TÀI LIỆU HƯỚNG dẫn THÍ NGHIỆM điều KHIỂN QUÁ TRÌNH– EE3550

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM ĐIỀU KHIỂN Q TRÌNH– EE3550 Họ tên : Lê Trần Nhật Phong MSSV : 20192079 Lớp : Tự động hóa 04-k64 Mã lớp TN : 719492 Hà Nội, 2021 MỤC LỤC GIỚI THIỆU THƠNG TIN CHUNG VỀ CÁC BÀI THÍ NGHIỆM LÝ THUYẾT I HỆ THỐNG THÍ NGHIỆM ĐIỀU KHIỂN ÁP SUẤT ( BÀI – BÀI 3) BÀI MƠ HÌNH HĨA Q TRÌNH ĐIỀU KHIỂN ÁP SUẤT 11 MỤC TIÊU 11 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CÂU HỎI KIỂM TRA 11 TRÌNH TỰ TIẾN HÀNH 11 Lập Mơ Hình Tốn Học Của Đối Tượng Bình Chứa Áp suất 11 Xác Định tham số mơ hình từ thực nghiệm 12 Mô đối tượng áp suất matlab 12 BÀI THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN ÁP SUẤT BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÝ THUYẾT 12 MỤC TIÊU 12 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CÂU HỎI KIỂM TRA 12 TRÌNH TỰ TIẾN HÀNH 13 Thiết kế điều khiển cho trình áp suất phương pháp lý thuyết 13 Mô hệ thống điều khiển áp suất matlab 13 BÀI CÀI ĐẶT BỘ ĐIỀU KHIỂN ÁP SUẤT 13 MỤC TIÊU 13 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CÂU HỎI KIỂM TRA 14 TRÌNH TỰ TIẾN HÀNH 14 Tìm hiều cách cài đặt thiết bị điều khiển hệ thống điều khiển áp suất 14 Cài đặt điều khiển thiết kế, chạy thử 14 Hiệu chỉnh điều khiển 14 II HỆ THỐNG THÍ NGHIỆM ĐIỀU KHIỂN LƯU LƯỢNG , 14 (BÀI – BÀI 6) ,,,, 14 BÀI MÔ HÌNH HĨA Q TRÌNH ĐIỀU KHIỂN LƯU LƯỢNG 16 MỤC TIÊU 16 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CÂU HỎI KIỂM TRA 16 TRÌNH TỰ TIẾN HÀNH 17 Lập Mơ Hình Tốn Học Của Đối Tượng Q Trình Lưu Lượng 17 Xác Định tham số mô hình từ thực nghiệm 18 BÀI THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN LƯU LƯỢNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÝ THUYẾT 18 MỤC TIÊU 18 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CÂU HỎI KIỂM TRA 18 TRÌNH TỰ TIẾN HÀNH 18 Thiết kế điều khiển cho trình lưu lượng phương pháp lý thuyết 18 Mô hệ thống điều khiển lưu lượng matlab 19 BÀI CÀI ĐẶT BỘ ĐIỀU KHIỂN LƯU LƯỢNG 20 MỤC TIÊU 20 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CÂU HỎI KIỂM TRA 20 TRÌNH TỰ TIẾN HÀNH 20 Tìm hiều cách cài đặt thiết bị điều khiển hệ thống điều khiển lưu lượng 20 Cài đặt điều khiển thiết kế, chạy thử 20 Hiệu chỉnh điều khiển 20 III HỆ THỐNG THÍ NGHIỆM ĐIỀU KHIỂN Q TRÌNH MỨC 20 (BÀI – BÀI 9) 20 BÀI MÔ HÌNH HĨA Q TRÌNH ĐIỀU KHIỂN MỨC 22 MỤC TIÊU 22 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CÂU HỎI KIỂM TRA 22 TRÌNH TỰ TIẾN HÀNH 22 BÀI THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN MỨC BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÝ THUYẾT……………………………… 24 MỤC TIÊU 24 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CÂU HỎI KIỂM TRA 24 TRÌNH TỰ TIẾN HÀNH 24 Thiết kế điều khiển cho trình mức phương pháp lý thuyết 24 Mô hệ thống điều khiển MỨC matlab … 24 BÀI CÀI ĐẶT BỘ ĐIỀU KHIỂN MỨC 25 MỤC TIÊU 25 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CÂU HỎI KIỂM TRA 25 TRÌNH TỰ TIẾN HÀNH 25 Tìm hiều cách cài đặt thiết bị điều khiển hệ thống điều khiển mức 25 Cài đặt điều khiển thiết kế, chạy thử 25 Hiệu chỉnh điều khiển 25 PHỤ LỤC I ĐỀ CƯƠNG HỌC PHẦN CHI TIẾT 26 EE355 ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH 26 GIỚI THIỆU Nội dung việc thí nghiệm điều khiển trình tìm hiểu nguyên lý hoạt động hệ thống điều khiển, hiểu vai trò thiết bị hệ thống cảm biến, cấu chấp hành, điều khiển Trên sở biết hiệu chỉnh thang đo cảm biến, cấu chấp hành tương ứng với dải hoạt động hệ thống Các bước tiến hành trình thực nghiệm tương ứng với trình làm việc thực tế sản xuất như: khảo sát đặc tính thực nghiệm đối tượng điều khiển từ lựa chọn phương pháp điều khiển hiệu chỉnh tham số điều khiển Để chuẩn bị thí nghiệm sinh viên cần đọc tài liệu thí nghiệm chuẩn bị nhà trước đến trường thí nghiệm Sinh viên cần nắm rõ lý thuyết bước thực thí nghiệm để việc thí nghiệm đạt hiệu hồn thành thời gian định trước Vì thời gian dành cho thí nghiệm cịn hạn chế nên thí nghiệm hướng dẫn cách làm số thí nghiệm điều khiển trình đặc trưng cần thiết THƠNG TIN CHUNG VỀ CÁC BÀI THÍ NGHIỆM - Tên học phần: - Mã học phần: - Cấu trúc học Điều khiển trình EE3550 3(3-0-1-6) phần: - Khối lượng thí nghiệm: - Số thí nghiệm: tín (thời lượng 15 tiết/học kỳ) ( Cán bố trí sinh viên làm 7-8 ) Chuẩn Bài Thời Địa TT Nội dung đầu đánh giá lượng điểm HP Bài Mơ hình hóa q trình M1, A1 tiết D8 điều khiển áp suất M3 Sử dụng hệ thống thí nghiệm điều khiển áp suất Lập mơ hình tốn học đối tượng bình chứa áp suất Xác định tham số mơ hình thực nghiệm Mơ đối tượng áp suất Matlab Bài Thiết kế điều khiển áp suất phương pháp lý thuyết Thiết kế điều khiển cho M2, M3 A1 tiết M2, M3 A1 tiết D8 trình áp suất phương pháp lý thuyết Mô hệ thống điều khiển áp suất Matlab Bài Cài đặt điều khiển áp suất Sử dụng hệ thống thí nghiệm điều khiển áp suất Tìm hiểu cách cài đặt thiết bị điều khiển hệ thống điều khiển áp suất Cài đặt điều khiển thiết kế, chạy thử hiệu chỉnh điều khiển D8 Bài Mơ hình hóa q trình điều khiển lưu lượng Sử M1, M3 A1 tiết D8 M2, M3 A1 tiết D8 dụng hệ thống thí nghiệm điều khiển lưu lượng Lập mơ hình tốn học đối tượng q trình lưu lượng Xác định tham số mơ hình thực nghiệm Mô đối tượng Matlab Bài Thiết kế điều khiển lưu lượng phương pháp lý thuyết Thiết kế điều khiển cho trình lưu lượng phương pháp lý thuyết TT Nội dung Mô hệ thống điều khiển lưu lượng Matlab Bài Cài đặt điều khiển lưu lượng Sử dụng hệ thống thí nghiệm điều khiển lưu lượng Tìm hiểu cách cài đặt thiết bị điều khiển hệ thống điều khiển lưu lượng Cài đặt điều khiển thiết kế, chạy thử hiệu Chuẩn Bài Thời Địa đầu đánh giá lượng điểm HP M2, M3 A1 tiết D8 chỉnh điều khiển Bài Mơ hình hóa q trình điều khiển mức M1, M3 A1 tiết D8 M2, M3 A1 tiết D8 M2, M3 A1 tiết D8 Sử dụng hệ thống thí nghiệm điều khiển mức Lập mơ hình tốn học đối tượng q trình mức Xác định tham số mơ hình thực nghiệm Mô đối tượng Matlab Bài Thiết kế điều khiển mức phương pháp lý thuyết Thiết kế điều khiển cho trình mức phương pháp lý thuyết Mô hệ thống điều khiển mức Matlab Bài Cài đặt điều khiển mức Sử dụng hệ thống thí nghiệm điều khiển mức Tìm hiểu cách cài đặt thiết bị điều khiển hệ thống điều khiển mức Chú ý: Cài đặt điều khiển thiết kế, chạy thử hiệu chỉnh điều khiển - Nội dung thí nghiệm phải đóng góp vào chuẩn đầu tương ứng học phần - Chuẩn đầu ra, đánh giá định nghĩa mô tả chi tiết Đề cương học phần xây dựng (như PHỤ LỤC I) LÝ THUYẾT Hệ thống điều khiển trình với mạch vịng đơn thể hình Hình Sơ đồ khối mạch vịng điều khiển Trong đó: Thiết bị đo (Measurement Sensor/Transmitter) Bộ điều khiển (Controller) Cơ cấu chấp hành (Final Control Element) Giá trị đặt Set Point (SP), Set Value (SV) Sai lệch điều khiển Controller Error (CE) Tín hiệu điều khiển Controller output signal, Control Signal, Controller Output (CO) Control Variable, Manipulated Variable Biến điều khiển (MV) Controlled Variable (CV), Process Value Biến điều khiển (PV) Tín hiệu đo Measured Variable, Measurement Signal Bài toán điều khiển cần thực biến điều khiển ổn định với giá trị đặt trước với nhiễu trình tác động khác lên hệ thống I HỆ THỐNG THÍ NGHIỆM ĐIỀU KHIỂN ÁP SUẤT ( BÀI – BÀI 3) Hệ thống thí nghiệm điều khiển q trình áp suất TE3300/02 hệ thống nhỏ gọn cho thí nghiệm điều khiển áp suất Nó giúp sinh viên hiểu rõ tính ổn định hệ thống điều khiển đơn giản Mơ hình thí nghiệm điều khiển áp suất TE3300/02 hãng TECQUIPMENT thiết kế để sinh viên làm quen thực hành việc đo lường điều khiển trình thực tế Hình Hệ thống điều khiển trình áp suất TE3300/02 Ưu điểm hệ thống thí nghiệm điều khiển áp suất TE3300/02: • Điều khiển áp suất sử dụng điều khiển P, PI, PID Hình 10 Bộ dự báo Smith cho đối tượng có trễ Trong 𝐺𝑅(𝑠) = − , R(s) điều khiển I thiết kế theo 𝑅 +𝑅𝑆(1 −𝑒 𝜏𝑠) phương pháp tối ưu độ lớn với đối tượng khơng có trễ 𝑆(𝑠) = 𝑘 1+𝑇𝑠 Bộ điều khiển I: 𝑅(𝑠) = 𝑇𝑖𝑠 𝑘𝑝 Theo phương pháp tối ưu độ lớn |𝐺(𝑗𝑤)| = 1, 𝐺(𝑠) = 1+𝑅(𝑠)𝑆(𝑠) Tham số điểu khiển I: 𝑘𝑝 𝑇𝑖 𝑅(𝑠)𝑆(𝑠) = 2𝑘𝑇 Cách Thiết kế tham số điều khiển PID theo Ziegler Nichol MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN LƯU LƯỢNG TRÊN MATLAB Hình 11 Sơ đồ mơ hệ thống điều khiển lưu lượng BÀI CÀI ĐẶT BỘ ĐIỀU KHIỂN LƯU LƯỢNG MỤC TIÊU Khi hoàn thành xong tập này, sinh viên cài đặt thơng số cho điều khiển chỉnh định thông số điều khiển để đạt chất lượng mong muốn CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CÂU HỎI KIỂM TRA Đọc kỹ phần thiết kế điều khiển ( chương 6) TRÌNH TỰ TIẾN HÀNH TÌM HIỀU CÁCH CÀI ĐẶT THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN LƯU LƯỢNG CÀI ĐẶT BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐÃ THIẾT KẾ, CHẠY THỬ HIỆU CHỈNH BỘ ĐIỀU KHIỂN Ảnh hưởng tham số điều khiển PID tiêu chất lượng là: Chỉ tiêu chất lượng Thay đổi tham số Tăng kp Giảm Ti Tăng Td Thời gian đáp ứng Giảm Giảm Giảm Thời gian độ Thay đổi Giảm Giảm Độ điều chỉnh Tăng Tăng Giảm Hệ số tắt dần Thay đổi Tăng Giảm Sai lệch tĩnh Giảm Triệt tiêu Thay đổi Độ dự trữ ổn định Giảm Giảm Tăng Bền vững với nhiễu Giảm Thay đổi Giảm đo III HỆ THỐNG THÍ NGHIỆM ĐIỀU KHIỂN Q TRÌNH MỨC (BÀI – BÀI 9) Hệ thống thí nghiệm điều khiển trình mức TE3300/04 hệ thống nhỏ gọn cho thí nghiệm điều khiển mức Nó giúp sinh viên hiểu rõ tính ổn định hệ thống điều khiển đơn giản Mơ hình thí nghiệm điều khiển mức TE3300/04 hãng TECQUIPMENT thiết kế để sinh viên làm quen thực hành việc đo lường điều khiển trình thực tế Hình 12 Hệ thống điều khiển trình mức TE3300/04 Ưu điểm hệ thống thí nghiệm điều khiển mức TE3300/04: • Điều khiển mức sử dụng điều khiển P, PI, PID • Sử dụng tiêu chuẩn cơng nghiệp làm cho hệ thống trở nên phù hợp cho đào tạo cơng nghiệp hay trường học • Hệ thống nhỏ gọn, hồn tồn khép kín • Có chức hiển thị hoạt động, điều chỉnh điều khiển, chuyển đổi, van • Có thể kết hợp với hệ thống điều khiển lưu lượng TE3300/03 để điều khiển tầng • Có thể kết nối với hệ thống máy tính điều khiển TE3300/06 để điều khiển phân tán • An toàn, thiết thực thực tế Các phần hệ thống điều khiển q trình mức: • Bộ điều khiển cơng nghiệp với tính tự động điều chỉnh • Bộ ghi biểu đồ kênh • Bộ chuyển đổi dịng điện sang áp suất • Đồng hồ đo áp suất • Van điều khiển khí nén • Bình suốt • Bơm cấp độ • Bình chứa Thiết bị phụ trợ: • Nguồn cung cấp 0.5l/s khơng khí sạch, khơ, khơng dầu 2-10 bar • Máy tính điều khiển cài đặt phần mềm giám sát Điều kiện hoạt động: • Mơi trường hoạt động: phịng thí nghiệm • Nhiệt độ hoạt động: 5oC – 40oC • Độ ẩm: 80% nhiệt độ < 31oC giảm tuyến tính xuống 50% 40oC • Nhiệt độ bảo quản: -25oC đến 55oC • Nguồn cấp: 230V – 0.3A 110V – 0.6A, 50/60 Hz Để tiến hành thí nghiệm, cần đổ đầy nước vào bình chứa cài đặt hệ thống Sau đó, cài đặt điều khiển điều chỉnh lưu lượng nước van khí nén Điều làm thay đổi mức nước bình suốt Bộ chuyển đổi chênh lệch áp suất bình đưa tín hiệu phản hồi cho điều khiển BÀI MƠ HÌNH HĨA Q TRÌNH ĐIỀU KHIỂN MỨC MỤC TIÊU Khi hoàn thành xong tập này, sinh viên đo đạc giá trị mức nước Sinh viên xử lý kết thực nghiệm, tiến hành nhận dạng đối tượng so sánh mơ hình thực nghiệm với mơ hình ước lượng Matlab CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CÂU HỎI KIỂM TRA Đọc kỹ phần mơ hình hóa q trình ( chương 2) a Xác dịnh tín hiệu vào, tín hiệu nhiễu hệ thống b Trên sở nguyên lý làm việc bình mức, xây dựng mơ hình tốn học cho đối tuợng với tham số hình thức c Có phương pháp nhận dạng đối tượng bình mức Cách xác định tham số thực nghiệm TRÌNH TỰ TIẾN HÀNH Bước 1: Đổ nước vào bình chứa khởi động hệ thống Bước 2: Tạo tín hiệu điều khiển để điều chỉnh lưu lượng nước cách sử dụng van khí nén ghi lại giá trị mức Bước 3: Xác định tham số mơ hình thực nghiệm: Ở thí nghiệm này, ta nhận dạng hàm truyền đạt đối tượng điều khiển từ đồ thị đáp ứng độ đối tượng ứng với giá trị đầu vào ta đặt trước : nh 13 Đáp ứng đối tượng mức Trên sở xác định tham số: k, T sau: - Kẻ đường tiệm cận htc(t) với h(t) t = ∞ - Xác định T giao điểm htc(t) với trục hồnh - Xác định góc nghiêng  htc(t) với trục hồnh tính k = tan  Mơ hình đối tượng mức xấp xỉ khâu tích phân qn tính bậc có hàm truyền đạt: 𝑘 𝐺(𝑠) = 𝑠(1 + 𝑇𝑠) Bước 4: Mô đối tượng Matlab , so sánh mơ hình ước lượng giá trị thực nghiệm hiệu chỉnh cho sai số nhỏ Hình 14 Mơ chỉnh định tham số mơ hình nhận dạng BÀI THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN MỨC BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÝ THUYẾT MỤC TIÊU Khi hoàn thành xong tập này, sinh viên thiết kế điều khiển phương pháp lý thuyết, chỉnh định thông số điều khiển thay đổi sách lược điều khiển CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CÂU HỎI KIỂM TRA Đọc kỹ phần thiết kế điều khiển ( chương 6) sách lược điều khiển ( chương 3) Xác định tham số điều khiển PID theo tiêu chất lượng: thời gian đáp ứng, thời gian độ, độ điều chỉnh, hệ số tắt dần, sai lệch tĩnh, độ dự trữ ổn định, bền vững với nhiễu đo TRÌNH TỰ TIẾN HÀNH THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN CHO QUÁ TRÌNH MỨC BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÝ THUYẾT Mơ hình đối tượng mức xấp xỉ khâu tích phân quán tính bậc có hàm truyền đạt: 𝐺(𝑠) = 𝑘 𝑠(1+𝑇𝑠) Áp dụng phương pháp tối ưu đối xứng ta xác định tham số điều khiển PI sau: Bước 1: Xác định a từ độ điều chỉnh h cần có hệ kín theo; a  =h exp− D =exp− a −  −D2   tự chọn a>1 từ yêu cầu chất lượng đề Giá trị a đuợc chọn lớn, độ điều chỉnh nhỏ Nếu a1, hệ kín khơng ổn định Bước 2: Tính TI theo cơng thức TI = aT Bước 3: Tính kp theo cơng thức: kp = kT a MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MỨC TRÊN MATLAB Mô hệ thống điều khiển mức với yêu cầu đây: 1.Sử dụng sách luợc điều khiển phản hồi vòng đơn, xây dựng điều khiển mức cho đối tuợng Mô Simulink Thử sử dụng loại điều khiển khác (P, PI, PID,…) cho toán Nhận xét Sử dụng sách luợc điều khiển tầng (cascade control), xây dựng điều khiển cho đối tuợng theo buớc sau: a Giải thích cần sử dụng điều khiển tầng b Xác dịnh vòng điều khiển cần xây dựng Nhiệm vụ đặc điểm vòng Cần phải đo (những) đại luợng nào? c Xây dựng vòng điều khiển xác định trường hợp không đo đuợc lưu lượng Nếu sử dụng điều khiển có thành phần tích phân, nhận xét độ điều chỉnh dao động Giải thích nguyên nhân nêu biện pháp khắc phục Sửa đổi lại hệ thống để khắc phục tượng Hình 15 Sơ đồ mơ hệ thống điều khiển mức BÀI CÀI ĐẶT BỘ ĐIỀU KHIỂN MỨC MỤC TIÊU Khi hoàn thành xong tập này, sinh viên cài đặt thơng số cho điều khiển chỉnh định thông số điều khiển để đạt chất lượng mong muốn CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CÂU HỎI KIỂM TRA Đọc kỹ phần thiết kế điều khiển ( chương 6) TRÌNH TỰ TIẾN HÀNH TÌM HIỀU CÁCH CÀI ĐẶT THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MỨC CÀI ĐẶT BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐÃ THIẾT KẾ, CHẠY THỬ HIỆU CHỈNH BỘ ĐIỀU KHIỂN Ảnh hưởng tham số điều khiển PID tiêu chất lượng là: Chỉ tiêu chất lượng Thay đổi tham số Tăng kp Giảm Ti Tăng Td Thời gian đáp ứng Giảm Giảm Giảm Thời gian độ Thay đổi Giảm Giảm Độ điều chỉnh Tăng Tăng Giảm Hệ số tắt dần Thay đổi Tăng Giảm Sai lệch tĩnh Giảm Triệt tiêu Thay đổi Độ dự trữ ổn định Giảm Giảm Tăng Bền vững với nhiễu Giảm Thay đổi Giảm đo PHỤ LỤC I ĐỀ CƯƠNG HỌC PHẦN CHI TIẾT EE3550 ĐIỀU KHIỂN Q TRÌNH Phiên bản: 2018.1.0 THƠNG TIN CHUNG Tên học phần: Điều khiển trình Mã số học phần: (Process Control) EE3550 Khối lượng: 3(3-0-1-6) − Lý thuyết: 45 tiết − Thí nghiệm: 15 tiết Học phần tiên quyết: Học phần học trước: EE3280/EE3288 Không Học phần song hành: MÔ TẢ HỌC PHẦN Sinh viên trang bị kiến thức sở nguyên lý điều khiển q trình, cấu trúc đặc tính thành phần hệ thống điều khiển q trình, có khả áp dụng toán, vật lý lý thuyết điều khiển tự động để xây dựng mơ hình q trình cơng nghệ, mơ phỏng, phân tích hệ thống điều khiển q trình, xây dựng sách lược điều khiển thiết kế, chỉnh định điều khiển trình, ứng dụng ngành công nghiệp chế biến, khai thác lượng Sau hoàn thành học phần này, yêu cầu sinh viên có khả năng: Đọc lưu đồ P&ID thể chức điều khiển trình lưu đồ P&ID; Phân tích u cầu cơng nghệ để xác định mục đích điều khiển, chức hệ thống điều khiển, tiêu chất lượng điều khiển nhận biết biến trình; Áp dụng phương pháp phân tích dựa chất vật lý hoá học để xây dựng mơ hình tốn học q trình bản, liên hệ tính chất vật lý hố học q trình với đặc tính động học chúng; Liên hệ tham số điều chỉnh PID với chất lượng hệ thống điều khiển, áp dụng hiệu phương pháp chỉnh định PID; Áp dụng sách lược điều khiển để thiết kế cấu trúc điều khiển phù hợp cho trình bản; Liên hệ đặc tính thiết bị đo với chất lượng hệ thống điều khiển; Liên hệ đặc tính thiết bị chấp hành nói chung van điều khiển nói riêng với chất lượng hệ thống điều khiển; Trình bày giải thích vấn đề thực thi điều chỉnh PID; 10 Khai thác sử dụng hiệu công cụ MATLAB để mô phỏng, phân tích thiết kế hệ thống điều khiển q trình Nội dung tóm tắt học phần: Cơ sở phân tích thiết kế hệ thống điều khiển q trình Đặt tốn điều khiển q trình: Xác định mục đích điều khiển biến q trình; Mô tả thành phần chức hệ thống điều khiển q trình; Xây dựng mơ hình q trình công nghệ: phương pháp lý thuyết phương pháp thực nghiệm; Thiết kế cấu trúc điều khiển lựa chọn sách lược điều khiển; Phân tích đánh giá chất lượng hệ thống điều khiển trình; Thiết kế chỉnh định điều khiển PID; Ví dụ áp dụng điều khiển mức, lưu lượng, áp suất, nồng độ/thành phần q trình tiêu biểu: Hệ thống dịng chảy-bình chứa, thiết bị trao đổi nhiệt, thiết bị phản ứng, tháp chưng, nồi MỤC TIÊU VÀ CHUẨN ĐẦU RA CỦA HỌC PHẦN Sinh viên hoàn thành học phần có khả năng: Mục Mơ tả mục tiêu/Chuẩn đầu học phần tiêu/CĐ R [1] M1 [2] Hiểu có khả phân tích hệ thống điều 1.1; 2.1; 2.3;2.4 khiển trình M1.1 Đọc lưu đồ P&ID thể chức điều khiển trình lưu đồ P&ID M1.2 Phân tích u cầu cơng nghệ để xác định mục đích điều khiển, chức hệ thống điều khiển, tiêu chất lượng điều khiển nhận biết biến trình M1.3 Áp dụng phương pháp phân tích dựa chất vật lý hoá học để xây dựng mơ hình tốn học q trình bản, liên hệ tính chất vật lý hố học q trình với đặc tính động học chúng M2 Hiểu có khả chỉnh định thông số điều khiển thiết kế sách lược điều khiển M2.1 Có khả thiết kế sách lược điều khiển cho đối tượng cơng nghiệp M2.2 Hiểu có khả thiết kế điều khiển công nghiệp M3 CĐR phân bổ cho HP/ Mức độ (I/T/U) [3] Có khả làm việc nhóm M3.1 Làm việc nhóm theo chủ đề giảng viên đề xuất [1.1] (T) [1.1; 2.1] (T) [2.4] (U) [1.1; 2.1; 2.3] (T) [2.4] (U) 1.1; 1.2; 2.1; 2.2 2.3;2.4 [1.1; 1.2; 2.1] (T); [2.2;2.4] (I) [2.1;2.3,2.4] (T) 3.1 [3.1] (T) TÀI LIỆU HỌC TẬP Giáo trình [1] Hồng M Sơn: Cơ sở hệ thống điều khiển trình NXB Bách khoa Hà Nội, tái lần 2, 2009 Sách tham khảo [1] Smith, C.A; A Corripio: Principles and Practice of Automatic Process Control 3rd Edition John Wiley & Sons, Inc 2006 [2] Seborg, D.E.; T.F Edgar; D.A Mellchamp: Process Dynamics and Control 2nd Edition, 2004 [3] Armando B Corripio: Design and Application of Process Control Systems Instrument Society of America (ISA), 1998 [4] Nguyễn Doãn Phước (2016), Cơ sở lý thuyết điều khiển tuyến tính Nhà xuất Bách Khoa Hà nội [5] Bùi Quốc Khánh, Phạm Quang Đăng, Nguyễn Huy Phương, Vũ Thụy Nguyên (2014), Điều khiển trình Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật CÁCH ĐÁNH GIÁ HỌC PHẦN Phương pháp đánh CĐR Điểm thành phần Mô tả Tỷ trọng giá cụ thể đánh giá [1] [2] [3] [4] [5] A1 Điểm trình Đánh giá q trình 40% (*) A1.1.Thí nghiệm Báo cáo 20% QT A1.2 Thi kỳ Thi viết 80% QT A2 Điểm cuối kỳ A2.1 Thi cuối kỳ Thi 60% viết/vấn đáp * Điểm trình điều chỉnh cách cộng thêm điểm chuyên cần Điểm chuyên cần có giá trị từ –2 đến +1, theo Quy chế Đào tạo đại học hệ quy Trường ĐH Bách khoa Hà Nội KẾ HOẠCH GIẢNG DẠY Tuần Nội dung [1] [2] Mở đầu 1.1 Quá trình điều khiển q trình 1-21.2 Mục đích điều khiển q trình 1.3 Sách lược thuật tốn điều khiển 1.4 Hệ thống điều khiển trình 1.5 Đặc tả chức hệ thống (lưu đồ P&ID) 1.6 Các nhiệm vụ phát triển hệ thống CĐR Hoạt Bài học động dạy đánh phần học giá [3] [4] [5] M1.1 Đọc A1.2 M1.2 trước tài A2.1 liệu C1 Mơ hình động học trình 2.1 Giới thiệu chung 2.1.1 Mơ hình vai trị mơ hình 2.1.2 Phân loại mơ hình 2.1.3 Các phương pháp xây dựng mơ hình 2.2 Các quan hệ trình M1.1 2.2.1 Phương trình cân khối lượng 2.2.2 Phương trình cân thành phần 2.2.3 Phương trình cân lượng 2.3 Các bước xây dựng mơ hình lý thuyết (trên sở ví dụ q trình bản) 2.3.1 Nhận biết biến vào-ra 2.3.2 Xác định biến trạng thái 2.3.3 Phân chia mơ hình 2.3.4 Xây dựng phương trình mơ hình 2.3.5 Phân tích bậc tự 2.4 Tuyến tính hóa mơ hình 2.5 Phương pháp công cụ mô Thiết kế cấu trúc điều khiển 3.1 Đặt vấn đề 3.2 Điều khiển truyền thẳng/bù nhiễu M2.1 3.3 Điều khiển tỉ lệ 5-7 M3.1 3.4 Điều khiển cascade 3.5 Điều khiển suy diễn 3.6 Điều khiển lựa chọn 3.7 Điều khiển phân vùng 8-10 Đặc tính thành phần hệ thống M 1.3 4.1 Thiết bị đo 4.1.1 Cấu tạo chung thiết bị đo 4.1.2 Đặc tính vận hành thiết bị đo 4.1.3 Đặc tính động học thiết bị đo 4.2 Thiết bị chấp hành van điều khiển 4.2.1 Cấu trúc chung thiết bị chấp hành 4.2.2 Van điều khiển phân loại 4.2.3 Đặc tính dịng chảy van điều khiển 4.2.4 Đặc tính động học van điều khiển 4.3 Thiết bị điều khiển điều khiển PID 4.3.1 Điều khiển tương tự điều khiển Đọc A1.1 trước tài A1.2 liệu C2 A2.1 – C3; 3-4 Đọc trước tài liệu chương 5; A1.1 A2.1 Đọc trước tài liệu chương 6; A1.1 A1.2 A2.1 số Thuật tốn điều khiển hai vị trí Thuật toán PID lý tưởng Bộ điều khiển PID thực Thiết kế chỉnh định tham số PID 5.1 Giới thiệu chung 5.1.1 Các tiêu chí đánh giá chất lượng điều khiển 5.1.2 Lựa chọn luật điều khiển 5.1.3 Phân loại phương pháp chỉnh định PID 5.2 Các phương pháp dựa đặc tính độ 5.3 Các phương pháp đặc tính dao động tới 11-13 hạn M2.2 M3.1 5.4 Các phương pháp mơ hình mẫu 5.5 Các phương pháp tối ưu tham số 5.6 Chỉnh định số vòng điều khiển tiêu biểu 5.6.1 Điều khiển lưu lượng 5.6.2 Điều khiển áp suất chất lỏng 5.6.3 Điều khiển mức chất lỏng 5.6.4 Điều khiển áp suất chất khí 5.6.5 Điều khiển nhiệt độ Các hệ thống điều khiển trình điển M1.3 hình 6.1 Điều khiển trình truyền 14-15 nhiệt 6.2 Điều khiển q trình chuyển khối Ơn tập 4.3.2 4.3.3 4.3.4 Đọc trước tài liệu chương 8; Thi kỳ Xem sách tham khảo CÁC BÀI THÍ NGHIỆM Theo tài liệu hướng dẫn riêng QUY ĐỊNH CỦA HỌC PHẦN (Các quy định học phần có) NGÀY PHÊ DUYỆT: ………………… Chủ tịch Hội đồng Nhóm xây dựng đề cương A1.1 A2.1 TS Nguyễn Thu Hà ThS Đinh Thị Lan Anh ThS Cao Thành Trung QUÁ TRÌNH CẬP NHẬT Lần cập nhật Nội dung điều chỉnh …………… …………………… Kết thực nghiệm( Bài 4-6 – Máy 03) Ngày tháng phê duyệt Áp dụng từ kỳ/khóa Ghi ... hệ thống thí nghiệm điều khiển mức Tìm hiểu cách cài đặt thiết bị điều khiển hệ thống điều khiển mức Chú ý: Cài đặt điều khiển thiết kế, chạy thử hiệu chỉnh điều khiển - Nội dung thí nghiệm phải... cấu trúc điều khiển 3.1 Đặt vấn đề 3.2 Điều khiển truyền thẳng/bù nhiễu M2.1 3.3 Điều khiển tỉ lệ 5-7 M3.1 3.4 Điều khiển cascade 3.5 Điều khiển suy diễn 3.6 Điều khiển lựa chọn 3.7 Điều khiển phân... thống thí nghiệm điều khiển áp suất Tìm hiểu cách cài đặt thiết bị điều khiển hệ thống điều khiển áp suất Cài đặt điều khiển thiết kế, chạy thử hiệu chỉnh điều khiển D8 Bài Mơ hình hóa q trình điều