Fuzzy logic speed controllers using FPGA technique for three-phase induction motor drives

العناوين الأخرى

تصميم متحكم ضبابي بتقنية ال FPGA للتحكم بسرعة المحرك الحثي ذو ثلاثة أوجه

مقدم أطروحة جامعية

al-Mbayid, Muayyad Nasr

مشرف أطروحة جامعية

Hamid, Basil M.

الجامعة

الجامعة الإسلامية

الكلية

كلية الهندسة

القسم الأكاديمي

قسم الهندسة الكهربائية

دولة الجامعة

فلسطين (قطاع غزة)

الدرجة العلمية

ماجستير

تاريخ الدرجة العلمية

2008

الملخص العربي

إن تصميم الأنظمة الذكية أصبح من الأبحاث المهمة في عالم التحكم الرقمي و الموجودة على أولويات اهتمام الباحثين في هذا المجال.

من أجل تطوير تصاميم متميزة في هذا المجال فأننا بلا شك نحتاج إلى تطوير مهارات في مجالات الأنظمة الذكية.

يعتبر المتحكم بي أي دي من أكثر المتحكمات شيوعا في مجال الصناعة، و هو يحتاج إلى المعادلة الرياضية المكافئة للنظام، و لقد أثبتت المتحكمات المنطقية الضبابية تفوقا على هذه الأنظمة، خصوصا عندما تكون المعادلات المكافئة للأنظمة غير دقيقة أو لا يمكن استنتاجها.

إضافة إلى ذلك لقد قدم التطور التكنولوجي الرقمي للمصممين خيار تطبيق المتحكمات داخل ال FPGA و التي تعتمد على أنظمة البرمجة المتوازية و التي أظهرت العديد من الايجابيات على المتحككمات المبقية داخل المعالجات الدقيقة.

في هذا البحث تم تقديم فكرة مطورة حديثة في هذا المجال و هي أعداد متحكم مهجن يشمل ايجابيات كل من ال بي أي دي و ايجابيات المتحكم الضبابي حيث تم تجميع هذا المتحكم و برمجته داخل وحدة ال FPGA الحديثة سبارتن-أ-٣ المقدمة من شركة زيلينكس، حيث استخدم هذا المتحكم الحديث بغرض التحكم بسرعة موتور ثلاثي الأوجه من نوع قفص السنجاب لكي يكون مثالا عن الأنظمة التي تكون فيها المعادلات المكافئة معقدة و غير خطية.

المتحكم المقترح و برنامج الانفرتر المعتمد على نظام التحكم بعرض الموجة، و اللذان تم بناؤهما داخل ال FPGA أظهرا استجابة سريعة لطلبات السرعة و أيضا أظهرا استقرارية عالية في أداء الموتور ثلاثي الأوجه المستخدم في هذا البحث.

لغرض المقارنة تم تصميم متحكمين آخرين و هما المتحكم الضبابي و المتحكم ال بي أي دي كل على حدا، حيث تم تطبيقهما على نفس لوحة ال FPGA لفحص الكفاءة للمتحكم المقدم.

لقد تم فحص هذه المحكمات الثلاثة باستخدام برنامج المحاكاة الماتلاب / سيميولينك تحت ظرف تغيير السرعة و تغيير الحمل المطبق على الجزء الدوار، نتائج المقارنة أظهرت تفوق المتحكم الهجين المقدم على المتحكمين الآخرين.

الملخص الإنجليزي

The design of intelligent control systems has become an area of intense research interest.

The development of an effective methodology for the design of such control systems undoubtedly requires the synthesis of many concepts from artificial intelligence.

A promising direction in the design of intelligent systems involves the use of Fuzzy logic control to discover the abilities of intelligent control systems in utilizing experience via rule-based knowledge. The most commonly used controller in the industry field is the proportional-plus-integral plus-derivative (PID) controller, which requires a mathematical model of the system.

Fuzzy logic controller (FLC) provides an alternative to PID controller, especially when the available system models are inexact or unavailable.

Also rapid advances in digital technologies have given designers the option of implementing controllers using Field Programmable Gate Array (FPGA) which depends on parallel programming.

This method has many advantages over classical microprocessors.

In this research, a novel Fuzzy-PID controller, which is fabricated on modern FPGA card (Spartan-3A, Xilinx Company, 2007) is proposed to implement a prototype of a speed controller for three-phase induction motor (squirrel cage type) as a an example for complex model systems.

The proposed controller and the pulse width modulator PWM inverter algorithm which have been built in FPGA appeared fast speed response and good stability in controlling the three-phase induction motor. For comparison purpose, another two widely used controllers "PID and Fuzzy" have been implemented in the same FPGA card to examine the performance of the proposed system.

These controllers have been tested using Matlab / Simulink program under speed and load variation conditions.

The results show that the Fuzzy-PID is the best controller between them. In this thesis, the fuzzy logic control demonstrates good performance.

Furthermore, fuzzy logic offers the advantage of faster design, and emulation of human control strategies.

Also fuzzy control work well for high-order and nonlinear and shows the efficiency over the PID controller.

التخصصات الرئيسية

الهندسة الميكانيكية

الموضوعات

• الحوسبة
• المنطق الضبابي

عدد الصفحات

101

قائمة المحتويات

• APA
• MLA
• AMA

لغة النص

الإنجليزية

نوع البيانات

رسائل جامعية

رقم السجل

BIM-301009