طراحی کنترلر سرعت برای موتور جریان مستقیم بدون جاروبک برای کاربردهای با اینرسی متغیر بار

به دلیل پیشرفت در ساخت ادوات الکترونیک قدرت و ارزانی مواد مغناطیسی، استفاده از موتورهای جریان مستقیم بدون جاروبک افزایش یافته است. این نوع موتورها به دلیل بازده زیاد و نسبت گشتاور به وزن بالا بسیار مورد توجه قرار گرفته اند و به همین دلیل روش های کنترلی فراوانی برای کنترل این نوع از موتورها مطرح شده است. ساده ترین روش کنترلی برای کنترل موتورهای جریان مستقیم بدون جاروبک (bldc)، استفاده از کنترلرهای خطی مانند کنترلرهای تناسبی-انتگرالی (pi) است که به دلیل سادگی، بسیار مورد توجه قرار گرفته است. از طرف دیگر چون موتورهای bldc ذاتاً سیستمهایی غیر خطی هستند استفاده از کنترلرهای خطی روش مناسبی برای کنترل این موتور نیست. با توجه به پیشرفت تئوری کنترل و ساخت پردازنده های سریع تر، روش کنترل غیر خطی می تواند گزینه ای مناسب برای کنترل موتورهای bldc باشد. به عنوان مثال کنترلرهایی مانند کنترلر تطبیقی، کنترلر مقاوم، کنترلرهای مد لغزشی و کنترلرهای هوشمند می توانند عملکرد موتور bldc را از جنبه های مختلف بهبود دهند. در این روش ها معمولا با فرض اینکه دینامیک موتور و بار کاملا مشخص است و هیچگونه اغتشاش به سیستم وارد نمی شود، به طراحی کنترلر پرداخته می شود. در کاربردهای واقعی همواره اغتشاشات درونی مانند اصطکاک و دینامیک مدل نشده و اغتشاشات بیرونی مانند گشتاور بار بر سیستم وارد می شود که در نظر نگرفتن هر کدام از آنها در طراحی کنترلر ممکن است باعث دور شدن عملکرد کنترلر از اهداف کنترلی از پیش تعیین شده گردد. در این پایان نامه از یک روش جدید که بر مبنای تخمین گر اغتشاش طراحی شده است برای کنترل موتور bldc استفاده می شود. این نوع کنترلر علاوه بر اینکه نسبت به اغتشاشات ورودی مقاوم است، نسبت به تغییرات اینرسی بار نیز کاملاً مقاوم است، به نحوی که تغییر در اینرسی بار تا چندین برابر، عملکرد این کنترلر را مختل نمی کند. در طراحی این نوع کنترلر از پارامترهای بار مانند اینرسی و اصطکاک استفاده نشده است که این موضوع خود باعث می شود عملکرد این نوع کنترلر تقریباً مستقل از پارامترهای بار شود؛ به این معنی که اگر در حین کار میزان اصطکاک و اینرسی چندین برابر شود تغییری در عملکرد کنترلر به وجود نمی آید که از این نظر در میان انواع کنترلرها برتر است. در پایان نتایج شبیه سازی برای بررسی تأثیر تغییر در پارامترهای اصطکاک و اینرسی توسط نرم افزار سیمولینک متلب ارائه شده است.