Ch 07 dieu khien qua trinh

Kỹ Thuật Điều Khiển Tự Động 7.01 Chương 07 Điều khiển trình HCM City Univ of Technology, Faculty of Mechanical Engineering Phung Tri Cong Kỹ Thuật Điều Khiển Tự Động 7.02 Chương GIỚI THIỆU Q trình cơng nghiệp phân thành loại: • Q trình rời rạc: nhóm cơng đoạn rời rạc có điều kiện bắt đầu (từng cơng đoạn) rõ ràng Khi nhóm cơng đoạn có điểm bắt đầu, điểm kết thúc hình thức điều khiển xác định, q trình gọi q trình có trình tự • Q trình liên tục: q trình có tín hiệu vào / liên tục (khơng bị ngắt qng) Có tín hiệu vào (bộ điều khiển) thay đổi cho để trì tín hiệu mong muốn Tín hiệu xác định một/nhiều chế độ điều khiển HCM City Univ of Technology, Faculty of Mechanical Engineering Phung Tri Cong Kỹ Thuật Điều Khiển Tự Động 7.03 Chương 7.1 ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH RỜI RẠC HCM City Univ of Technology, Faculty of Mechanical Engineering Phung Tri Cong Kỹ Thuật Điều Khiển Tự Động Chương 7.04 7.1.1 ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH TRÌNH TỰ Hầu hết q trình rời rạc mang tính (Sequential Process) HCM City Univ of Technology, Faculty of Mechanical Engineering Phung Tri Cong Kỹ Thuật Điều Khiển Tự Động Chương 7.05 7.1.2 HÌNH THỨC MƠ TẢ Q TRÌNH Để mơ tả hoạt động q trình rời rạc, ta dùng: • Danh sách mệnh lệnh (statement list)  Bước 1: Cho vắt mì, bột nêm dầu vào tơ  Bước 2: Chế khoảng 400cc nước sôi vào, đậy nắp lại phút  Bước 3: Sau dùng • Biểu đồ thời gian (timing diagram) HCM City Univ of Technology, Faculty of Mechanical Engineering Phung Tri Cong Kỹ Thuật Điều Khiển Tự Động 7.06 Chương 7.1.2 HÌNH THỨC MƠ TẢ Q TRÌNH • Lưu đồ chức (sequential function chart) HCM City Univ of Technology, Faculty of Mechanical Engineering Phung Tri Cong Kỹ Thuật Điều Khiển Tự Động Chương 7.07 7.1.2 HÌNH THỨC MƠ TẢ Q TRÌNH • Lưu đồ trạng thái (state chart) Step No Sol A Sol B Sol C Sol D Motor           HCM City Univ of Technology, Faculty of Mechanical Engineering    Phung Tri Cong Kỹ Thuật Điều Khiển Tự Động 7.08 Chương 7.1.2 HÌNH THỨC MƠ TẢ Q TRÌNH • Mạch điện sơ đồ bậc thang (ladder diagram circuit) HCM City Univ of Technology, Faculty of Mechanical Engineering Phung Tri Cong Kỹ Thuật Điều Khiển Tự Động 7.09 Chương 7.1.3 RƠLE TRONG MẠCH ĐIỀU KHIỂN LOGIC HCM City Univ of Technology, Faculty of Mechanical Engineering Phung Tri Cong Kỹ Thuật Điều Khiển Tự Động 7.10 Chương 7.1.3 RƠLE TRONG MẠCH ĐIỀU KHIỂN LOGIC Rơle cấu tạo để tạo nên nhiều cặp tiếp điểm HCM City Univ of Technology, Faculty of Mechanical Engineering Phung Tri Cong Kỹ Thuật Điều Khiển Tự Động 7.35 Chương 7.2 ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH LIÊN TỤC Ba thao tác chính: - Đo lường - Ra định - Tác động HCM City Univ of Technology, Faculty of Mechanical Engineering Phung Tri Cong Kỹ Thuật Điều Khiển Tự Động Chương 7.36 7.2 ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH LIÊN TỤC Khi có thay đổi tải giá trị điều chỉnh, hệ thống điều khiển phải đảm bảo mục tiêu sau: • Giảm thiểu giá trị sai lệch lớn • Giảm thiểu thời gian xác lập Giai đoạn chuyển tiếp • Giảm thiểu độ sai lệch dư Giai đoạn xác lập Giá trị sai lệch xác lập gây ma sát, phụ tải, độ xác cảm biến phản hồi Thực chế độ điều khiển thích hợp HCM City Univ of Technology, Faculty of Mechanical Engineering Phung Tri Cong Kỹ Thuật Điều Khiển Tự Động 7.37 Chương 7.2.1 CHẾ ĐỘ ĐIỀU KHIỂN VỊ TRÍ Tùy thuộc vào tín hiệu sai lệch, tín hiệu điều khiển có hai giá trị Chế độ điều khiển phù hợp cho q trình có dung lượng tương đối lớn, thí dụ như: hệ thống sưởi, điều khiển mực nước, hệ thống điều hịa khơng khí HCM City Univ of Technology, Faculty of Mechanical Engineering Phung Tri Cong Kỹ Thuật Điều Khiển Tự Động 7.38 Chương 7.2.2 CHẾ ĐỘ ĐIỀU KHIỂN VỊ TRÍ Tín hiệu điều khiển có trạng thái (up-off-down, hot-off-cold …) Chế độ điều khiển sử dụng hệ thống mà khơng có trạng thái ngừng cụ thể HCM City Univ of Technology, Faculty of Mechanical Engineering Phung Tri Cong Kỹ Thuật Điều Khiển Tự Động 7.39 Chương 7.2.2 CHẾ ĐỘ ĐIỀU KHIỂN VỊ TRÍ Nếu hệ thống điều khiển không thiết kế phù hợp, dao động hệ thống trở nên tăng dần, dẩn đến hệ thống ổn định HCM City Univ of Technology, Faculty of Mechanical Engineering Phung Tri Cong Kỹ Thuật Điều Khiển Tự Động 7.40 Chương 7.2.3 CHẾ ĐỘ ĐIỀU KHIỂN TỶ LỆ P (PROPORTIONAL) Với chế độ điều khiển P, tín hiệu điều khiển tỉ lệ với tín hiệu sai lệch HCM City Univ of Technology, Faculty of Mechanical Engineering Phung Tri Cong Kỹ Thuật Điều Khiển Tự Động 7.41 Chương 7.2.3 CHẾ ĐỘ ĐIỀU KHIỂN TỶ LỆ P (PROPORTIONAL) Chế độ điều khiển P đơn giản sở cho hầu hết điều khiển Tuy nhiên chế độ có vấn đề bản: tồn giá trị sai số xác lập HCM City Univ of Technology, Faculty of Mechanical Engineering Phung Tri Cong Kỹ Thuật Điều Khiển Tự Động 7.42 Chương 7.2.4 CHẾ ĐỘ ĐIỀU KHIỂN TÍCH PHÂN I (INTEGRAL) Với chế độ điều khiển I, tín hiệu điều khiển tỉ lệ với tích phân tín hiệu sai lệch HCM City Univ of Technology, Faculty of Mechanical Engineering Phung Tri Cong Kỹ Thuật Điều Khiển Tự Động 7.43 Chương 7.2.4 CHẾ ĐỘ ĐIỀU KHIỂN TÍCH PHÂN I (INTEGRAL) Chế độ điều khiển I khắc phục sai số xác lập làm giảm tính ổn định tốc độ đáp ứng hệ thống HCM City Univ of Technology, Faculty of Mechanical Engineering Phung Tri Cong Kỹ Thuật Điều Khiển Tự Động 7.44 Chương 7.2.5 CHẾ ĐỘ ĐIỀU KHIỂN ĐẠO HÀM/VI PHÂN D (DERIVATIVE) Với chế độ điều khiển D, tín hiệu điều khiển tỉ lệ với tốc độ thay đổi tín hiệu sai lệch Chế độ điều khiển D tạo xung lực ban đầu để hệ thống đáp ứng nhanh hơn, sau tạo lực hãm hệ thống tiếp cận đến vị trí mong muốn Tín hiệu chế độ D không phụ thuộc vào giá trị sai lệch  chế độ D không sử dụng riêng biệt HCM City Univ of Technology, Faculty of Mechanical Engineering Phung Tri Cong Kỹ Thuật Điều Khiển Tự Động 7.45 Chương 7.2.6 CHẾ ĐỘ ĐIỀU KHIỂN PID Chế độ PID sử dụng để kế hợp ưu điểm chế độ OutputPID or E  K P E  K I K P   E t   K D K P t E   Output PID  K P  E  K I   E t   K D t   dE   Output PID  K P  E  K I  Edt  K D dt   HCM City Univ of Technology, Faculty of Mechanical Engineering Phung Tri Cong Kỹ Thuật Điều Khiển Tự Động 7.46 Chương HCM City Univ of Technology, Faculty of Mechanical Engineering Phung Tri Cong 7.2.6 CHẾ ĐỘ ĐIỀU KHIỂN PID Analog PID Controller PV   Output PID  K P  E  K I   E t   K D t   Kỹ Thuật Điều Khiển Tự Động 7.47 Chương HCM City Univ of Technology, Faculty of Mechanical Engineering Phung Tri Cong 7.2.6 CHẾ ĐỘ ĐIỀU KHIỂN PID Digital PID Controller Kỹ Thuật Điều Khiển Tự Động 7.48 Chương HCM City Univ of Technology, Faculty of Mechanical Engineering Phung Tri Cong 7.2.6 CHẾ ĐỘ ĐIỀU KHIỂN PID Digital PID Controller Kỹ Thuật Điều Khiển Tự Động 7.49 Chương HCM City Univ of Technology, Faculty of Mechanical Engineering Phung Tri Cong 7.2.6 CHẾ ĐỘ ĐIỀU KHIỂN PID