدن بستگی به گشتاور بار دارد. برای مثال، در گشتاور بار بالا که تغییرات خطای سرعت منفی و کوچک (NS) می باشد، نرخ افزایش زاویه روشن شدن مثبت و کوچک (PS) و یا مثبت و خیلی کوچک (PVS) باید باشد .

1. 1. در سرعت های مرجع متوسط : هنگامی که سرعت مرجع بین سرعت پایه و تقریباً ۴ برابر سرعت پایه باشد را سرعت مرجع متوسط نامگذاری می کنیم. در این ناحیه و در شرایط بی باری، زاویه روشن شدن و زاویه خاموش شدن مورد نیاز در حدود ۳۷ درجه و ۵۰ درجه باید باشند. همچنین اگر گشتاور بار زیاد باشد زوایای روشن و خاموش شدن باید به ترتیب ۱۷ درجه و ۴۷ درجه تنظیم شوند. بنابراین برای گشتاور بار زیاد باید زاویه روشن شدن با توجه به زاویه روشن شدن فعلی کم و یا زیاد شود و زاویه خاموش شدن بسته به تغییرات زاویه روشن شدن تغییر می کند. اگر زاویه روشن شدن افزایش یابد زاویه خاموش شدن ثابت می ماند و اگر زاویه روشن شدن کاهش یابد، زاویه خاموش شدن نیز کاهش می یابد. اگر توان خروجی مورد نیاز نتواند توسط روش جریان ناپیوسته تامین شود، زاویه خاموش شدن افزایش خواهد یافت و زاویه هدایت به بیش از ۳۰ درجه خواهد رسید.

1. 1. سرعت های مرجع بالا : هنگامی که سرعت مرجع بیش از ۴ برابر سرعت پایه باشد، زوایای کنترلی باید کاهش یابند. بنابراین هر دو زاویه روشن و خاموش شدن کاهش یافته و به حداقل مقدار خود خواهند رسید و زاویه هدایت کمتر از ۳۰ درجه در این حالت است. سپس چنانچه توان مورد نیاز تأمین نشده باشد زاویه خاموش شدن افزایش یافته و ماشین وارد ناحیه جریان پیوسته خواهد شد. نرخ افزایش زاویه خاموش شدن باید کم باشد تا از بروز نوسان در سرعت جلوگیری شود. همچنین بر اساس نتایج بدست آمده در فصل بهینه سازی، باید زاویه هدایت همواره از ۵/۳۱ درجه کمتر باشد تا ماشین در حالت بهینه کار کند.

۶-۲- تحلیل نتایج شبیه سازی
۶-۲-۱- شبیه سازی موتور چهار فاز و کنترل کننده فازی
موتور سوئیچ رلوکتانس مدل سازی شده وکنترل کننده فازی طراحی شده در شرایط مختلف بار و سرعت شبیه سازی شده اند. شکل ۶-۳ بلوک دیاگرام سیستم شبیه سازی شده را نشان می دهد. در این شکل بلوک اول که با نام محاسبه گر پارامترها نشان داده شده است، دارای ۴ ورودی شامل سرعت اندازه گیری شده، سرعت مرجع، زاویه روشن شدن و زاویه خاموش شدن می باشد. خروجی بلوک مذکور و ورودی کنترل کننده فازی دارای ۵ متغیر است که عبارتند از : سرعت مرجع، خطای سرعت، تغییرات خطای سرعت، مقدار لحظه ای زاویه روشن شدن و مقدار لحظه ای زاویه هدایت. خروجی کنترل کننده فازی وارد ۳ بلوک مختلف گردیده و مقدار خروجی کنترل کننده با مقادیر قبلی متغیرها جمع می شود و نهایتاً مقادیر زاویه روشن شدن، زاویه خاموش شدن و جریان مرجع مشخص می شود. در نهایت با بهره گرفتن از زاویه روشن شدن و خاموش شدن و همچنین موقعیت موتور و مقدار جریان و حلقه هیسترزیس مشخص می شود که کدام یک از فازهای موتور باید روشن شوند. در این شبیه سازی ها، فرض بر آن است که موقعیت اولیه رتور در حالت همپوشانی کامل با فاز اول موتور است. لذا، موقعیت اولیه رتور نسبت به فاز اول صفر در نظر گرفته شده است و به همین ترتیب موقعیت اولیه رتور نسبت به فاز دوم، سوم، و چهارم به ترتیب ۱۵- و ۳۰- و ۴۵- درجه خواهد بود.

شکل ۶-۳ - بلوک دیاگرام سیستم شبیه سازی شده
عملکرد موتور در سرعت های ۱۰۰۰، ۴۰۰۰، ۸۰۰۰ و ۱۲۰۰۰ دور بر دقیقه که به ترتیب سرعت پایه، سرعت میانه ناحیه توان ثابت توسعه یافته، حداکثر سرعت ناحیه توان ثابت توسعه یافته و بالاتر از ناحیه توان ثابت توسعه یافته هستند، شبیه سازی شده است. علاوه بر آن، عملکرد موتور با بهره گرفتن از یک موتور سوئیچ رلوکتانس ۴۰ کیلو وات سه فاز و ۲۴۰ ولت بررسی گردیده است و قابلیت کنترل کننده ارائه شده جهت کنترل موتور با تعداد مختلف قطب نشان داده شده است .
شکل ۶-۴ تغییرات گشتاور بار، سرعت موتور، جریان فاز، زاویه روشن و خاموش شدن و همچنین زاویه هدایت موتور را نشان می دهد. در ابتدا سرعت مرجع ۴۰۰۰ دور بر دقیقه در نظر گرفته شده است و پس از ۶ ثانیه سرعت مرجع به ۱۰۰۰ دور در دقیقه کاهش یافته است. مقدار اولیه گشتاور بار ۵/۵ نیوتن- متر می باشد و پس از ۲ ثانیه به ۱۱ نیوتن- متر افزایش یافته است. سپس بعد از ۴ ثانیه گشتاور بار به ۳ نیوتن- متر کاهش پیدا کرده است. همچنین عملکرد کنترل کننده در سرعت پایین یعنی ۱۰۰۰ دور در دقیقه با تغییر گشتاور بار از ۳ به ۲۰ نیوتن- متر پس از ۸ ثانیه ارزیابی شده است.

(الف)

(ب)

(ج)

(د)

(ه)
شکل ۶-۴ – (الف) تغییرات گشتاور بار (ب)- سرعت موتور و سرعت مرجع (ج)- جریان فاز (د)- زاویه روشن و خاموش شدن (ه) زاویه هدایت موتور
حداکثر گشتاور تولیدی و حداکثر توان خروجی در سرعت ۴۰۰۰ دور در دقیقه به ترتیب برابر با ۵/۵ نیوتن- متر و ۲۳۰۰ وات با بهره گرفتن از روش جریان ناپیوسته است. بنابراین کنترل کننده باید زوایای روشن شدن و خاموش شدن را به نحوی تنظیم نماید که در ۲ ثانیه اول عملکرد موتور جریان ناپیوسته باشد. با این حال همانطور که در شکل ۶-۴ مشاهده می شود، جریان فاز پس از ۳/۰ ثانیه برای مدت بسیار کوتاهی (حدوداً ۲/۰ ثانیه) در حالت پیوسته قرار دارد. در حقیقت با بهره گرفتن از روش جریان پیوسته پاسخ حالت گذرا سریع تر شده است. لیکن به منظور جلوگیری از تلفات اضافی جریان در حالت دائم به صورت ناپیوسته باز می گردد. پس از ۲ ثانیه گشتاور بار به ۱۱ نیوتن- متر افزایش یافته و این بدان معناست که توان خروجی نامی در سرعت ۴۰۰۰ دور در دقیقه مورد نیاز است. مشخصاً در این حالت روش جریان پیوسته باید اعمال شود. لذا کنترل کننده زاویه هدایت را به بیش از ۳۰ درجه افزایش داده است. زاویه روشن شدن در مقدار حداقل خود ثابت مانده و زاویه خاموش شدن افزایش یافته است. هنگامی که گشتاور بار به کمتر از ۵/۵ نیوتن- متر بازگشته است، کنترل کننده باید زاویه هدایت را کاهش دهد و به جای روش جریان پیوسته مجدداً از روش جریان ناپیوسته استفاده نماید. عملکرد کنترل کننده در هنگام تغییر سرعت مرجع نیز بررسی شده است. پس از ۶ ثانیه سرعت مرجع به ۱۰۰۰ دور در دقیقه کاهش یافته است. از آنجاکه در این حالت سرعت موتور از سرعت مرجع بسیار بیشتر خواهد بود کنترل کننده زاویه هدایت را به حداقل خود رسانده است، به طوری که جریان صفر گردیده و از تلفات مسی اضافی اجتناب شده است. به علاوه پاسخ سیستم در برابر تغییرات گشتاور بار در سرعت های پایین شبیه سازی شده است. پس از ۸ ثانیه گشتاور بار از مقدار ۳ به ۲۰ نیوتن- متر افزایش یافته است و همانطور که در شکل ملاحظه می شود کنترل کننده سرعت زاویه روشن شدن را طوری تغییر داده است که تغییر محسوسی در سرعت موتور ایجاد نشده است. این کنترل کننده برای حالت عملکرد در ناحیه موتوری طراحی شده است و قادر به کنترل دقیق در ناحیه ژنراتوری و ترمزی نمی باشد. بنابراین قادر به ایجاد گشتاور منفی نخواهد بود. این دلیل اصلی افزایش سرعت در هنگام کاهش گشتاور بار است.
شکل ۶-۵ سرعت موتور، جریان فاز، زاویه روشن شدن و زاویه هدایت را در سرعت مرجع ۸۰۰۰ دور در دقیقه نشان می دهد. مقدار اولیه گشتاور ۲/۰ نیوتن- متر است و این مقدار پس از ۱۲ ثانیه به ۵ نیوتن- متر می رسد. در سرعت ۸۰۰۰ دور بر دقیقه موتور می تواند گشتاور ۲/۰ نیوتن- متر اعمال شده را با بهره گرفتن از روش جریان ناپیوسته تامین کند. همانطور که در شکل نشان داده شده است، جریان قبل از ۱۲ ثانیه ناپیوسته و پس از آن جریان پیوسته خواهد شد، زیرا که توان خروجی مورد نظر به مقدار توان نامی در سرعت ۸۰۰۰ دور بر دقیقه افزایش داشته است.

(الف)

(ب)

(ج)
شکل ۶-۵ – (الف) سرعت موتور (ب)- جریان فاز (ج) زاویه روشن و خاموش شدن و زاویه هدایت در سرعت مرجع ۸۰۰۰ دور در دقیقه- مقدار اولیه گشتاور ۲/۰ نیوتن- متر است و پس از ۱۲ ثانیه به ۵ نیوتن- متر می رسد.
شکل ۶-۶ عملکرد موتور را در سرعت ۱۲۰۰۰ دور بر دقیقه و گشتاور ثابت ۲ نیوتن - متر نشان می دهد. توان خروجی در این حالت ۵/۲ کیلو وات است. از آنجا که حداکثر سرعت موتور در شرایط بی باری و با بهره گرفتن از روش جریان ناپیوسته بیشتر از ۸۵۰۰ دور بر دقیقه نمی شود، لذا استفاده از روش جریان پیوسته در این حالت ضروریست. در سرعت های بالا ضریب نیروی ضد محرکه آنچنان افزایش می یابد که مقدار موثر جریان حتی با بهره گرفتن از روش جریان پیوسته نیز نمی تواند افزایش زیادی داشته باشد و در نتیجه توان خروجی در سرعت های بالا کمتر از توان نامی خواهد شد و نهایتاً توان خروجی موتور در سرعت ۱۵۰۰۰ دور بر دقیقه به صفر خواهد رسید .