(Luận văn) nghiên cứu thiết kế bộ quan sát và điều khiển nhiệt độ trong phôi theo mô hình hàm truyền

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP DƯƠNG THỊ QUỲNH TRANG lu an n va to gh tn NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ BỘ QUAN SÁT VÀ ĐIỀU p ie KHIỂN NHIỆT ĐỘ TRONG PHÔI THEO MÔ HÌNH d oa nl w HÀM TRUYỀN u nf va an lu ll LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT m oi Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển tự động hóa z at nh z m co l gm @ an Lu n va THÁI NGUYÊN, 2017 ac th si ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP DƯƠNG THỊ QUỲNH TRANG NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ BỘ QUAN SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ TRONG PHƠI THEO lu MƠ HÌNH HÀM TRUYỀN an n va p ie gh tn to LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT d oa nl w Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển tự động hóa Mã số: 60.52.02.16 an lu KHOA CHUYÊN MÔN va NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA u nf TRƯỞNG KHOA HỌC ll oi m z at nh z PGS.TS NGUYỄN HỮU CƠNG gm @ PHỊNG ĐÀO TẠO m co l an Lu n va THÁI NGUYÊN, 2017 ac th si lu an n va p ie gh tn to d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si Luận văn thạc sỹ kĩ thuật Hướng dẫn KH: PGS.TS Nguyễn Hữu Công LỜI CẢM ƠN Lời em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành, lời cảm ơn sâu sắc tới thầy giáo - PGS,TS Nguyễn Hữu Công, người trực tiếp bảo thầy giáo TS Vũ Ngọc Kiên hướng dẫn tận tình em suốt thời gian qua Em xin bày tỏ lòng cảm ơn thầy cô giáo Khoa, môn đông đảo bạn bè, đồng nghiệp cổ vũ nhiều cho việc thực luận văn Mặc dù bảo sát thầy hướng dẫn, nỗ lực cố gắng thân Song kiến thức cịn hạn chế, nên chắn luận văn không tránh khỏi thiếu sót định Em mong bảo thầy cô giáo lu an góp ý chân thành bạn va n Em xin chân thành cảm ơn! p ie gh tn to d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th Dương Thị Quỳnh Trang – ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp – Đại học Thái Nguyên si Luận văn thạc sỹ kĩ thuật Hướng dẫn KH: PGS.TS Nguyễn Hữu Công MỤC LỤC Nội dung Trang LỜI CẢM ƠN .1 DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ .5 LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG XÂY DỰNG MƠ HÌNH HÀM TRUYỀN ĐỂ XÁC ĐỊNH NHIỆT ĐỘ TRONG PHÔI TẤM 10 1.1 Đặt vấn đề .10 1.2 Thành lập phương trình truyền nhiệt 11 lu an 1.3 Điều kiện ban đầu điều kiện biên 13 n va 1.4 Nhận xét 14 1.6 Xây dựng mơ hình hàm truyền vật mỏng 15 gh tn to 1.5 Nghiên cứu đối tượng điều khiển 15 p ie 1.7 Xây dựng mơ hình hàm truyền phơi chia thành lớp (n=2) 16 1.8 Xây dựng mơ hình hàm truyền phơi chia thành lớp (n=3) 19 oa nl w 1.9 Xây dựng mơ hình hàm truyền phơi chia thành lớp (n=4) 21 1.10 Xây dựng mơ hình hàm truyền phôi đựơc chia thành n lớp 24 d an lu 1.11 Kết luận 25 va CHƯƠNG THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ TRONG PHÔI TẤM .26 ll u nf 2.1 Giới thiệu số phương pháp thiết kế 26 oi m 2.1.1 Phương pháp đa thức đặc trưng có hệ số suy giảm thay đổi 26 z at nh 2.1.2 Phương pháp bù số thời gian trội 29 2.1.3 Thiết kế điều chỉnh cho hệ có hành vi tích phân .34 z 2.1.4 Phương pháp thiết kế bù .37 @ gm 2.2 Thiết kế hệ thống điều khiển 38 l 2.2.1 Giới thiệu lò điện trở quan điểm điều khiển 38 m co 2.2.2 Mơ hình phơi thép lò gia nhiệt 41 2.3 Kết luận chương 49 an Lu n va ac th Dương Thị Quỳnh Trang – ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp – Đại học Thái Nguyên si Luận văn thạc sỹ kĩ thuật Hướng dẫn KH: PGS.TS Nguyễn Hữu Công CHƯƠNG CÁC KẾT QUẢ MÔ PHỎNG 50 3.1 Hệ thống điều khiển sử dụng điều khiển PID để lị gia nhiệt cho phơi ba lớp .50 3.1.1 Sử dụng điều khiển PID theo tiêu chuẩn phẳng 51 3.1.2 Sử dụng điều khiển PID theo phương pháp đa thức đặc trưng 53 3.2 Hệ thống điều khiển sử dụng điều khiển PID để lị gia nhiệt cho phơi có số lớp khác .54 3.2.1 Sử dụng điều khiển PID theo tiêu chuẩn phẳng 54 3.2.2 Sử dụng điều khiển PID theo phương pháp đa thức đặc trưng 64 3.3 Kết luận chương 69 lu KẾT LUẬN VÀ ĐÁNH GIÁ 70 an TÀI LIỆU THAM KHẢO 71 n va p ie gh tn to d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th Dương Thị Quỳnh Trang – ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp – Đại học Thái Nguyên si Luận văn thạc sỹ kĩ thuật Hướng dẫn KH: PGS.TS Nguyễn Hữu Cơng DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1 Bảng tính sẵn số giá trị % theo  .28 Bảng 2.2 Lựa chọn điều khiển theo tiêu chuẩn phẳng 32 Bảng 2.3 Quy tắc xác định điều chỉnh theo tiêu chuẩn đối xứng 36 Bảng 3.1 Các thống số phôi 50 lu an n va p ie gh tn to d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th Dương Thị Quỳnh Trang – ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp – Đại học Thái Nguyên si Luận văn thạc sỹ kĩ thuật Hướng dẫn KH: PGS.TS Nguyễn Hữu Cơng DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1 Mơ hình phơi lớp .15 Hình 1.2 Mơ hình phơi lớp .16 Hình 1.3 Mơ hình phơi lớp .19 Hình 1.4 Mơ hình phơi lớp .21 Hình 1.5 Mơ hình phơi n lớp .24 Hình 2.1 Đặc tính biên-tần hàm môdun tối ưu 29 Hình 2.2 Cấu trúc phản hồi -1 30 Hình 2.3 Đặc tính nghiệm mặt phẳng phức 31 lu Hình 2.4 Cấu trúc hệ thống điều khiển 32 an Hình 2.5 Bộ quan sát phơi lớp 43 va n Hình 2.6 Đáp ứng đầu mơ hình phơi lớp 43 tn to Hình 2.7 Bộ quan sát phơi hai lớp 43 ie gh Hình 2.8 Đáp ứng đầu mơ hình phơi hai lớp 44 p Hình 2.9 Bộ quan sát phơi ba lớp .44 w Hình 2.10 Đáp ứng đầu mơ hình phơi ba lớp 44 oa nl Hình 2.11 Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển nhiệt độ phôi 45 d Hình 2.12 Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển nhiệt độ lớp phôi 45 lu an Hình 2.13 Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển nhiệt độ lớp phơi 46 u nf va Hình 3.1 Mơ hình phơi lớp 50 ll Hình 3.2 Sơ đồ mô hệ thống điều khiển nhiệt độ Phôi lớp 50 m oi Hình 3.3 Nhiệt độ lớp Phôi lớp với thông số danh định Thời gian z at nh độ 1175s , không điều chỉnh, không dao động 51 Hình 3.4 Nhiệt độ lớp Phôi lớp thông số phôi thay đổi Thời gian z độ 1060s , không điều chỉnh, không dao động 51 @ gm Hình 3.5 Nhiệt độ lớp Phôi lớp thông số phôi thay đổi Thời gian m co l độ 1300s , không điều chỉnh, không dao động 52 Hình 3.6 Nhiệt độ lớp Phôi lớp với thông số danh định Thời gian an Lu độ 950s , không điều chỉnh, không dao động .53 Hình 3.7 Nhiệt độ lớp Phôi lớp thông số phôi thay đổi Thời gian va n độ 760s , không điều chỉnh, không dao động 53 ac th Dương Thị Quỳnh Trang – ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp – Đại học Thái Nguyên si Luận văn thạc sỹ kĩ thuật Hướng dẫn KH: PGS.TS Nguyễn Hữu Cơng Hình 3.8 Nhiệt độ lớp Phôi lớp thông số phôi thay đổi Thời gian độ 1075s , không điều chỉnh, khơng dao động 54 Hình 3.9 Mơ hình phơi lớp 54 Hình 10 Sơ đồ mô hệ thống điều khiển nhiệt độ phơi lớp .55 Hình 3.11 Nhiệt độ lớp Phôi lớp thông số danh định Thời gian độ 1200s, không điều chỉnh, không dao động 55 Hình 3.12 Nhiệt độ lớp Phơi lớp thông số phôi thay đổi Thời gian độ 1100s, không điều chỉnh, không dao động .56 Hình 3.13 Nhiệt độ lớp Phôi lớp thông số phôi thay đổi Thời gian độ 1300s, không điều chỉnh, không dao động .57 lu Hình 3.14 Mơ hình phơi lớp 58 an Hình 3.15 Sơ đồ mơ hệ thống điều khiển nhiệt độ phôi lớp 58 va n Hình 3.16 Nhiệt độ lớp Phơi lớp thông số phôi danh định Thời gian tn to độ 1150 s, không điều chỉnh, không dao động 58 ie gh Hình 3.17 Nhiệt độ lớp Phơi lớp thông số phôi thay đổi Thời gian p độ 1060 s, không điều chỉnh, không dao động 59 w Hình 3.18 Nhiệt độ lớp Phơi lớp thông số phôi thay đổi Thời gian oa nl độ 1285 s, không điều chỉnh, không dao động 60 d Hình 3.19 Mơ hình phơi lớp 61 lu an Hình 3.20 Sơ đồ mơ hệ thống điều khiển nhiệt độ phôi lớp 61 u nf va Hình 3.21 Nhiệt độ lớp Phơi lớp thông số phôi danh định Thời gian ll độ 1175 s, không điều chỉnh, không dao động 61 m oi Hình 3.22 Nhiệt độ lớp Phơi lớp thông số phôi thay đổi Thời gian z at nh độ 1070 s, không điều chỉnh, không dao động 62 Hình 3.23 Nhiệt độ lớp Phơi lớp thông số phôi thay đổi Thời gian z độ: 1300 s, Không điều chỉnh, không điều chỉnh 63 @ gm Hình 3.24 Nhiệt độ lớp Phôi lớp thông số danh định Thời gian m co l độ 970s, không điều chỉnh, không dao động 64 Hình 3.25 Nhiệt độ lớp Phôi lớp thông số phôi thay đổi Thời gian an Lu độ 805s, không điều chỉnh, không dao động .65 Hình 3.26 Nhiệt độ lớp Phôi lớp thông số phôi thay đổi Thời gian va n độ 1080s, không điều chỉnh, không dao động .66 ac th Dương Thị Quỳnh Trang – ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp – Đại học Thái Nguyên si Luận văn thạc sỹ kĩ thuật Hướng dẫn KH: PGS.TS Nguyễn Hữu Cơng Hình 3.27 Nhiệt độ lớp Phôi lớp thông số phôi danh định Thời gian độ 960s, không điều chỉnh, khơng dao động .66 Hình 3.28 Nhiệt độ lớp Phôi lớp thông số phôi thay đổi Thời gian độ 716s, không điều chỉnh, không dao động .67 Hình 3.29 Nhiệt độ lớp Phôi lớp thông số phôi thay đổi Thời gian độ 1076s, không điều chỉnh, khơng dao động .67 Hình 3.30 Nhiệt độ lớp Phôi lớp thông số phôi danh định Thời gian độ 940 s, không điều chỉnh, không dao động 68 Hình 3.31 Nhiệt độ lớp Phôi lớp thông số phôi thay đổi Thời gian độ 786s, không điều chỉnh, không dao động .68 lu Hình 3.32 Nhiệt độ lớp Phơi lớp thông số phôi thay đổi Thời gian an độ: 1074 s, Không điều chỉnh, không điều chỉnh 69 n va p ie gh tn to d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th Dương Thị Quỳnh Trang – ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp – Đại học Thái Nguyên si Luận văn thạc sỹ kĩ thuật Hướng dẫn KH: PGS.TS Nguyễn Hữu Cơng 58 3.2.1.2 Xét trường hợp mơ hình phơi lớp Hình 3.14 Mơ hình phơi lớp lu an n va tn to ie gh Hình 3.15 Sơ đồ mơ hệ thống điều khiển nhiệt độ phôi lớp p - Khi thông số mơ hình phơi danh định trường hợp bảng 3.1 w nl Nhiet Phoi tam 2000 oa Nhiet lop Nhiet lop Nhiet lo Tf 1800 d an lu 1600 1400 u nf Tempture (oC) va 1200 1000 ll m 800 oi 600 z at nh 400 200 200 400 600 800 z 1200 1400 1600 1800 2000 gm @ 1000 Time (s) Hình 3.16 Nhiệt độ lớp Phôi lớp thông số phôi danh định l m co Thời gian độ 1150 s, không điều chỉnh, không dao động an Lu n va ac th Dương Thị Quỳnh Trang – ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp – Đại học Thái Nguyên si Luận văn thạc sỹ kĩ thuật 59 Hướng dẫn KH: PGS.TS Nguyễn Hữu Công - Khi thay đổi thông số phôi trường hợp bảng 3.1 lu an Nhiet Phoi tam Nhiet lop Nhiet lop Nhiet lo Tf n va 2500 to 1500 w Tempture (oC) p ie gh tn 2000 200 400 600 800 1000 Time (s) 1200 1400 1600 1800 2000 ll u nf va an lu 500 d oa nl 1000 oi m Hình 3.17 Nhiệt độ lớp Phôi lớp thông số phôi thay đổi z at nh Thời gian độ 1060 s, không điều chỉnh, không dao động z m co l gm @ an Lu n va ac th Dương Thị Quỳnh Trang – ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp – Đại học Thái Nguyên si Luận văn thạc sỹ kĩ thuật Hướng dẫn KH: PGS.TS Nguyễn Hữu Công 60 - Khi thay đổi thông số phôi trường hợp bảng 3.1 lu an va Nhiet Phoi tam 1400 n Nhiet lop Nhiet lop Nhiet lo Tf to gh tn 1200 800 nl w Tempture (oC) p ie 1000 600 d oa 400 an lu 200 200 u nf va 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 ll Time (s) m oi Hình 3.18 Nhiệt độ lớp Phôi lớp thông số phôi thay đổi z at nh Thời gian độ 1285 s, không điều chỉnh, không dao động z m co l gm @ an Lu n va ac th Dương Thị Quỳnh Trang – ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp – Đại học Thái Nguyên si Luận văn thạc sỹ kĩ thuật Hướng dẫn KH: PGS.TS Nguyễn Hữu Công 61 3.2.1.3 Xét trường hợp mô hình phơi lớp lu an Hình 3.19 Mơ hình phơi lớp n va p ie gh tn to oa nl w Hình 3.20 Sơ đồ mô hệ thống điều khiển nhiệt độ phôi lớp - Khi thơng số mơ hình phơi danh định trường hợp bảng 3.1 d lu Nhiet Phoi Tam va an 1600 Nhiet lop Nhiet lop Nhiet lop Nhiet lop Nhiet lo Tf 1400 u nf 1200 oi m 800 z at nh Tempture (oC) ll 1000 600 400 z 0 200 400 600 gm @ 200 800 1200 1400 1600 1800 2000 m co l 1000 Time (s) Hình 3.21 Nhiệt độ lớp Phôi lớp thông số phôi danh định an Lu Thời gian độ 1175 s, không điều chỉnh, không dao động n va ac th Dương Thị Quỳnh Trang – ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp – Đại học Thái Nguyên si Luận văn thạc sỹ kĩ thuật Hướng dẫn KH: PGS.TS Nguyễn Hữu Công 62 - Khi thay đổi thông số phôi trường hợp bảng 3.1 lu an va Nhiet Phoi tam n 2000 to Nhiet lop Nhiet lop Nhiet lop Nhiet lop Nhiet lo Tf 1800 tn 1600 gh 1200 1000 800 oa nl w Tempture (oC) p ie 1400 600 d 200 0 va an lu 400 200 400 600 800 1200 1400 1600 1800 2000 ll u nf 1000 Time (s) oi m Hình 3.22 Nhiệt độ lớp Phôi lớp thông số phôi thay đổi z at nh Thời gian độ 1070 s, không điều chỉnh, không dao động z m co l gm @ an Lu n va ac th Dương Thị Quỳnh Trang – ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp – Đại học Thái Nguyên si Luận văn thạc sỹ kĩ thuật 63 Hướng dẫn KH: PGS.TS Nguyễn Hữu Công - Khi thay đổi thông số phôi trường hợp bảng 3.1 Nhiet Phoi tam lu 1200 an Nhiet lop Nhiet lop Nhiet lop Nhiet lop Nhiet lo Tf n va 1000 to p ie gh tn Tempture(oC) 800 600 nl w 400 d oa 200 200 400 600 800 1000 Time (s) 1200 1400 1600 1800 2000 va an lu u nf Hình 3.23 Nhiệt độ lớp Phơi lớp thông số phôi thay đổi ll Thời gian độ: 1300 s, Không điều chỉnh, không điều chỉnh oi m z at nh Nhận xét: Qua trường hợp thay đổi số lớp phôi với thông số khác nhau, cho thấy: Bộ điều khiển PID có khả điều khiển nhiệt độ phôi đặt nhiệt z độ đặt với thời gian q độ từ 1070s-1300s, khơng có q điều chỉnh không dao @ gm động Khi thông số phôi tâm thay đổi, cụ thể chiều dài, chiều rộng, chiều dầy phơi m co giảm thời gian độ tăng lên l tăng lên thời gian độ giảm đi; chiều dài, chiều rộng tăng chiều dầy phôi an Lu n va ac th Dương Thị Quỳnh Trang – ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp – Đại học Thái Nguyên si Luận văn thạc sỹ kĩ thuật 64 Hướng dẫn KH: PGS.TS Nguyễn Hữu Công 3.2.2 Sử dụng điều khiển PID theo phương pháp đa thức đặc trưng 3.2.2.1 Xét trường hợp mô hình phơi lớp - Khi thơng số mơ hình phơi danh định trường hợp bảng 3.1 lu an va n Nhiet cac lop Phoi tam tn to 1600 Nhiet phoi tam Nhiet Lo Tf ie gh 1400 p 1200 nl w Tempture (oC) 1000 d oa 800 an lu 600 u nf va 400 200 ll 200 400 600 800 oi m 1000 Time (s) 1200 1400 1600 1800 2000 z at nh Hình 3.24 Nhiệt độ lớp Phôi lớp thông số danh định z Thời gian độ 970s, không điều chỉnh, không dao động m co l gm @ an Lu n va ac th Dương Thị Quỳnh Trang – ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp – Đại học Thái Nguyên si Luận văn thạc sỹ kĩ thuật 65 Hướng dẫn KH: PGS.TS Nguyễn Hữu Công - Khi thay đổi thông số phôi trường hợp bảng 3.1 Nhiet cac lop Thep tam lu 2500 an Nhiet Thep tam Nhiet Lo Tf va n 2000 Tempture (oC) p ie gh tn to 1500 1000 oa nl w d 500 200 400 600 800 1000 Time(s) 1200 1400 1600 1800 2000 ll u nf va an lu oi m Hình 3.25 Nhiệt độ lớp Phôi lớp thông số phôi thay đổi z at nh Thời gian độ 805s, không điều chỉnh, không dao động z m co l gm @ an Lu n va ac th Dương Thị Quỳnh Trang – ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp – Đại học Thái Nguyên si Luận văn thạc sỹ kĩ thuật Hướng dẫn KH: PGS.TS Nguyễn Hữu Công 66 - Khi thay đổi thông số phôi trường hợp bảng 3.1 Nhiet cac lop Thep tam 1200 Nhiet Thep tam Nhiet Lo Tf 1000 Tempture (oC) 800 600 400 200 0 200 400 600 800 lu 1000 Time (s) 1200 1400 1600 1800 2000 an va Hình 3.26 Nhiệt độ lớp Phôi lớp thông số phôi thay đổi n Thời gian độ 1080s, không điều chỉnh, không dao động tn to 3.2.1.2 Xét trường hợp mơ hình phơi lớp gh p ie - Khi thơng số mơ hình phơi danh định trường hợp bảng 3.1 Nhiet cac lop Thep tam nl w 2000 Nhiet Lop Nhiet Lop Nhiet Lo Tf oa 1800 d 1600 lu 1200 1000 u nf va an Tempture (oC) 1400 ll 800 m 600 oi 200 0 z at nh 400 200 400 600 800 z 1000 Time (s) 1200 1400 1600 1800 2000 @ gm Hình 3.27 Nhiệt độ lớp Phôi lớp thông số phôi danh định m co l Thời gian độ 960s, không điều chỉnh, không dao động an Lu n va ac th Dương Thị Quỳnh Trang – ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp – Đại học Thái Nguyên si Luận văn thạc sỹ kĩ thuật Hướng dẫn KH: PGS.TS Nguyễn Hữu Công 67 - Khi thay đổi thông số phôi trường hợp bảng 3.1 Nhiet cac lop Phoi tam 3000 Nhiet Lop Nhiet Lop Nhiet Lo Tf 2500 Tempture (oC) 2000 1500 1000 500 0 200 400 600 800 lu 1000 Time (s) 1200 1400 1600 1800 2000 an Hình 3.28 Nhiệt độ lớp Phôi lớp thông số phôi thay đổi va n Thời gian độ 716s, không điều chỉnh, không dao động gh tn to - Khi thay đổi thông số phôi trường hợp bảng 3.1 ie Nhiet cac lop Thep tam 1400 p Nhiet Lop Nhiet Lop Nhiet Lo Tf 1200 nl w 800 600 u nf va an lu Tempture (oC) d oa 1000 400 ll oi m 200 z at nh 200 400 600 800 1000 Time (s) 1200 1400 1600 1800 2000 z Hình 3.29 Nhiệt độ lớp Phơi lớp thông số phôi thay đổi m co l gm @ Thời gian độ 1076s, không điều chỉnh, không dao động an Lu n va ac th Dương Thị Quỳnh Trang – ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp – Đại học Thái Nguyên si Luận văn thạc sỹ kĩ thuật Hướng dẫn KH: PGS.TS Nguyễn Hữu Cơng 68 3.2.2.3 Xét trường hợp mơ hình phơi lớp - Khi thơng số mơ hình phơi danh định trường hợp bảng 3.1 Nhiet cac lop Thep tam 1800 Nhiet Lop Nhiet Lop Nhiet Lop Nhiet Lop Nhiet Lo Tf 1600 1400 Tempture (oC) 1200 1000 800 600 400 200 lu an 0 200 400 600 800 n va 1000 Time (s) 1200 1400 1600 1800 2000 to Hình 3.30 Nhiệt độ lớp Phôi lớp thông số phôi danh định gh tn Thời gian độ 940 s, không điều chỉnh, không dao động p ie - Khi thay đổi thông số phôi trường hợp bảng 3.1 Nhiet cac lop Thep tam Nhiet Lop Nhiet Lop Nhiet Lop Nhiet Lop Nhiet Lo Tf oa nl w 2500 d 2000 Tempture (oC) u nf va an lu 1500 1000 ll oi m 500 z at nh 200 400 600 800 z 1000 Time (s) 1200 1400 1600 1800 2000 @ gm Hình 3.31 Nhiệt độ lớp Phơi lớp thông số phôi thay đổi m co l Thời gian độ 786s, không điều chỉnh, không dao động an Lu n va ac th Dương Thị Quỳnh Trang – ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp – Đại học Thái Nguyên si Luận văn thạc sỹ kĩ thuật Hướng dẫn KH: PGS.TS Nguyễn Hữu Công 69 - Khi thay đổi thông số phôi trường hợp bảng 3.1 Nhiet cac lop Thep tam 1200 1000 Nhiet Lop Nhiet Lop Nhiet Lop Nhiet Lop Nhiet Lo Tf Tempture (oC) 800 600 400 200 0 200 400 600 800 1000 Time (s) 1200 1400 1600 1800 2000 lu an Hình 3.32 Nhiệt độ lớp Phôi lớp thông số phôi thay đổi va n Thời gian độ: 1074 s, Không điều chỉnh, không điều chỉnh gh tn to Nhận xét: Qua trường hợp thay đổi số lớp phôi với thông số khác ie nhau, cho thấy: Bộ điều khiển PID có khả điều khiển nhiệt độ phôi đặt nhiệt p độ đặt với thời gian q độ từ 716s-1080s, khơng có q điều chỉnh không dao nl w động Khi thông số phôi tâm thay đổi, cụ thể chiều dài, chiều rộng, chiều dầy phôi d oa tăng lên thời gian độ giảm đi; chiều dài, chiều rộng tăng, chiều dầy phôi an lu giảm thời gian độ tăng lên u nf va 3.3 Kết luận chương Kết mô hệ thống điều khiển nhiệt độ phôi sử dụng điều ll oi m khiển PID cho thấy: z at nh  Bộ điều khiển PID có khả điều khiển nhiệt độ phôi đạt nhiệt độ đặt đồng thời tham số mơ hình phơi thay đổi – từ thay đổi mơ hình z @ phôi tới thay đổi tham số phôi – điều khiển PID có khả điều khiển đặt m co l gm nhiệt độ phôi đạt nhiệt độ đặt thỏa mãn yêu cầu công nghệ  Trong hai điều khiển PID thiết kế theo hai phương pháp khác điều an Lu khiển PID thiết kế theo phương pháp đa thức đặc trưng có chất lượng điều khiển n va ac th Dương Thị Quỳnh Trang – ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp – Đại học Thái Nguyên si Luận văn thạc sỹ kĩ thuật 70 Hướng dẫn KH: PGS.TS Nguyễn Hữu Công nhiệt độ phôi tốt (thời gian độ nhỏ hơn) điều khiển PID thiết kế theo tiêu chuẩn phẳng KẾT LUẬN VÀ ĐÁNH GIÁ Luận văn giải nội dung sau: Đã đưa cách tính tốn trường nhiệt độ phơi theo mơ hình hàm truyền Đã thiết kế điều khiển phương pháp kinh điển (bộ điều khiển PID) dựa mơ hình hàm truyền trường nhiệt độ phôi Bộ điều khiển PID điều khiển nhiệt độ phơi đạt nhiệt độ mong muốn – thỏa mãn yêu cầu công lu nghệ đặt Đồng thời, thay đổi kích thước phơi giới hạn định, an điều khiển PID có khả điều khiển nhiệt độ phôi đạt nhiệt độ mong va n muốn gh tn to So sánh kết điều khiển nhiệt độ sử dụng hai điều khiển PID theo hai ie phương pháp thiết kế khác cho thấy điều khiển PID thiết kế theo phương p pháp đa thức đặc trưng cho chất lượng điều khiển nhiệt độ thép tốt sử oa nl w dụng điều khiển PID thiết kế theo tiêu chuẩn phẳng Các kết mô thể đắn thuật toán điều khiển d an lu ứng dụng điều khiển vào thực tế u nf va Những kiến nghị nghiên cứu ll Xây dựng quan sát trạng thái để lấy tín hiệu phản hồi nhiệt độ lớp phôi nung m oi mục đích nâng cao độ xác điều khiển đồng thời ta quan sát z at nh nhiệt độ lớp phôi nung từ lúc bắt đầu nung đến lúc kết thúc nung, qua muốn điều chỉnh nhiệt độ phôi nung ta cần điều chỉnh giá trị đặt nhiệt độ vào lò z kết mô m co l gm @ Tiến hành thí nghiệm thực hệ thống điều khiển nhiệt độ thực để kiểm tra lại an Lu n va ac th Dương Thị Quỳnh Trang – ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp – Đại học Thái Nguyên si Luận văn thạc sỹ kĩ thuật 71 Hướng dẫn KH: PGS.TS Nguyễn Hữu Công TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Bùi Hải Trần Thế Sơn, Kỹ Thuật Nhiệt, NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội [2] Đặng Quốc Phú, Trần Thế Sơn, Trần Văn Phú, Truyền Nhiệt, NXB Giáo Dục [3] Ngô Minh Đức (2009), Thiết kế quan sát điều khiển nhiệt độ phôi Luận văn thạc sỹ kỹ thuật- Đại học Thái Nguyên [4] Nguyễn Hữu Công, Điều khiển tối ưu cho đối tượng có tham số phân bố, biến đổi chậm, Luận án tiến sỹ kỹ thuật 2003 [5] Nguyễn Hữu Công (1997), “Điều khiển tối ưu trình gia nhiệt” Luận văn thạc lu an sỹ kỹ thuật, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội va n [6] Nguyễn Hữu Công, Nguyễn Mạnh Tường(2000), Một nghiên cứu điều khiển tn to tối ưu hệ thống có tham số biến đổi chậm, (VICA4 - 2000) ie gh [7] Nguyễn Hữu Công, Điều khiển tối ưu trình gia nhiệt, Đề tài NCKH cấp Bộ, p mã số B98 - 01 – 27 nl w [8] Nguyễn Hữu Công(2007), Điều khiển tối ưu cho hệ với tham số phân bố có trễ, d oa Tạp chí khoa học cơng nghệ trường đại học Kỹ thuật số 60 – 2007 an lu [9] Nguyễn Hữu Công, Ngô Minh Đức, Chu Minh Hà, Đinh Việt Cường, Nghiên cứu u nf va quan sát nhiệt độ phơi mơ hình hàm truyền, Tạp chí khoa học cơng nghệ trường đại học kỹ thuật số 72/2009 ll z at nh Sư Phạm TP Hồ Chí Minh oi m [10] Nguyễn Đình Huy, Cơng nghệ chế tạo máy biến áp , Luận Văn Thạc sỹ đại học [11] Nguyễn Hoài Nam (2002), “ Xây dựng hệ thống Điều khiển lò nung liên tục” z gm @ Đồ Án tốt nghiệp Đại học, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội l [12] Nguyễn Mạnh Tường, Nguyễn Hữu Công(2002), Điều khiển tối ưu trình gia 36+37/2002 m co nhiệt- đối tượng có tham số phân bố, Tạp chí khoa học cơng nghệ số an Lu [13] Nguyễn Văn Hịa, Cơ sở tự động hóa, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội n va ac th Dương Thị Quỳnh Trang – ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp – Đại học Thái Nguyên si Luận văn thạc sỹ kĩ thuật 72 Hướng dẫn KH: PGS.TS Nguyễn Hữu Công [14] Phan công Ngô, Lý thuyết điều khiển tự động, NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội [15] Tạ Văn Đĩnh, “Phương pháp sai phân phương pháp phần tử hữu hạn”, NXB Khoa học Kỹ thuật Hà Nội Tiếng Anh [16] Cong N Huu; Nam N Hoai, Optimal control for a distributed parameter and delayed – time system based on the numerical method, Teth international conference on Control, Automotion, Robotics and vision(ICARCV’2008) [17] Callier, F.M, Winkin J (1997) "Spectral factorization for distributed lu parameter systems in Decision and control", Proceeding of the 36 th IEEE an conference , Vol 5, pp 4406- 4408 va n [18] Dexter, A.C Jesson, S (1996) "Distributed parameter control of billet gh tn to heating in electromagnetics and induction heating", IEEE Colloquium on 1- p ie 5/5 (Digest No:1996/264) w [19] N.H.Cong, N.V.Minh; Continuous parallel-iterated RKN-type PC methods for Moshfegh, Allen; Optimal Distributed Control System for a Linear d [20] oa nl non-stiff IVPs; Appled Numerical Mathematics 2007 lu va an Distributed Parameter System Patent, Filed 29 Aug 91, patented 12 Jul 94 u nf [21] P.K.C.Wang (1963) "Optimum control of distributed parameter systems", ll Presented at the Joint Automatic Control Coference, Minneapolis, Minn.June, oi m [22] Xunjing Li; Jiongmin Yong (1990), "Optimal control for a class of distributed z at nh parameter systems", Decision and control, Proceeding of the 29 th IEEE conference, Vol 4, pp 2319-2320 z m co l gm @ an Lu n va ac th Dương Thị Quỳnh Trang – ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp – Đại học Thái Nguyên si