BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRẦN KIM QUYÊN NGHIÊN CỨU NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỀU KHIỂN PHẢN HỒI ĐẦU RA CHO QUÁ TRÌNH ĐA BIẾN BUỒNG SẤY GIẤY LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng - Năm 2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG _ TRẦN KIM QUYÊN NGHIÊN CỨU NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỀU KHIỂN PHẢN HỒI ĐẦU RA CHO QUÁ TRÌNH ĐA BIẾN BUỒNG SẤY GIẤY Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển tự động hóa Mã số: 62520216 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS ĐOÀN QUANG VINH PGS TS BÙI QUỐC KHÁNH Đà Nẵng - Năm 2016 LỜI CẢM ƠN Trước tiên, Tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Thầy giáo PGS.TS Bùi Quốc Khánh Thầy giáo PGS.TS Đoàn Quang Vinh, Thầy tận tình hướng dẫn, tạo điều kiện thuận lợi, định hướng, động viên kịp thời suốt thời gian Tác giả thực luận án Cảm ơn ban lãnh đạo toàn thể cán viên chức Viện Kỹ thuật điều khiển Tự động hóa trường Đại học Bách khoa Hà Nội có trao đổi nội dung chuyên môn, tạo điều kiện sở vật chất, trang thiết bị để hoàn thành luận án quy định Cảm ơn Ban lãnh đạo khoa Điện, môn Điều khiển Tự động hóa Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng tạo điều kiện thuận lợi để nghiên cứu sinh tham gia sinh hoạt môn Đặc biệt, tác giả xin chân thành cảm ơn Thầy, Cô giáo môn Điều khiển Tự động hóa Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng dành nhiều thời gian để trao đổi, góp ý nội dung luận án phương pháp nghiên cứu khoa học độc lập Cảm ơn Đảng ủy, Ban giám hiệu Trường Cao đẳng Công nghiệp Tuy Hòa, bạn bè đồng nghiệp tạo điều kiện, hỗ trợ công việc Trường suốt thời gian Tác giả thực luận án Cuối cùng, Tác giả xin dành lời biết ơn chân thành nhất, tình cảm sâu sắc để gửi đến gia đình Có kết ngày hôm nay, động viên, chia sẻ giúp đỡ gia đình, nguồn sức mạnh, động lực giúp Tác giả vượt qua khó khăn, trở ngại suốt trình thực luận án Tác giả luận án Trần Kim Quyên LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan kết khoa học trình bày luận án thành nghiên cứu thân suốt thời gian (4 năm) làm nghiên cứu sinh chưa xuất công bố tác giả khác Các kết đạt xác trung thực Tác giả luận án Trần Kim Quyên MỤC LỤC MỞ ĐẦU Chương ĐỘ ẨM CỦA GIẤY VÀ CÔNG NGHỆ SẤY TRONG DÂY CHUYỀN XEO 1.1 Tóm tắt công nghệ sản xuất giấy 1.1.1 Công đoạn xử lý nguyên liệu 1.1.2 Công đoạn nấu bột 1.1.3 Công đoạn rửa sàng 1.1.4 Công đoạn tẩy trắng bột 1.1.5 Xeo giấy 1.1.6 Bộ phận ép 1.1.7 Bộ phận sấy ép nóng 1.1.8 Bộ phận ép quang 1.1.9 Bộ phận cắt cuộn 1.1.10 Giấy thành phẩm 1.1.11 Các tiêu chất lượng giấy thành phẩm 1.2 Vấn đề độ ẩm giấy trình sấy dây chuyền xeo 1.2.1 Giới thiệu chung 1.2.2 Đo độ ẩm giấy 11 1.2.3 Cấu hình khâu sấy 12 1.3 Sấy hệ điều khiển sấy 12 1.3.1 Cấu tạo lô sấy 12 1.3.2 Nguyên lý điều khiển công suất sấy 13 1.4 Sấy đối lưu điều khiển gió buồng sấy 15 1.4.1 Phương pháp sấy đối lưu truyền thống 15 1.4.2 Phương pháp sấy đối lưu kết hợp thổi gió nóng lên mặt giấy 16 1.4.3 Cơ chế sấy 18 1.4.4 Động học chung trình sấy gió 18 1.5 Các công trình nghiên cứu hệ điều khiển sấy giấy 22 1.5.1 Các công trình liên quan tới công nghệ sấy giấy 22 1.5.2 Các công trình liên quan tới điều khiển trình sấy 22 1.6 Vấn đề cần nghiên cứu luận án 23 Chương ĐỘNG HỌC VÀ ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH SẤY GIẤY 24 2.1 Động học trình sấy điều khiển độ ẩm dây chuyền xeo giấy 24 2.1.1 Cơ chế sấy 24 2.1.2 Động học trình sấy cho lô 25 2.1.3 Cấu trúc điều khiển 26 2.2 Động học trình cân gió vào – (Zero level) 27 2.2.1 Mô hình xác định điểm không áp suất cho buồng sấy 27 2.2.2 Động học trình cân gió vào-ra 28 2.2.3 Cấu trúc điều khiển gió vào 31 2.3 Động học trình nhiệt độ điểm sương 32 2.3.1 Định nghĩa nhiệt độ điểm sương 32 2.3.2 Tính toán nhiệt độ điểm sương 33 2.3.3 Xây dựng động học nhiệt độ điểm sương 33 2.3.4 Cấu trúc mạch vòng điều khiển nhiệt độ điểm sương 38 2.4 Mô động học điều khiển trình buồng sấy 38 2.4.1 Cấu trúc điều khiển thông số để mô 38 2.4.2 Mô động học điều khiển độ ẩm 39 2.4.3 Mô động học điều khiển Zero level 47 2.4.4 Mô động học điều khiển nhiệt độ điểm sương 48 2.4.5 Kết luận chương 52 Chương HỆ ĐIỀU KHIỂN ĐA BIẾN BUỒNG SẤY GIẤY 53 3.1 Khái quát cấu trúc điều khiển mạch vòng 53 3.1.1 Mạch vòng điều khiển độ ẩm 53 3.1.2 Mạch vòng cân gió vào – (Zero Level) 54 3.1.3 Mạch vòng nhiệt độ điểm sương buồng sấy 55 3.2 Xây dựng cấu trúc điều khiển đa biến 55 3.2.1 Khảo sát biến đổi nhiễu ảnh hưởng nhiễu đến chất lượng sấy giấy 58 3.2.2 Kết mô 58 3.3 Thiết kế điều khiển đa biến tách kênh 61 3.3.1 Hệ đa biến rút gọn 61 3.3.2 Kiểm tra động học hệ đa biến rút gọn 62 3.3.3 Hệ đa biến dạng chuẩn 64 3.3.4 Kiểm tra đánh giá hệ đa biến dạng chuẩn 66 3.3.5 Thiết kế điều khiển tách kênh cho hệ điều khiển buồng sấy giấy 67 3.4 Kết luận 74 Chương THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN MPC CHO BUỒNG SẤY GIẤY 75 4.1 Giới thiệu 75 4.2 MPC cho hệ tuyến tính 76 4.2.1 Nhiệm vụ điều khiển 76 4.2.2 Nguyên lý làm việc điều khiển MPC 76 4.2.3 Thuật toán điều khiển dự báo 78 4.2.4 Cấu trúc hệ thống điều khiển MPC 78 4.2.5 MPC có số đặc điểm bật 80 4.3 Các thuật toán MPC tuyến tính điển hình 81 4.3.1 Thuật toán điều khiển dự báo theo mô hình (MAC) 81 4.3.2 Phương pháp ma trận động học điều khiển (DMC) 84 4.3.3 Phương pháp điều khiển dự báo tổng quát (GPC) 86 4.3.4 Điều khiển dự báo không gian trạng thái 91 4.4 Ứng dụng điều khiển dự báo GPC cho buồng sấy giấy theo [60] 93 4.4.1 Kết mô buồng sấy giấy dùng điều khiển MPC Toolbox Matlab Simulink, có tên gọi điều khiển GPC 93 4.5 Điều khiển dự báo theo phương pháp tối ưu hóa đoạn miền thời gian 94 4.6 Ứng dụng điều khiển dự báo theo phương pháp tối ưu hóa đoạn cho buồng sấy giấy 99 4.6.1 Xây dựng mô hình buồng sấy giấy miền thời gian thực 99 4.6.2 Mô cho điều khiển MPC tối ưu đoạn cho buồng sấy giấy103 4.7 Kết luận 104 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 105 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Ý nghĩa CD Hệ điều khiển ngang máy (Cross Direction) DMC Điều khiển ma trận động (Dynamic Matrix control) GMV Cực tiểu tương quan tổng quát ( Generalized Minimum Variance) GPC Điều khiển dự báo tổng quát (Generalized Predictive control) HEU Bộ trao đổi nhiệt (Heat Exchanger Unit) HRU Bộ thu hồi nhiệt (Heat Recycle Unit) LRQP Điều khiển dự báo khoảng rộng toàn phương (Long range quadratic progamming) LRPC Điều khiển dự báo thích nghi khoảng rộng (Long range model predictive control) MAC Điều khiển dự báo theo mô hình (Model Algorithmic control) MD Hệ điều khiển dọc máy (Machine Direction) MIMO Hệ đa biến (Multiple-input and multiple-output) MPC Điều khiển mô hình dự báo (Model Predictive Control) MV Cực tiểu tương quan ( Minimum Variance) NP Điểm áp suất không (Neutral Pressure) NPP Mặt phẳng áp suất không (Neutral Pressure Plane) QCS Hệ thống điều khiển chất lượng ( Quality control System) SISO Hệ đơn biến (Single-Input and Single-Output) ZL Cân gió (Zero level) Các ký hiệu Đơn vị Ý nghĩa Axy m2 Diện tích giấy Cps kJ/kg.K Nhiệt dung riêng Cv dy Độ dẫn cực đại van m f(x) Bề rộng khổ giấy Hàm độ ẩm g g/m2 Định lượng chuẩn giấy K m/s Hệ số chuyển khối KT1 kW/m2.K Hệ số truyền nhiệt từ lô vào giấy KT2 kW/m2.K Hệ số truyền nhiệt từ gió vào giấy kn m Hệ số tỷ lệ kg m% Khối lượng không khí buồng sấy Độ mở van điều chỉnh mp kg Khối lượng giấy Mw kg/mol Trọng lượng phân tử nước n Chỉ số thể nhóm sấy PN pa Áp suất đường tổng PL pa Áp suất đầu vào lô sấy ptot pa Áp suất tổng pv,a pa Áp suất thành phần nước không khí pv,p pa Áp suất thành phần nước bề mặt giấy Pkq pa Áp suất khí Pw pa Áp suất riêng phần nước Psw pa Áp suất riêng phần nước không khí bão hòa Q kW Công suất nhiệt cấp cho lô sấy qbh kg/m2s Tốc độ bay đơn vị diện tích Qbuồng kW Công suất nhiệt tích lũy buồng sấy Qbx kW Công suất nhiệt xạ lô sấy cấp vào không khí buồng sấy Qchan kW Công suất nhiệt chăn sấy truyền nhiệt lên không khí buồng sấy Qp kW Công suất nhiệt giấy tiêu thụ Qtt kW Công suất nhiệt thất thoát Qwa1 kW Công suất nhiệt gió nóng cấp vào buồng sấy Qwa2 kW Công suất nhiệt gió hút khỏi buồng sấy Qwbh kW Công suất nhiệt nước bau từ giấy r Giá trị đặt từ điều khiển độ ẩm Rg J/mol.K Hằng số khí RH% % Độ ẩm tương đối không khí buồng sấy SH kg/kg Độ ẩm tỉ lệ không khí buồng sấy T C Nhiệt độ không khí buồng sấy Ta1 C Nhiệt độ không khí thổi vào Ta2 C Nhiệt độ không khí hút khỏi buồng sấy Td C Nhiệt độ điểm sương TG K Nhiệt độ gió Tm K Nhiệt độ bề mặt lô Tn Nhiệt độ không khí buồng sấy Tp K Nhiệt độ giấy Tp1,Tp2 K Nhiệt độ bề mặt giấy lúc vào, buồng sấy Ts K Nhiệt độ V m3 Thể tích lớp khảo sát vx m/s Tốc độ xeo giấy x kg k.ẩm/kg k.khô Biến tỉ lệ C function [calgama,calTp] = fcn(gamain, gama, Tp, Tpin,K,time) %#codegen switch time case calgama=0; calTp=0 case %gama1 = 0.3; %kg moisture/fiber mp = 0.4312 %kg/s %phase 1: %water can't evaporate, so wbh=0; % energy balance A = 6.16 %m2/1 cylinder Cp = 1950;%j/kg.K eta = 0.6; wp = 3.03; %kg/s Kt = 200; %W/m2*k Tm = 110+273; % nhiet khong ptot = 101325; %Pa Mw = 0.018; %m/s Rg = 8.310; e = 2.718; x = 0.001 phi = - e^(-47.57*gama^1.877 - 0.10085*(Tp-273)*gama^1.0585); pv0 = 10^(10.127-1690/(Tp-43.15)); pvp = phi*pv0; pva = x*ptot/(x+0.62); Qvap = ptot*K*Mw*log((ptot-pva)/(ptot-pvp))/(Rg*Tp) Hs = 0.10054*gama^1.0585*Tp^2*Rg*((phi-1)/Mw*phi) Htot = 2260000+Hs; Qbh = Qvap*A; %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% calTp = (-Tp*(wp*Cp*(1+gamain) + Kt*A*eta)+Kt*A*eta*Tm + (1+gamain)*wp*Cp*Tpin Qbh*Htot)/(mp*Cp*(1+gama)); calgama = (wp*gamain - wp*gama - Qbh)/mp; case calTp=0 calgama=0 otherwise calTp=0 calgama=0 end Phụ lục 3: Sơ đồ mô điều khiển nhiệt độ điểm sương Matlab Simulink Phụ lục 4: Các tham số mô hình điều khiển MPC tối ưu đoạn n=2; q=9; a(1,1)=-1.8302; a(1,2)=0.8372; a(2,1)=-1.9521; a(2,2)=0.9527; b(1,1)=-1.68e-5; b(1,2)=1.561e-5; b(1,3)=-0.382e-5; b(1,4)=3.549e-6; b(1,5)=0; b(1,6)=0; b(1,7)=0; b(1,8)=0; b(1,9)=0; b(1,10)=0; c(1,1)=-2.303e-5; c(1,2)=-3.33e-5; c(1,3)=2.07e-5; c(1,4)=3e-5; c(1,5)=0; c(1,6)=0; c(1,7)=0; c(1,8)=0; c(1,9)=0; c(1,10)=0; b(2,1)=0; b(2,2)=0; b(2,3)=0; b(2,4)=0; b(2,5)=0; b(2,6)=0; b(2,7)=0 b(2,8)=0; b(2,9)=-0.007858; b(2,10)=-7.666; c(2,1)=0; c(2,2)=0; c(2,3)=0; c(2,4)=0; c(2,5)=0; c(2,6)=0; c(2,7)=0; c(2,8)=-0.00653; c(2,9)=6.3765e-3; c(2,10)=0 Phụ lục 5: Chương trình điều khiển MPC tối ưu đoạn chuẩn %% Dua cac ma tran Aij N=input('Nhap N:'); A=cell(N+1,n); for k=1:n A{1,k}=[a(1,k) 0;0 a(2,k)]; end for i=2:N+1 for j=1:n-1 A{i,j}=A{i-1,j+1}-A{i-1,1}*A{1,j}; end A{i,n}=-A{i-1,1}*A{1,n}; end %%Dua cac ma tran Bij B=cell(N+1,N+q+1); for k=(N+1):(N+q+1) B{1,k}=[b(1,k-N) c(1,k-N);b(2,k-N) c(2,k-N)]; end for k=1:N B{1,k}=zeros(2,2); end for k=2:(N+1) for j=1:(N+1-k) B{k,j}=zeros(2,2); end for j=(N+2-k):N B{k,j}=B{k-1,j+1}; end for j=(N+1):(q+N) B{k,j}=B{k-1,j+1}-A{k-1,1}*B{1,j}; end B{k,N+q+1}=-A{k-1,1}*B{1,N+q+1}; end %%Tinh cac ma tran B1,B2,A1 %%Tinh A1 for i=1:(N+1) for j=1:n A1(2*i-1,2*j-1)=A{i,j}(1,1); A1(2*i-1,2*j)=A{i,j}(1,2); A1(2*i,2*j-1)=A{i,j}(2,1); A1(2*i,2*j)=A{i,j}(2,2); end end %%Tinh B1 for z=1:(N+1) for j=1:(N+1) B1(2*z-1,2*j-1)=B{z,j}(1,1); B1(2*z-1,2*j)=B{z,j}(1,2); B1(2*z,2*j-1)=B{z,j}(2,1); B1(2*z,2*j)=B{z,j}(2,2); end end %%Tinh B2 for x=1:(N+1) for j=1:q B2(2*x-1,2*j-1)=B{x,j+N+1}(1,1); B2(2*x-1,2*j)=B{x,j+N+1}(1,2); B2(2*x,2*j-1)=B{x,j+N+1}(2,1); B2(2*x,2*j)=B{x,j+N+1}(2,2); end end %%Qua trinh mo phong Y1=zeros(50,1); Y2=zeros(50,1); U1=zeros(50,1); U2=zeros(50,1); w=zeros(50,1); Wk=ones(2*(N+1),1); for i=1:N+1 %% gia tri dat y1=1 y2=1.2 Wk(2*i)=1.2; end uqk=zeros(2*q,1); yqk=zeros(2*n,1); C=zeros(2,2*(N+1)); C(1,2*(N+1)-1)=1; C(2,2*(N+1))=1; Q=eye(2*(N+1),2*(N+1)); R=0.00000001*eye(2*(N+1),2*(N+1)); T1=zeros(2,2*(N+1)); T1(1,1)=1; T1(2,2)=1; l=1; for k=1:50 g=B2*uqk-A1*yqk; u=inv(B1'*Q*B1+R)*B1'*Q*(Wk-g); J=(B1*u+g-Wk)'*Q*(B1*u+g-Wk)+u'*R*u; udk=C*u; yr=T1*(B1*u-A1*yqk+B2*uqk); for i=1:(q-1) uqk(2*q+2-2*i)=uqk(2*q-2*i); uqk(2*q+1-2*i)=uqk(2*q-1-2*i); end uqk(1)=udk(1); uqk(2)=udk(2); for i=1:n-1 yqk(2*n+2-2*i)=yqk(2*n-2*i); yqk(2*n+1-2*i)=yqk(2*n-1-2*i); end yqk(1)=yr(1); yqk(2)=yr(2); Y1(k)=yr(1); Y2(k)=yr(2); U1(k)=udk(1); U2(k)=udk(2); end t=0:0.01:0.49; plot(t,Y1,'-b'); hold on; plot(t,Y2,'-r'); grid on; legend('y1','y2'); Phụ lục 6: Chương trình điều khiển MPC tối ưu đoạn có tác động nhiễu độ ẩm đầu vào (y1) %% Dua cac ma tran Aij N=input('Nhap N:'); A=cell(N+1,n); for k=1:n A{1,k}=[a(1,k) 0;0 a(2,k)]; end for i=2:N+1 for j=1:n-1 A{i,j}=A{i-1,j+1}-A{i-1,1}*A{1,j}; end A{i,n}=-A{i-1,1}*A{1,n}; end %%Dua cac ma tran Bij B=cell(N+1,N+q+1); for k=(N+1):(N+q+1) B{1,k}=[b(1,k-N) c(1,k-N);b(2,k-N) c(2,k-N)]; end for k=1:N B{1,k}=zeros(2,2); end for k=2:(N+1) for j=1:(N+1-k) B{k,j}=zeros(2,2); end for j=(N+2-k):N B{k,j}=B{k-1,j+1}; end for j=(N+1):(q+N) B{k,j}=B{k-1,j+1}-A{k-1,1}*B{1,j}; end B{k,N+q+1}=-A{k-1,1}*B{1,N+q+1}; end %%Tinh cac ma tran B1,B2,A1 %%Tinh A1 for i=1:(N+1) for j=1:n A1(2*i-1,2*j-1)=A{i,j}(1,1); A1(2*i-1,2*j)=A{i,j}(1,2); A1(2*i,2*j-1)=A{i,j}(2,1); A1(2*i,2*j)=A{i,j}(2,2); end end %%Tinh B1 for z=1:(N+1) for j=1:(N+1) B1(2*z-1,2*j-1)=B{z,j}(1,1); B1(2*z-1,2*j)=B{z,j}(1,2); B1(2*z,2*j-1)=B{z,j}(2,1); B1(2*z,2*j)=B{z,j}(2,2); end end %%Tinh B2 for x=1:(N+1) for j=1:q B2(2*x-1,2*j-1)=B{x,j+N+1}(1,1); B2(2*x-1,2*j)=B{x,j+N+1}(1,2); B2(2*x,2*j-1)=B{x,j+N+1}(2,1); B2(2*x,2*j)=B{x,j+N+1}(2,2); end end %%Qua trinh mo phong Y1=zeros(50,1); Y2=zeros(50,1); U1=zeros(50,1); U2=zeros(50,1); w=zeros(50,1); Wk=ones(2*(N+1),1); for i=1:N+1 %% gia tri dat y1=1 y2=2 Wk(2*i)=2; end uqk=zeros(2*q,1); %% Ma tran u' chua cac gia tri u qua khu yqk=zeros(2*n,1); %% Ma tran y' chua cac gia tri y qua khu C=zeros(2,2*(N+1)); %% Ma tran C de lay tin hieu dieu khien tu ma tran tin hieu u ma ta tinh duoc C(1,2*(N+1)-1)=1; C(2,2*(N+1))=1; Q=eye(2*(N+1),2*(N+1)); R=0.00000001*eye(2*(N+1),2*(N+1)); T1=zeros(2,2*(N+1)); %% Ma tran T1 de xuat tin hieu dau dua tin hieu dieu khien vao doi tuong T1(1,1)=1; T1(2,2)=1; l=1; for k=1:601 %% Ket thuc qua trinh mo phong sau 50 chu ki trich mau %% Tinh g g=B2*uqk-A1*yqk; u=inv(B1'*Q*B1+R)*B1'*Q*(Wk-g); %% Tinh gia tri cac tin hieu dieu khien tuong lai J=(B1*u+g-Wk)'*Q*(B1*u+g-Wk)+u'*R*u; udk=C*u; %% Xuat ham J neu muon %% Gia tri u dua vao dieu khien doi tuong o thoi diem hien tai 'udk' yr=T1*(B1*u-A1*yqk+B2*uqk); %% Dua u vao dieu khien doi tuong sau luu gia tri dau vao bien 'yr' if((k>150)&&(k5)&&(k=10)&&(k=15)&&(k=20 for i=1:N+1 Wk(2*i)=1.2; end end for i=1:(q-1) uqk(2*q+2-2*i)=uqk(2*q-2*i); uqk(2*q+1-2*i)=uqk(2*q-1-2*i); end uqk(1)=udk(1); uqk(2)=udk(2); for i=1:n-1 yqk(2*n+2-2*i)=yqk(2*n-2*i); yqk(2*n+1-2*i)=yqk(2*n-1-2*i); end yqk(1)=yr(1); yqk(2)=yr(2); Y1(k)=yr(1); Y2(k)=yr(2); U1(k)=udk(1); U2(k)=udk(2); end t=0:0.01:0.49; plot(t,Y1,'-b'); hold on; plot(t,Y2,'-r'); grid on; legend('y1','y2'); Phụ lục 8: Sơ đồ mô điều khiển buồng sấy giấy, sử dụng điều khiển MPC Toolbox Matlab Simulink CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ Trần Kim Quyên, Đoàn Quang Vinh, Ứng dụng phương pháp điều khiển mô hình dự báo cho tháp chưng cất, tạp chí Khoa học Công nghệ Đại học Đà Nẵng, 2014.1(74): trang 48-53 Trần Kim Quyên, Bùi Quốc Khánh, Lê Khắc Trường, Động học trình sấy giấy đối lưu, tạp chí Tự động hóa ngày nay, chuyên san Điều khiển Tự động hóa số 11, tháng 12 năm 2014, tr 58-63 Trần Kim Quyên, Lê Khắc Trường, Phạm Văn Tuynh, “Động học trình cân gió -Zerolevel buồng sấy giấy”,tạp chí Tự động hoá ngày nay, chuyên san Điều khiển Tự động hoá số 12, tháng 4/2015, tr 36-41 Trần Kim Quyên, Đoàn Quang Vinh, Lê Khắc Trường, Động học điều khiển nhiệt độ điểm sương buồng sấy giấy tạp chí Khoa học công nghệ Đại học Đà Nẵng, 2015 7(92): tr 31-35 Trần Kim Quyên, Lê Khắc Trường, Bùi Quốc Khánh, Động học điều khiển gió buồng sấy giấy tạp chí Tự động hóa ngày nay, chuyên san Điều khiển Tự động hóa 2015 13(8/2015): tr.71-78 Trần Kim Quyên, Lê Khắc Trường, Đoàn Quang Vinh, Điều khiển đa biến tách kênh cho buồng sấy giấy, Hội nghị Điều khiển Tự động hóa toàn quốc VCCA- 2015: tr.348-357 Trần Kim Quyên, Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Doãn Phước, Sử dụng cực tiểu hóa đoạn sai lệch đầu miền thời gian để điều khiển dự báo cho hệ buồng sấy giấy đa biến, tạp chí Khoa học Công nghệ, Trường Đại học kỹ thuật, Số 114: trang [...]... phương pháp nghiên cứu * Đối tượng nghiên cứu: Hệ điều khiển buồng sấy trong dây chuyền xeo giấy * Phạm vi nghiên cứu: Động học và thiết kế điều khiển phản hồi đầu ra cho hệ điều khiển đa biến buồng sấy giấy * Phương pháp nghiên cứu: - Khảo sát thực tế buồng sấy giấy tại Công ty giấy Bãi bằng - Nghiên cứu các tài liệu liên quan đến công nghệ sấy giấy - Nghiên cứu các công trình công bố tới sấy giấy - Xây... vòng sấy giấy: Điều khiển độ ẩm, điều khiển cân bằng gió vào -ra và điều khiển nhiệt độ điểm sương Chương 3: Nghiên cứu điều khiển đa biến cho hệ sấy giấy Thiết kế điều khiển đa biến với ba đầu vào và ba đầu ra Thiết kế điều khiển đa biến với hai biến đầu vào, hai biến đầu ra và hai nhiễu chính Chương 4: Thiết kế điều khiển dự báo cho hệ sấy giấy 3 Chương 1 ĐỘ ẨM CỦA GIẤY VÀ CÔNG NGHỆ SẤY TRONG DÂY CHUYỀN... buồng sấy gió Nghiên cứu động học và điều khiển buồng sấy dùng gió để có hiểu biết về điều khiển quá trình sấy Giúp cho việc thiết kế hệ thống sấy như lựa chọn các thiết bị chấp hành, thiết bị đo và thiết kế điều khiển Định hướng cho việc chỉnh định hệ điều khiển 2 Mục tiêu nghiên cứu của luận án Nghiên cứu xây dựng động học và điều khiển đa biến cho buồng sấy giấy để nâng cao chất lượng điều khiển. .. học và điều khiển cho hệ sấy giấy - Ứng dụng điều khiển MPC với thuật điều khiển tối ưu hóa từng đoạn cho buồng sấy giấy - Mô hình hóa mô phỏng đánh giá chất lượng hệ điều khiển 2 4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 4.1.Ý nghĩa khoa học: Luận án đã xây dựng được động học và điều khiển đa biến cho buồng sấy giấy sấy và ứng dụng điều khiển dự báo theo thuật toán đề xuất tối ưu hóa từng đoạn cho hệ sấy giấy. .. Phân tích được yêu cầu điều khiển hệ sấy trong buồng sấy, giúp người vận hành hiểu rõ tác dụng của các đại lượng điều khiển các đại lượng nhiễu cũng như tính xen kênh ảnh hưởng tới chất lượng sấy, từ đó chỉnh định tham số điều khiển để hệ ổn định và đảm bảo chất lượng - Thiết kế được điều khiển đa biến MPC định hướng cho việc ứng dụng cho hệ sấy giấy nhằm nâng cao chất lượng điều khiển 5 Bố cục của luận... hưởng) Hệ điều khiển buồng sấy là hệ đa biến tác động xen kênh, tuy nhiên thực tế trong công nghiệp hiện nay người ta thiết kế là hệ điều khiển nhiều mạch vòng đơn biến, dẫn đến khó đảm bảo chất lượng và hao phí năng lượng lượng cao Các công trình nghiên cứu, ứng dụng trước đây tập trung nghiên cứu quá trình sấy trực tiếp (sấy tiếp súc) là sự dụng nhiệt hơi bão hòa cấp cho lô, truyền nhiệt từ lô sấy sang... ẩm của giấy và quá trình sấy trong dây chuyền xeo 1.2.1 Giới thiệu chung Độ ẩm của giấy là tỷ số giữa khối lượng nước chứa trong giấy và khối lượng giấy tính theo % Quá trình sấy giấy là tách thành phần nước trong giấy, tức là cần cung cấp cho giấy một lượng nhiệt để nước trong giấy bay hơi vào không khí, đồng thời môi trường của buồng sấy phải đảm bảo thuận lợi cho quá trình bay hơi Để sấy giấy ta... mở đầu và kết luận, nội dung luận án được trình bày trong bốn chương: Chương 1: Trình bày tổng quan hệ sấy giấy trong dây chuyền xeo giấy Nội dung chương này đi trình bày tóm tắt công nghệ sản xuất giấy, dây chuyền xeo giấy; Hệ điều khiển sấy dùng hơi; Các công trình nghiên cứu sấy gió đối lưu và các vấn đề nghiên cứu của luận án Chương 2: Nghiên cứu động học và điều khiển của các mạch vòng sấy giấy: ... 1.14 Chênh áp đặt cho các nhóm lô sấy 1.4 Sấy đối lưu và điều khiển gió trong buồng sấy Quá trình sấy trong dây chuyền xeo được thực hiện trong hai buồng sấy: Buồng thứ nhất sau ép ướt độ ẩm vào buồng 50%, đầu ra có độ ẩm 5 - 7%, giấy chạy tiếp đến ép keo và vào buồng sấy thứ hai có độ ẩm khoảng 20% ra buồng sấy 5%, đến ép quang được cuộn thành lô sản phẩm giấy 1.4.1 Phương pháp sấy đối lưu truyền...wa1 kg/s Lưu lượng gió nóng thổi vào buồng sấy wa2 kg/s Lưu lượng không khí hút ra khỏi buồng sấy wbh kg/s Lưu lượng nước bay hơi từ giấy vào không khí wp kg/s Lưu lượng giấy qua buồng sấy Ws kg/s Lưu lượng hơi wkk kg/s Lưu lượng gió lạnh η Hiệu suất truyền nhiệt từ lô vào giấy g1, g kg nước/kg giấy Độ ẩm tỷ lệ của giấy vào và ra ∆Hb kJ/kg Lượng nhiệt cần thiết để nước bay hơi từ giấy vào không khí