การพัฒนาตัวควบคุมพีไอและพีไอดีบนอีเอสพี 32 สำหรับการควบคุมความเร็วมอเตอร์เหนี่ยวนำสามเฟสด้วยอินเวอร์เตอร์ร่วมกับตัวกรองคาลมาน
คำสำคัญ:
ตัวกรองคาลมาน, ตัวควบคุมพีไอและพีไอดี, มอเตอร์เหนี่ยวนำสามเฟส, ระบบควบคุมความเร็ว, อินเวอร์เตอร์บทคัดย่อ
ระบบปรับความเร็วรอบมอเตอร์เหนี่ยวนำสามเฟสด้วยอินเวอร์เตอร์ถูกนำมาใช้ในอุตสาหกรรม ระบบควบคุมความเร็วนี้สามารถเพิ่มประสิทธิภาพของสายพานลำเลียง ช่วยให้สามารถควบคุมและจัดการวัสดุได้อย่างแม่นยำ ปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้งาน และสามารถปรับสายการผลิตที่แตกต่างกันให้ทำงานร่วมกันได้ สำหรับงานบางประเภทต้องการความแม่นยำในการควบคุมและรักษาระดับความเร็วรอบ เช่น ระบบสายพานลำเลียง ระบบสูบน้ำ เครื่องมือกลสำหรับการผลิต พัดลมและเครื่องเป่าลม บทความวิจัยนี้นำเสนอระบบควบคุมแบบป้อนกลับที่พัฒนาบนไมโครคอนโทรลเลอร์ อีเอสพี 32 ให้ทำงานร่วมกับอินเวอร์เตอร์สำหรับควบคุมความเร็วมอเตอร์เหนี่ยวนำสามเฟส พารามิเตอร์ของตัวควบคุมพีไอและพีไอดีถูกออกแบบด้วยวิธีซีเกลอร์-นิโคลส์ ตัวกรองแบบผ่านความถี่ต่ำและอนุกรมตัวกรองแบบผ่านความถี่ต่ำกับตัวกรองแบบคาลมานถูกนำมาใช้กรองสัญญาณรบกวนการวัดความเร็วรอบ ความเร็วรอบที่เพลามอเตอร์จะถูกวัดโดยตรงด้วยเอ็นโคดเดอร์และแปลงให้เป็นรอบต่อนาทีก่อนส่งไปยังตัวกรองสัญญาณรบกวนและตัวควบคุม ตามลำดับ สัญญาณควบคุมความเร็วมอเตอร์เป็นสัญญาณแอนะล็อก 4-20 มิลลิแอมป์ ผลการทดสอบพบว่าอนุกรมตัวกรองแบบผ่านความถี่ต่ำกับตัวกรองแบบคาลมานสามารถทำงานร่วมกับตัวควบคุมพีไอและพีไอดีให้สมรรถนะของระบบควบคุมอยู่ในเกณฑ์ที่ยอมรับ โดยที่ตัวกรองแบบผ่านความถี่ต่ำกับตัวควบคุมพีไอดีใช้เวลาตอบสนองต่ำสัญญาณนำเข้าแบบขั้นบันไดน้อยที่สุด
เอกสารอ้างอิง
Akpama, E.J., Omini, I.E., Effiong, E.E., & Ezenwosu, R.U. (2020). PID speed controlled model of induction motor using Simulink. International Journal of Engineering Research and Management, 7(10), 24–28.
Beauregard, B. (2017). Arduino PID library (Version 1.2.1). Retrieved from https://github.com/br3ttb/Arduino-PID-Library/tree/master
Boonsing, S., & Kaewpradit, P. (2021). Comparison of PI and PID control performances coupled with Kalman filter for DC motor speed control via MATLAB/Simulink. Engineering Journal Chiang Mai University, 28(1), 195–211.
Choo, K.L., & Arthumunathan, D. D. (2015). Performance analysis of PID controller for three-phase inverter fed induction motor. Infrastructure University Kuala Lumpur Research Journal, 3(1), 50–56.
Djalal, M.R., & Faisal. (2020). Design of optimal PID controller for three-phase induction motor based on ant colony optimization. SINERGI, 24(2), 125–132. Doi: https://doi.org/10.22441/sinergi.2002.2.006
Ellahi, N. (2021). Extended Kalman filter based brushless DC motor for rotor position and speed control. TechRxiv, 1–12. Doi: https://doi.org/10.36227/techrxiv.17208848.v1
Fétick, R.J.L. (2019). Kalman library. Retrieved from https://github.com/rfetick/Kalman
Gaeid, K.S. (2013). Optimal Kalman filter design with DC motor speed controlled parameters. Journal of Asian Scientific Research, 3(12), 1157–1172.
Hartono, H., Sudjoko, R.I., & Iswahyudi, P. (2019). Speed control of three-phase induction motor using universal bridge and PID controller. Journal of Physics: Conference Series, 1381, 012053. Doi: https://doi.org/10.1088/1742-6596/1381/1/012053
Idoko, A.A., Thuku, I.T., Musa, T.T., & Amos, C. (2017). Design of tuning mechanism of PID controller for application in three-phase induction motor speed control. International Journal of Advanced Engineering Research and Science, 4(11), 138–147. Doi: https://doi.org/10.22161/ijaers.4.11.21
Korsane, D.T., Polke, A., Mude, S.K., Hiwarkar, C.S., & Korsane, K. (2018). Speed performance of three-phase induction motor by using simplified vector control method. International Journal of Engineering Research in Electrical and Electronic Engineering, 4(3), 172–178.
Kumar, R., & Murthy, R. (2015). Kalman filter for speed control of DC motor for robotic safety critical application. In Proceedings of the 2nd National Conference on Emerging Trends in Science and Technology. Sapthagiri College of Engineering, Bangalore, India.
Mishra, H., Singh, R., & Solanki, M. (2018). Investigation of three-phase induction speed control strategies using no controller and PID controller. International Research Journal of Engineering and Technology, 5(6), 1464–1468.
Wade, H. L. (2004). Basic and advanced regulatory control: System design and application (2nd ed.). Research Triangle Park, NC: Instrumentation, Systems, and Automation Society.
