Báo cáo thí nghiệm tự động hóa quá trình công nghệ

Sơ đồ cấu trúc thí nghiệm: Đối tượng điều chỉnh: dòng không khí cấp từ quạt gió được đốt nóng khi đi qua buồng đốt.. - Tìm hiểu cấu trúc hệ thống điều chỉnh tự động áp suất.. - Khảo sát

111Equation Chapter 1 Section 1

Báo cáo thí nghiệm

Tự động hóa quá trình công nghệ

Bài 1: Điều chỉnh nhiệt độ gió nóng

I Mục đích thí nghiệm

- Tìm hiểu cấu trúc hệ thống điều chỉnh tự động

- Khảo sát quá trình điều chỉnh nhiệt độ gió nóng

- Đánh giá chất lượng quá trình điều chỉnh

II Mô tả thí nghiệm

Sơ đồ cấu trúc thí nghiệm:

Đối tượng điều chỉnh: dòng không khí cấp từ quạt gió được đốt nóng khi đi qua buồng đốt Đại lượng cần điều chỉnh: nhiệt độ gió nóng được đo bằng Pt-100

- Giới hạn đo: 0 - 100℃

- Bộ chuyển đổi R/U với dải tín hiệu: 0 – 10V

Điều chỉnh thong qua van điện Triac, phương pháp điều khiển theo … ?

Thiết bị điều chỉnh: sử dụng máy tính, công cụ Realtime Toolbox của Matlab

Sơ đồ khối cấu trúc của hệ thống:

Hàm truyền đạt của đối tượng điều chỉnh, quy luật điều chỉnh:

.

p



Nhiệt độ đặt: 40℃.

Vận tốc giấy: 300 mm/h.

Khảo sát 3 quy luật điều chỉnh P, PI và PID để xác định các chỉ tiêu chất lượng của quá trình điều chỉnh:

Chế độ P Chế độ PI Chế độ PID

0

p

i

d

K T T







7.5 120 0

p

i

d

K T T







6.5 120 0.5; 0.5

p

i

d

K T





Đường quá độ:

Chỉ tiêu chất

lượng

Sai lệch tĩnh:

Thời gian xác

lập:

Độ quá điều

chỉnh

21.43%

s

e t h

 



s

e t h





s

e t h





 

Nhận xét:

Bài 2: Điều chỉnh áp suất.

III Mục đích thí nghiệm

- Tìm hiểu cấu trúc hệ thống điều chỉnh tự động áp suất

- Khảo sát ảnh hưởng của cấu trúc và thong số của TBĐC lên chất lượng của quá trình điều chỉnh

- Khảo sát biên giới ổn định của QTĐC

IV Mô tả thí nghiệm

Sơ đồ cấu trúc thí nghiệm:

Đối tượng điều chỉnh: dòng không khí cấp từ máy nén khí chảy vào bình tích và ra ngoài

Đại lượng cần điều chỉnh: áp suất của bình tích

Điều chỉnh thong qua thay đổi độ mở van V3

Thiết bị điều chỉnh: sử dụng MĐC PI khí nén kiểu πP3-31

Các van:

- Van V1: thay đổi áp suất nguồn cấp

- Van V2: thay đổi giá trị đặt P0 cho thiết bị điều khiển

- Van V3: tín hiệu ra của BĐC thay đổi trong khoảng 0.2-1 kG/cm2 được tác động lên màng của van khí nén làm thay đổi độ mở của van  áp suất của bình tích thay đổi

Các giá trị của tín hiệu chủ đạo Po, tín hiệu của áp suất bình tích Pt, tín hiệu điều khiển Pr được

đo bằng các áp kế lò xo ống một vòng

Sơ đồ khối cấu trúc của hệ thống:

Hàm truyền đạt của đối tượng điều chỉnh, quy luật điều chỉnh:

.

p d

i

K e







Trong cấu trúc của máy, hệ số khuếch đại được biểu diễn dưới dạng độ biến động

100

%

m

K

V Kết quả thí nghiệm

Bảng 3-1: Kết quả thí nghiệm với % 90;  P d 0.08

Nhận xét: do hệ số khuếch đại nhỏ (Km = 1.111) nên áp suất đầu ra bám rất chậm áp suất chủ đạo Với quy luật tỷ lệ hệ luôn tồn tại sai lệch tĩnh

Bảng 3-2: Kết quả thí nghiệm với % 125;  P d 0

Nhận xét: việc giảm hệ số khuếch đại còn làm quá trình bám giá trị đặt chậm hơn nữa Với quy luật tỷ lệ hệ luôn tồn tại sai lệch tĩnh

Khảo sát MĐC theo tác động quy luật tỷ lệ tích phân:

Bảng 3-3: Kết quả thí nghiệm với % 80;  T i 0.5

Nhận xét: do hệ số khuếch đại nhỏ (Km = 1.111) nên áp suất đầu ra bám rất chậm áp suất chủ đạo Việc đưa them thành phần tích phân, trên lý thuyết sẽ khử được sai lệch tĩnh của hệ thống Tuy nhiên, do giá trị hằng số thời gian tích phân Ti có thể chưa được chọn hợp lý nên vẫn còn sai lệch tĩnh, so với trường hợp chỉ có khuếch đại thuần túy thì sai lệch đã giảm đi đáng kể

Khảo sát biên giới ổn định của quá trình điều chỉnh:

Trên cơ sở MĐC tác động theo luật PI, giảm dần σ% cho đến khi hệ thống đạt biên giới ổn định Xác định được các thong số sau:

- Ti = 0.5, Km = 100/14 = 7.15

- Tín hiệu chủ đạo: Po = 0.4 kG/cm2

- Tín hiệu đo: P t,max 0.42;P t,min 0.36

- Chu kỳ dao động: Tc = 1.35s

VI Kết luận

Như vậy bài thí nghiệm đã đạt được mục tiêu đề ra.

Bài 3: Điều chỉnh mức dịch thể.

I Mục đích thí nghiệm

- Tìm hiểu cấu trúc hệ thống điều chỉnh tự động mức dịch thể

- Khảo sát quá trình điều chỉnh với các thong số khác nhau của TBĐC

- Tính toán các chỉ tiêu chất lượng của quá trình quá độ

II Mô tả thí nghiệm

Sơ đồ cấu trúc thí nghiệm:

Đối tượng điều chỉnh: bình chứa phía trên có dòng nước chảy vào dung van khí nén để điều chỉnh lưu lượng, phía dưới bình có dòng nước chảy ra tự nhiên

Đại lượng cần điều chỉnh: mức nước trong bình tích Thực chất ở đây không đo trực tiếp mức nước trong bình, mà h được xác định gián tiếp thong qua bộ chuyển đổi P\H chuyển tín hiệu mức sang áp suất để máy có thể hiểu được giá trị phản hồi về

Điều chỉnh thong qua thay đổi lưu lượng nước chảy vào bình tích

Thiết bị điều chỉnh: sử dụng MĐC PID khí nén Tín hiệu ra của BĐC thay đổi trong khoảng

0.2-1 kG/cm2 được tác động lên màng của van khí nén làm thay đổi độ mở của van  lưu lượng chảy vào bình tích thay đổi  mức nước thay đổi

Sơ đồ khối cấu trúc của hệ thống:

Hàm truyền đạt của đối tượng điều chỉnh, quy luật điều chỉnh:

.

p

i



Trong cấu trúc của máy, hệ số khuếch đại được biểu diễn dưới dạng độ biến động

100

%

m

K

III Kết quả thí nghiệm

Khảo sát MĐC với quy luật tỷ lệ:

Các thông số:

0: 40%

_ error: 2

P



 Bảng số liệu thu được:

Xây dựng các đồ thị kết quả điều chỉnh:

0 10 20 30 40 50 60 70 5

10

15

20

25

30

35

40

Ng Thi Toan - 20082706

Time [sec]

Characteristic curve (Prm,tm), (Ptm,tm)

Prm Ptm

Xác định các chỉ tiêu chất lượng của quá trình điều chỉnh:

- Sai lệch tĩnh:

- Độ quá điều chỉnh:

- Thời gian xác lập:

Nhận xét:

Khảo sát MĐC với quy luật tỷ lệ - tích phân:

Các thông số:

0: 40%

_ error: 40 39 1

P



Số liệu thu được:

ti[s] Pri[ %] Pti[%]

0 18.0000 28.0000

5.0000 12.5000 32.0000

10.0000 12.0000 34.0000

15.0000 11.5000 36.0000

20.0000 10.5000 38.0000

25.0000 9.0000 40.0000

30.0000 9.5000 40.0000

35.0000 8.0000 40.0000

40.0000 7.0000 41.0000

45.0000 6.5000 41.0000

50.0000 6.0000 42.0000

55.0000 5.5000 42.0000

60.0000 5.5000 43.0000

65.0000 4.5000 44.0000

80.0000 4.0000 44.0000

90.0000 4.0000 44.0000

120.0000 4.0000 42.0000

130.0000 4.0000 40.0000

150.0000 4.0000 39.0000

Đồ thị biểu diễn mối quan hệ:

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

Ng Thi Toan - 20082706

Time [sec]

Characteristic curve (Pri,ti), (Pti,ti)

Pri Pti

Xác định các chỉ tiêu chất lượng của quá trình điều chỉnh:

- Sai lệch tĩnh:

- Độ quá điều chỉnh:

- Thời gian xác lập:

Nhận xét:

Khảo sát MĐC với quy luật tỷ lệ - tích –vi phân:

Các thông số:

0: 40%

_ error: 40 38 2

P



Từ đó tính được các thong số của thiết bị điều chỉnh:

0.15 0.5

0.15 0.5 0.65( )

0.115( ) 0.15 0.5

m

d

K

X T

T T

Số liệu thu được:

t[s] Pr[%] Pt[%]

0 19.0000 30.0000

5.0000 19.0000 28.0000

10.0000 19.0000 33.0000

15.0000 9.0000 38.0000

20.0000 6.0000 40.0000

25.0000 8.0000 40.0000

30.0000 6.0000 40.0000

35.0000 5.0000 40.0000

40.0000 5.0000 41.0000

50.0000 5.0000 41.0000

60.0000 5.0000 41.0000

70.0000 5.0000 41.0000

90.0000 5.0000 41.0000

110.0000 5.5000 41.0000

130.0000 5.2000 41.0000

150.0000 5.0000 41.0000

180.0000 5.0000 40.0000

190.0000 5.0000 38.0000

Đồ thị biểu diễn mối quan hệ:

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 5

10

15

20

25

30

35

40

45

Ng Thi Toan - 20082706

Time [sec]

Characteristic curve (Pr,t), (Pt,t)

Prd Ptd

Xác định các chỉ tiêu chất lượng của quá trình điều chỉnh:

- Sai lệch tĩnh:

- Độ quá điều chỉnh:

- Thời gian xác lập:

Nhận xét:

IV Kết luận

Như vậy bài thí nghiệm đã đạt được mục tiêu đề ra