Sürekli mıknatıslı senkron motorun doğrusal olmayan ve uyarlamalı geri adımlı hız denetimi

Sürekli Mıknatıslı Senkron Motor (SMSM)'lar, doğru akım motorları ve asenkron motorlar gibi diğer elektrik motorlarına göre, daha verimli, daha uzun ömürlü ve daha yüksek güç yoğunluğuna sahiptir. Böyle önemli üstünlüklerinden dolayı, SMSM'lar hız ve konum denetim uygulamaları başta olmak üzere ev uygulamaları, robotlar ve elektrikli taşıtlar gibi çok çeşitli alanlarda yaygın biçimde kullanılmaktadır. Bununla birlikte, her elektromekanik sistem gibi, SMSM'lar da çalışma esnasında ölçülemeyen dış bozuculara ve parametre değişimlerine maruz kalmaktadır. Elektriksel parametreler sıcaklık ve manyetik doyum etkileri, mekanik parametreler ise uygulanan yük momenti ile çalışma esnasında değişmektedir. Bu bakış açısı altından, SMSM'ların parametre ve dış bozucu belirsizlikleri içeren doğrusal olmayan dinamiklere sahip olduğu açıkça anlaşılmaktadır.Sabit kazançlı doğrusal denetleyiciler parametre değişimleri ve dış bozuculara karşı duyarlı oldukları için, SMSM'un hız ve/veya konum denetiminde yüksek performans gereksinimlerini karşılayamayabilirler. Bu tez çalışmasında, belirsiz SMSM'un yüksek performanslı hız izleme denetimi için, iki farklı ve yeni doğrusal olmayan ve uyarlamalı geri adımlı denetleyici tasarımları önerilmektedir. İlk denetleyici dört parametre belirsizliği altında ve ikinci denetleyici beş parametre belirsizliği altında tasarlanmıştır. Her iki denetleyici tasarımında da yük momenti belirsiz kabul edilmiştir. İkinci denetleyici, ilk denetleyicinin sahip olduğu bazı sakıncalara sahip değildir, bu yüzden sadece ikinci denetleyicinin gerçek zamanlı uygulaması yapılmıştır. Bu denetleyici tasarımında, kutup sayısı hariç olmak üzere diğer tüm parametreler ile yük momentinin bilinmediği kabul edilmekte ve bütün doğrusal olmayan dinamikler göz önüne alınmaktadır. Her iki denetleyici tasarımı için, kapalı çevrim denetim sisteminde SMSM'u besleyen üç fazlı akımlar ve rotor hızı ölçülmekte ve geri beslenmektedir. Uygun Lyapunov fonksiyonlarının seçimi ile parametre tahmin yasaları ve denetim girişleri tasarlanmaktadır. Tasarlanan denetleyiciler parametre aşımı ve sonsuzluk hatası sakıncalarına sahip değildir. Ayrıca, denetleyici tasarımlarında bağlanım matrisleri kullanılmamakta ve dolayısıyla tasarım karmaşıklığı azalmaktadır. Kararlılık analizi sonuçlarına göre, kapalı çevrim denetim sistemleri genel asimptotik kararlılığa sahiptir ve kapalı çevrim denetim sistemlerindeki tüm işaretler sınırlı kalmaktadır. Kutup-sıfır yok etme ve ayrıştırma tabanlı bir oransal-integral (PI) denetleyici tasarımı yapılmış ve ardından bu iki denetleyici arasında (önerilen ve PI) bir performans analizi de gerçekleştirilmiştir. Simülasyon çalışmaları temelinde yapılan performans analizine göre, önerilen yöntemin daha az model bilgisine ihtiyaç duyduğu, belirsizliklere karşı daha dayanıklı olduğu ve sonuçta genel olarak daha yüksek performansa sahip olduğu anlaşılmıştır.Deneysel çalışma sonuçları, herhangi bir başlangıç koşulu için, zamanla değişen bir referans hız profilinin asimptotik olarak yüksek performanslı bir şekilde izlendiğini, SMSM ve yük dinamiklerindeki tüm belirsizliklere karşı dayanıklılık sağlandığını ve önerilen denetleyicinin uygulanabilir olduğunu ispatlamaktadır.