Nghiên cứu ứng dụng hệ điều khiển dự báo để điều khiển nhiệt độ lô sấy trong dây truyền xeo giấy

1 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP - KIỀU XUÂN MẠNH NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG HỆ ĐIỀU KHIỂN DỰ BÁO ĐỂ ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ LÔ SẤY TRONG DÂY TRUYỀN XEO GIẤY Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển tự động hóa LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Thái Nguyên - 2014 Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ LỜI NÓI ĐẦU Điều khiển dự báo đời cách vài thập niên nhƣng năm gần phát triển mạnh mẽ có nhiều thành công công nghiệp Điều khiển dự báo kỹ thuật điều khiển tiên tiến đƣợc nhiều ngƣời ƣa chuộng công nghiệp, có đƣợc điều khả triển khai điều kiện ràng buộc vào thuật toán điều khiển cách dễ dàng mà phƣơng pháp điều khiển kinh điển khác đƣợc Điều khiển dự báo chiến lƣợc điều khiển đƣợc sử dụng phổ biến điều khiển trình công thức điều khiển dự bao gồm điều khiển tối ƣu, điều khiển trình ngẫu nhiên, điều khiển trình có thời gian trễ, điều khiển biết trƣớc quỹ đạo đặt Một ƣu điểm khác điều khiển dự báo điều khiển trình có tín hiệu điều khiển bị chặn, có điều kiện ràng buộc, nói chung trình phi tuyến mà ta thƣờng gặp công nghiệp, đặc biệt trình phi tuyến phức tạp Việc nghiên cứu ứng dụng điều khiển dự báo ngành công nghiệp sản xuất Giấy giải pháp quan trọng, có ý nghĩa thực tiễn, kỹ thuật kinh tế Xuất phát từ tình hình thực tế nhằm góp phần thiết thực vào công CNH - HĐH đất nƣớc nói chung phát triển ngành tự động hoá nói riêng, khuôn khổ khoá học Cao học, chuyên ngành Tự động hóa trƣờng Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên, đƣợc tạo điều kiện giúp đỡ nhà trƣờng, Khoa Sau Đại học Nhà giáo ƣu tú Phó Giáo Sƣ - Tiến sĩ Lại Khắc Lãi, tác giả lựa chọn đề tài tốt nghiệp “Nghiên cứu ứng dụng hệ điều khiển dự báo để điều khiển nhiệt độ lô sấy dây chuyền Xeo giấy” sử dụng điều khiển dự báo Smith để nhận dạng đối tƣợng Đƣợc giúp đỡ hƣớng dẫn tận tình Thầy giáo PGS.TS Lại Khắc Lãi số đồng nghiệp, đến em hoàn thành luận văn Mặc dù có nhiều cố gắng nhƣng thời gian có hạn nên Không tránh khỏi số thiếu sót định Em mong nhận đƣợc ý kiến đóng góp thầy cô bạn đồng nghiệp luận văn hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ LỜI CAM ĐOAN Tên là: Kiều Xuân Mạnh Sinh ngày: 06 tháng 12 năm 1980 Học viên lớp cao học khóa 14 – Tự động hóa – trƣờng Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Tôi xin cam đoan số liệu kết nghiên cứu luận văn hoàn toàn trung thực chƣa đƣợc sử dụng để bảo vệ học vị Tôi xin cam đoan thông tin trích dẫn luận văn ghi rõ nguồn gốc Tác giả luận văn Kiều Xuân Mạnh Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ LỜI CẢM ƠN Tôi xin gửi lời cảm ơn tới thầy cô giáo Khoa Sau đại học – trường Đại học KTCN Thái Nguyên, Giáo sư, Phó giáo sư, Tiến sỹ quan tâm tổ chức, đạo trực tiếp giảng dạy khóa học cao học Đặc biệt, xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy giáo hướng dẫn PGS TS Lại Khắc Lãi, người tận tình bảo góp ý chuyên môn cho suốt trình làm luận văn Chúng xin trân trọng cảm ơn bạn bè, gia đình đồng nghiệp – người ủng hộ động viên nghiên cứu hoàn thiện luận văn Tuy nhiên, thân bắt đầu đường nghiên cứu, chắn luận văn nhiều thiếu sót Rất mong nhận góp ý thầy cô giáo đồng nghiệp Tôi xin trân trọng cảm ơn! Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ MỤC LỤC Nội dung Trang Trang Lời nói đầu Lời cam đoan Lời cảm ơn Mục lục Danh mục hình vẽ, đồ thị Mở đầu Tính cấp thiết đề tài Ý nghĩa thực tiễn để tài Phƣơng pháp nghiên cứu 10 Nội dung nghiên cứu 10 Chƣơng 1: Tổng quan điều khiển trình điều khiển dự báo 11 1.1 Điều khiển trình 11 1.1.1 Khái niệm điều khiển trình 11 1.1.2 Mục đích chức điều khiển trình 16 1.1.3 Phân cấp chức điều khiển trình 20 Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 1.1.4 Các thành phần hệ thống 24 1.2 Điều khiển dự báo 26 1.2.1 Mô hình dự báo Smith cho trình có thời gian chết lớn 28 1.3 Kết luận chƣơng 29 Chƣơng Tổng quan Công nghệ xeo giấy 30 2.1 Giới thiệu dây chuyền sản xuất giấy 30 2.1.1 Quá tình hình thành tờ giấy hoàn thiện tờ giấy máy 30 2.1.2 Các phận máy xeo giấy 37 2.1.3 Thuyết minh dây chuyền xeo giấy 52 2.2 Kết luận chƣơng 56 Chƣơng Xây dựng hệ điều khiển dự báo để điều khiển nhiệt độ lô xấy dây chuyền máy Xeo giấy 57 3.1 Cấu tạo lô sấy 57 3.1.1 Khái quát chung sấy giấy 57 3.2 Hệ thống điều khiển nhiệt độ lô xấy 59 3.2.1 Sơ đồ công nghệ hệ thống điều khiển nhiệt độ lô sấy 59 3.2.2 Sơ đồ khối điều khiển nhiệt độ lô sấy 60 3.3 Xây dựng điều khiển dự báo cho hệ thống 63 3.3.1 Hệ thống điều khiển nhiệt độ sử dụng dự báo Smith 63 3.3.2 Hệ thống điều khiển nhiệt độ sử dụng dự báo Smith kết hợp 67 với điều khiển Feed – Forward khâu bù sớm pha 3.3.3 Kết thực nghiệm dây chuyền Xeo giấy Công ty Giấy 69 Bãi Bằng 3.4 Kết luận chƣơng 71 Kết luận kiến nghị 72 Tài liệu tham khảo 74 Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Báo cáo việc tiếp thu, bổ sung, chỉnh sửa luận văn thạc sĩ theo nghị Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ 75 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1 Hê thống điều khiền trình Hình 1.2 Quá trình phân loại biến trình Hình 1.3 Bình chứa chất lỏng biến trình Hình 1.4 Thiết bị khuấy trộn Hình 1.5 Phân cấp chức điều khiển trình Hình 1.6 Các thành phần hệ thống điều khiển trình Hình 1.7 Các thành phần hệ thống điều khiển nhiệt độ Hình 1.8 Mô hình tổng quát điều khiển dự báo Hình 1.9 Mô hình dự báo Smith dựa cấu trúc điều khiển Hình 2.1 Tạo hình tờ giấy Hình 2.2 Tấm hình thành Hình 2.3 Cơ cấu thoát nƣớc Hình 2.4 Đồ thị miêu tả trình sấy Hình 2.5 Biểu chƣng nhiệt độ qua lô sấy Hình 2.6 Hệ thống gia keo bề mặt Hình 2.7 Ép quang Hình 2.8 Cuộn giấy Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Hình 2.9 Góc phun bột Hình 2.10 Bộ phận lƣới hình thành Hình 2.11 Lô đỡ lƣới Hình 2.12 Lô đỡ lƣới có chắn chắn Hình 2.13 Foil thoát nƣớc Hình 2.14 Hòm chân không khô Hình 2.15 Trục bụng Hình 2.16 Chuyển giấy từ phận lƣới sang chăn ép kiểu kín Hình 2.17 Sơ đồ khối dây chuyền xeo giấy Hình 3.1 Cấu tạo lô sấy Hình 3.2 Sơ đồ công nghệ điều khiển nhiệt độ lô sấy Hình 3.3 Sơ đồ khối điều khiển nhiệt độ lô sấy Hình 3.4 Sơ đồ cấu trúc hệ thống Hình 3.5 Cấu trúc điều khiển hệ thống dùng Bộ dự báo Smith Hình 3.6 Cấu trúc mô hệ thống chƣa có nhiễu tác động với Bộ dự báo Smith Hình 3.7 Kết mô hệ thống chƣa có nhiễu với Bộ dự báo Smith Hình 3.8 Cấu trúc mô hệ thống có thành phần nhiễu Hình 3.9 Kết mô hệ thống có thành phần nhiễu sử dụng dự báo Smith Hình 3.10 Cấu trúc hệ thống với Bộ dự báo Smith kết hợp truyền thẳng Feed Forward Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Hình 3.11 Cấu trúc hệ thống với Bộ dự báo Smith, Feed Forward khâu bù Hình 3.12 Kết mô với Bộ dự báo Smith, Feed – Forward khâu bù Hình 3.13 Mô hình thực dây chuyền Xeo giấy Hình 3.14 Đặc tính tải ổn định Hình 3.15 Đặc tính thay đổi tải Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 10 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Điều khiển dự báo đời cách vài thập niên nhƣng năm gần phát triển mạnh mẽ có nhiều thành công công nghiệp Điều khiển dự báo kỹ thuật điều khiển tiên tiến đƣợc nhiều ngƣời ƣa chuộng công nghiệp, có đƣợc điều khả triển khai điều kiện ràng buộc vào thuật toán điều khiển cách dễ dàng mà phƣơng pháp điều khiển kinh điển khác đƣợc Điều khiển dự báo chiến lƣợc điều khiển đƣợc sử dụng phổ biến điều khiển trình công thức điều khiển dự báo gồm điều khiển tối ƣu, điều khiển trình ngẫu nhiên, điều khiển trình có thời gian trễ, điều khiển biết trƣớc quỹ đạo đặt Một ƣu điểm khác điều khiển trình có tín hiệu điều khiển bị chặn, có điều kiện ràng buộc, nói chung trình phi tuyến mà ta thƣờng gặp công nghiệp, đặc biệt trình phi tuyến phức tạp Việc nghiên cứu ứng dụng điều khiển dự báo ngành công nghiệp sản xuất Giấy giải pháp quan trọng, có ý nghĩa thực tiễn, kỹ thuật kinh tế Xuất phát từ tình hình thực tế nhằm góp phần thiết thực vào công CNH - HĐH đất nƣớc nói chung phát triển ngành tự động hoá nói riêng, khuôn khổ khoá học Cao học, chuyên ngành Tự động hóa trƣờng Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên, đƣợc tạo điều kiện giúp đỡ nhà trƣờng, Phòng Đào tạo Nhà giáo ƣu tú Phó Giáo Sƣ - Tiến sĩ Lại Khắc Lãi, tác giả lựa chọn đề tài tốt nghiệp “Nghiên cứu ứng dụng hệ điều khiển dự báo để điều khiển nhiệt độ lô sấy dây chuyền Xeo giấy” Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 63 W3: Hàm truyền van điều khiển W4: Hàm truyền đối tƣợng điều khiển W5: Hàm truyền khâu đo lƣờng 3.2.2.1 Hàm truyền chuyển đổi U/I Bộ chuyển đổi điện áp/dòng điện có tín hiệu đầu vào điện áp từ 0V 5V tín hiệu đầu dòng điện 4mA đến 20mA Thiết bị khâu khuếch đại với hệ số khuếch đại đƣợc xác định nhƣ sau: W1  K  I max 20    3, 2(mA / V ) U max 50 (3.1) 3.2.2.2 Hàm truyền chuyển đổi I/P Bộ chuyển đổi tín hiệu dòng điện sang tín hiệu khí có tín hiệu vào dòng điện từ 4mA - 20mA tín hiệu áp suất khí nén P: 1,4 - bar Nhƣ thiết bị có hàm truyền khâu khuếch đại đƣợc xác định nhƣ sau: W2  K  max  1,  bar    0, 2875   I max 20   mA  (3.2) 3.2.2.3 Hàm truyền van Trong thực tế hàm truyền van thƣờng đƣợc coi khâu quán tính bậc có trễ, lấy gần xem khâu quán tính bậc W3 ( s)  Kv  Tv s (3.3) Trong đó: Kv: Hệ số khuếch đại van Tv: thời gian van; thƣờng lấy Tv=0,01s Van đƣợc sử dụng loại van hãng Spirax sarco - Ytaly Khi tín hiệu vào thay đổi từ 0.2 - bar độ mở van thay đổi từ 100%, hệ số khuếch đại đƣợc xác định nhƣ sau: K Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN 100   125  0.2 http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 64 Khi độ mở thay đổi từ - 100% lƣu lƣợng qua van thay đổi từ – 0,8 tấn/h Từ ta có hệ số truyền liên hệ lƣu lƣợng qua van độ mở van là: K 800  8 100  Kết hợp hàm truyền ta có hàm truyền đạt với tín hiệu vào áp suất khí nén tín hiệu lƣu lƣợng qua van: W3 ( s)  1000  0, 01s (3.4) 3.2.2.4 Hàm truyền đối tƣợng điều khiển Đối tƣợng điều chỉnh nhiệt độ lô sấy Khi lƣu lƣợng đƣa vào sấy thay đổi từ – 800 kg/h nhiệt độ lô thay đổi từ – 1100C Thƣờng gần xem hàm truyền đạt khâu quán tính bậc có trễ: W Ke s  Ts (3.5) Trong đó: K hệ số khuếch đại  thời gian trễ trình điều khiển, thƣờng chọn  = 30s T số thời gian trình điều khiển, chọn T = 100s Hệ số khuếch đại K đƣợc xác định nhƣ sau:  110 c K  0,14   kg 800  h      30s Khâu trễ e s biến đổi gần theo Páde nhƣ sau: e s   30s Vậy hàm truyền đối tƣợng điều chỉnh là: W 0,14  s e 100s  (3.6) 3.2.2.5 Hàm truyền khâu đo lƣờng Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 65 Thiết bị đo nhiệt độ cảm biến nhiệt độ Pt100 hãng Siemens có dải đo nhiệt độ 00c - 4000c tín hiệu điện áp 0V - V Nhƣ vậy, thiết bị có hàm truyền khâu quán tính bậc nhất: W5 (s)  K  Ts (3.7) Trong đó: K: Hệ số khuếch đại thiết bị đo, đƣợc xác định nhƣ sau: K U max 50 V    0.0125   Tmax 400   c T: Thời gian lấy trễ thiết bị đo, thƣờng lấy T = 0, 005 (s) W5 (s)  0,0125  T 0,005 Từ ta có sơ đồ cấu trúc hệ thống đƣợc thể dƣới dạng mô hình Simulink nhƣ hình 3.3 Trong tín hiệu vào tín hiệu nhiệt độ đặt, tín hiệu nhiệt độ đầu thay đổi không ổn định, thông qua khâu chuyển đổi tín hiệu thành dòng điện điều khiển cấu đóng mở van để đóng mở van hơi, điều khiển nhiệt độ lô sấy cho tín hiệu nhiệt độ Hình 3.4 Sơ đồ cấu trúc hệ thống 3.3 Xây dựng điều khiển dự báo cho hệ thống Từ phân tích trên, tác giả thấy hệ thống có nhiều thành phần trễ, đặc biệt thành phần e-s, thành phần làm cho đáp ứng đầu chậm tiến tới để bám giá trị đặt đầu vào, thành phần e -s phân tích theo Páde dẫn đến nghiệm bên phải mặt phẳng nghiệm Để giải tốt độ ổn định hệ thống tác giả đề xuất sử dụng điều khiển dự báo, áp dụng dự Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 66 báo Smith (Predictor Smith) Tuy nhiên để đáp ứng đầu nhanh nữa, tác giả đề xuất thêm thành phần bù để tăng cƣờng đáp ứng đầu hệ thống 3.3.1 Hệ thống điều khiển nhiệt độ sử dụng dự báo Smith Mô hình hệ thống: Từ mô hình toán học hệ thống nhƣ phân tích phần 3.2.2, ta có hàm truyền hệ thống nhƣ sau: Hàm truyền: WHT  101.92 e s 0.005s  1.5s  100.015s  (3.8) Yêu cầu hệ thống phải trì nhiệt độ lô sấy ổn định 110C Đồng thời thời điểm 500s, tác giả đƣa thêm thành phần nhiễu nhiệt độ Thành phần nhiễu yếu tố bên tác động để kiểm tra tính đáp ứng hệ thống Ở để giữ ổn định nhiệt độ đầu ra, phần tác giả áp dụng điều khiển dự báo Smith kết hợp tiêu chuẩn modul tối ƣu Cấu trúc điều khiển nhƣ sau: Hình 3.5 Cấu trúc điều khiển hệ thống dùng Bộ dự báo Smith Bộ điều khiển dự báo Smith đƣợc thể nhƣ cấu trúc trên, với C(s) đƣợc tính toán từ tiêu chuẩn modul tối ƣu WK  2 s  2 s  2 (3.9) Ta có WK  WC WH WK  WC   WC WH WH  WH WK Thay giá trị vào ta có đƣợc hàm truyền điều khiển WC nhƣ sau Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 67 WC  (0.005s  1.5s  100.015s  1)(2s  2s  1) 101.92s ( s  1) (3.10) Đồng thời trình làm việc nhƣ tác giả trình bày phần trƣớc, nhiệt độ đo đƣợc bị tác động nhiễu, tác giả đƣa thêm thành phần nhiễu trình mô xem xét đáp ứng hệ thống nhƣ Sơ đồ cấu trúc toàn hệ thống nhƣ sau [6]: Hình 3.6: Cấu trúc mô hệ thống chƣa có nhiễu tác động với Bộ dự báo Smith Ở sơ đồ trên, sau tính toán, tác giả tiến hành mô thu đƣợc kết nhƣ sau: Hình 3.7 Kết mô hệ thống chƣa có nhiễu với Bộ dự báo Smith Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 68 Ở tác giả tiến hành mô với trƣờng hợp chƣa có nhiếu, nhiên thực tế tác động yếu tố khách quan dẫn tới có nhiễu tác động đến hệ thống, đặc biệt nhiễu nhiệt độ, tác giả tiến hành mô hệ thống với thành phần nhiễu tác động đến hệ thống Hình 3.8 Cấu trúc mô hệ thống có thành phần nhiễu Hình 3.9: Kết mô hệ thống có thành phần nhiễu sử dụng dự báo Smith Nhƣ kết ta thấy đáp ứng hệ thông tiến 110C khoảng 200s đồng thời sai lệch tiến gần nhƣ không Tuy nhiên có nhiễu tác Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 69 động làm cho nhiệt độ đầu hệ thống tăng sau đƣa giá trị ổn định Những điều không tốt trình làm việc, vậy, tác giả đề xuất áp dụng kết hợp thêm điều khiển truyền thẳng Feed - Forward nhằm nâng cao khả ổn định vừa nhanh tiến đến ổn định (giảm thời gian độ) loại bỏ tối đa nhiễu trình làm việc hệ thống nhằm làm cho hệ thống ổn định suốt trình làm việc để giữ cho nhiệt độ đầu đƣợc ổn định 3.3.2 Hệ thống điều khiển nhiệt độ sử dụng dự báo Smith kết hợp với điều khiển Feed – Forward khâu bù sớm pha Trong phần 3.3.1, tác giả mô hệ thống với dự báo Smith, nhiên có nhiễu tác động hệ thống phản ứng chậm không lọc tốt nhiễu, để giải tốt đề này, tác giả đề xuất kết hợp Bộ dự báo Smith với Bộ điều khiển truyền thẳng Feed Forward khâu bù Với việc kết hợp hy vọng làm giá trị sai lệch giảm, nhanh tiến đến ổn định loại bỏ ảnh hƣởng nhiễu tác động vào hệ thống Để tính toán điều khiển truyền thẳng, ta có nhƣ sau: Hàm truyền đối tƣợng: W( p)  0.14e30t 0.14  100s  3000s  130s  Hàm truyền khâu nhiễu: Wd  20s  (3.11) (3.12) Hàm truyền điều khiển truyền thẳng: GFF  Gd 3000s  130s   G ( p) 0.14*(20s  1) (3.13) Sơ đồ cấu trúc mô hệ thống nhƣ sau: Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 70 Hình 3.10 Cấu trúc hệ thống với Bộ dự báo Smith kết hợp truyền thẳng Feed Forward Đồng thời khâu bù đƣợc tính toán dựa sở đƣa thêm khâu hiệu chỉnh sớm pha GHC  KC T s T s (3.14) Dựa vào khâu quán tính nhƣ trễ hệ thống tác giả thiết kế khâu hiệu chỉnh sớm pha tƣơng ứng Ta có sơ đồ mô gồm dự báo Smith, Feed Forward [6] khâu bù cho hệ thống nhƣ sau Hình 3.11: Cấu trúc hệ thống với Bộ dự báo Smith, Feed Forward khâu bù Tác giả tiến hành mô hệ thống nhận đƣợc kết nhƣ sau: Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 71 Hình 3.12: Kết mô với Bộ dự báo Smith, Feed – Forward khâu bù Qua kết mô ta thấy, chất lƣợng giữ ổn định hệ thống tốt có nhiễu tác động Nhƣ hình trên, thời điểm 500s, ta cho nhiễu lƣu lƣợng tác động vào hệ thống, nhiên gần nhƣ đáp ứng hệ thống thay đổi đáng kể Điều chứng tỏ, trình làm việc, ta sử dụng Bộ điều khiển dự báo Smith kết hợp truyền thẳng Feed-Forward, thời gian đáp ứng nhanh hệ thống gần nhƣ bị ảnh hƣởng nhiễu giữ đƣợc ổn định nhiệt độ đầu 3.3.3 Kết thực nghiệm dây chuyền Xeo giấy Công ty Giấy Bãi Bằng Để tiến hành kiểm nghiệm kết mô phỏng, tác giả thực thực nghiệm dây chuyền Xeo giấy Công ty Giấy Bãi Bằng (Tổng công ty Giấy Việt Nam – thị trấn Phong Châu huyện Phù Ninh tỉnh Phú Thọ) Tuy nhiên dây chuyền sản xuất thực tế, hệ thống từ thiết bị đến điều khiển đƣợc thiết lập sẵn, việc can thiệp thay đổi cấu trúc điều khiển không đƣợc phép, tác giả thực thực nghiệm với điều khiển PID Hệ thống điều khiển sử dụng PID số PLC S7 – 400 Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 72 Cấu trúc dây chuyền xeo Nhà máy giấy Bãi Bằng Hình 3.13: Mô hình thực dây chuyền Xeo Giới thiệu toàn dây chuyền xeo đƣợc tác giả thực Chƣơng Nhiệm vụ tác giả phần thực nghiệm thu thập kết hệ thống điều khiển nhiệt độ lô sấy dƣới tác dụng Bộ điều khiển có sẵn hệ thống, đồng thời tác giả thay đổi nhiều trƣờng hợp làm việc khác nhƣ: Có tải, không tải, đứt giấy nhiễu Các kết đƣợc thể dƣới đây: Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 73 Hình 3.14: Đặc tính tải ổn định Hình 3.15: Đặc tính thay đổi tải Từ kết đây, tác giả thấy rằng, chất lƣợng ổn định hệ thống tốt nhƣ thời gian độ, độ bá m nhƣ điều chỉnh tốt Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 74 3.4 Kết luận Chƣơng Trong Chƣơng tác giả thực mô thực nghiệm cho hệ thống ổn định nhiệt độ cho lô sấy - Tác giả xây dƣng đƣợc mô hình toán học cho hệ thống - Tiến hành mô với dự báo Smith, cho kết ổn định, nhiên kết chƣa đƣợc nhƣ mong muốn thời gian trễ lớn ( xấp xỉ 200s), đồng thời chƣa loại bỏ tốt nhiễu - Tác giả áp dụng kết hợp điều khiển Smith, điều khiển Feed – Forward, sớm pha nhằm khắc phục hai nhƣợc điểm nêu cho kết tích cực với thời gian trễ giảm xuống cồn khoảng 100s giảm nhiễu tích cực Điều mang ý nghĩa lớn cho dây chuyền sản xuất giữ đƣợc ổn định nhiệt độ - Bên cạnh ƣu điểm trên, xây dựng điều khiển dự báo gặp khó khăn nhƣ: Độ điều chỉnh hệ thống cao - Tác giả tiến hành thực nghiệm Công ty Giấy Bãi Bằng với hệ thống ổn định nhiệt, với trƣờng hợp có tải, tải ổn định thay đổi tải , kết đạt đƣợc khả quan, điều cho phép tác giả đƣa kết luận, hệ thống có khả giữ ổn định nhiệt độ tốt KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 75 Kết luận Nội dung luận văn tập trung vào nghiên cứu ứng dụng phƣơng pháp điều khiển nhiệt độ Nhiệm vụ cụ thể “Nghiên cứu ứng dụng hệ điều khiển dự báo để điều khiển nhiệt độ lô sấy dây chuyền xeo giấy” Với mục tiêu đặt ra, nội dung luận văn hoàn thành Chƣơng sau: Chƣơng 1: Tổng quan điều khiển trình điều khiển dự báo Chƣơng 2: Tổng quan công nghệ thiết bị Xeo giấy Chƣơng 3: Xây dựng hệ điều khiển dự báo để điều khiển nhiệt độ lô sấy dây chuyền Xeo giấy Kết luận văn đạt đƣợc là: Thiết kế đƣợc điều khiển dự báo để điều khiển ổn định nhiệt độ lô sấy Kết mô thực nghiệm chứng minh điều khiển thiết kế đáp ứng đƣợc yêu cầu công nghệ điều khiển ổn định nhiệt độ lô sấy Nhà máy giấy Luận văn đề xuất phƣơng án cải thiện chất lƣợng điều khiển ổn định nhiệt độ điều khiển dự báo Smith kết hợp Feed-Forward sớm pha Kết mô cho thấy thông số thay đổi nhiễu tác động vào hệ thống điều khiển trì đƣợc chất lƣợng Kiến nghị Với việc nghiên cứu độc lập đại lƣợng nhiệt độ điều khiển dự báo đảm bảo đƣợc trình làm việc đối tƣợng điều khiển Tuy nhiên hệ thống có tác động lẫn áp suất, nhiệt độ lƣu lƣợng Nên điều khiển thực tế cần phải quan tâm tính toán đến yếu tố Hơn điều khiển nhiệt độ, giảm thời gian độ dẫn đến lƣợng điều chỉnh lớn, tác giả đề xuất công việc tới Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 76 nghiên cứu cải tiến điều khiển để vừa cho kết nhƣ mong muốn trình làm việc, đồng thời giảm lƣợng điều chỉnh Tài liệu tham khảo Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 77 A Tiếng Việt [1] Đỗ Văn Chung (2007), “Nghiên cứu ứng dụng hệ điều khiển dự báo để điều khiển đối tượng phi tuyến”, Đại học Kỹ Thuật Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên, Luận văn thạc sỹ [2] Hoàng Minh Sơn (2006), Cơ sở hệ thống điều khiển trình, nhà xuất Bách khoa Hà Nội, Hà Nội [3] Nguyễn Đăng Khang (2005), Nghiên cứu điều khiển trình theo mô hình dự báo, Đại học Bách khoa Hà Nội, Hà Nội, Luận văn thạc sỹ [4] Nguyễn Phùng Quang (2006), Matlab Simulink, nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội [5] Lê Huyền Linh, Lại Khắc Lãi "Điều khiển mức nước bao điều khiển dự báo" Tạp chí Khoa học Công nghệ Đại học Thái Nguyên số 2/ 2009 Luận văn Thạc sỹ [6] Lại Khắc Lãi "Một phương pháp xây dựng mô hình đối tượng phi tuyến hệ điều khiển dự báo" Tạp chí Khoa học Công nghệ - Đại học Thái Nguyên, số 3(43), năm 2007 B Tiếng Anh [7] Allgower, F., and A Zheng (2000), Nonlinear Model Predictive Control, Springer-Verlag [8] Camacho, E F., and C Bordons (1999), Model Predictive Control, Springer-Verlag Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ [...]... trong cỏc lụ sy ca dõy chuyn Xeo giy (Khõu quan trng nht lm ra t giy) vn s dng cỏc b iu khin kinh in nờn cha k ht c cỏc yu t tỏc ng t bờn ngoi Xut phỏt t thc tin ú, vic ỏp dng b iu khin d bỏo iu khin nhit lụ sy trong dõy chuyn Xeo giy s tit kim c nguyờn liu, nhiờn liu, nõng cao cht lng iu khin t ú gúp phn nõng cao hiu sut sn phm ti a ra mt phng ỏn iu khin mi, nõng cao cht lng iu khin, d dng trong. .. v thit b Xeo giy Chng 3: Xõy dng h iu khin d bỏo iu khin nhit lụ sy trong dõy chuyn Xeo giy S húa bi Trung tõm Hc liu - HTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 12 Chng 1 TNG QUAN Vẩ IU KHIN QU TRèNH V IU KHIN D BO 1.1 iu khin quỏ trỡnh H thng iu khin v giỏm sỏt l thnh phn khụng th thiu trong mi nh mỏy cụng nghip hin i T nhng nm na u th k trc cho ti nay iu khin t ng chim vai trũ ngy cng quan trng trong cỏc... trỡnh Nguyờn nhõn trong khi cỏc bin ra th hin kt qu Bờn cnh cỏc bin vo ra, nhiu khi ta cng quan tõm ti cỏc bin trng thỏi Cỏc bin trng thỏi mang thụng tin v trng thỏi bờn trong quỏ trỡnh, vớ d nhit lũ, ỏp sut hi hoc mc cht lng, hoc cng cú th l dn xut t cỏc i lng c trng khỏc, vớ d nh bin thiờn nhit , ỏp sut hoc mc Trong nhiu trng hp, mt bin trng thỏi cú th coi l mt bin ra Vớ d, mc nc trong bỡnh cha va... trc v tn ti trong mt khong thi gian ngn hu hn tng ng vi mt m Cỏc i lng c trng ca mt quỏ trỡnh m bao gm c cỏc bin tng t v bin ri rc c bit yu t thi gian v yu t s kin úng mt vai trũ quan trng trong mt quỏ trỡnh m Cỏc quỏ trỡnh phn ng hoỏ hc, quỏ trỡnh pha ch, quỏ trỡnh lờn men (bia, ru) l nhng vớ d tiờu biu trong quỏ trỡnh m Quỏ trỡnh liờn tc v quỏ trỡnh m l c trng ca cỏc ngnh cụng nghip ch bin trong khi... giỏ tr bt k, m phi iu chnh sao cho chỳng nhanh chúng tin ti v nm trong phm vi cho trc Trong vớ d thit b khuy trn, cht lng sn phm ũi hi thnh phn ra khụng nhng n nh m cũn phi m bo ỳng theo mt giỏ tr t trc, hoc ớt ra l vi mt sai lch nm trong mt phm vi cho phộp Nh vy sai lch iu khin hay núi ỳng hn din bin ca sai lch iu khin theo thi gian l mt trong nhng ch tiờu ỏnh giỏ cht lng quan trng S húa bi Trung tõm... quan trc tip ti cht lng sn phm nhng cng cn phi c khng ch gi n nh ti gn mt giỏ tr thớch hp hoc xờ dch trong mt phm vi nht nh Vớ d, dự h thng ng c khuy trn cú th t tc quay rt cao thỡ yờu cu v an ton ca h thng cng khụng cho phộp t mt tc cao tu ý Vỡ th vic khng ch tc ng c l iu cn thit Cng nh vy, mc dự mc trong bỡnh khụng nh hng mt cỏch quyt nh ti cht lng sn phm c pha ch thỡ yờu cu an ton cng khụng cho... iu khin ti u, trong ú cht lng iu khin v chi phớ iu khin c t chung vi cỏc trng s khỏc nhau trong hm mc tiờu cn cc tiu (iu khin ti u) 1.1.3 Phõn cp chc nng iu khin quỏ trỡnh Vic phõn tớch cỏc mc ớch iu khin phn trờn cng ó lm rừ c cỏc chc nng quan trng ca mt h thng iu khin quỏ trỡnh Theo quan nim c in, chc nng iu khin quỏ trỡnh bú hp trong bi toỏn iu chnh t ng cho cỏc quỏ trỡnh liờn tc trong ú bin u... http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 24 trong mt h thng iu khin quỏ trỡnh bao gm iu chnh, iu khin ri rc v iu khin trỡnh t Cng theo theo nh ngha trong ANSI/ISA 88.01-1995, chc nng iu chnh c nh ngha l nhm duy trỡ cỏc bin u ra ca mt quỏ trỡnh gn nh cú th vi cỏc giỏ tr t tng ng trong cỏc iu kin tỏc ng nhiu v giỏ tr t thay i Tt nhiờn iu chnh t ng l chc nng quan trng nht m mt h thng iu khin quỏ trỡnh cung cp iu chnh l bi toỏn c trng trong. .. cỏc thut ng Transmister hoc Transduser ụi khi cng c dựng ch thit b o, tc l trong ú ó bao gm c Sensor 1.1.4.2 Thit b iu khin Thit b iu khin hay b iu khin l mt thit b t ng thc hin S húa bi Trung tõm Hc liu - HTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 28 chc nng iu khin, l thnh phn ct lừi ca mt h thng iu khin cụng nghip Mc dự cỏc thut ng thit b iu khin v b iu khin trong thc t c s dng vi ý ngha tng ng, õy ta cng cn... 1.3 Kt lun chng 1 Trong Chng 1 tỏc gi ó cp n mt s vn c bn trong iu khin quỏ trỡnh v iu khin d bỏo nh sau: - Khỏi nim iu khin quỏ trỡnh v iu khin d bỏo - Chc nng iu khin quỏ trỡnh, mc ớch v chc nng iu khin quỏ trỡnh, cỏc thnh phn c bn ca mt h thng iu khin quỏ trỡnh, thut toỏn iu khin mụ hỡnh d bỏo - Cỏc khi chớnh trong mụ hỡnh iu khin d bỏo - Mụ hỡnh d bỏo ca Smith Chng 2 TNG QUAN V XEO GIY 2.1 Gii ... v Cụng ngh xeo giy 30 2.1 Gii thiu v dõy chuyn sn xut giy 30 2.1.1 Quỏ tỡnh hỡnh thnh t giy v hon thin t giy trờn mỏy 30 2.1.2 Cỏc b phn ca mỏy xeo giy 37 2.1.3 Thuyt minh dõy chuyn xeo giy 52... thng hay dựng x lý b mt giy giai on ny l tinh bt CMC lm tng bn, nhn, v m bo t trng ca t giy Loạ i thẳng ứng Hỗn hợp keo Hỗngia hợ p trá ng phủ (tinh bột) Loạ i nằm ngang Loạ i nằm nghiêng... mỏy xeo v a ti mỏy b cun b thnh tng cun nh, trc thộp c gii phúng v a quay tr li b phn cun ca mỏy xeo S húa bi Trung tõm Hc liu - HTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 39 2.1.2 Cỏc b phn ca mỏy xeo