Tổng hợp hệ truyền động bám sát công suất nhỏ trong khí tài quân sự với động cơ chấp hành xoay chiều không đồng bộ hai pha điều khiển véctơ

Nghiên cứu khoa học công nghệ 
Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 50, 08 - 2017 19
TỔNG HỢP HỆ TRUYỀN ĐỘNG BÁM SÁT CÔNG SUẤT NHỎ 
TRONG KHÍ TÀI QUÂN SỰ VỚI ĐỘNG CƠ CHẤP HÀNH XOAY 
CHIỀU KHÔNG ĐỒNG BỘ HAI PHA ĐIỀU KHIỂN VÉC TƠ 
Lê Văn Duyên1*, Hoàng Quang Chính2, Tạ Quốc Yên2, Phạm Văn Thuân3 
Tóm tắt: Bài báo trình bày các kết quả nghiên cứu xây dựng hệ truyền động bám 
công suất nhỏ sử dụng động cơ không đồng bộ hai pha với mô hình đối tượng trên 
khí tài quân sự có chứa mối liên hệ ràng buộc giữa kênh tầm và kênh hướng với các 
thành phần bất định. Chiến lược điều khiển véc tơ định hướng từ thông rotor gián 
tiếp được thực hiện với bộ nghịch lưu PWM hai nhánh cùng các bộ điều khiển vị trí 
PD, bộ điều khiển tốc độ PID và bộ điều khiển rơ le dòng điện để điều khiển động 
cơ không đồng bộ (KĐB) hai pha nhằm nâng cao hiệu suất và độ tin cậy khi làm 
việc của hệ truyền động điện bám vị trí. 
Từ khóa: Động cơ không đồng bộ hai pha, Truyền động bám vị trí. 
1. ĐẶT VẤN ĐỀ 
Trên các trang bị quân sự hiện nay có khá nhiều hệ truyền động bám vị trí cũng như các 
hệ ổn định với công suất nhỏ, đòi hỏi độ chính xác cao như các hệ truyền động của hệ 
thống quang điện tử, quang truyền hình; hệ bám pháo tàu, hệ bám ra đa chỉ thị mục tiêu, 
bệ phóng tên lửa Thực tế, với cấu trúc phần cơ của hệ truyền động có chứa nhiều kênh 
chuyển động khác nhau (như kênh tầm và kênh hướng) là rất phức tạp khi có xét đến các 
yếu tố đàn hồi, khe hở, ma sát của bộ truyền động cũng như ảnh hưởng của hiệu ứng lực 
Coriolis và tác động qua lại giữa động học các kênh chuyển động. Mô hình hệ thống điều 
khiển đối tượng với 2 kênh tầm hướng giống như mô hình hệ robot 2 khâu. Hiện nay, hầu 
hết các nghiên cứu trong thực tế, người ta mới chỉ dừng lại ở việc xét đến yếu tố khe hở, 
đàn hồi và ma sát của bộ truyền động và biểu diễn động học của từng kênh chuyển động 
độc lập nhau chứ chưa xây dựng được một mô hình động học đầy đủ của hệ thống với các 
yếu tố tác động nêu trên [1], [2], [3]. Điều này làm cho việc mô hình hóa hệ thống được 
đơn giản nhưng sẽ làm mất tính tổng quát và giảm độ chính xác của hệ thống. Tuy nhiên, 
đối với các hệ thống bám của khí tài quân sự đòi hỏi độ chính xác cao và đặc biệt đối với 
các hệ truyền động bám có công suất nhỏ thì các vấn đề nêu trên cần phải được đánh giá 
kỹ lưỡng vì việc bỏ qua các thành phần này sẽ gây ra sai số khá lớn, ảnh hưởng tới chất 
lượng bám của hệ thống. 
Mục tiêu của bài báo này là nghiên cứu xây dựng mô hình và mô phỏng cấu trúc động 
học hệ truyền động điện bám vị trí của đối tượng với mô hình đầy đủ hai kênh động học 
tầm và hướng. Mô hình điều khiển đề xuất sử dụng động cơ KĐB hai pha theo thuật toán 
điều khiển véc tơ định hướng từ thông rotor gián tiếp cùng với bộ nghịch lưu nguồn áp với 
cấu trúc đơn giản chỉ gồm hai nhánh IGBT. 
2. XÂY DỰNG MÔ HÌNH TOÁN HỌC HỆ THỐNG BÁM GÓC 
HAI KÊNH ĐIỀU KHIỂN VÉC TƠ ĐỊNH HƯỚNG TỪ THÔNG ROTOR CỦA 
ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU HAI PHA 
Truyền động điện bám công suất nhỏ trên cơ sở ứng dụng động cơ KĐB hai pha được 
sử dụng phổ biến trong khí tài quân sự, công nghiệp, thương mại cũng như các thiết bị gia 
dụng. Động cơ loại này có cấu trúc đơn giản, làm việc tin cậy, hiệu suất khai thác cao, dễ 
dàng chăm sóc, bảo quản, bảo dưỡng và có tuổi thọ lớn. 
2.1. Mô hình động học của đối tượng với 2 kênh điều khiển 
Hệ thống truyền động bám khí tài quân sự nói chung là một hệ thống điện cơ phức tạp, 
bao gồm nhiều khâu chuyển động liên kết với nhau, gồm động cơ chấp hành, bộ truyền 
Kỹ thuật điều khiển & Điện tử 
L. V. Duyên, H. Q. Chính, , “Tổng hợp hệ truyền động bám sát  điều khiển véc tơ.” 20 
động và cơ cấu công tác. Phần cơ của hệ truyền động khi có xét đến yếu tố đàn hồi, khe hở 
và ma sát được mô tả bởi một hệ hai khối lượng [1], [2], [3]. Đây là một mô hình rất phức 
tạp, có chứa các thành phần phi tuyến bất định. Mô hình của đối tượng là tổng hợp mô 
hình phần cơ và mô hình động cơ KĐB hai pha điều khiển véc tơ. 
Mô hình động học phần cơ của đối tượng có chứa hai kênh chuyển động đó là kênh tầm 
và kênh hướng. Trong quá trình hoạt động, luôn có sự tác động chéo giữa hai kênh với 
nhau. Khi chưa kể đến động học của động cơ chấp hành, mô hình của đối tượng điều khiển 
giống mô hình robot hai khâu với hai bậc tự do có dạng tổng quát có dạng: 
 ()̈ + (, ̇)̇ + () + () =  (1) 
trong đó, M(q) là ma trận mô men quán tính, (, ̇) là ma trận kể đến lực Coriolis và ma 
sát tốc độ, G(q) là ma trận trọng lực, D(q) là ma trận mô men các loại nhiễu, T là mô men 
phát sinh từ động cơ chấp hành. 
Phương trình động học của kênh truyền động tầm: 
Đối với động học kênh tầm, ngoài thành phần mô men cản (TcT) do khối lượng truyền 
động của kênh tầm gây ra thì còn các thành phần mô men trọng lượng (TG), mô men gây ra 
do ma sát nhớt, mô men gây ra do thành phần lực Coriolis do chuyển động theo của kênh 
tầm trên kênh hướng (Tco) gây ra. 
Phương trình động học của kênh tầm được viết như sau: 
 tt 1 cT co G t t
d
J T T T T k
dt

 (2) 
trong đó, Jt là mômen quán tính kênh tầm; T1 là mô men được truyền từ trục của bộ truyền 
động; t là tốc độ góc của kênh tầm; kt là hệ số ma sát nhớt kênh tầm. 
Phương trình động học kênh hướng: 
Ta viết phương trình bảo toàn năng lượng của hệ truyền động áp dụng cho kênh truyền 
động hướng như sau: 
 h
h 2 cH h h
d
J T T k
dt

 (3) 
trong đó, hJ là mô men quán tính của kênh hướng khi có xét đến ảnh hưởng của góc quay 
kênh tầm quy đổi về trục quay của tải; h là tốc độ góc quay của kênh hướng; 2T là 
mômen được truyền từ trục của bộ truyền động; cHT là thành phần mômen cản tác dụng 
lên trục truyền động của kênh hướng; hk là hệ số ma sát nhớt kênh hướng. 
Trên thực tế, với cấu trúc kênh tầm được đặt hoàn toàn lên kênh hướng nên mô men 
quán tính của kênh hướng sẽ bị ảnh hưởng bởi góc quay của kênh tầm. Vì vậy, mô men 
quán tính tổng của kênh hướng sẽ được xác định bởi phương trình sau đây: 
 h 1 2
J J J (4) 
Ở đây, 1J là thành phần mô men quán tính của khối lượng kênh hướng; 2J là thành 
phần mô men quán tính ảnh hưởng của kênh tầm lên kênh hướng. Thành phần mô men tác 
dụng này phụ thuộc vào góc quay của kênh tầm và được biểu diễn như sau: 
 2 t
J f ( ) (5) 
Từ các phương trình trên chúng ta xây dựng được mô hình động học của đối tượng điều 
khiển như sau: 
Nghiên cứu khoa học công nghệ 
Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 50, 08 - 2017 21
 
1 2
2 t 2 1 G cT co
t t
3 4
4 h 4 2 cH
1 1 1 1
x x
1 1
x k x T T T T
J J
x x
1 1
x k x ( T T )
J f ( x ) J f ( x )




(6)
trong đó, 1 tx  là góc tầm; x2 là tốc độ góc kênh tầm, x3 - Góc hướng; x4 - Tốc độ góc 
kênh hướng. 
2.2. Mô hình hộp giảm tốc 
Trong thành phần của hệ thống truyền động luôn luôn có chứa hộp giảm tốc nhằm giảm 
tốc độ lấy từ trục động cơ chấp hành và tăng mô men cấp tới phụ tải. Mô hình động lực 
của hộp giảm tốc gồm có một trục cơ học tốc độ cao (phía động cơ) và một trục cơ học tốc 
độ thấp (phía tải) được đấu nối với nhau thông qua thiết bị giảm tốc. Các khối trục cơ học 
được biểu diễn bằng hệ số độ cứng sK và hệ số giảm chấn sD của nó. Mô men được 
truyền của khối trục cơ học sT được tính toán theo công thức sau: 
Đối với trục tốc độ cao: 
sH sH H dH sH H dHT K ( ) D ( )    (7) 
Đối với trục tốc độ thấp: 
sL sL dL L sL dL LT K ( ) D ( )    (8) 
trong đó: H H
, 
tương ứng là góc và tốc độ của động cơ; dH

, dH

tương ứng là góc và 
tốc độ lấy trên đầu vào của thiết bị giảm tốc; dL

, dL

tương ứng là góc và tốc độ trên đầu 
ra của thiết bị giảm tốc; L

, L

tương ứng là góc và tốc độ phụ tải. sH
K
và sH
D
, sL
K
, sL
D
tương ứng là hệ số độ cứng và hệ số tắt dần của trục tốc độ cao và trục tốc độ thấp. 
 Động học của thiết bị giảm tốc được mô tả bằng phương trình sau đây: 
sL
tdH tdH sH
T
J T
.i


  (9) 
trong đó, tdHJ là mô men quán tính của thiết bị giảm tốc được quy đổi về phía tốc độ cao, 
tdH
 là gia tốc của thiết bị giảm tốc ở phía tốc độ cao,  là hiệu suất của thiết bị giảm tốc 
và i là tỷ số truyền (i>1). 
2.3. Mô hình toán học của động cơ không đồng bộ hai pha theo thuật toán điều khiển 
véc tơ định hướng từ thông rotor gián tiếp 
Hình 1. Cấu trúc hệ thống truyền động động cơ KĐB hai pha. 
Kỹ thuật điều khiển & Điện tử 
L. V. Duyên, H. Q. Chính, , “Tổng hợp hệ truyền động bám sát  điều khiển véc tơ.” 22 
Cấu trúc cơ bản của phần mạch động lực của hệ truyền động điện động cơ KĐB hai pha 
với bộ nghịch lưu hai nhánh được minh họa trên hình 1. Trên thực tế, động cơ KĐB một pha 
được xem như động cơ KĐB hai pha không đối xứng [5,6,7]. Tính không đối xứng là do các 
điện trở và điện cảm của các cuộn dây chính và cuộn dây phụ không bằng nhau. 
Mô hình động học của động cơ không đồng bộ hai pha biểu diễn trong hệ tọa độ dq như 
sau [5,6,7]: 
s
s s sd
sd sd sd
d
V R i
dt

 (10)
s
sqs s
sq sq sq
d
V R i
dt

(11)
s
s srd
r rd r rq
d
0 R i
dt

  (12)
s
rqs s
r rq r rd
d
0 R i
dt

  (13)
Mô men điện từ của động cơ KĐB hai pha trong hệ tọa độ tĩnh stator được cho bởi: 
s s s s
mq sq rd mdđ sdc rqT = p(L i i - L i i ) (14) 
trong đó, Rsd, Rsq và Rr tương ứng là điện trở các cuộn dây stator và rotor; Lsd, Lsq, Lr, và 
Lmd, Lmq tương ứng là điện cảm các cuộn dây mạch stator, rotor và hỗ cảm; 
 , 
 , 

 , 
 là các thành phần từ thông rotor và stator; r là tốc độ rotor. 
Một trong những nhược điểm cơ bản của mô hình động cơ không đồng bộ hai pha 
không đối xứng đó là, mô men điện từ bị đập mạch xảy ra do sự mất cân bằng giữa các 
tham số mạch stator. Để loại bỏ tính không đối xứng trong mô hình nhằm tạo thuận lợi 
trong việc áp dụng thuật toán điều khiển véc tơ, có thể sử dụng phép biến đổi được trình 
bày trong [5] như sau: 
s s
sd sdti i (15) 
s s
sq sqti k.i (16) 
trong đó, md
mq
L
k
L
Và do đó, hàm chuyển đổi cho các tham số khác được xác định như sau: 
 s ssdt sdV kV ; 
s s
sqt sqV kV ; 
s s
sdt sdk  ; 
s s
sqt sqk  
Do vậy, bằng việc áp dụng việc chuyển đổi này thì các phương trình từ thông, điện áp 
mạch stator và rotor sẽ có dạng như sau: 
s
s s sdt
sdt sd sdt
d
V R i
dt

 (17)
s
sqts 2 s
sqt sq sqt
d
V k R i
dt

 (18)
s
s srd
r rd r rq
d
0 R i
dt

  (19)
Nghiên cứu khoa học công nghệ 
Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 50, 08 - 2017 23
s
rqs s
r rq r rd
d
0 R i
dt

  (20)
Mômen điện từ của động cơ có thể được viết lại như sau: 
s s s s
md sqt rd s rq
r
đc dt
p
T L ( i i )
L
  (21) 
Chúng ta có thể biểu diễn được các thành phần dòng điện rotor như sau: 
1
( )s s srd rd md sdt
r
i L i
L
 (22) 
1
( )s s srq rq md sqt
r
i L i
L
 (23) 
Thay thế (22) và (23) tương ứng vào (19) và (20), khi đó, các thành phần từ thông rotor 
có quan hệ với dòng điện stator như sau: 
d
1s s s s s s srd r md r md
sdt rd r rq sdt r r rq
r r r r
d R L R L
i i
dt L L

     
 
 (24) 
1
s
rq s s s s s sr md r md
sqt rq r rd sqt rq rd
r r r r
d R L R L
i i
dt L L

    
 
 (25) 
Trong đó, rr
r
L
R
 là hằng số thời gian của rotor. 
Nếu mô hình véc tơ được xác định từ (24) và (25) biểu diễn cho một hệ tọa độ x bất kỳ 
nào đó cách trục pha d của cuộn dây stator một góc x (rad) thì ta có thể viết dưới dạng 
tổng quát như sau: 
x
x x xmdr
st r x r r
r r
Ld 1
i j( )
dt

   
 
 (26) 
Và xx
dt

 là tốc độ góc của hệ tọa độ x bất kỳ. Các biến biểu diễn trong hệ tọa độ x 
bất kỳ được tính toán từ các biến trong hệ tọa độ stator thông qua các phương trình sau: 
xjx x x s s
r rd rq rd rqj ( j )e
     (27) 
xjx x x s s
st sdt sqt sdt sqti i ji ( i ji )e
 (28) 
Khi áp dụng thuật toán điều khiển tựa theo véc tơ từ thông rotor (với ký hiệu “e”), ta có: 
e e
rd r  ; 
e
rq 0 (29) 
Khi đó, các phương trình (24) và (25) được viết lại như sau: 
e
e er r r md
r sdt
r r
d R R L
i
dt L L

 (30) 
e er md
slip r sqt
r
R L
i
L
  (31) 
Kỹ thuật điều khiển & Điện tử 
L. V. Duyên, H. Q. Chính, , “Tổng hợp hệ truyền động bám sát  điều khiển véc tơ.” 24 
trong đó, er là biên độ từ thông rotor, slip e r   là tần số góc trượt với 
/e ed dt  , trong đó e là góc của vị trí véc tơ từ thông rotor. Chúng ta có thể biểu diễn 
được phương trình mômen điện từ như sau: 
e e
md rc
r
đ sqt
p
T L i
L
 (32) 
Như vậy, trong mô hình động cơ xoay chiều hai pha điều khiển véc tơ định hướng từ 
thông rotor chúng ta thấy rằng, thành phần 
e
sdti sẽ điều khiển từ thông rotor đảm bảo theo 
(29) và thành phần 
e
sqti sẽ điều khiển mô men điện từ theo (32). 
3. CẤU TRÚC BỘ ĐIỀU KHIỂN HỆ BÁM VỊ TRÍ SỬ DỤNG ĐỘNG CƠ 
KHÔNG ĐỒNG BỘ HAI PHA VỚI BỘ ĐIỀU KHIỂN VÉC TƠ 
Dựa vào các phương trình trong mô hình động cơ không đồng bộ hai pha, với giả thiết 
bỏ qua sự tương tác và ảnh hưởng lẫn nhau giữa các thành phần dòng điện , . Coi các 
dòng điện ,  là độc lập, dòng  sẽ điều khiển từ thông, thành phần dòng  sẽ điều 
khiển mô men điện từ. Chúng ta xây dựng được mô hình điều khiển vị trí động cơ không 
đồng bộ hai pha cho một kênh như hình 2. 
Hình 2. Sơ đồ khối của hệ truyền động bám vị trí với bộ điều khiển véc tơ 
động cơ không đồng bộ hai pha. 
Ta xây dựng các bộ điều khiển cho hệ truyền động bám vị trí công suất nhỏ hai kênh sử 
dụng động cơ xoay chiều hai pha với bộ điều khiển véc tơ định hướng từ thông rotor. 
Nghiên cứu gần đúng trong khuôn khổ của lí thuyết hệ tuyến tính, sơ đồ khối hệ thống 
điều khiển được minh họa trên hình 2. Đây là hệ thống điều khiển được xây dựng theo 
nguyên lí điều khiển hệ thống với các vòng điều khiển lệ thuộc [1]. Vòng trong là bộ điều 
khiển dòng điện, tiếp đến là vòng điều khiển tốc độ, vòng ngoài là bộ điều khiển vị trí. 
Tổng hợp bộ điều khiển dòng điện theo nguyên lí xây dựng bộ điều khiển rơ le với hàm 
chuyển đổi điều khiển (hàm đổi lái) có dạng: 
 ( )dk m du U sign i i (33)
Ở đây, id là dòng điện đặt, nhận được từ đầu ra của bộ điều khiển tốc độ, i là dòng điện 
đầu ra. 
Bộ điều khiển tốc độ được tổng hợp theo tiêu chuân tối ưu môdun. 
Hàm truyền đối tượng điều khiển của vòng tốc độ khi kể đến hằng số thời gian nhỏ Tdl 
của khâu đo lường, gần đúng xem như khâu tuyến tính, có dạng: 
2
1 2( 1)( 1)
dt td
td
dc dl
U k
W
T p T T pp
 (34) 
Nghiên cứu khoa học công nghệ 
Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 50, 08 - 2017 25
Ở đây, Udt là lượng đặt vào bộ điều khiển tốc độ. 
Tổng hợp theo tiêu chuân tối ưu môdun, hàm truyền mong muốn của bộ điều khiển tốc 
độ có dạng [1]: 
1
2 ( 1)
tdmm
dl dl
W
T p T p
(35) 
Hàm truyền bộ điều khiển của vòng tốc độ được xác định là: 
2
1 2 2 1
( 1)( 1) 1
2 ( 1) 2 2 2
dltdmm
dktd
td dl dl dl dl dl
T p T T pW T T p
W
W T p T p T T p T
p 
(36) 
Đây là bộ điều khiển PID. 
Bộ điều khiển vị trí là bộ điều khiển vòng ngoài được thực hiện sau khi đã tổng hợp bộ 
điều khiển tốc độ được tổng hợp theo tiêu chuân tối ưu môdun. 
Hàm truyền đối tượng điều khiển của vòng vị trí khi kể đến hằng số thời gian nhỏ Tdl 
của khâu đo lường, gần đúng xem như khâu tuyến tính, có dạng: 
( 1)( 1)
x vt
vt
ra dl vt
k
W
X p T p T p
 (37) 
trong đó, X d raX X là sai lệch vị trí. 
Tổng hợp theo tiêu chuân tối ưu môdun, hàm truyền mong muốn của bộ điều khiển vị 
trí có dạng [1]: 
1
2 ( 1)
vtmm
dl dl
W
T p T p
(38) 
Hàm truyền bộ điều khiển của vòng vị trí được xác định là: 
( 1)( 1) 1
2 ( 1) 2 2
vtmm dl vt vt
dkvt
vt dl dl dl dl
W p T p T p T p
W
W T p T p T T
(39) 
4. MÔ PHỎNG, ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 
4.1. Các tham số mô phỏng 
Ta nghiên cứu mô phỏng hệ truyền động bám vị trí hai kênh của một chủng loại pháo 
tàu Hải quân sử dụng động cơ xoay chiều không đồng bộ hai pha điều khiển véc tơ có có 
liên hệ ràng buộc của chuyển động hai kênh tầm hướng khi hoạt động. 
Các thông số dùng trong mô phỏng được liệt kê như sau: 
- Thông số động cơ chấp hành kênh tầm và kênh hướng: P = 1.1KW, U=220V; 
f=50Hz;Rsd = 2,473Ω; Rsq = 6,274 Ω; Lsd = 0.0904H; Lsq = 0.0904H; Rr = 5,514 Ω; Lr = 
0,0904H; Lmd = 0,0817H; Lmq = 0,0715H; p = 2. 
- Thông số của hộp giảm tốc: J=0,001kg.m2;  = 0,95; KsH = 1719N.m; DsH = 
20N.m.s; KsL = 171900N.m; DsL = 6000N.m.s và i = 10 đối với kênh tầm; i = 50 đối với 
kênh hướng. 
- Các thông số của mô hình pháo tàu: TcT = 05 Nm; TcH = 10 Nm; kt = 30; kh = 45; Jt = 
50 kgm2; J1 = 150 kgm
2; J2 = f(t) = (200.t
2 +100.t) kgm
2; TG = 50.costNm. 
- Thông số bộ điều khiển tốc độ được tính toán theo (36), nhận được kết quả: Đối với 
kênh tầm KP = 10; KI = 10; KD = 0.5 và đối với kênh hướng KP = 10; KI = 10; KD = 0.5 
26
kênh t
4.2. K
trư
men quán tính kênh t
- Thông s
- Trư
ờng hợp khi không xét đến (đ
ầm 
ết quả mô phỏng
L. V. Duyên, H. Q. Chính, , “T
K
ờng hợp 1: Góc đặt k
ố bộ điều khiển vị trí đ
P = 50; K
Hình 4.
Hình 3. 
hai kênh t
D = 10
sử dụng động c
 Sơ đ
ầm l
ồ mô phỏng mối li
ên kênh hư
 và đ
Sơ đ
ầm h
ối với k
ồ mô phỏng hệ truyền động bám pháo
ư
ênh t
ớng trong hệ truyền động bám pháo
ầm bằng 40
ường 1) v
ược tính toán theo (39), nhận đ
ơ KĐB hai pha đi
ớng. 
ổng hợp hệ truyền động bám sát  điều khiển véc t
ênh hư
ên h
à khi có xét đ
ớng 
0
ệ r
 và góc đ
KP
àng bu
 = 60; K
ều khiển véc t
ộc của chuyển động
ặt k
ến (đ
K
D
ênh hư
ư
ỹ thuật điều khiển & Điện tử
 = 50.
ờng 2) ảnh h
ơ.
ớng bằng 180
ược kết quả: Đối với 
tàu
 tàu.
ưởng của mô 
0 với các 
ơ.”
Nghiên cứu khoa học công nghệ 
Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 50, 08 - 2017 27
Hình 5. Biểu đồ đáp ứng vị trí của kênh tầm và kênh hướng cùng với biểu đồ mô men và 
dòng điện trong các cuộn dây máy điện trên kênh hướng. 
- Trường hợp 2: Xét sự ảnh hưởng của mô men quán tính kênh tầm lên kênh hướng ở 
các góc quay kênh tầm khác nhau: Đường (1) với t = 10
0, đường (2) với t = 20
0, đường 
(3) với t = 30
0, đường (4) với t = 40
0, đường (5) với t = 50
0, đường (6) với t = 40
0 và 
xét với J2 = 0. 
Hình 6. Đáp ứng vị trí kênh hướng khi thay đổi góc quay kênh tầm. 
Rõ ràng là Sự thay đổi của mô men quán tính làm xấu đi chất lượng động học của kênh 
hướng. 
- Trường hợp 3: Xét đáp ứng vị trí kênh tầm và kênh hướng khi đại lượng đặt có dạng 
hàm tuyến tính: 
Hình 7. Đáp ứng vị trí kênh tầm và kênh hướng 
khi đặc tính tín hiệu đặt có dạng tuyến tính. 
Kỹ thuật điều khiển & Điện tử 
L. V. Duyên, H. Q. Chính, , “Tổng hợp hệ truyền động bám sát  điều khiển véc tơ.” 28 
4.3. Đánh giá chung 
- Đáp ứng vị trí kênh hướng chịu tác động lớn khi có sự ảnh hưởng của mô men quán 
tính và các thành phần bất định của khối lượng kênh tầm gây ra. Góc quay kênh tầm càng 
lớn thì sự ảnh hưởng này càng cao. Khi góc quay kênh tầm nhỏ (dưới 100) thì các ảnh 
hưởng đó coi như không đáng kể. 
- Biểu đồ đáp ứng dòng điện trong các cuộn dây stator và mô men điện từ cho thấy, với 
cấu trúc bộ nghịch lưu hai nhánh và có xét đến các yếu tố tác động như đã nói ở trên thì độ 
đập mạch mô men và dòng điện là lớn. Dòng điện chạy trong các cuộn dây stator có dạng 
nhọn đầu, không sin nên làm tăng tổn hao trong máy điện, giảm chất lượng làm việc của 
hệ thống, cần phải được nghiên cứu khắc phục. 
5. KẾT LUẬN 
Bài báo đã trình bày một phương pháp xây dựng hệ truyền động bám góc sử dụng động 
cơ không đồng bộ hai pha theo thuật toán điều khiển véc tơ định hướng từ thông rotor gián 
tiếp khi có xét đến các yếu tố tương tác trong cấu trúc động học phần cơ của hệ truyền 
động điện. Kết quả mô phỏng áp dụng cho một chủng loại pháo trên tàu Hải quân cho thấy 
tính chất khả thi của phương án được đề xuất. Với trường hợp coi các thông số là không 
đổi, cấu trúc điều khiển kinh điển của bộ điều khiển PID hoàn toàn có thể đáp ứng tốt chất 
lượng động học của hệ thống. Khi các thông số thay đổi, cấu trúc điều khiển kinh điển của 
bộ điều khiển PID có thể có đáp ứng khác nhau về chất lượng động học của hệ thống 
thông qua cấu trúc này có thể nhận thấy rằng, cần ứng dụng các lý thuyết điều khiển hiện 
đại trong xây dựng cấu trúc bộ điều khiển mới cho hệ truyền động bám sử dụng động cơ 
không đồng bộ hai pha để nâng cấp các hệ truyền động bám có công suất nhỏ và trung 
bình. Các hệ này đã và đang được sử dụng khá phổ biến trong công nghiệp, dân dụng và 
quân sự là hoàn toàn khả thi và có tính thực tiễn cao. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1]. Đào Hoa Việt, “Phân tích và tổng hợp hệ thống truyền động điện”, HVKTQS Xuất 
Bản 2010. 
[2]. Huỳnh Văn Đông, “Tổng hợp điều khiển thích nghi dựa trên phương pháp 
Backstepping cho hệ truyền động có đàn hồi, khe hở và ma sát khô phi tuyến”, 
LATSKT năm 2009. 
[3]. Nguyễn Văn Hải, Vũ Hỏa Tiễn, Nguyễn Thanh Tiên, “Động học của động cơ chấp 
hành và yếu tố đàn hồi của khớp trong thuật toán điều khiển tay máy rô bốt”, Tạp chí 
Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 33, 10 – 2014. 
[4]. Phạm Tuấn Thành, “Phân tích và tổng hợp thuật toán số điều khiển hệ thống khuếch 
đại xung công suất động cơ không đồng bộ hai pha”, Tạp chí Khoa học và Kỹ thuật, 
Học viện KTQS. 
[5]. Abdolreza Rabiee, Mohammad Reza Alizadeh Pahlavani, “A position Control of 
Asymmetrical Two Phase Induction Motor Based on Vector Control Strategy”, 
Journal of Basic and Applied Scientific Research (2012). 
[6]. E.R. Collines Jr. and R.E. Ashley III, “Operating Characteristics of single-phase 
capacitor motor driven from variable frequecny supplies” in Proc. Conf. Rec. IEEE 
Ind. Appl. Society Annu. Meeting, Sep./Oct. 1991, vol.1, pp. 52-57 
[7]. F. Blaabjerg, F. Laugeanu, K. Skaug, M. Tonnes, “Two-Phase Induction Motor 
Drive” Industrial Application Magazine, IEEE (2004), vol.10, no.4, pp. 24-32. 
Nghiên cứu khoa học công nghệ 
Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 50, 08 - 2017 29
ABSTRACT 
DESIGNING A SMALL POWER TRACKING SYSTEM USED IN MILITARY 
EQUIPMENT WITH TWO – PHASE ASYNCHRONOUS MOTOR BASED ON 
VECTOR CONTROL 
In this paper, the researching results to build Naval ship artilleryangle tracking 
drive system using two-phase asynchronous motor with model of object containing 
binding relationship between reach channel and direction channel with uncertainty 
nonlinear components are presented. The indirect rotor flux oriented control 
strategy is performed with two-leg PWM inverter with PI position controller, PID 
speed controller and delay current controller to control the two-phase 
asynchronous motor in order to improve performance and reliability when working 
of angle tracking drive system. The simulation results show that, dynamic 
characteristic of the electric drive system is responsived when using two-phase 
asynchronous motors, the dam leveloftorque and current is low show that the 
feasible nature of theproposedscheme. 
Keywords: Tracking driver system, Two-phase asynchronous motor. 
Nhận bài ngày 17 tháng 7 năm 2017 
Hoàn thiện ngày 31 tháng 7 năm 2017 
Chấp nhận đăng ngày 18 tháng 8 năm 2017 
Địa chỉ: 
1 Viện Vũ khí – TCCNQP; 
2 Học viện Kỹ thuật quân sự; 
3 Học viện Hải quân. 
* Email: lvduyen79@gmail.com.