الفهرس 
AbstractOnly 14 pages are availabe for public view
 |  | from | 131 |  |  |
| | | from | 131 | | |
Abstract
ظهرت المحركات الحثية على نطاق واسع فى العديد من التطبيقات الصناعية و خاصة منها المحركات الحثية الخطية و ذلك فى أنواع التطبيقات التى تتطلب حركة خطية مثل تطبيقات النقل الحضرى (تطبيقات مترو الأنفاق و القطارات الكهربية) و المصاعد العمودية و غلق الأبواب و الناقلات و أنظمة إستلام الحقائب بالمطارات و ما إلى ذلك من التطبيقات المختلفة. تطبيق المترو القائم على المحركات الحثية الخطية يُمكنه من تحقيق الحركة الأمامية مباشرة بدون إستخدام أنظمة تحويل الحركة التقليدية و يتسم ببساطة التصميم و قلة الصيانة الدورية و التسارع و التباطؤ بشكل سريع. عدم الإعتمادية على صناديق التروس لتحويل الحركة من دورانية إلى خطية فى خطوط المترو القائمة على المحركات الحثية الخطية ، هى أحد المزايا لهذه المحركات على نظيرتها الحثية ذات الحركة الدائرية التقليدية. هناك أكثر من 30 خطا من خطوط النقل على مستوى العالم القائمة على المحركات الحثية الخطية حتى الآن ، و التى أثبتت أنها وسيلة نقل فعالة و عملية و مفيدة بيئيا. على الرغم من المزايا العديدة السابق ذكرها للمحركات الحثية الخطية المستخدمة فى تطبيقات المترو ، لكن بسبب طول الثغرة الهوائية الكبير و الدوائر المغناطيسية المستقيمة (قطع الدائرة المغناطيسية للجزء الإبتدائى) مقارنة بالمحركات الحثية ذات الحركة الدورانية التقليدية ، مما يؤدى إلى تدهور أداء القيادة. هذا البناء الفريد للمحركات الحثية الخطية يؤدى إلى حدوث تأثير عند كلتا النهاتين (نهاية الدخل و نهاية الخرج). بشكل عام ، عادة ما تكون المحركات الحثية الخطية أكثر تعقيدا بسبب التأثير الناتج عن نهايات الأطراف و الذى يؤدى إلى تغير الحث المتبادل خاصة عند زيادة السرعة الخطية. ويمكن تلخيص المشكلات الملازمة للمحركات الحثية الخطية المستخدمة فى المترو كالتالى :
بسبب التأثير الناتج عن تأثير النهايات للتيارات الدوامية الثانوية على الثغرة الهوائية ، فإن الفيض المغناطيسى للثغرة الهوائية فى المحركات الحثية الخطية سيضعف و يضمحل مع زيادة السرعة الخطية ، و كنتيجة لذلك فإن الدفع المتولد سيقل عند نفس القيمة من تيار الدخل.
الحث المتبادل عند ظروف تشغيل مختلفة يتغير بشكل غير خطى ، و الذى بدوره يسبب تموجات لكل من الفيض و الدفع.
نتيجة للقصور و المشكلات السابق ذكرها للمحركات الحثية الخطية فهى تتسم بخصائص تحكم أكثر تعقيدا عن نظيرتها من المحركات الحثية ذات الحركة الدورانية. إلى الآن ، تتمكن طريقة التحكم فى الدفع المباشر من تحقيق إستجابة ديناميكية سريعة و أيضا تتسم بسهولة التطبيق و قلة الإعتماد على قيم الآلة بالمقارنة بطرق التحكم التقليدية الأخرى. على الرغم من المزايا لطريقة التحكم فى الدفع المباشر لكنها بها بعض العيوب مثل وجود التموجات المرتفعة لكل من الفيض المغناطيسى و الدفع الكهرومغناطيسى و تغير تردد التوصيل. فى الآونة الأخيرة ، لتحسين أداء نظام التحكم بشكل شامل ، تم إعتماد نموذج التحكم التنبؤى لمجموعة تحكم محددة (FCS-MPC) كأكثر نظام مناسب لتطبيقات إلكترونيات القدرة و أنظمة التحكم فى المحركات.
يمكن تلخيص الإسهامات الأساسية فى هذه الرسالة على النحو التالى :
لتحقيق إستجابة ديناميكية سريعة و الحد من التموجات العالية لكل من الفيض المغناطيسى و الدفع الكهرومغناطيسى مع الأخذ فى الإعتبار تأثير النهايات على الحث المتبادل و ذلك بدمج طريقة نموذج التحكم التنبؤى لمجموعة تحكم محددة مع طريقة التحكم فى الدفع المباشر. تم تقديم نموذج التحكم التنبؤى للعزم لمجموعة تحكم محددة (FCS-MPTC) و نتيجة لذلك تم تحقيق إستجابة ديناميكية سريعة و الحصول على تموجات أقل من طريقة SVM-DTC لكل من الدفع و الفيض. و لمرعاة بعض الظروف البيئية و التكلفة الإقتصادية تم إستخدام النموذج المرجعى الملائم للنظام (MRAS) و ذلك لتقدير السرعة الخطية. و أخيرا تم عمل تحليل إفتراضى لعدم إستقرار قيم الآلة المستخدمة.
تم إقتراح نموذج التحكم التنبؤى للتيار لمجموعة تحكم محددة (FCS-MPCC) لنظام تحكم فى المحرك الحثى الخطى إعتمادا على متجه واحد و أيضا متجهين للجهد خلال دورة التحكم الواحدة (FCS-MPCC I و FCS-MPCC II على الترتيب) و ذلك لتوحيد أبعاد دالة التكلفة و تجنب وجود عامل الترجيح و تقليل العبء الحسابى و أيضا تحقيق تموجات أقل لكل من الفيض والدفع بالمقارنة بالطرق السابقة. تعتمد دالة التكلفة للطريقة المقترحة على التيار الإبتدائى. و أخيرا تم عمل تحيل إفتراضى لتغير قيم الآلة المفاجى و للظروف البيئية المختلفة و لمراعاة إقتصادية النظام تم تقدير السرعة الخطية للمحرك الحثى الخطى بدون إستخدام حساس للسرعة عن طريق النموذج المرجعى الملائم للنظام (MRAS).
لتجنب المجهود الهائل و عمليات التشغيل الكثيرة لتحديد أفضل عامل ترجيح و كثرة الخطوات الحسابية ، تم إقتراح نموذج التحكم التنبؤى للفيض لمجموعة تحكم محددة (FCS-MPFC) للتغلب على المشكلات السابقة و لتحقيق أقل تموجات ممكنة للفيض و الدفع. تتكون دالة التكلفة للطريقة المقترحة من الفيض للجزء الإبتدائى فقط.
فى هذه الرسالة تم بناء نموذج عملى لمحاكاة الأداء الفعلى للمحرك الحثى الخطى بناء على محرك القوس الحثى (AIM) بمواصفات على سبيل المثال قطر العضو الثابت 1.25 متر و ثغرة هوائية 10 مم و التى تحاكى الأداء الفعلى للمحرك الحثى الخطى المستخدم فى تطبيقات المترو و ذلك لخفض التكلفة الباهظة لبناء نظام مترو فعلى قائم على المحرك الحثى الخطى. تم عمل دراسة شاملة تشمل المحاكاه و التجارب العملية بناء على محرك القوس الحثى لجميع طرق التحكم المقترحة داخل الرسالة و ذلك بإستخدام نفس قيم المحرك لجزء المحاكاه. تم إجراء عدد كبير من تجارب المحاكاه و التجارب العملية لطريقة FCS-MPTC و التى أظهرت إنخفاض التموجات بنسبة 6 ٪ و 1 ٪ لكل من الدفع و الفيض على الترتيب مقارنة بطريقة SVM-DTC. بالإضافة أن قيمة الخطأ بين السرعة الخطية المقدرة و المقاسة بإستخدام حساس 0.22 ٪ من قيمة السرعة المرجعية المطلوبة و الذى بدوره يؤكد كفاءة طريقة تقدير السرعة المستخدمة عن طريق النموذج المرجعى الملائم للنظام. و أوضحت الطريقة المقترحة FCS-MPCC تحقيق تموجات أقل بدون حسابات معقدة مقارنة بطريقة FCS-MPTC. و أخيرا تم مقارنة شاملة للطريقة المقترحة FCS-MPFC مع طريقة FCS-MPTC و التى أظهرت تفوق الطريقة المقترحة فى خفض التموجات بالنسبة للعزم بقيمة 12 ٪ و بالنسبة للفيض بقيمة 4 ٪ بالمقارنة بطريقة FCS-MPTC.
الكلمات المفتاحية:
المحركات الحثية الخطية; المترو الخطى ; النقل الحضرى ; نموذج التحكم التنبؤى للعزم لمجموعة تحكم محددة ; نموذج التحكم التنبؤى للتيار لمجموعة تحكم محددة ;نموذج التحكم التنبؤى للفيض لمجموعة تحكم محددة; قياس السرعة دون حساس ;النموذج المرجعى الملائم للنظام ; متجهين للجهد.
وتتكون الرسالة المقدمة من ستة فصول يليها المراجع وقسم خاص بالملحق و الأبحاث المنشورة خلال فترة دراسة الدكتوراه ، وفيما يلي عرض مختصر على ما اشتملت عليه فصول الرساله:
الفصل الأول:
يقدم هذا الفصل مقدمة مبسطة عن أهمية البحث متبوعة بشرح مفصل لمبادئ التشغيل الرئيسية و التطبيقات للمحركات الحثية الخطية. و أيضا ، يستعرض الأهداف الأساسية بجانب الإسهامات التى تقدمها الرسالة. و أخيرا، يتم عرض محتويات باقى الفصول.
الفصل الثانى:
يقدم هذا الفصل عرض شامل للأعمال السابقة ذات الصلة لإستراتيجيات التحكم المختلفة.
الفصل الثالث:
يستعرض هذا الفصل مناقشة المبادئ الأساسية و مراحل التصميم لطريقة نموذج التحكم التنبؤى للدفع لمجموعة تحكم محددة (FCS-MPTC) لنظام القيادة للمحرك الحثى الخطى و الذى تم تطبيقه للتغلب على التموجات العالية لقوة الدفع و الفيض الوجودة بطريقة التحكم المباشر فى الدفع. ثم تم تقديم طريقة تقدير السرعة الخطية عن طريق النموذج المرجعى الملائم للنظام (MRAS) دون إستخدام حساس للسرعة لخفض التكلفة الكلية للنظام و لتقليل التعقيد. و أخيرا ، تم عمل دراسة شاملة و مقارنات عملية و نظرية (محاكاه) للطريقة المقدمة فى هذا الفصل.
الفصل الرابع:
يحتوي هذا الفصل على إقتراح نموذج التحكم التنبؤى للتيار لمجموعة تحكم محددة (FCS-MPCC) لتحسين نظام التحكم فى المحرك الحثى الخطى إعتمادا على متجه واحد و أيضا متجهين للجهد خلال دورة التحكم الواحدة (FCS-MPCC I و FCS-MPCC II على الترتيب) و ذلك لتوحيد أبعاد دالة التكلفة و تجنب وجود عامل الترجيح و تقليل العبء الحسابى و أيضا تحقيق تموجات أقل لقوة الدفع بالمقارنة بالطرق السابقة. و أيضا تم عمل دراسة شاملة و مقارنات نظرية (محاكاه) للطريقة المقترحة فى هذا الفصل.
الفصل الخامس:
يقدم هذا الفصل مناقشة المبادئ الأساسية و مراحل التصميم لطريقة نموذج التحكم التنبؤى للفيض لمجموعة تحكم محددة (FCS-MPFC) لنظام القيادة للمحرك الحثى الخطى و الذى تم تطبيقه للتغلب على التموجات العالية للدفع و الفيض الوجودة بطريقة نموذج التحكم التنبؤى للدفع لمجموعة تحكم محددة (FCS-MPTC) و لتجنب الإجراءات المرهقة لتحديد عامل الترجيح. تمت المقارنة العملية و النظرية عند ظروف تشغيل مختلفة للطريقة المقترحة و الطريقة التقليدية.
الفصل السادس:
يعرض هذا الفصل أهم الإستنتاجات التي تم الحصول عليها من خلال طرق التحكم المختلفة داخل الرسالة ، كما يقترح الاتجاهات المستقبلية.
وتحتوى نهاية الرسالة على المراجع و الملاحق و الأبحاث المنشورة خلال فترة دراسة الدكتوراه.