شبیه سازی موتور BLDC و کنترل سرعت حلقه بسته با MATLAB

شبیه سازی موتور BLDC و کنترل سرعت حلقه بسته با MATLAB

امروزه استفاده از موتور های DC در صنعت، به شکل وسیعی رایج شده است. موتور های DC متداول، ویژگی های جالبی نظیر کارآیی بالا و مشخصه گشتاور – سرعت خطی دارند و همچنین به سادگی قابل کنترل هستند.

ولی با این حال، عیب اساسی موتور های DC نیاز آنها به تعمیرات دوره ای است. جاروبک های کموتاتور مکانیکی پس از مدتی فرسوده شده و نیاز به جایگزینی دارند.

کموتاتور های مکانیکی اثرات نامطلوب دیگری نیز دارند مانند جرقه زدن، نویز صوتی و جدا شدن ذرات کربن از جاروبک ها. موتور های DC بدون جاروبک در بسیاری از موارد می توانند جایگزین موتور های DC شوند.موتور های DC بدون جاروبک (BLDC) برخلاف نامشان در واقع یک نوع موتور سنکرون با آهنربای دائم هستند.این نوع موتور ها با ولتاژ DC راه اندازی می شوند اما کموتاسیون جریان در آنها با سوئیچ های نیمه هادی انجام می شود.

موتور های BLDC که اخیرا به طور چشمگیری در صنعت و همچنین در روبات ها، ماهواره ها و کاربرد های نظامی استفاده می شود، دارای مزیت های زیادی نسبت به موتور های DC متداول هستند که بعضی از آنها عبارتند از پاسخ دینامیکی سریع، کارایی بالا(بازده بالا)، عمر عملکرد بالا، مشخصه گشتاور- سرعت بهتر، رنج سرعت بالاتر، نسبت گشتاور- وزن بالاتر، عملکرد بدون نویز.

برای کنترل دقیق سرعت موتور BLDC در سرعت زیاد و با کارآیی بسیار خوب، به مدل دقیق موتور نیازمندیم. در نتیجه طراحی کنترل کننده نقش مهمی در کارایی سیستم کنترل سرعت موتور BLDC دارد.کنترل کننده های کلاسیک، علی الخصوص PI کاربرد وسیعی در کنترل سرعت موتور های BLDC دارا هستند، اما این کنترل کننده ها با توجه به مشخصات غیر خطی موتور و یا عملکرد در شرایط حضور اختلال و تغییر بار، عملکرد مناسبی از خود نشان نمی دهند.

این نوع کنترل کننده ها در سرعت های زیاد، دارای پاسخ دینامیکی کندی هستندو به دلیل وابستگی به پارامتر های مدل، نیازمند تغییر و تنظیم مجدد پارامتر های کنترلی می باشند. همچنین امروزه صنعت به دقت، کار آمدی و اجرای انعطاف پذیر طرح ها نیازمند است، و همواره نیاز به توسعه تکنولوژی های نو برای مدلسازی پروسه ها، بهینه سازی ها و کنترل پروسه های صنعتی با کارآمدی بالا به عنوان یک چالش مطرح هست. راه حل های کنترلی مدرن متنوعی برای رسیدن به این اهداف پیشنهاد شده است که یکی از آنها روش کنترل مدل پیش بین است. روش کنترل مدل پیش بین، استراتژی کنترلی برای رفتار آینده سیستم است که راه حل های مطلوب را با توجه به یک تابع هزینه مشخص برای تنظیم سیستم های خطی و غیر خطی دارای محدودیت، ارائه می دهد.