طراحی کنترل کننده مد لغزشی بهبود یافته برای موتور سنکرون خطی مغناطیس دائم

در ابتدای این پژوهش به معرفی موتور سنکرون خطی مغناطیس دائم و لزوم نیاز به حرکت های خطی سریع و پر شتاب و در عین حال دقیق پرداخته می شود. پس از آشنایی با ساختمان و نحوه ی عملکرد موتور، مدل دقیق و ساده شده ی آن ارائه می گردد. در مدل دقیق موتور، نا ایده آلی ها نیز در نظر گرفته خواهند شد. نیروی دندانه ای بعنوان مهمترین عامل بوجود آورنده ریپل در شبیه سازی ها گنجانده می شود. از آنجایی که محدوده ی سرعت کاری موتور خطی مذکور در حوالی صفر بوده و احتمال توقف و تغییر جهت نیز وجود دارد؛ نمی توان از مدل اصطکاک ساده شده و خطی استفاده کرد. رفتار نیروی اصطکاک در اطراف سرعت صفر بسیار پیچیده و غیرخطی می باشد؛ از این رو با بررسی دقیق تر اصطکاک، مدل واقعی تری که نماینده ی رفتار طبیعی آن باشد، استخراج می گردد. در ادامه با طراحی کنترل کننده مد لغزشی مدل مرجع برای مدل ساده شده و خطی موتور، سرعت آن کنترل می گردد. با اعمال تغییرات ناگهانی در مشخصات سیستم، میزان مقاوم بودن کنترل کننده مورد بررسی قرار می گیرد. برای غلبه بر مشکل چترینگ از روش های متفاوتی استفاده خواهد شد. استفاده از توابع جایگزین دیگر همچون تابع اشباع، تابع سیگموید و تابع نمایی باعث کاهش و حذف چترینگ می گردد. پیچیده ترین روش، ترکیب مد لغزشی با استنتاج فازی و بهینه سازی با الگوریتم ژنتیک می باشد که در آن علیرغم حجم محاسبات، بهبود چندانی در مقایسه با روش های پیشین حاصل نگردیده است. در بخش بعد ملاحظات عملی نیز دخیل می گردند و از مدل غیرخطی موتور و اینورتر استفاده می شود. ابتدا کنترل کننده تناسبی-انتگرالی و سپس کنترل کننده مد لغزشی طراحی و پیاده سازی خواهند گردید. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که زمان استقرار و رفتار حالت گذرا در کنترل کننده مد لغزشی بسیار برتر از کنترل کننده تناسبی-انتگرالی است. علاوه بر این عملکرد کنترل کننده مد لغزشی در مواجهه با اغتشاشات شدید و ناگهانی خارجی، بسیار موفق تر است. از سوی دیگر در طراحی کنترل کننده مد لغزشی، عدم قطعیت های پارامتری نیز دخیل گردیده اند تا هرچه بیشتر به حالت واقعی نزدیک شود. در فصل آخر سرعت مرجع در محدوده ای وسیع تغییر داده شده و توانایی کنترل کننده ها در تعقیب آن بررسی و مقایسه می شود. نتایج حاکی از آن است که کنترل کننده تناسبی-انتگرالی در سرعت های بالاتر از مقدار نامی بهتر از سرعت های پایین عمل می کند. از سوی دیگر کنترل کننده ی مد لغزشی در سرعت های پایین عملکرد خوبی داشته ولی در سرعت های بالا دچار نوسان و خطای حالت مانگار می شود. در ادامه با طراحی کنترل کننده مد لغزشی تطبیقی مشکل برطرف شده و عملکرد کنترل کننده برای محدوده ی وسیعی از سرعت های مرجع تعمیم می یابد.