Điều khiển phân ly các quá trình đa biến dựa vào dự đoán smith đa biến

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN THỊ HẢI YẾN ĐIỀU KHIỂN PHÂN LY CÁC QUÁ TRÌNH ĐA BIẾN DỰA VÀO DỰ ĐOÁN SMITH ĐA BIẾN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ - 60520103 S K C0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 09/2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN THỊ HẢI YẾN ĐIỀU KHIỂN PHÂN LY CÁC QUÁ TRÌNH ĐA BIẾN DỰA VÀO DỰ ĐOÁN SMITH ĐA BIẾN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ - 60520103 Tp Hồ Chí Minh, tháng 9/2014 LÝ LỊCH KHOA HỌC I LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ & tên: Nguyễn Thị Hải Yến Giới tính: Nữ Ngày, tháng, năm sinh: 14/07/1988 Nơi sinh: Nghệ An Quê quán: P.Hưng Dũng_TP.Vinh_Nghệ An Dân tộc: Kinh Chỗ riêng địa liên lạc: 1/14 Tân Lập_Đông Hòa_Dĩ An_BD Điện thoại quan: Fax: Điện thoại nhà riêng: E-mail: Haiaunghean1988@gmail.com II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: Trung học chuyên nghiệp: Hệ đào tạo: Thời gian đào tạo từ ……/…… đến ……/ …… Nơi học (trường, thành phố): Ngành học: Đại học: Hệ đào tạo: Chính qui Thời gian đào tạo từ 9/2007 đến 6/2012 Nơi học: ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HỒ CHÍ MINH Ngành học: Thiết kế máy Tên đồ án, luận án môn thi tốt nghiệp: Thiết kế chế tạo máy ấp trứng cút suất 1000 trứng Nơi bảo vệ đồ án tốt nghiệp: Khoa Xây Dựng&Cơ Học Ứng Dụng Người hướng dẫn: GV Hồ Ngọc Bốn III QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm 2012-2014 ĐH SP KT TP HCM Học viên i LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan công trình nghiên cứu Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố công trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 201… ii LỜI CẢM TẠ Được đồng ý Khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy, Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh đồng ý thầy giáo hướng dẫn TS Trương Nguyễn Luân Vũ thực đề tài “Điều khiển phân ly trình đa biến dựa vào dự đoán Smith đa biến” Để hoàn thành khóa luận Tôi xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo tận tình hướng dẫn, giảng dạy suốt trình học tập, nghiên cứu rèn luyện trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo TS Trương Nguyễn Luân Vũ trực tiếp hướng dẫn bảo cho hoàn thành luận án Mặc dù nỗ lực để thực đề tài cách hoàn thiện Song buổi đầu làm quen với công tác nghiên cứu khoa học, tiếp cận với trình sản xuất thực tế hạn chế kiến thức kinh nghiệm nên tránh khỏi thiếu sót định mà thân chưa thấy Tôi mong nhận góp ý Quý thầy, cô giáo bạn đồng nghiệp để khóa luận hoàn chỉnh Tôi xin chân thành cảm ơn! TP.Hồ Chí Minh, ngày tháng năm Tác Giả Luận Văn Nguyễn Thị Hải Yến iii ABSTRACT In recent year, the performance requirements for process plants have become increasingly difficult to satisfy Stronger competition, tougher enviromental and safety regulations, and rapidly changing economic conditions have been key factors in tightening product quality specifications Accordingly, it is needed to integrate multiple process control, machinery and equipment complexity Besides, the undesirable effects arising during the operation of control systems, as well as the uncertain disturbance and noises become more complex sincethey are transmitted from system to system Thus, the control problem have become too complex to solve all the relationships between the input and output parameters to get signal controls as desirable as possible To solve all the above requirements, a new method has been proposed todesign the simplified decoupling Smith control scheme for multivariable process with multiple time delays In this master thesis, proposed methods have been simplified for the purpose of using independent control loops, reduce cycle interactions The multivariable Smith predictor control sheme can eliminate the time delay in order to increase profit since the multivariable control system still hold the robust stability In addition, the multivariable Smith predictor controller is obtained in terms of the multiple single-loop Smith predictor controllers Many multivariable industrial processes are employed to demonstrate the simplicity and effectiveness of the proposed method iv TÓM TẮT Trong năm gần đây, vấn đề hiệu hoạt động, tăng suất cho trình sản xuất trở nên cấp thiết cạnh tranh mạnh mẽ để đáp ứng nhanh chóng cho thay đổi điều kiện kinh tế thỏa mãn yêu cầu môi trường, an toàn chất lượng sản xuất Để làm điều cần phải tích hợp nhiều trình điều khiển, máy móc, thiết bị phức tạp Mặt khác, tác động không mong muốn phát sinh trình điều khiển nhiễu trở nên phức tạp truyền tải từ hệ thống sang hệ thống khác.Vì vậy, vấn đề điều khiển để thỏa mãn hầu hết yêu cầu trở nên phức tạp phải giải quyêt tất mối quan hệ n tham số đầu vào n tham số đầu để có tín hiệu điều khiển mong muốn Để giải tất yêu cầu phương pháp đề xuất điều khiển phân ly trình đa biến dựa vào dự đoán Smith đa biến Trong viết phương pháp phân ly đơn giản hóa sử dụng nhằm mục đích điều khiển độc lập vòng lặp, giảm thiểu tương tác chu trình Đồng thời kết hợp dự đoán Smith đa biến để loại bỏ thời gian trễ nhằm tăng độ lợi giữ ổn định hệ thống Kết cho thấy hệ thống ổn định phương pháp điều khiển trước v MỤC LỤC Trang tựa TRANG Quyết định giao đề tài Lý lịch cá nhân i Lời cam đoan ii Cảm tạ iii Tóm tắt iv Mục lục vi Danh sách chữ viết tắt viii Danh sách hình ix Danh sách bảng x Chương 1:TỔNG QUAN 1.1 Lý chọn đề tài 1.2.Mục đích đề tài 1.3 Nhiệm vụ đề tài giới hạn đề tài 1.4 Phương pháp nghiên cứu Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1.Quá trình tương tác điều khiển vòng tương tác 2.1.1 Phân tích sơ đồ khối qui trình điều khiển hai biến 2.1.2 Ổn định vòng lặp kín 13 2.2 Sự liên kết biến điều khiển biến thao tác 16 2.2.1 Phương pháp relative gain array ( RGA) Briston 18 2.2.2 Cách xác định RGA 19 2.2.3 Phương pháp đạt trạng thái ổn định ma trận độ lợi K 20 2.2.4 Kiến nghị biện pháp tương tác trình ghép nối 21 2.2.5 Xem xét đặc tính động học RGA 23 Chương 3: PHÂN TÍCH CÁC HỆ THỐNG PHÂN LY 25 3.1 Điều khiển phân ly trình đa biến 25 3.1.1 Phân ly lý tưởng 28 vi 3.1.2 Phân ly đơn giản hóa 28 3.1.3 Phân ly ngược 29 Chương 4: DỰ ĐOÁN SMITH CHO HỆ MỘT BIẾN VÀ ĐA BIẾN 32 4.1 Dự đoán smith cho hệ biến 32 4.2 Dự đoán smith cho hệ đa biến 34 Chương 5: ĐIỀU KHIỂN PHÂN LY CÁC QUÁ TRÌNH ĐA BIẾN DỰA VÀO DỰ ĐOÁN SMITH ĐA BIẾN 37 5.1 Phương pháp thực 38 Chương 6: CÁC TIÊU CHUẨN ĐỂ XÁC ĐỊNH SỰ ỔN ĐỊNH VÀ CHẤT LƯỢNG CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN PHÂN LY 45 6.1 Tiêu chuẩn IAE 45 6.2 Phương pháp tổng biến thiên 45 6.3 Phân tích ổn định 45 Chương 7: MÔ PHỎNG VÀ SO SÁNH ĐIỀU KHIỂN PHÂN LY 48 Chương 8: KẾT LUẬN 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO 53 vii DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT MIMO : Multiple input multiple output TITO : Two input two output K : Gain matrix IAE : Integral absolute error ITAE : Integral of the time weighted absolute error RGA : Relative gain array DRGA : Dynamic relative gain array TV : Total variation DS : Direct synthesis 10 WB : Wood and Berry column 11 VL : Vinante and Luyben column 12 SSV : Structured singular value viii DANH SÁCH CÁC BẢNG BẢNG TRANG Bảng 2.1:Chế độ điều khiển cho ví dụ 2.1 11 Bảng 3.1: Ưu điểm nhược điểm phương pháp phân ly 30 Bảng 7.1: Tham số điều khiển số kết hiệu suất tháp WB 48 Bảng 7.2: Tham số điều khiển số kết hiệu suất tháp VL 51 ix DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH Hình 1.1a: TRANG Hệ thống trộn khí Hình 1.1b: Hệ thống tháp chưng cất Hình1.1c: Hệ thống tách chất lỏng khí Hình 2.1: Một số ví dụ trình đa biến Hình 2.2: Sơ đồ điều khiển cho hệ thống × 10 Hình 2.3: Đáp ứng hệ thống sử dụng phương pháp điều chỉnh ITAE 12 Hình 2.4: Miền ổn định liên kết 1-1/2-2 15 Hình 2.5: Miền ổn định liên kết 1-2/2-1 16 Hình 2.6: Biến điều khiển biến thao tác tháp chưng cất 17 Hình 3.1: Cấu trúc chung hệ thống phân ly 25 Hình 3.2: Cấu trúc điều khiển phân ly hai biến 26 Hình 3.3: Mô hình phân ly ngược 30 Hình 4.1: Sơ đồ hệ thống thời gian trễ điển hình 32 Hình 4.2: Tính hệ thống cải thiện giá trị giả định B trở thành tín hiệu phản hồi thay ngõ Y 33 Hình 4.3: Dự đoán Smith biến 33 Hình 4.4: Dự đoán Smith đa biến 34 Hình 5.1: Điều khiển phân ly trình đa biến dựa vào dự đoán Smith đa biến38 Hình 6.1: Hệ thống điều khiển đa ngõ vào không ổn định cấu trúc điều khiển M-∆ để phân tích ổn định 45 Hình 7.1: Đáp ứng vòng lặp kín điểm cài đặt cho tháp WB 48 Hình 7.2: Đáp ứng vòng lặp cho tháp VL 50 x Chƣơng TỔNG QUAN 1.1 Lý chọn đề tài Trong năm gần đây, vấn đề hiệu hoạt động, tăng suấtcho trình sản xuất trở nên cấp thiết cạnh tranh mạnh mẽ để đáp ứng nhanh chóng cho thay đổi điều kiện kinh tế thỏa mãn yêu cầu môi trường, an toàn chất lượng sản xuất Do yêu cầu hiệu suất trở thành nòng cốt việc nâng cao chất lượng sản xuất, giảm giá thành Để làm điều cần phải tích hợp nhiều trình điều khiển, máy móc, thiết bị phức tạp Mặt khác, tác động không mong muốn phát sinh trình điều khiển nhiễu trở nên phức tạp truyền tải từ hệ thống sang hệ thống khác Ví dụ hệ thống lọc dầu hóa dầu, hàng ngàn qui trình tham biến cấu trúc, nhiệt độ, áp lực phải xác định phải điều khiển.Vì vậy,vấn đề điều khiển để thỏa mãn hầu hết yêu cầu trênđã trở nên khó trình điều khiển đơn giản trước mà ta xem có giá trị điều khiển ngõ giá trị ngõ vào Vậy để giải vấn đề cần nghiên cứu chu trình điều khiển phức tạp với đa tham số ngõ vào ngõ để từ ta thiết kế điều khiển điều chỉnh tham biến cho phù hợp Để có cách nhìn tổng quát hơnchúng ta xem xét số hệ thống điều khiển đa biến sau: Một ví dụ chung cho qui trình điều khiển với hai tín hiệu điều khiển trình bày ởHình 1.1 Những ví dụ minh họa tính đặc trưng hệ điều khiển đa biến, cụ thể diện trình tương tác, mà biến điều khiển tác động tới hai giá trị điều khiển Chúng ta xem xét tương tác bên hệ thống Hình 1.1a.Có hai hệ thống nước chứa loại A B pha trộn với để tạo sản phẩm với tốc độ dòng chảy w thành phần x Vì ta tác động vào thành phần lưu lượng wa wb tác động tới hai w x Hình 1.1a: Hệ thống trộn khí Tương tự vậy, xét lò chưng cất ởHình 1.1b, ta điều chỉnh tốc độ dòng chảy trào ngược R lưu lượng nước S tác động tới hai thành phần sản phẩm chưng cất xd thành phần xb Hình 1.1b: Hệ thống tháp chưng cất Hay lò phân cách chất khí lỏng Hình 1.1c, ta điều chỉnh lưu lượng khí G có tác động trực tiếp tới áp suất P, làm chậm gián tiếp tác động tới mức chất lỏng h thay đổi áp suất thùng có xu hướng thay đổi lưu lượng chất lỏng L tác động tới h Ngược lại, điều chỉnh biến điều khiển khác L trực tiếp tác động tới h tác động nhỏ gián tiếp tác động tới P Hình 1.1c: Hệ thống tách chất lỏng khí Từ ví dụ cho ta thấy tương tác đáng kể xảy ra, việc lựa chọn phương án có hiệu không rõ ràng Cụ thể, hệ thống trộncó nên điều chỉnh giá trị điều khiển warồi điều chỉnh giá trị điều khiển lưu lượng wb ngược lại? Vậy để xác định cấu hình điều khiển đa vòng lặp hiệu hơn? Giải câu hỏi ta có câu trả lời cho vấn đề điều khiển đa biến Vì vậy, có nhiều nghiên cứu phương pháp khác ( Luyben 1986; Campo Morari 1994; Lee at al,2004; Truong Lee, 2010a, 2010b) phương pháp đánh giá có tính thực thi chu trình có tương tác đáng kể Một phương pháp đánh giá có nhiều ưu việt phương pháp phân ly đa biến( Luyben 1970, Waller 1974, Garrido et al.,2011) Hầu hết nghiên cứu xem xét phân ly đa biến với hai tín hiệu điều khiển ngõ hai ngõ vào Tuy nhiên, nhiều trình đa biến lý thuyết điều khiển thực tế sản xuất công nghiệp bao gồm nhiều hai tín hiệu ngõ vào ngõ Do vấn đề nghiên cứu để mở rộng cho chu trình đa biến với n ͯ n tín hiệu ngõ ngõ vào trở nên cấp thiết Vì lý , tác giả chọn đề tài nghiên cứuđiều khiển phân ly trình đa biến dựa vào dự đoán Smith đa biến 1.2 Mục đích đề tài Mục tiêu đề tài đề xuất phương pháp việc thiết kế hệ thống điều khiển phân ly cho hệ thống, trình đa biến công nghiệp ngày sở thuâ ̣t toán dự đoán Smith đa biế n Đề tài góp phần nâng cao độ ổn định, hiệu làm việc an toàn vận hành, tính hoạt động khác hệ thống, trình đa biến công nghiệp 1.3 Nhiệm vụ đề tài giới hạn đề tài Nhiệm vụ đề tài Đề tài đươ ̣c thực hiê ̣n để giải quyế t các vấ n đề sau : - Đề xuất phương pháp tìm chất thực quy luật phân ly biến điều khiển việc xác định xác từ tỷ lệ trình hở chức ban đầu yếu tố đường chéo dãy liên hệ tỉ lệ động (Dynamic Relative Gain Arrays) - Tìm mối liên hệ quan trọng hệ thống điều khiển đa biến theo dự đoán Smith đa biế n và ̣ thố ng điề u khiể n phân ly đa biế n - Thiế t kế các bô ̣ điề u khiể n đa biế n sở các mố i liên ̣ trình bày - Ứng dụng phương pháp đề xuấ t để điề u khiể n các quá trình đa biế n điể n hình công nghiê ̣p và hàn lâm hiê ̣n - Đề xuấ t phương pháp so sánh có tin ́ h công bằ ng và hiê ̣u quả Giới hạn đề tài Đề tài thực hiê ̣n để tim ̀ mô ̣t ph ương pháp mới , có hiệu t rong viê ̣c xây dựng và thiế t kế ̣ thố ng điề u khiể n phân ly kế t hơ ̣p với lý thuyế t dự đoán Smith đa biế n 1.4 Phƣơng pháp nghiên cứu - Dựa vào nghiên cứu, đánh giá thời điểm kết nghiên cứu khác có liên quan đến đề tài giới Việt Nam, sở xác định ưu, nhược điểm phương pháp nghiên cứu trước đó, đề tài thực để phát triển ưu hạn chế nhược điểm nghiên cứu trước - Đề tài thực sở kế thừa phát triển Tác giả cố gắng hoàn thành nghiên cứu sở phải thõa mãn tiêu chí sau: tính mẽ, tính sáng tạo, tính logíc, tính hệ thống, tính ứng dụng - Số liệu đề tài xử lý phần mềm Matlap 2011a hình vẽ phần mềm Autocad 2007 Chƣơng CƠ SỞ LÝ THUYẾT Đểnghiên cứu chiến lược điều khiển đa biến phương pháp điều khiển phân ly ta xem xét vấn đề trình tương tác đa biến chu trình điều khiển 2.1.Quá trình tƣơng tác điều khiển vòng tƣơng tác Xem xét số sơ đồ khối hệ thống điều khiển đa biến Hình 2.1 Để thuận tiện ta giả thiết số biến thao tác với số lượng biến điều khiển Vấn đề điều khiển đa biến phức tạp nhiều so với điều khiển đơn biến tương tác chu trình diễn biến điều khiển biến thao tác Nếu giá trị thao tác u1 thay đổi, tác động tới tất giá trị điều khiển y1, y2, y3… Bởi tồn tương tác chu trình lựa chọn liên kết tốt cho biến điều khiển biến thao tác cho mục đích điều khiển vòng lặp đa biến nhiệm vụ khó Đặc biệt, vấn đề điều khiển với n biến điều khiển n biến thao tác có n! cấu hình điều khiển vòng lặp đa biến Nhiễu Chu trình điều khiển r y Hình 2.1 a Chu trình điều khiển với tín hiệu ngõ vào, tín hiệu ngõ đa tác động nhiễu Nhiễu r1 y1 Chu trình điều khiển r2 y2 Hình 2.1 b Chu trình điều khiển với hai tín hiệu ngõ vào, hai tín hiệu ngõ đa tác động nhiễu Nhiễu r1 r2 rn ⋮ y1 Chu trình điều khiển ⋮ y2 yn Hình 2.1 c Chu trình điều khiển với đa tín hiệu ngõ vào, đa tín hiệu ngõ đa tác động nhiễu Hình 2.1: Một số ví dụ trình đa biến 2.1.1 Phân tích sơ đồ khối qui trình điều khiển hai biến Phân tích vấn đề điều khiển ͯ Hình 2.2 b có hai biến điều khiển biến thao tác, có bốn hàm truyền đạt thành phần thể trặc trưng qui trình động Y 1(S ) Y U 1(S ) =Gp11(S) U1(S) = Gp12(S) Y 2(S ) Y2(S) U 1(S ) 2(S) = Gp21(S) U (S) 2.1 = Gp22(S) Hàm truyền đạt công thức2.1 sử dụng để xác định tác động thay đổi u1 u2vàoy1 y2 Từ ta xác định thay đổi u1 u2 việc thêm tác động giá trị điều khiển Y1(S) = Gp11(S) U1(S) + Gp12(S) U2(S) Y2(S) = Gp21 S U1(s) + Gp22 S 2.2 U2(S) Mối quan hệ giá trị đầu vào đầu thể ký hiệu vector-ma trận như: 𝐘(S) = 𝐆p(S) 𝐔(S) 2.3 Nơi mà ys us vector với thành phần: 𝐘(s) = Y 1(S ) Y 2(S ) 𝐔s = U 1(S ) 2.4 U 2(S ) Và Gp hàm truyền đạt thành phần 𝐆p(S) = G p 11(S ) G p 21(S ) G p 12(S ) G p 22(S ) 2.5 Công thức 2.3cung cấp đại diện cho vấn đề điều khiển với n ͯ n bi ến, gọi ma trận truyền đạt hệ thống đa biến MIMO Và gọi làma trận độ lợi ký hiệu K Xét hệ điều khiển đa biến thông thường sử dụng cho hai tín hiệu điều khiển phản hồi Khi có hai cấu hình điều khiển tín hiệu thực nhưHình 2.2 Trong mục đích (a), y1 điều khiển cách điều chỉnh u1, y2 điều khiển cách điều chỉnh u2 Cấu hình gọi mục đích điều khiển 1-1/2-2 Sự thay đổi chiến lược liên kết y1 với u2 y2 với u1 Mục đích điều khiển 1-2/2-1 thể Hình 2.2b Hình 2.2 tương tác chu trình nguyên nhân tương tác không mong muốn vòng điều khiển Ví dụ, giả sử mục đích điều khiển 1-1/2-2 sử dụng nhiễu chuyển từ y1 tới điểm rsp1 Khi vấn đề xảy là: - Để điều khiển vòng lặp ta điều chỉnh u1để tác động vào y1 để trở thành giá trị mong muốn Tuy nhiên u1 tác động vào y2 thông qua hàm truyền đạt Gp21 - Khi y2 thay đổi, việc điều khiển vòng lặp 2(Gc2) điều chỉnh u2 cách mang y2 quay giá trị mong muốn rsp2 Tuy nhiên, u2 tác động vào y1 thông qua hàm truyền đạt Gp12 Chu trình điều khiển tiến hành đồng thời đạt trạng thái ổn định a) Trường hợp liên kết 1-1/2-2 [...]... 3.3: Mô hình phân ly ngược 30 Hình 4.1: Sơ đồ hệ thống thời gian trễ điển hình 32 Hình 4.2: Tính năng của hệ thống sẽ được cải thiện nếu giá trị giả định B trở thành tín hiệu phản hồi thay vì ngõ ra Y 33 Hình 4.3: Dự đoán Smith một biến 33 Hình 4.4: Dự đoán Smith đa biến 34 Hình 5.1: Điều khiển phân ly quá trình đa biến dựa vào dự đoán Smith đa biến3 8 Hình 6.1: Hệ thống điều khiển đa ngõ vào không ổn... đích điều khiển vòng lặp đa biến là một nhiệm vụ khó Đặc biệt, vấn đề điều khiển với n biến điều khiển và n biến thao tác thì có thể có n! cấu hình điều khiển vòng lặp đa biến 6 Nhiễu Chu trình điều khiển r y Hình 2.1 a Chu trình điều khiển với một tín hiệu ngõ vào, một tín hiệu ngõ ra và đa tác động nhiễu Nhiễu r1 y1 Chu trình điều khiển r2 y2 Hình 2.1 b Chu trình điều khiển với hai tín hiệu ngõ vào, ... hai tín hiệu ngõ ra và đa tác động nhiễu Nhiễu r1 r2 rn ⋮ y1 Chu trình điều khiển ⋮ y2 yn Hình 2.1 c Chu trình điều khiển với đa tín hiệu ngõ vào, đa tín hiệu ngõ ra và đa tác động nhiễu Hình 2.1: Một số ví dụ về những quá trình đa biến 7 2.1.1 Phân tích sơ đồ khối đối với qui trình điều khiển hai biến Phân tích vấn đề điều khiển 2 ͯ 2 ở Hình 2.2 b bởi vì có hai biến điều khiển và biến thao tác, có bốn... hiệu ngõ vào và ngõ ra Do đó vấn đề nghiên cứu để mở rộng cho những chu trình đa biến với n ͯ n tín hiệu ngõ ra và ngõ vào đã trở nên rất cấp thiết Vì những lý do trên , tác giả chọn đề tài nghiên cứuđiều khiển phân ly các quá trình đa biến dựa vào dự đoán Smith đa biến 1.2 Mục đích của đề tài Mục tiêu chính của đề tài là đề xuất một phương pháp mới trong việc thiết kế hệ thống điều khiển phân ly cho... 2011a và các hình được vẽ bằng phần mềm Autocad 2007 5 Chƣơng 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT Đểnghiên cứu chiến lược điều khiển đa biến bằng phương pháp điều khiển phân ly ta xem xét vấn đề chính đó là quá trình tương tác đa biến trong chu trình điều khiển 2.1 .Quá trình tƣơng tác và điều khiển vòng tƣơng tác Xem xét một số sơ đồ khối hệ thống điều khiển đa biến Hình 2.1 Để thuận tiện hơn ta giả thiết số biến thao... của quy luật phân ly các biến điều khiển bằng việc xác định chính xác từ tỷ lệ của các quá trình hở chức năng ban đầu và các yếu tố đường chéo của các dãy liên hệ tỉ lệ động (Dynamic Relative Gain Arrays) - Tìm ra các mối liên hệ quan trọng giữa hệ thống điều khiển đa biến theo dự đoán Smith đa biế n và hê ̣ thố ng điề u khiể n phân ly đa biế n - Thiế t kế các bô ̣ điề u khiể n đa biế n trên... có thể điều chỉnh các tham biến này cho phù hợp Để có một cách nhìn tổng quát hơnchúng ta sẽ đi xem xét một số hệ thống điều khiển đa biến sau: Một ví dụ chung cho qui trình điều khiển với hai tín hiệu điều khiển đã được trình bày ởHình 1.1 Những ví dụ này minh họa tính năng đặc trưng của hệ điều khiển đa biến, cụ thể là sự hiện diện của quá trình tương tác, cái mà mỗi biến điều khiển có thể tác động... với số lượng biến điều khiển Vấn đề điều khiển đa biến vốn dĩ phức tạp hơn nhiều so với điều khiển đơn biến bởi vì sự tương tác trong chu trình diễn ra giữa biến điều khiển và biến thao tác Nếu giá trị thao tác u1 thay đổi, sẽ tác động tới tất cả giá trị điều khiển y1, y2, y3… Bởi vì luôn tồn tại tương tác trong chu trình vì vậy sự lựa chọn một liên kết tốt nhất cho biến điều khiển và biến thao tác... hệ điều khiển đa biến thông thường được sử dụng cho hai tín hiệu điều khiển phản hồi Khi đó sẽ có hai cấu hình điều khiển tín hiệu có thể thực hiện nhưHình 2.2 Trong 8 mục đích (a), y1 được điều khiển bằng cách điều chỉnh u1, trong khi y2 được điều khiển bằng cách điều chỉnh u2 Cấu hình này được gọi là mục đích điều khiển 1-1/2-2 Sự thay đổi chiến lược liên kết y1 với u2 và y2 với u1 Mục đích điều khiển. .. tính thực thi kém đối với những chu trình có tương tác đáng kể Một phương pháp được đánh giá có nhiều ưu việt hiện nay đó là phương pháp phân ly đa biến( Luyben 1970, Waller 1974, Garrido et al.,2011) Hầu hết các nghiên cứu này chỉ xem xét ở phân ly đa biến với hai tín hiệu điều khiển ngõ ra và hai ngõ vào Tuy nhiên, nhiều quá trình đa biến trong lý 3 thuyết điều khiển cũng như trong thực tế sản xuất