Thông tin tài liệu
© 2004, HOÀNG MINH SƠN
Chương 1Chương 1
13/09/2005
Chương 2
Chương 3: Các sách lược ₫iều khiển
Điềukhiển quá trình
2
© 2004, HOÀNG MINH SƠN
Chương 3: Các sách lược điềukhiển
© 2005 - HMS
© HMS
Nộidung chương 3
3.1 Khái niệm
3.2 Điềukhiển truyềnthẳng
3.3 Điềukhiểnphảnhồi
3.4 Điềukhiển cascade
3.5 Điềukhiểntỉ lệ
3.6 Điềukhiểnlựachọn
3.7 Điềukhiểnphânvùng
3.8 Các cấu trúc ₫iềukhiểnhệ MIMO
3.9 Thiếtkế cấu trúc ₫iềukhiểnhệ MIMO
3
© 2004, HOÀNG MINH SƠN
Chương 3: Các sách lược điềukhiển
© 2005 - HMS
© HMS
Quá trình
Nhiễu d
Các biếncần
₫iềukhiển y
Các biến
₫iềukhiển u
Lưu ý:
u, r, y, d
là các biến
của mô hình
chuẩn hóa G(s)
3.1 Khái niệm
Bài toán ₫iềukhiển quá trình: duy trì y ≈ r trong khi
—thay₫ổigiátrị₫ặtr
—cótác₫ộng của nhiễud
—tồntại nhiễu ₫on
— mô hình quá trình không chính xác
4
© 2004, HOÀNG MINH SƠN
Chương 3: Các sách lược điềukhiển
© 2005 - HMS
© HMS
Ổn ₫ịnh hệ thống
Tốc ₫ộ ₫áp ứng nhanh và chấtlượng ₫áp ứng tốt:
— Đáp ứng vớithay₫ổigiátrị₫ặt
— Đáp ứng với nhiễu quá trình
—Ítnhạycảmvới nhiễu ₫o
Giá trị biến ₫iềukhiểnthay₫ổichậmhoặcthay₫ổiít
Bềnvững:
— Ổn ₫ịnh bềnvững
—Chấtlượng bềnvững
Các mụctiêucụ thể của ₫iềukhiển
5
© 2004, HOÀNG MINH SƠN
Chương 3: Các sách lược điềukhiển
© 2005 - HMS
© HMS
Các vấn ₫ề phứctạp
Nhiềuquátrìnhphứctạp, khó ₫iềukhiển(tương
tác nhiềuchiều, hệ pha không cựctiểu, giớihạn
về giá trị và tốc ₫ộ thay ₫ổicủabiến ₫iềukhiển,
giớihạnvề phạmvi thay₫ổi cho phép củabiến
₫ược ₫iềukhiển, )
Mô hình khó xây dựng chính xác
Nhiễukhó₫o, khó biếttrước
Khả năng thực thi, cài ₫ặtluật ₫iềukhiểncógiới
hạn
Trình ₫ộ hiểubiếtcủakỹ sư vậnhànhvề lý
thuyết ₫iềukhiểnhạnchế
6
© 2004, HOÀNG MINH SƠN
Chương 3: Các sách lược điềukhiển
© 2005 - HMS
© HMS
Sách lược/cấu trúc ₫iềukhiển (control strategy/structure):
nguyên tắcvề mặtcấu trúc trong sử dụng thông tin về các
biến quá trình để đưaratácđộng điềukhiển.
Sách lược ₫iềukhiển
— Điềukhiển ₫ơn biếnhay ₫abiến?
—Phốihợpsử dụng các biếnvàonàovànhư thế nào ₫ể ₫iều
khiểnnhững biếnranào?
Quá trình
Nhiễu d
Các biến
₫o ₫ược y
m
Các biến
₫iềukhiển u
Giá trị
₫ặt r
Sách lược ₫iềukhiển
7
© 2004, HOÀNG MINH SƠN
Chương 3: Các sách lược điềukhiển
© 2005 - HMS
© HMS
Các sách lược ₫iềukhiển cơ bản
Hệ SISO:
— Điềukhiểntruyềnthẳng (feedforward control)
— Điềukhiển phảnhồi(feedback control)
— Điềukhiểntầng (cascade control)
— Điềukhiểntỉ lệ (ratio control)
— Điềukhiểnlựachọn(selective control)
— Điềukhiển phân vùng (split-range control)
Hệ MIMO:
— Điềukhiểntập trung (centralized control)
z Điều khiển tách kênh
z Điều khiển nhiều chiều
— Điềukhiển phi tập trung (decentralized control)
— Điềukhiểnphân cấp(hierarchical control)
8
© 2004, HOÀNG MINH SƠN
Chương 3: Các sách lược điềukhiển
© 2005 - HMS
© HMS
3.2 Điềukhiển truyềnthẳng
Ví dụ₫iềukhiển quá trình trao ₫ổinhiệt:
— Điềuchỉnh lưulượng hơi nóng vào F
s
₫ể duy trì nhiệt ₫ộ dầu
ra T
2
tạigiátrị₫ặtmongmuốn
9
© 2004, HOÀNG MINH SƠN
Chương 3: Các sách lược điềukhiển
© 2005 - HMS
© HMS
Cấutrúc cơ bản
Nguyên lý:
—Giả thiết: Mô hình chính xác, nhiễu ₫o ₫ược
— Đo nhiễu quá trình d, tính toán u sao cho y ≈ r :
— Không thựchiện ₫o y
1
()( ())
() ()
rd
r
uKsrGsd
Ks Gs
−
=
−
≈
(3.1)
10
© 2004, HOÀNG MINH SƠN
Chương 3: Các sách lược điềukhiển
© 2005 - HMS
© HMS
Phân tích chấtlượng
1
1
1
()()
()
r
rd d
ddd
KG
u KrGd GrGd
yGuGdGGrGdGdr
−
−
−
=
=− = −
⇒= + = − + =
(3.2)
b) Sai lệch mô hình ₫ốitượng (giả sử d = 0):
(3.4)
a) Điềukhiểnlýtưởng
1
()
GGG
G
yG GGrr r
G
−
=+Δ
Δ
⇒= +Δ =+
thùc
(3.3)
c) Sai lệch mô hình nhiễu:
thùc
()
ddd
ddd d
GGG
y
rGd G Gd r Gd
=+Δ
⇒=− + +Δ =+Δ
sai lệch ₫iềukhiển
[...]... một dạng ₫iều khiển truyền thẳng Ví dụ: Điều khiển quá trình trao ₫ổi nhiệt © HMS Chương 3: Các sách lược điều khiển © 2005 - HMS 31 © 2004, HOÀNG MINH SƠN Hai cấu trúc thường dùng © HMS Chương 3: Các sách lược điều khiển © 2005 - HMS 32 © 2004, HOÀNG MINH SƠN Ví dụ ₫iều khiển tỉ lệ quá trình trộn (kết hợp với phản hồi) © HMS Chương 3: Các sách lược điều khiển © 2005 - HMS 33 3.6 Điều khiển lựa chọn... 3: Các sách lược điều khiển © 2005 - HMS 34 Điều khiển giới hạn Bộ ₫iều chỉnh - Quá trình Cấu hình ₫iều khiển Khâu lựa chọn (max, min, ) Ví dụ: Điều khiển nhiệt ₫ộ trong một lò phản ứng © 2004, HOÀNG MINH SƠN T © HMS TT 115 TT 116 Nước lạnh TT 117 t UC 101 Chương 3: Các sách lược điều khiển max FC 100 z © 2005 - HMS 35 Điều khiển lấn át Bộ ĐC 1 - Quá trình Cấu hình ₫iều khiển - Bộ ĐC 2 Ví dụ: Điều khiển. .. Ví dụ: Điều khiển quá trình trao ₫ổi nhiệt Bỏ qua tổn thất nhiệt, ta có phương trình cân bằng năng lượng: Fo C p (T2 − T1 ) = λ Fs (3.7) trong ₫ó: Cp — nhiệt dung của dầu © 2004, HOÀNG MINH SƠN λ — hệ số nhiệt tỏa ra do quá trình hơi nước ngưng tụ © HMS Chương 3: Các sách lược điều khiển Thay thế T2 bằng giá trị ₫ặt (SP): Fs = Fo Cp λ (S P − T1 ) © 2005 - HMS (3.8) 17 Ví dụ: Điều khiển quá trình trộn... thiết: - c1 và c2 là hằng số - lưu lượng w ra tùy ý (tự chảy) Phương trình cân bằng: © 2004, HOÀNG MINH SƠN w 1 c1 + w 2 c 2 = (w 1 + w 2 )c (3.9) Thay thế c bằng giá trị ₫ặt (SP): w 1 (S P − c1 ) w2 = c2 − S P (3.10) © HMS Chương 3: Các sách lược điều khiển © 2005 - HMS 18 3.3 Điều khiển phản hồi © 2004, HOÀNG MINH SƠN Ví dụ: Điều khiển quá trình trao ₫ổi nhiệt © HMS Nguyên lý ₫iều khiển: Điều chỉnh... áp suất dòng chảy/dòng hơi ảnh hưởng lớn tới lưu lượng © HMS Chương 3: Các sách lược điều khiển © 2005 - HMS 26 Ví dụ ₫iều khiển buồng trao ₫ổi nhiệt © 2004, HOÀNG MINH SƠN Giải pháp: Triệt tiêu sớm ảnh hưởng của nhiễu bằng cách sử dụng một vòng ₫iều chỉnh trong, sử dụng thêm một ₫ại lượng ₫o © HMS Chương 3: Các sách lược điều khiển © 2005 - HMS 27 Hai cấu trúc cơ bản Cấu trúc kinh ₫iển (cấu trúc nối... ổn ₫ịnh một quá trình không ổn ₫ịnh © 2004, HOÀNG MINH SƠN Ứng dụng chủ yếu: © HMS — Các bài toán ₫ơn giản, quá trình pha cực tiểu, yêu cầu chất lượng không cao — Kết hợp với ĐK phản hồi nhằm cải thiện tốc ₫ộ ₫áp ứng của hệ kín: Bù nhiễu ₫o ₫ược (chủ yếu là bù tĩnh), lọc trước (tiền xử lý) tín hiệu chủ ₫ạo — Điều khiển tỉ lệ (mục 3.5) Chương 3: Các sách lược điều khiển © 2005 - HMS 15 Các bước thiết... GK 1 ⇒e ≈0 © HMS Chương 3: Các sách lược điều khiển © 2005 - HMS 23 Các vấn ₫ề của ₫iều khiển phản hồi Một vòng ₫iều khiển kín chứa một ₫ối tượng ổn ₫ịnh cũng có thể trở nên mất ổn ₫ịnh Điều khiển phản hồi cần bổ sung các cảm biến Nhiễu ₫o có thể ảnh hưởng lớn tới chất lượng ₫iều khiển (₫ể ý số hạng cuối cùng trong biểu thức 3.13 và 3.14) => cần có phương pháp lọc nhiễu, xử lý số liệu ₫o tốt © 2004,... Ví dụ ₫iều khiển mức: © 2004, HOÀNG MINH SƠN — Khâu truyền thẳng: bù nhiễu — Khâu phản hồi: ổn ₫ịnh hệ thống và triệt tiêu sai lệch tĩnh © HMS Chương 3: Các sách lược điều khiển © 2005 - HMS 25 3.4 Điều khiển tầng (cascade) Đặt vấn ₫ề: Tác ₫ộng của nhiễu với các quá trình chậm (nhiệt ₫ộ, mức và nồng ₫ộ) hoặc có trễ lớn => các vòng ₫iều chỉnh ₫ơn khó mang lại tốc ₫ộ ₫áp ứng nhanh cũng như ₫ộ quá ₫iều... một bộ ₫iều khiển phản hồi tốt nếu như không có một mô hình tốt © HMS Với một số quá trình có ₫áp ứng ngược hoặc có trễ (hệ pha không cực tiểu), một bộ ₫iều khiển phản hồi ₫ược thiết kế thiếu thận trọng thậm chí có thể làm xấu ₫i ₫ặc tính ₫áp ứng Bộ ₫iều khiển phản hồi ₫áp ứng chậm với nhiễu tải và thay ₫ổi giá trị ₫ặt Chương 3: Các sách lược điều khiển © 2005 - HMS 24 Kết hợp với sách lược truyền... G(0)−1 = 1 Chương 3: Các sách lược điều khiển © 2005 - HMS 11 © 2004, HOÀNG MINH SƠN © HMS Chương 3: Các sách lược điều khiển © 2005 - HMS 12 Phân tích chất lượng (tiếp) f) Mô hình có thời gian trễ hoặc có bậc mẫu số lớn hơn bậc tử số => Bộ ₫iều khiển lý tưởng không có tính nhân quả (non-causal) Ví dụ mô hình ₫ối tượng: G (s ) = 1+s e −s 1 − s + s2 1 − s + s2 s Bộ ₫iều khiển lý tưởng không có tính nhân . SƠN
Chương 1Chương 1
13/09/2005
Chương 2
Chương 3: Các sách lược ₫iều khiển
Điềukhiển quá trình
2
© 2004, HOÀNG MINH SƠN
Chương 3: Các sách lược điềukhiển
©. MINH SƠN
Chương 3: Các sách lược điềukhiển
© 2005 - HMS
© HMS
3.3 Điềukhiển phảnhồi
Ví dụ: Điềukhiển quá trình trao ₫ổinhiệt
Nguyên lý ₫iềukhiển: Điềuchỉnh
Ngày đăng: 16/02/2014, 08:20
Xem thêm: Tài liệu Điều khiển quá trình - Chương 3: Các sách lược điều khiển doc, Tài liệu Điều khiển quá trình - Chương 3: Các sách lược điều khiển doc, 2 Điều khiển truyền thẳng, Phân tích chất lượng, 3 Điều khiển phản hồi, 4 Điều khiển tầng (cascade), 5 Điều khiển tỉ lệ (ratio control), 6 Điều khiển lựa chọn, Ứng dụng của điều khiển lấn át, 8 Các cấu trúc điều khiển hệ MIMO, Điều khiển phi tập trung, 9 Thiết kế cấu trúc phi tập trung