I HC THI NGUYấN TRNG I HC K THUT CễNG NGHIP - HONG TH HI YN THIT K B IU KHIN PID THCH NGHI, NG DNG NNG CAO CHT LNG H IU KHIN QU TRèNH Chuyờn nghnh: K thut iu khin v T ng húa Mó s : 60520216 LUN VN THC S K THUT NGI HNG DN KHOA HC TS NGUYN VN V THI NGUYấN NM 2015 S húa bi Trung tõm Hc liu - HTN http://www.lrc.tnu.edu.vn/ i LI CAM OAN Tờn tụi l: Hong Th Hi Yn Sinh ngy: 16 thỏng nm 1989 Hc viờn lp cao hc khúa 15 - ngnh K thut iu khin v T ng húa - Trng i hc K thut Cụng nghip Thỏi nguyờn i hc Thỏi nguyờn Tụi cam oan ton b ni dung lun tụi lm theo nh hng ca giỏo viờn hng dn, khụng chộp ca ngi khỏc Cỏc phn trớch lc cỏc ti liu tham kho ó c ch lun Nu cú gỡ sai tụi hon ton chu trỏch nhim Hc viờn Hong Th Hi Yn S húa bi Trung tõm Hc liu - HTN http://www.lrc.tnu.edu.vn/ ii LI CM N u tiờn tỏc gi xin chõn thnh gi li cm n ti nh trng, cỏc cụ giỏo, thy giỏo khoa in, b mụn T ng húa v K thut iu khin, khoa sau i hc trng i hc K thut Cụng nghip cựng cỏc thy giỏo, cụ giỏo ti trung tõm thớ nghim ca trng ó to iu kin v giỳp tụi sut khúa hc v hon thnh lun thc hin thnh cụng lun l s hng dn, ch bo tn tỡnh ca thy giỏo cỏn b hng dn khoa hc TS Nguyn Vn V , ngi ó giỳp tn tỡnh, gúp ý v cung cp ý tng cng nh ch dn ti liu sut quỏ trỡnh lm lun Tụi xin gi li cm n chõn thnh nht ti thy, cựng cỏc thy cụ giỏo trng Tuy nhiờn, kin thc v kinh nghim cú hn nờn lun s khụng trỏnh nhng thiu sút Tỏc gi rt mong mun nhn c s ch bo ca cỏc thy giỏo, cụ giỏo v nhng gúp ý ca cỏc bn ng nghip tỏc gi tip tc hon thin hn sn phm ca mỡnh Thỏi Nguyờn ngy thỏng 11 nm 2014 Hong Th Hi Yn S húa bi Trung tõm Hc liu - HTN http://www.lrc.tnu.edu.vn/ iii MC LC Li cam oan i Li cm n ii Danh mc cỏc ký hiu, cỏc ch vit tt v Danh mc cỏc bng biu vi Danh mc cỏc hỡnh v th vi M U CHNG TNG QUAN V IU KHIN QU TRèNH 1.1 VAI TRề V NHIM V CA IU KHIN QU TRèNH 1.1.1 Khỏi nim v quỏ trỡnh v iu khin quỏ trỡnh 1.1.2 Vai trũ ca iu khin quỏ trỡnh cụng nghip 1.1.3 Nhim v ca iu khin quỏ trỡnh cụng nghip 1.2 H IU KHIN QU TRèNH 1.2.1 S cu trỳc ca h iu khin quỏ trỡnh 1.2.2 Cỏc phn t h iu khin quỏ trỡnh 1.2.2.1 Thit b iu khin 1.2.2.2 Thit b o 1.2.2.3 Thit b chp hnh 13 1.3 CC B IU KHIN TRONG IU KHIN QU TRèNH 15 1.3.1 B iu khin PID tng t ( PID kinh in) 15 1.3.1.1 B iu chnh t l P 15 1.3.1.2 B iu chnh tớch phõn I 16 1.3.1.3 B iu chnh vi phõn D 18 1.3.1.4 B iu khin t l - tớch phõn PI 18 1.3.1.5 B iu khin PID 20 1.3.2 B iu khin PID s 22 1.3.3 B iu khin PID thớch nghi 25 1.4 KT LUN CHNG 27 CHNG 28 THIT K B PID IU KHIN QU TRèNH 28 2.1 LA CHN V Mễ T TON HC CHO QU TRèNH 29 S húa bi Trung tõm Hc liu - HTN http://www.lrc.tnu.edu.vn/ iv 2.1.1 La chn i tng iu khin 29 2.1.2 Cu trỳc h thng iu khin ỏp sut bỡnh bao hi 31 2.1.3 Mụ t toỏn hc cho i tng 32 2.1.4 Xõy dng hm truyn cho cỏc thnh phn ca h thng 34 2.1.4.1 Thit b o 34 2.1.4.2 Thit b chp hnh 37 2.1.4.3 Bỡnh bao hi 42 2.1.5 Hm truyn ca h thng 44 2.2 TNG HP B IU KHIN PID 45 2.2.1 Cỏc phng phỏp tng hp PID 46 2.2.1.1 Tng hp b iu khin trờn c s hm quỏ h(t) 46 2.2.1.2 Tng hp b iu khin PID tn s 48 2.2.2 Tng hp b iu khin ỏp sut bao hi 51 2.3 NH GI CHT LNG BNG Mễ PHNG 52 2.3.1 S mụ phng bng Matlab Simulink 52 2.3.2 Cỏc kt qu mụ phng 52 2.4 NH GI CHT LNG BNG THC NGHIM 55 2.4.1 Cu hỡnh thc nghim v iu khin ỏp sut 55 2.4.2 Gii thiu v mụ hỡnh thc nghim 57 2.4.3 Cỏc kt qu thc nghim 60 2.4.4 So sỏnh vi kt qu mụ phng 61 2.5 KT LUN CHNG 62 CHNG 64 THIT K B IU KHIN PID THCH NGHI 64 3.1 T VN 64 3.2 TNG HP B IU KHIN PID THCH NGHI 67 3.2.1 S cu trỳc ca h iu khin PID thớch nghi 68 3.2.2 Tớnh toỏn tham s ca b iu khin 68 3.3 NH GI CHT LNG H THNG 73 3.3.1 Mụ phng h thng 73 3.3.2 Kt qu mụ phng 74 3.3.3 ỏnh giỏ kt qu mụ phng 79 3.4 KT LUN CHNG 79 S húa bi Trung tõm Hc liu - HTN http://www.lrc.tnu.edu.vn/ v KT LUN V KIN NGH 80 Ti liu tham kho 81 DANH MC CC Kí HIU, CC CH VIT TT Cỏc ký hiu: STT Ký hiu Din gii ni dung y X(t) Tớn hiu vo ca h thng cũn gi l tớn hiu t Y(t) Tớn hiu u ca h thng U(t) Tớn hiu iu khin tỏc ng lờn i tng C(t) Tớn hiu phn hi S i tng I Khõu nhn dng TT Thit b tớnh toỏn A C cu thớch nghi SISO Tớn hiu cú mt u vo v mt u 10 QT Quỏ trỡnh c iu khin 11 CH C cu chp hnh 12 K Thit b iu khin 13 TB Thit b o 14 SP Giỏ tr t 15 CO Tớn hiu iu khin 16 MV Bin iu khin 17 CV Bin c iu khin 18 PM Tớn hiu o 19 KP H s khuych i 20 KI H s tớch phõn 21 KD H s vi phõn S húa bi Trung tõm Hc liu - HTN http://www.lrc.tnu.edu.vn/ vi Cỏc ch vit tt STT Ký hiu Din gii ni dung y FC Fail- closed- van úng an ton AO Air-to-open- van úng an ton FO Fail-open- van m an ton AC Air-to-close- van m an ton PID B iu khin t l vi tớch phõn Measurementdevice Thit b o Sensor Cm bin Sensor element Phn t cm bin, u o Singnal conditioning iu hũa tớn hiu 10 Transmitter B chuyn i o chun 11 Transducer B chuyn i theo ngha rng DANH MC CC BNG BIU S hiu Ni dung bng biu Trang Bng 1.1 Thang o nhit 10 Bng 2.1 Danh mc cỏc thit b thc nghim 56 DANH MC CC HèNH V, TH S hiu Ni dung Trang Hỡnh 1.1 S h thng iu khin quỏ trỡnh Hỡnh 1.2 Cu trỳc c bn ca mt thit b o quỏ trỡnh Hỡnh 1.3 Cu trỳc c bn ca mt thit b chp hnh 14 Hỡnh 1.4 S b iu chnh t l 15 S húa bi Trung tõm Hc liu - HTN http://www.lrc.tnu.edu.vn/ vii Hỡnh 1.5 S b iu chnh tớch phõn 16 Hỡnh 1.6 S b iu chnh vi phõn 17 Hỡnh 1.7 Cỏc c tớnh ca quy lut iu chnh t l tớch phõn 19 Hỡnh 1.8 S ca b iu khin PID tng t 20 Hỡnh 1.9 S b iu khin s 24 Hỡnh 1.10 S cu trỳc b iu khin PID thớch nghi 26 Hỡnh 2.1 S mt vũng ca h iu khin quỏ trỡnh 31 Hỡnh 2.2 Cu trỳc c bn ca mt thit b o quỏ trỡnh 34 Hỡnh 2.3 Mt s hỡnh nh thit b o cụng nghip 35 Hỡnh 2.4 Cu trỳc c bn ca mt thit b chp hnh 37 Hỡnh 2.5 Cu trỳc tiờu biu ca mt van cu khớ nộn 38 Hỡnh 2.6 Biu tng v ký hiu cho kiu tỏc ng ca van iu 39 khin Hỡnh 2.7 Bao hi nh mỏy nhit in 42 Hỡnh 2.8 Cu trỳc mụ t toỏn hc ca ton h thng 44 Hỡnh 2.9 th quỏ 46 Hỡnh 2.10 S h thng iu khin 48 Hỡnh 2.11 S cu trỳc h thng iu khin ỏp sut bao hi nh 50 mỏy nhit in Hỡnh 2.12 Cu trỳc mụ phng iu khin ỏp sut bao hi 51 Hỡnh 2.13 p sut h thng bao hi vi b iu khin PID (ỏp 52 sut 1,7at) Hỡnh 2.14 p sut h thng bao hi vi b iu khin PID (ỏp 53 sut 1,7at xung 1,2at) Hỡnh 2.15 Cu trỳc thớ nghim iu khin ỏp sut bao hi 54 Hỡnh 2.16 Bỡnh mc thớ nghim iu khin ỏp sut 54 Hỡnh 2.17 Giao din thớ nghim iu khin ỏp sut bao hi 55 Hỡnh 2.18 Giao din kt qu thớ nghim iu khin ỏp sut bao 55 S húa bi Trung tõm Hc liu - HTN http://www.lrc.tnu.edu.vn/ viii hi Hỡnh 2.19 Kt qu thớ nghim iu khin ỏp sut vi 59 K P 100; K I 20; K D 0,5 Hỡnh 2.20 Kt qu thớ nghim iu khin ỏp sut vi 60 K P 10; K I 20; K D 0,5 Hỡnh 3.1 S cu trỳc h iu khin 64 Hỡnh 3.2 Cu trỳc h thng iu khin PID 65 Hỡnh 3.3 Cu trỳc h thng iu khin PID thớch nghi 66 Hỡnh 3.4 S mụ phng 72 Hỡnh 3.5 Lng ca h v lng ca mụ hỡnh mu 73 Hỡnh 3.6 Sai lch gia u ca i tng v u ca mụ 73 hỡnh mu Hỡnh 3.7 Quỏ trỡnh thớch nghi ca cỏc tham s k1, k , k F 74 Hỡnh 3.8 Lng ca h v lng ca mụ hỡnh mu 74 Hỡnh 3.9 Sai lch gia u ca i tng v u ca mụ 75 hỡnh mu Hỡnh 3.10 Quỏ trỡnh thớch nghi ca cỏc tham s k1, k , k F 75 Hỡnh 3.11 ỏp ng ca h lng t l hng s 76 Hỡnh 3.12 ỏp ng ca h lng t l thay i 76 S húa bi Trung tõm Hc liu - HTN http://www.lrc.tnu.edu.vn/ M U Lý chn ti iu khin quỏ trỡnh úng vai trũ quan trng hng u quỏ trỡnh sn xut, nú quyt nh nng sut, cht lng cng nh giỏ thnh sn phm Mt h thng iu khin quỏ trỡnh cha ng ú ton b cỏc gii phỏp o lng, iu khin, hnh v giỏm sỏt nhm m bo cỏc yờu cu ca quỏ trỡnh cụng ngh Trong thc t thỡ iu khin quỏ trỡnh thng c xem nh iu khin cỏc thụng s nh : nhit (t ) , ỏp sut (p), lu lng (F), mc (L), nng (pH) thm c iu khin phn ngvic iu khin cỏc i lng ny thng gp khú khn vỡ iu khin quỏ trỡnh cú mt s c im: - Thi gian cht ca quỏ trỡnh: ú l khong thi gian gia s thay i tớn hiu u vo n h thng iu khin ca quỏ trỡnh v ỏp ng ca tớn hiu Hin tng ny khụng phõn bit dng ca tớn hiu c dựng - Tr quỏ trỡnh: vỡ quỏ trỡnh khụng cú kh nng nhn hoc thi nng lng mt cỏch liờn tc Qua ú ta cú tr bc mt hoc bc cao - H s khuych i ca quỏ trỡnh: h s khuych i ca quỏ trỡnh c xỏc nh bng t s gia s thay i ca u trờn s thay i ca u vo - Nhiu quỏ trỡnh: l nhng thay i khụng mong mun xy quỏ trỡnh, nú cú xu hng nh hng bt li n giỏ tr ca bin iu khin Do ú v iu khin quỏ trỡnh cn thit, cn c nghiờn cu i vi cỏc phng phỏp iu khin kinh in, cu trỳc n gin v bn vng nờn cỏc b iu khin PID c s dng ph bin cỏc h iu khin cụng nghip.Trong nhiu bỏo cỏo a s thng kờ : hn 90% bi toỏn iu khin cụng nghip c gii quyt bng b iu khin PID Tuy nhiờn vi phng phỏp iu khin kinh in ta phi bit chớnh xỏc v tham s ca i tng hoc mụ hỡnh húa tng i chi tit ca i tng cho nờn S húa bi Trung tõm Hc liu - HTN http://www.lrc.tnu.edu.vn/ 67 3.2 TNG HP B IU KHIN PID THCH NGHI Trong chng 2, chỳng ta ó tng hp c b iu khin PID cho i tng l quỏ trỡnh n nh ỏp sut bao hi S cu trỳc trờn hỡnh 3.2 x(t) e(t) - y(t) u(t) K P TD s TI s GV s KV TV s dt s K dt e Tdt s Hỡnh 3.2: Cu trỳc ca h thng iu khin PID Hm truyn ca b iu khin WP ( s) K P TD s TI s Trong ú: - K P : l h s khuch i - TI : l h s thi gian tớch phõn - TD : l h s thi gian vi phõn i tng iu khin l quỏ trỡnh n nh ỏp sut bao hi, l khõu quỏn tớnh bc nht cú tr, hm truyn t ca i tng l: K dt e dt s Wdt ( s) Tdt s i vi i tng kho sỏt ti phũng thớ nghim cú hm truyn : 0,05.e 18s Wdt s 50s Khõu tr e 18s cú th bin i gn ỳng nh sau: e 18s 1 18s Wdt s 0,05 50s 18s Theo mc 2.2, tham s ca b iu khin ó xỏc nh : Kp = 32 ; KI = 0,5 ; KD = 200 Van iu khin cú hm truyn t l : S húa bi Trung tõm Hc liu - HTN http://www.lrc.tnu.edu.vn/ 68 GV s 50 T / h % 0.025s KG / cm % Trong quỏ trỡnh lm vic tham s (Kdt , T1, T2 ) ca i tng l thay i, nờn mụ hỡnh tng quỏt ca i tng l : Wdt s K dt T1 s T2 s 3.2.1 S cu trỳc ca h iu khin PID thớch nghi ym MÔ HìNH MẫU (t) + ) u - PID VAN K dt T1 s T2 s ys Cơ cấu thích nghi Hỡnh 3.3 Cu trỳc h thng iu khin PID thớch nghi Mụ hỡnh mu c chn cho c tớnh ca mụ hỡnh mu c trng cho tiờu chun t trc 3.2.2 Tớnh toỏn tham s ca b iu khin Mụ hỡnh mu c la chn cú hm truyn t : Gm ( s) 1 18s 150s 900.s 68.s Chuyn mụ hỡnh mu sang dng khụng gian trng thỏi: d xm Am x m Bm u ref dt Vi Am 0.0011 B , m 0.000056 0.0756 Hm truyn i tng cha cú b iu khin bao gm c van : S húa bi Trung tõm Hc liu - HTN http://www.lrc.tnu.edu.vn/ 69 Gdt s 50 0.05 50 0.05 50 0.05 0.025s 18s 150s 18s 150s 900.s 68.s Chuyn sang dng mụ hỡnh trng thỏi: dx A x Bu dt Trong ú: (3.1) x y x x2 y A 0.0011 0.0756 B 0.000056 B iu khin phn hi trng thỏi cho i tng (3.1) cú dng : u k F uref K x (3.2) ú: u ref l tớn hiu t k F l h s khuch i ca khõu tin x lý K k1 k2 l cỏc h s ca b iu khin phn hi trng thỏi Khi ú, mụ hỡnh i tng cú dng : dx A BK x k F Buref dt (3.3) dx Ac x Bc uref dt Vi: k1 k2 k3 l vector tham s ca b iu khin T Ac 0.000056k1 0.0011 0.000056k2 0.0756 Bc 0.000056k F Vector sai lch gia i tng v mụ hỡnh mu: e x xm S húa bi Trung tõm Hc liu - HTN (3.4) http://www.lrc.tnu.edu.vn/ 70 o hm sai lch theo thi gian : d e d x d xm dt dt dt Thay (3.3) vo ta c : de Ac x Bc uref Am x m Bmuref dt de Am e Ac Am x Bc Bm uref dt (3.5) ỏp ng ca i tng bỏm theo mụ hỡnh mu, mong mun tỡm c vector tham s cho : Ac Am , Bc Bm 0 Thay vo (3.5) : de 0 Am e Ac Ac x Bc Bc uref dt (3.6) Khai trin cỏc ma trn: Ac Ac 0.000056 k1 k1 0.000056 k2 k Bc Bc 0.000056 k F k F Thay vo (3.6) : 0 de Am e 0 dt 0.000056 k1 k1 0.000056 k2 k de Am e dt 0.000056 x1 0.000056 x2 x 0.000056 k F k F uref k1 k10 k k 0.000056uref k F k F Cui cựng ta c phng trỡnh vi phõn ca vector sai lch : S húa bi Trung tõm Hc liu - HTN http://www.lrc.tnu.edu.vn/ 71 de Am e dt (3.7) Trong ú : 0 0.000056 x1 0.000056 x2 0.000056uref xỏc nh lut iu chnh ca vector tham s theo phng phỏp Lyapunov, ta chn hm Lyapunov sau : V e, T T e Pe S (3.8) Trong ú : P l ma trn i xng xỏc nh dng S l ma trn ng chộo cỏc h s thớch nghi dng Vỡ vy, V e, l mt hm xỏc nh dng Ly vi phõn ca V e, theo thi gian : T d d dV d e T de T Pe e P S dt dt dt dt dt d Cú th coi tham s ca i tng l thay i chm: , ta c: dt dV Am e dt Pe 12 e PA e S ddt T T 0 m dV T T T d T e Am Pe e PAm e S T Pe dt 2 dt t AmT P PAm Q Bi vỡ mụ hỡnh mu l n nh, nờn phng trỡnh trờn luụn cú nghim, vi Q l mt ma trn xỏc nh dng Vy ta cú: dV T d T e Qe S T Pe dt dt S húa bi Trung tõm Hc liu - HTN (3.9) http://www.lrc.tnu.edu.vn/ 72 Chn lut iu chnh tham s cho trit tiờu c s hng th hai biu thc (3.7): S d d T Pe S T Pe dt dt (3.10) Khi ú, biu thc (3.9) tr thnh : dV T e Qe , dt Vỡ vy dV e dt dV l hm bỏn xỏc nh õm, vector sai lch e s tin ti dt Biu thc xỏc nh lut chnh nh tham s xỏc nh l: s 11 k1 d k dt k F s 11 k1 d k dt k F s22 0 s22 s33 0.000056 x1 p11 0.000056 x2 p 0.000056uref 21 p12 e1 p22 e2 0.000056 x1 p21e2 p22e2 0.000056 x2 p21e2 p22e2 0.000056u p e p e ref 21 22 s33 S húa bi Trung tõm Hc liu - HTN http://www.lrc.tnu.edu.vn/ 73 dk1 0.000056 p21e2 p22e2 x1 dt s 11 dk 0.000056 p21e2 p22e2 x2 dt s 22 dk F 0.000056 p21e2 p22e2 uref dt s 33 Cui cựng ta c lut chnh nh cho cỏc tham s k1 , k2 , k F nh sau : ' k s p21e2 p22e2 x1dt k1 11 ' k p21e2 p22e2 x2 dt k s 22 ' k F p21e2 p22e2 u ref k F s33 3.3 NH GI CHT LNG H THNG 3.3.1 Mụ phng h thng ỏnh giỏ cht lng ca h thng, s dng phn mn MATLAB SIMULINK mụ phng Chn ma trn: 10 Q 10 Gii phng trỡnh Lyapunov : AmT P PAm Q S dng lnh Matlab : 600 Ta c ma trn P 66 S mụ phng MATLAB SIMULINK ca h iu khin PID thớch nghi trờn hỡnh 3.4 S húa bi Trung tõm Hc liu - HTN http://www.lrc.tnu.edu.vn/ 74 Hỡnh 3.4 S mụ phng 3.3.2 Kt qu mụ phng Hm truyn ca i tng ban u k c van iu khin Gdt s 50 0.05 50 0.05 0.025s 18s 150s 0.025s 900s 68s a) Trng hp 01 Xột lng ca h h s khuch i ca i tng b thay i t : Kdt = 0.05 n Kdt = 0.1 Wdt s 50 0.1 0.025s 18s 150s Khi h s khuych i ca i tng thay i thỡ cỏc h s ca b iu khin cng thay i theo, kt qu l c tớnh ca h luụn bỏm c tớnh ca mụ hỡnh mu S húa bi Trung tõm Hc liu - HTN http://www.lrc.tnu.edu.vn/ 75 1.4 Dau cua doi tuong Dau cua mo hinh mau 1.2 0.8 0.6 0.4 0.2 0 5000 10000 15000 time (samples) Hỡnh 3.5 : Lng ca h v lng ca mụ hỡnh mu 0.6 0.4 0.2 -0.2 -0.4 -0.6 -0.8 5000 10000 15000 time (samples) Hỡnh 3.6 Sai lch gia u ca i tng v u ca mụ hỡnh mu S húa bi Trung tõm Hc liu - HTN http://www.lrc.tnu.edu.vn/ 76 -2 k1 -4 -6 -8 5000 10000 15000 5000 10000 15000 5000 10000 15000 20 k2 -20 -40 kF 20 10 time (samples) Hỡnh 3.7 Quỏ trỡnh thớch nghi ca cỏc tham s k1, k , k F b) Trng hp 02 Xột lng ca h cỏc hng s thi gian thay i : Wdt s 50 0.05 0.025s 10s 160s 1.8 1.6 Dau cua he Dau cua mo hinh mau 1.4 1.2 y(t) 0.8 0.6 0.4 0.2 -0.2 5000 10000 15000 time (samples) Hỡnh 3.8: Lng ca h v lng ca mụ hỡnh mu S húa bi Trung tõm Hc liu - HTN http://www.lrc.tnu.edu.vn/ 77 0.8 0.6 0.4 0.2 -0.2 -0.4 -0.6 -0.8 5000 10000 15000 time (samples) Hỡnh 3.9: Sai lch gia u ca i tng v u ca mụ hỡnh mu k1 -5 -10 5000 10000 15000 5000 10000 15000 5000 10000 15000 10 K2 -10 -20 kF 10 time (samples) Hỡnh 3.10 Quỏ trỡnh thớch nghi ca cỏc tham s k1, k , k F S húa bi Trung tõm Hc liu - HTN http://www.lrc.tnu.edu.vn/ 78 c ỏp ng ca h PID v PID thớch nghi Hỡnh 3.11 ỏp ng ca h lng t l hng s Dap ung cua he PID va PIDtich nghi P P P P 1.8 1.6 - thich nghi - PID - mau - dat 1.4 Ap suat 1.2 0.8 0.6 0.4 0.2 0 200 400 600 S húa bi Trung tõm Hc liu - HTN 800 1000 1200 Thoi gian 1400 1600 1800 2000 http://www.lrc.tnu.edu.vn/ 79 Hỡnh 3.12 ỏp ng ca h lng t l thay i 3.3.3 ỏnh giỏ kt qu mụ phng - Khi h s khuch i, hng s thi gian ca i tng thay i thỡ tham s ca b iu khin PID thay i theo, kt qu l lng ca h luụn bỏm sỏt lng ca mụ hỡnh mu, tc l h tho cỏc ch tiờu t trc - T kt qu Hỡnh 3.11 v Hỡnh 3.12, cú th ỏnh giỏ h PID thớch nghi cú cht lng ng v tnh tt hn h PID : + Lng quỏ iu chnh nh + Thi gian quỏ ngn + Khụng cú dao ng + Sai lch tnh nh 3.4 KT LUN CHNG Chng ó gii quyt c cỏc sau : - ó gii thiu tng quan v nhng tn ti ca PID, hng khc phc nhng tn ti trờn Gii thiu h iu khin thớch nghi v phm vi ng dng - xut s dng h PID thớch nghi vo iu khin n nh ỏp sut bao hi nõng cao cht lng iu khin - Tng hp b iu khin PID thớch nghi - Tin hnh mụ phng ỏnh giỏ cht lng ca h Qua kt qu mụ phng, chỳng ta nhn thy h PID thớch nghi ó khc phc c nhng tn ti ca h PID v cú th s dng iu khin v n nh ỏp sut bao hi, ỏp ng yờu cu ca quỏ trỡnh sn xut S húa bi Trung tõm Hc liu - HTN http://www.lrc.tnu.edu.vn/ 80 KT LUN V KIN NGH 1.Kt lun: Ni dung c bn ca lun trung vo nghiờn cu ng dng cỏc phng phỏp iu khin cho i tng l iu khin ỏp sut ca h thng mc nc bao hi Nhim v c th l nõng cao cht lng h thng iu khin ỏp sut bao hi bng b iu khin PID thớch nghi Vi mc tiờu ni dung lun ó hon thnh cỏc chng sau: Chng 1: Tng quan v iu khin quỏ trỡnh Chng 2: Thit k b PID iu khin quỏ trỡnh Chng 3: Thit k b iu khin PID thớch nghi Kt qu ca lun ó t c l: - Thit k c b iu khin PID iu khin v n nh ỏp sut ca h thng mc nc bao hi mụ hỡnh lũ hi ti trung tõm thớ nghim trng i hc K thut Cụng nghip Tin hnh ỏnh giỏ kt qu nghiờn cu lý thuyt bng mụ phng v thc nghim Vi kt qu ny cho thy tớnh ỳng n ca thut toỏn iu khin trờn phng din mụ phng v thc nghim - Kt qu thc nghim cha cp n s thay i tham s ca i tng v nhiu tỏc ng Vỡ vy ỏp ng vi h thc, tỏc gi xut thit k c b iu khin mi ú l b iu khin PID thớch nghi Vi kt qu mụ phng cho thy cht lng iu khin tt hn so vi b iu khin PID Kin ngh: Vi thi gian nghiờn cu cha nhiu, kin thc v kinh nghim v thc t cũn cú hn cho nờn ni dung ca lun cũn mt s hn ch Tỏc gi s tip tc nghiờn cu hon thin cú th ỏp dng tt kt qu nghiờn cu vo cụng tỏc chuyờn mụn sau ny c bit l ỏp dng cỏc b iu khin hin i vo cỏc i tng thc t sn xut ỏp ng c yờu cu cht lng t S húa bi Trung tõm Hc liu - HTN http://www.lrc.tnu.edu.vn/ 81 ngh c s o to cho phộp tỏc gi c bo v kt qu nghiờn cu ó thc hin Ti liu tham kho [1] Phm Cụng Ngụ: Lý thuyt iu khin t ng [2] Nguyn Trng Thun: iu khin lụgic v ng dng [3] Nguyễn Thương Ngô, (1998), Lý thuyết điều khiển tự động đại, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội [4] on Quang Vinh: iu khin s [5] Nguyn Phựng Quang: Matlab &Simulink [6] Bựi Quc Khỏnh, Nguyn Vn Lin, Phm Quc Hi, Dng Vn Nghi (1996), iu chnh t ng truyn ng in, NXB KHKT H Ni [7] Nguyn Th Phng H (1996), iu khin t ng, NXB KHKT H Ni [8] Trn Xuõn Minh, Nguyn Nh Hin: '' Tng hp h in c " NXB KH & KT, 2011 [9] strom, K.J and Wittenmark, B (1995), Adaptive Control, Addison-Wesley Publising Company S húa bi Trung tõm Hc liu - HTN http://www.lrc.tnu.edu.vn/ [...]... trong quá trình làm việc, nếu tham số đối tƣợng thay đổi thì hệ thống có thể mất ổn định hoặc chất lƣợng điều khiển không còn đáp ứng đƣợc yêu cầu Vì vậy, việc nghiên cứu Thiết kế bộ điều khiển PID thích nghi, ứng dụng nâng cao chất lƣợng hệ điều khiển quá trình là cần thiết và cần đƣợc tập trung nghiên cứu để đáp ứng tốt chất lƣợng điều khiển các quá trình 2 Mục tiêu Nâng cao chất lƣợng của hệ điều khiển. .. giá kết quả phƣơng pháp điều khiển - Thiết kế bộ điều khiển PID thích nghi để nâng cao chất lƣợng của hệ điều khiển Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn/ 4 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn/ 5 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH 1.1 VAI TRÒ VÀ NHIỆM VỤ CỦA ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH 1.1.1 Khái niệm về quá. .. ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH 1.2.1 Sơ đồ cấu trúc của hệ điều khiển quá trình Tùy theo yêu cầu của quá trình cần điều khiển và mức độ tự động hóa, các hệ điều khiển quá trình công nghệ có thể đơn giản hoặc phức tạp, nhƣng chúng đều dựa trên ba thành phần cơ bản là thiết bị đo, thiết bị chấp hành và thiết bị điều khiển Sơ đồ cấu trúc cơ bản của hệ điều khiển quá trình trên hình 1.1 X(t) U(t) BỘ ĐIỀU KHIỂN CƠ CẤU... tƣơng tự là bộ điều khiển sử dụng luật điều khiển tỷ lệ (P) - tích phân (I) - vi phân (D) và các tín hiệu vào/ra của bộ điều khiển là tín hiệu tƣơng tự (analog) Bộ điều khiển PID đƣợc sử dụng rộng rãi trong các hệ thống điều khiển tự động Bộ điều khiển này làm việc rất tốt trong các hệ thống có quán tính lớn và trong các hệ điều khiển tuyến tính hay có mức độ phi tuyến thấp Bộ điều khiển PID tƣơng tự... thủy lực: Cơ chế chấp hành sử dụng hệ thống bơm dầu kết hợp màng chắn hoặc piston, bơm dầu đƣợc điều khiển bởi tín hiệu ra từ bộ điều khiển Van thủy lực đƣợc sử dụng cho các ứng dụng công suất lớn - Van từ: Cơ chế chấp hành cuộn hút kết hợp lò xo, lực nén yếu 1.3 CÁC BỘ ĐIỀU KHIỂN TRONG ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH 1.3.1 Bộ điều khiển PID tƣơng tự ( PID kinh điển) Bộ điều khiển PID (proportional integral derivative... giải thuật của bộ điều khiển PID, bộ điều khiển PID sẽ đáp ứng đƣợcyêu cầu của các quá trình công nghệ 1.3.2 Bộ điều khiển PID số Bộ điều khiển PID số, tín hiệu vào (biến cần điều khiển) và tín hiệu xuất ra (đến cơ cấu chấp hành) đƣợc số hóa và bản thân luật PID đƣợc xử lý dựa trên nền tảng vi xử lý thực hiện rời rạc, tuy nhiên tốc độ lấy mẫu và xử lý tín hiệu rất nhanh Bộ điều khiển PID số có thể chọn... khác Kết quả nhận dạng đƣợc đƣa vào thiết bị tính toán Kết quả tính toán đƣợc đƣa vào cơ cấu thích nghi để điều chỉnh các thông số bộ điều khiển nhằm đảm bảo chất lƣợng của hệ nhƣ mong muốn Bộ điều khiển của khối I thƣờng sử dụng là bộ điều khiển PID đƣợc tính toán theo các tham số của quá trình (đƣợc trình bày tại 1.3.2) Phần điều khiển thích nghi có nhiệm vụ tự động điều chỉnh các tham số của bộ điều. .. độ làm việc cho cả hệ thống điều khiển Quá trình là đối tƣợng cần điều khiển theo các chỉ tiêu đặt trƣớc Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn/ 8 1.2.2 Các phần tử trong hệ điều khiển quá trình 1.2.2.1 Thiết bị điều khiển Thiết bị điều khiển hay bộ điều khiển là bộ phận thực hiện chức năng tạo ra tín hiệu điều khiển u(t) tác động vào đối tƣợng, nhằm điều khiển đƣợc lƣợng ra... và một cấu trúc điều khiển đƣợc lựa chọn, bộ điều khiển thực hiện thuật toán điều khiển và đƣa ra các tín hiệu điều khiển để can thiệp vào đối tƣợng thông qua các thiệt bị chấp hành Tuy theo dạng tín hiệu vào ra và phƣơng pháp điều khiển, một thiết bị điều khiển có thể đƣợc xếp loại là thiết bị điều khiển tƣơng tự, thiết bị điều khiển logic hoặc thiết bị điều khiển số Các thiết bị điều khiển cơ, khí... thuật ngữ thiết bị điều khiển và bộ điều khiển trong thực tế đƣợc sử dụng với nghĩa tƣơng đồng Tuy nhiên tùy theo nghĩa cảnh, một bộ điều khiển có thể đƣợc hiểu là một thiết bị điều khiển đơn lẻ (ví dụ bộ điều khiển nhiệt độ), một khối phần mềm cài đặt trong thiết bị điều khiển (khối điều khiển PID trong một trạm PLC/DCS) hoặc cả một hệ thống thiết bị (một trạm PLC, DCS) Trên cơ sở sử dụng các tín ... khin PID, b iu khin PID s ỏp ng cyờu cu ca cỏc quỏ trỡnh cụng ngh 1.3.2 B iu khin PID s B iu khin PID s, tớn hiu vo (bin cn iu khin) v tớn hiu xut (n c cu chp hnh) c s húa v bn thõn lut PID c... nghiờn cu Thit k b iu khin PID thớch nghi, ng dng nõng cao cht lng h iu khin quỏ trỡnh l cn thit v cn c trung nghiờn cu ỏp ng tt cht lng iu khin cỏc quỏ trỡnh Mc tiờu Nõng cao cht lng ca h iu khin... ta thy: - Khi KD = v TI = quy lut PID tr thnh quy lut P - Khi KD = quy lut PID tr thnh quy lut PI - Khi TI = quy lut PID tr thnh quy lut PD u im ca quy lut PID l tc tỏc ng nhanh v cú kh nng