1. Điều khiển quá trình (Process control):
· Xây dựng thư viện mô hình quá trình.
· Xây dựng giao diện điều khiển trên phần mềm RSView32 của Rockwell Automation (RA).
· Điều khiển quá trình giữa Mathlab và RSView32 thông qua OPC Server và kết nối TCP hoặc UDP.
· Ghép nối thiết bị điều khiển thực của hãng Rockwell Automation điều khiển mô hình trên MathLab (Mô hình bán vật lý).
· Hiển thị thông số quá trình trên PanelView600 của Rockwell Automation.
· Sử dụng thiết bị điều khiển thực của hãng Rockwell Automation để điều khiển mô hình bàn thí nghiệm hãng Feedback.
· Áp dụng các thuật toán điều khiển chuyên gia để giải quyết bài toán điều khiển tầng và xen kênh giữa các bàn thí nghiệm điều khiển quá trình hãng Feedback.
2. Điện tử công suất và truyền động điện (Power Electronics and Electromechanical drive)
· Bộ lọc tích cực:
Tóm tắt:
Nâng cao chất lượng điện năng là vấn đề cực kì quan trọng trong chiến lược phát triển công nghiệp của một đất nước. Khi những ảnh hưởng tiêu cực của sóng hài bắt đầu được quan tâm, cũng như có sự xuất hiện ngày càng nhiều của các thiết bị nhạy cảm với chất lượng điện năng, thì các tiêu chuẩn về hạn chế sóng hài đã ra đời như một tất yếu, có thể kể đến như tiêu chuẩn IEEE 519-1992 ban hành đầu tiên tại Mỹ, tiêu chuẩn IEC 61000-3-2/IEC 61000-3-4 tại châu Âu, liên kết đến một khái niệm về “năng lượng sạch”. Các vấn đề bù cos phi hay việc lọc thụ động để giảm các tác hại của sóng hài đã và đang được thực hiện ở nước ta hiện nay. Tuy nhiên, các phương pháp bù và lọc thụ động với các phần tử đơn giản không đáp ứng được đối với các phụ tải quan trọng và gây ra nguy cơ gây cộng hưởng song song hoặc nối tiếp khi tham số hệ thống điện nơi bộ lọc thụ động hoạt động. Giải pháp lọc tích cực đang được xem xét đưa vào vì nó có khả năng tự động bù lại các sóng điều hòa dòng diện cũng như bù cos phi của hệ thống điện trong một phạm vi biến đổi rộng của phụ tải. Việc nghiên cứu chế tạo các bộ lọc tích cực và áp dụng rộng rãi để nâng cao chất lượng điện năng đang là vấn đề thời sự của lĩnh vực khoa học công nghệ của nước ta.
Lí thuyết công suất tức thời, hay lí thuyết PQ đã và đang được ứng dụng rộng rãi trong các bộ lọc tích cực. Tuy nhiên, vào những thời điểm đầu tiên, lí thuyết này tỏ ra khá hạn chế khi hoạt động dưới điều kiện điện áp không lí tưởng như là sự mất cân bằng và nhiễu loạn điện áp tại điểm kết nối chung. Đề tài tập trung phân tích tồn tại của lí thuyết pq cổ điển trong trường hợp điện áp không lí tưởng, cũng như phân tích các giải pháp đang tồn tại hiện nay. Việc sử dụng một mạch phát hiện tín hiệu thứ tự thuận trong đó thành phần cơ bản là một mạch khóa pha (PLL) tỏ ra rất hiệu quả để giải quyết vấn đề trên. Các phân tích toán học cùng các kết quả mô phỏng được thực hiện để chứng minh điều đó.
Đề tài giải quyết hai vấn đề :
- Nghiên cứu thiết kế cấu trúc điều khiển cho một bộ lọc tích cực
- Phát triển thuật toán điều khiển cho bộ lọc tích cực dưới điều kiện điện áp không lí tưởng, trong đó ý tưởng quan trọng nhất là việc sử dụng mạch phát hiện tín hiệu thứ tứ thuận.
3. Xe điện (EV)
Đề Xuất Thuật Toán Điều Khiển Chuyển Động và Thuật Toán Điều Khiển Động Cơ Phát Động Ô Tô Điện Thử Nghiệm Trên Xe Điện Ba Bánh HUT-1.
Tóm tắt:
Tình trạng cạn kiệt nguồn năng lượng hóa thạch, ô nhiễm không khí và ô nhiễm tiếng ồn làm cho xe điện đang quan tâm nhiều hơn trong những năm gần đây. Khác với xe chạy động cơ đốt trong, xe điện có nhiều ưu điểm như kích thước nhỏ gọn, khả năng điều khiển độc lập các bánh xe, khả năng điều khiển nhanh và chính xác mô men… Nhờ đó, tính ổn định trong chuyển động của xe điện có thể được nâng cao bằng điều khiển động cơ mà không cần dùng đến các giải pháp bằng cơ khí. Trên cơ sở đó, nhóm EV đề ra 2 thuật toán tận dụng tối đa các ưu điểm của động cơ điện để điều khiển chuyển động ô tô điện.
Trước tiên, nhóm đề xuất một thuật toán mới thực hiện phương pháp DTC điều khiển động cơ một chiều không chổi than – một trong số nhiều loại động cơ thường được sử dụng làm động cơ phát động trong xe điện. Thuật toán đưa ra một phương pháp mới ước lượng mô men điện từ của động cơ dựa trên hằng số sức phản điện động. Ưu điểm của phương pháp là không cần biết chính xác hằng số này. Bằng việc sử dụng DTC để điều khiển, khả năng sinh mô men nhanh và chính xác của động cơ phát động được phát huy một cách tối đa. Tạo điều kiện thuật lợi cho việc phát triển các thuật toán điều khiển chuyển động cả xe.
Theo nghiên cứu, rất nhiều thuật toán đã được đề xuất để điều khiển chuyển động xe điện. Tuy nhiên, hầu hết trong chúng phụ thuộc vào các tham số khó đo lường như vận tốc thân xe, khối lượng cả hệ thống, mô men quán tính của bánh xe, … Từ đó, nhóm EV đã nghiên cứu đề xuất một phương pháp mới mang tên FiBAS để điều khiển chống trượt và dùng mô hình động học để đưa các vận tốc đặt đến các bánh xe.
Song song với kiểm chứng bằng mô phỏng, nhóm đã thiết kế, chế tạo chiếc xe điện 3 bánh, mang tên HUT-1, phát động bằng 2 động cơ BLDC và điều khiển bằng Joystick để thử nghiệm các thuật toán đề xuất trên thực tế. Các kết quả đo đạc và trực quan cho thấy các đáp ứng của xe và động cơ đều tốt, qua đó, khẳng định tính đúng đắn của các phương pháp đề xuất.
4. Hệ điều khiển nhúng và ứng dụng (Embedded system)
Ứng dụng và phát triển hệ điều hành thời gian thực RTOS
Cách thức làm việc và lập trình thời gian thực của hệ điều hành cho uC / OS – II và FreeRtos.
Thử nghiệm hệ thống cho các module trên KIT phát triển 33FJ128GP708 .
Viết các module để xây dựng thư viện hoàn chỉnh có thể ứng dụng cho nhiều ứng dụng khác nhau ( LCD , GLCD , UART , ADC, PWM , Encoder , CAN , Ethernet).
Báo cáo quy trình làm việc với uC / OS – II, FreeRtos trên nền phần cứng dsPIC33F để hỗ trợ nhóm khác và các ứng dụng sau này . Quy trình này bao gồm từ quá trình tìm tài liệu , mã nguồn ( kernel ) , đưa hệ điều hành vào trong vi điều khiển đến các bước khởi tạo và viết các tác vụ cho ứng dụng trên nền hệ điều hành
Ứng dụng cụ thể điều khiển động cơ 1 chiều ổn định tốc độ với 2 mạch vòng điều khiển đảm bảo thời gian trích mẫu theo lí thuyết điều khiển số ( động cơ trên phòng thí nghiệm, hệ máy phát – động cơ mô phỏng cho hệ tuabin – máy phát nhà máy thủy điện ) .
Lập trình điều khiển mô hình thang máy sử dụng uC/OS-II và FreeRtos.
Ứng dụng
Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo bộ điều khiển tốc độ cho tua bin máy phát điện của nhà máy thủy điện công suất nhỏ (dưới 1MW) ( thường gọi là bộ điều tốc). Hệ thống điều khiển trung tâm trên nền tảng hệ điều khiển thời gian thực, kết hợp công nghệ vi điều khiển, điện tử công suất, cơ khí chính xác, nhằm hoàn chỉnh quá trình chế tạo hệ thống cơ điện tử phức hợp.
Nhà máy thủy điện là nhà máy điện biến đổi thế năng của nước thành năng lượng điện. Trong các nhà máy này, máy phát điện được nối đồng trục với tuabin, chuyển động quay của tuabin dẫn đến chuyển động quay roto máy phát điện trong từ trường và tạo ra sức điện động.
Về cơ bản, quá trình sản xuất thủy điện gồm các khâu chính như sau:
Thế năng của nước: được tích trữ từ hồ nước thuỷ điện.
Tua bin thủy lực: có nhiệm vụ biến đổi động năng của nước thành cơ năng trên trục quay tua bin để quay máy phát điện. Bằng sự thay đổi tốc độ, tua bin sẽ quyết định công suất hữu công phát ra của máy phát điện và giúp cho giữ ổn định tần số lưới điện.
Nhiệm vụ của hệ thống điều tốc:
Khi mực nước thượng lưu và tải trên lưới điện thay đổi thì đòi hỏi nhà máy vẫn duy trì lượng điện phát ra phù hợp. Hệ thống điều tốc tuabin thủy lực được thiết kế để đảm bảo sự phù hợp đó bằng cách thực hiện chính xác những nhiệm vụ sau :
- Đảm bảo tốc độ của tuabin ổn định nhất trong giới hạn cho trước và tương ứng là đảm bảo độ ổn định tần số của dòng điện do máy phát sinh ra.
- Phân bố phụ tải của các tổ máy làm việc song song.
Thực hiện tốt quá trình mở và tắt máy trong điều kiện bình thường và trong điều kiện có sự cố.
Đăng ký điều chỉnh bổ sung học kỳ 2022.2