cơ sở hệ thống điều khiển quá trình

H O À N G M IN H S Ơ N Cff sứ HỆ THÔNG Đ iều khiển trình THƯ VIỆN ĐH NHA TRANG I 30C)0025314 N H À X U Ấ T B Ả N B Á C H K H O A HÀ NỘ I H o n g M in h S n cir ĐiỀu s H‫ ؛‬THỐNG Ển trình (TÁ I BÂN l Ầ n , c ó SỬA CHỮA VÀ B ổ s u n g ) ỉ.ệi íỉoi; fis٠Ẵỉ u،«& ĨH Ư V l ệ í ĩ I I ÕÕ.253 14 N H À X U Ấ T BẢN BÁ C H KHOA HÀ NỘI - 2009 - Lời nói dầu Điều kliiổn trinh íĩnh vực ling diirig quan trqng cha kỹ thuậ.t diều khiến nghnh cOng nghiỘỊ) nhng lượng vả liOa chất (gọi ctiung lầ cong nghiệp chế bỉếU) process industry) Nội dung lĩnh vực cìiều kliiển trìnli k(‫؛‬t nối cl١ặt c'hẽ tảng lý th u ٧ết điều klìi^n tự động với cá.c l)ải toản c.ủa q١ iả trìnli công nghệ Phạm vi dề cập cụ thể da^' la cảc bải toán md hình liba, pliâu tícli, th iế t kế vả thực thi liệ tliống diều kliiển cho cá.c dối tưỢĩỉg lầ, trinh cdng nghệ k iề u kl)iển quố trìnli khOng Ị)hả,i lĩnh vite mới, luOn cliiếm vị tri qnau trọng hhng dầu troug tự dộng liOa công nghiệp Khác vdi ngành cdng nghiệp cliế tạo, Iigầy bấ.t nha mảy xi mhng, nlih máy diện hay m()t nhà lọc dầu nầ.o cUng khOng vận hành đưực tliiếu hệ tlídng diều kliiển tự dộng Quá trinh toà.n cầu liOa gần dây tạo nhiều tliị triídng ticu dhng mdi, đồng tlidi gia tăng cạ.nh tranh mạnli mẽ nliiều tậ.Ị) đoàn sản xuất Cảc doanli ngliiệp buộc phả.1 nâng cao intíc độ tự dộng hOa dấ.y cliuyền sả.n xuất dế tâng nang suất, chất lưựng sản phấm vả liạ gia tliành shn xuấ.t) Sihc ỏp gi.'rm sử dụng nguyên liệu thồ (yêu cầu thi chế), giảĩu tiêu th ụ nhiên liệu vả khả ruhng' tliích ứng nlianh với yêu cầu tli! tritOng Ị)UỘC kỹ sư phải đưa I'a nlitíng tliiết kế tidnli cOng ngliệ mdi thích hợp liOn, đồng tlidi chng dột 1'ạ nliữưg vhu cầu cao lain cho hệ thống diều khi(٩n tự dộng cho ngưưi kỹ su' tliiet kế diều kliiCn Nhìn tir gdc độ khẤc, 'uliững tiến cbng ngliệ tlh(٩t bị diều khiển (DCJS, PLCVHMI, ‫()ﻟﻞ‬:, bus ti'ư(')ng, ) ngày cầ.ng t(ạo diều klộn thiiận l(٠h hcUi clio vỉộc cài d ặt shell 1іГ(;с và, tliuật toh.n diều kliiển tihn tiốỉi Một di(٩u dhng nói la kill cOng ngli(١shn xuht lioặ.c cbng ngh‫ ؛‬tlilết 1)Ị (liều khiển dã, cO thể lạ,c hậu chĩ sa.u 10-15 nhm, co sd ỉ)hưong phảỊ) luậ,n cho thiht kế li‫ '؛‬tliống diềi-i kliiển trinh vẫ.n gild ngu^'ên gia trị sau liầng ni'ïa kỷ - t:ất nhiên ditqc bổ sung phht triển lên tầm (:ao indi ٢-:ι.ιήη shch Cơ sở hệ thong Điều khỉển trinh la giho trinh mỗn liqc “Điều kliỉến quh trìn li” cho sinh viên đại liqc ngầnli Kỹ tliuật Điều khiển vh Ti.í dộng lida trirOng Đại h(_)c Bhch klioa Hà Nội Nội dimg chínli cila shell chng (:ó tliể sir dpng Ihm thi liệu li(^c' tập clio sinli vihn chc ngành C(^ng nghệ liên quan (Nhiệt, Hba, Sinh liqc-Thực pliẩm, M(/١) i trirdng, ) Đổ Ihrn việc liiệu quh veji shch chc sinh viên cần diĩỢc trang l)ị ki(‫ ؛‬n thtíc c.(-t sở lý thuyết diều kliiến tit động Đặc biệt, cu(‫ ؛‬n shell di,r(.lc trinh bhy theo phong chcli diễn gih.1 kết li(?p nliiều ví di-.i minti liqa cụ tliể١Ị)liù hỢp clio unie dícli tit ngliiên c.ứu cha m ột số iv nhóm l)ạii đọc Tảc giả hy vọng nhiều đồng nghiệp trường clcii lỉọc viện nghiên cứu tìrn thấy sách tư liệu tharn khảo bổ ích Cuốn sảch dược biên soạn dựa kinh nghiệm từ nhiều nâm giảng dạy шоп hục ‘;Điều khiển trin h ” số môn liên quan tio n g trường dạ.i học, chng khOa tạo nâng cao cho kỷ sư bên ngoà-i Ngoài chương mở dầu, nội d ‫ ا‬mg sảch bao gồm hai phần chinh la Cơ sở mô hình hóa (chương ٠2 dến chương 4) T h iế t kế diều khiển (chương dến chương 9) Hầ.u hết CÁC ví dụ minh họa dược thực với hỗ trỢ cOng cụ MATLAB Tảc gia bày tỏ lOng cảm ơn chân thànli tới dồng nghiệp vả cảc Іэаіі sinli viên - người da giUp dỡ hỗ trỢ nhiệt tinh cho dời cUa số.ch٠ PCS TS P h an X uân ^4inh da cho nhiều lời khuyên cho thiết kế nội dung sách PCS TS Nguyễn Doãn Phước la người da dọc phần lớn chương dưa nhiều binh luận, góp ý quý báu TS T rần T rung Kiên dọc góp ý rấ t chi tiết cho chương Ths Nguyễn T hu Hà da dọc kỹ lưỡng sửa lỗi nhiều diương thảo NhOm sinh viên làm dồ án tố t nghiệp Κ46 dã dOng góp m ột sỗ tư liệu ví dụ cho nội dung chương Những ý kiến phản hồi tư phía sinli viên qua nhiều khOa học cUng da tác dộng quan trọng tới việc lựa chọn hiệu clỉỉnh nội dung trinh bày Dể hoàn thàn h sách, tác giả da nhận dược cảm tliOng S íiu sắc từ người th ân gia dinh, dặc biệt la từ người vỢ gải yêu (ịuý Họ la người chịu th iệt thOi nhiều nhất, m nhiều tháng không dìrợc chia sẻ “cuối tu ầ n ” “buổi tố i” Cuốn sách tác giả rnuốn dành tặng ii.ưỏc tiên cho hai người th ân yêu minh, dù biết la không tliể bh đắp сЬггя; liy sinli họ 'Prong trinh chỉnh sửa, bổ sung cho lần tái này, tảc gia da nhận dược I)l)iều gÓỊ) ý, bìnli luận quý báu từ dồng nghiệp bạn dọc, dặc biệt dẫn sai sót từ bạ.n sinh viên T ác giả chân thành cảm ơn xin dưực: tiếp tục tiếp nli,ận tliOng tin phan hồi theo dịa chỉ: PC8.TS Hoang Minh Son Độ môn Điền khiền tir dộng Klioa Điện - Tníờng Đại học Bácli khoa Hà Nội SỐ Dại CỒ Việt, Hả Nội Email: h0ang-m-s0n@mail.hiit.c4Ìu.vn на Nội, MUa Thu 2()()‫و؛‬ HMS M ue lue ٠ ٠ C hương M 1.1 1.3 l 1.5 1.6 1.7 Điều khieii ti.ình g ì ? 1.1.1 1.1.2 1.2 đ Ầư Q uá tiìu h vả l)iếu t r in h Phan loại trin h 1.1 Bà,i toán áiều chỉnh toản b m 1.1.4 Cầc vấn đề đặc thU điều kliiển trìn li Mục rlích chức nâng điều kliiển tr in h 1(1 1.2.1 ٧ận hảnh ổn ịn h 11 1.2.2 Nấng suất chất lượng sản p h ẩ m .12 1.2.3 ٧ận hành an to n 13 1.2.4 Bảo vệ môi trư n g 14 1.2.5 ĩliệu kinli t ế 15 P h ân cấỊ) СІП-ІС nâng điều kliién trin h IG 1.3.1 Giao ٢liện t r i n h 17 1.3.2 Điều khiển s ỏ 17 1.3.3 Điều khiển vận hanh giá.n٦s t 19 1.3.4 Điều kliiển cao c ấ Ị) 2(1 Cá,c thh.nli Ị)hần cha hệ tl)ống 2(1 1.4.1 T hiết bị 22 1.4.2 l ٦hiết bị diều klliểI‫ ا‬ 23 1.4.3 Tliiốt Ị)ị chap líhnli 21 Cáe nlii‫؛‬:.m vụ phát triển hộ th ố n g 24 1.5.1 l)lihn tích chtíc na.ng hộ tliống 24 1.5.2 Xây di-.ưig mb liìnli tr in h 25 1.5.3 4٦liiết kế cấu trúc rliều khiển 25 5.4 T hiết kế th u ậ t toản diều khiển 27 1.5.5 I^tía chọn giải phhp hệ tliố n g 27 1.5.6 P h t triển phần mềm ứng dụng 27 1.5.7 G١ hínli d!nh VẰ dưa vào vận h n h 23 Mô tả chức nẵ-ng hệ th ố n g 28 1.5.1 Cảc tải hệu mô ta dồ h(.)a 28 1.6.2 Lưu dồ P& ID .29 Ghi cliU vả tài liêu tham k liả o .32 V‫؛‬ Rail them kliai niệiíi điều kỉiỉếii (]Iiá 1.7.1 ‫ اإااأ'ا ؛‬ 3.1 1.7 ‫ﻳﺈ‬ \ ‫ خ’ا‬tà ‫ ؛‬l ‫؛‬ộu tỉiaiii khao 3‫ة‬ Câu hỏi v^ h 1.8‫ ؛‬tậỊ ) 39 C hương MO HỈNH QƯẤ TRÌNH 41 Gl(31 tlilệu e liu iig 2.1 42 Mô hìuli IIIIIC đích 2.1.1 ‫ ةااا‬hliih ‫إةا؛‬:‫ ا‬ 42 ٩ uá 2.1.2 Ngu}(ẽii tắ.e chuug c.ủa rrio liìiih hóa 1',‫ إاا؛اا‬-‫ ا‬ 44 Các Ị.)hưoug pháp xây di-.Pig rnô hlidi toáii học 2.1.3 45 Tổiig pua 11 quy ti'liili mô hìidi h ó a 2.2 47 Đặ.t bải toá,u mỗ hỉiiỉi 2.2.1 ‫؛‬l ó a 47 Phân chia hệ thống 2.2.2 ‫ ة‬0 Xây dựng cốc 1110 hluh t 2.2.3‫؛‬ià ‫ ة‬1 I(ết hỢp mô hìiih thdnli p h ầ n 2.2.4 52 2.2.5 ])‫؛‬lan tích kiểm chlíiig mô h ‫؛‬n ‫؛‬i 52 Plian loạỉ niO hlnh todii 2.3 ‫؛‬lọ c 53 Mô 2.3.1 ‫؛‬linh tu^'én tinh 111(5 hình ‫)إ‬,‫ إا؛‬tu y ế n 53 Mô hìnli đoii 2.3.2 ‫؛‬3iếii 111(5 ‫؛‬linh da h ‫؛‬ế n .54 Mô hình tham số vầ 111(5 hìnii tlia.ni số blén thiCn 2.3.3 55 Mô 2.3.4 ‫؛‬lìiili th a 111 số tập t.ìuiig nib hình tham số lải 55 hl(5 hình 11‫ ااج‬ti.ic vả niO hìnli g!án đo ạn 5‫ة‬ Các (ỉạiig 111(5 h 2.4‫؛‬n ‫؛‬i ‫؛؛‬du tụ c 57 Pliiíơiig tiìnli vi p h â n 2.4.1 57 Mỏ hìnli t i 2.4.2‫؟‬.ng th ‫ ؛‬ 58 Mò liìii 2.4.3‫( !؛‬ỉả[) itiig đ ộ 53 Mô 2.4.4 ‫؛‬linh hàm tiuyíui d t 55 liìiih dảp iliig tầ.ii s ố 5)1^2.4.5 59 Các iiiO 2.5 ‫ ا؛ااأاا‬giciii (lo a n 7(.'‫إ‬ P 2.5.1‫؛‬iư(tng tiliih sa ‫ ؛‬p ‫؛‬ia.u 79 Mô liìiili 2.5.2 ‫؛‬.lạiig t ‫؛‬iÁỈ 71 liình đá]) Inig qu5, đ ộ M(52.5.3 74 Các niO hìiili da thtíc vả hd.ni ti'u.v^ii dạt, x u n g 2.5.4 75 Mô liĩnli lìảiii tiuyền (lạ.t glảii doạ,n 2.5.5 81 Clii VÀ tà 2.5‫ ؛‬llệii t ‫؛‬iaiii k ‫؛‬i ٨o 84 Câu hỏ! bàl tậ.j 2.7) C hương MO HỈNH HÓA LỶ Tổng quan cảc bước t thưy Ết 87 3.1‫؛‬ến h ần li 87 Nhận biết cảc biến cpiả t i ì n h Ví dụ bìiih ciitía chất 3.2 3.2.1 ‫؛‬ỏ n g 91 v ii 3.2.2 3.2.3 3.2.4 3.3 Xây dựng cảc phương trình mô h ìn h 95 3.3.1 Phương trình cân vật c h ấ t 96 3.3.2 3.3.3 3.3.4 3.3.5 3.4 3.5 3.6 3.7 Ví dụ thiết bị khuấy trộn liên t ụ c .92 Ví dụ thiết bị gia n h iệ t 93 Ví dụ thảp chưng luyện hai cấu t 94 Phương Phương Phương Phương trình trình trình trình cân lượng 101 truyền n h iệ t 105 động học phản ứng hóa h ọ c 108 cân p h a 109 P hân tích bậc tự mô h ìn h 111 3.4.1 Bậc tự hệ th ố n g 111 3.4.2 Ví dụ thiết bị khuấy trộn liên t ụ c .112 3.4.3 Ví dụ thiết bị gia n h iệ t 113 3.4.4 Ví dụ nồi bão h ò a 114 T uyến tín h hóa mô hình hàm truyền đ t 115 3.5.1 Biến chênh lệch mô hình hàm truyền đ t 115 3.5.2 Tuyến tính hóa xung quanh điểm làm v iệ c 117 3.5.3 Độ phi tuyến mô h ìn h 124 3.5.4 T uyến tính hóa với phép đối biến v -ra .126 Mô t r ìn h 12S 3.6.1 P hân loại phương pháp mô p h ỏ n g 129 3.6.2 Giải hệ phương trìn h vi phân (phi tu y ế n ) 132 3.6.3 Giải hệ phương trình vi phân tuyến tín h 134 3.6.4 Mô trình sử dụng M A T L A B 134 3.8 M ột số ví dụ trìn h tiêu b iể u .142 3.7.1 Chuỗi ba th iết bị phản ứng liên tục đẳng n h iệ t 142 3.7.2 T hiết bị phản ứng th u nhiệt sợi đ ố t 146 3.7.3 T hiết bị phản ứng liên tục tỏa n h iệ t 119 3.7.4 T háp chưng luyện hai cấu tử 153 Ghi tài liệu th am k h ả o 163 3.9 Câu hỏi t ậ p C h ơn g N hận 4.1 4.2 dạng t r ìn h 165 171 Khải niệm vả nguyên tắc b ả n 171 4.1.1 Cảc bước tiến h n h 171 4.1.2 P hân loại phương pháp nhận d n g 172 4.1.3 Đánh giá kiểm chứng mô h ìn h 174 Cảc phương pháp dựa đáp ứng đ ộ 175 4.2.1 Mô hình quán tính bậc n hất có tr ễ 177 4.2.2 Mô hình quán tính bậc hai có t r ễ 184 v lll 4.3 4.4 4.3 4.0 4.7 4.8 4.9 4.2.3 Mò hình dao độiig bậc b a i 186 4.2.4 Mỏ liìiih chứa thảnh Ị)hần tích p liâ ĩi 190 Các phư’(jng pháp dựa tìê n đáp ứng t.ần s ố ‫ ا‬9 ‫)ا‬ 4.3.1 Kí(4i thích t ì ١ ĩc tiếp tin hình s i n 191 4.3.2 Kích thícdi tin hiệu dạ.ng x u n g 196 4.3 IdiUOng Ị)háỊ3 phâ.n tích plìổ tin h iệ u 19(1 Cốc ])hu٠ ờng phảỊ.) bìnli phương tối th iể u 193 4.4.1 Nguyên ІѴ bìnli phương tối th iể u 193 4.4.2 U’ớc lượng tham số mô liình FIR 200 4.4.3 l/ởc lượng tham số mô hình A R X .20‫اا‬ 1.4.4 ưdc lượng tham số n٦ô hìnli hên tục SO PD T 200 N.ỉiậii d‫)؛‬,ng tiong ٧òng k i n 212 -1.3.1 Nhận dạng vOng pliản hồi rơ-le 21‫إا‬ 4.3.2 Nhận dạng vOng diều khiển Р /Р І 219 Sử diiiig M atlab Identification T o o lb o x 221 4.0 I3iểu diễn số liệu thực' nghiệm .22.2 4.0 Dạng mô hình sử d ụ n g ., 222 -'-1.0.3 Cảc th u ậ t toán nliận d n g .22-3 -1.0.4 ( ^‫ ا‬sát kiểm chứng mO h ìn h 229 IjU٠ a chon Ị)hưmig J)hảp nhận d n g 232 0,1111 clíO vả tài liệu tham k h ả o 23.3 Call lidi l)ài tậỊ.) 23(1 C hương C ác 3.1 5.2 3.3 sách lược d i Ềư k h i Ển sơ 237 DiOu kliiển truyền t.hẳng 237 3.1.1 Ví dụ điều khiển t.hiết, bị gia nhiệt Ịiơi nư c 237 3.1.2 Cấu trúc diều kliiến 1}^ti,rông 239 3.1 :1 Các tíiili cliấ.t cha rhều kliỉển truyền tliẳng .241 3.1.4 n g dpng cila diều khiển truyCn th ằ n g 243 Dicu khiên phdn, h i 240 3.2.1, Ví dụ diều khiển tliiết l)ị gia nhi‫ ؛‬t m,ĩơc 240 3.2.2 Cấu trhc bẲ.n 247 3.2 Mai ti,'ồ diều khiển Ị)hảri l.iồi 249 -3.2.4 Скгс vấn dề diều khiển phản h i 233 3.2.-3 Điều khiển phản hồi kết hợp truyềri tliẳ.ng '234 Dièu klii^n tỉ l ệ 2-3.3 -3.3.1 Ví dụ diều khiến thiết bị khuấ.y trộn liên ttic 23 3.3.2 Ví dụ diều khiển thiết bị gia nhiệt, nríóc 23 3.3.3 3.3.4 Hai cấu hình diều khiển tỉ l ệ 257 I3ả.n cliất vầ ý nglila diều kliiển tỉ l ệ 239 lx Điều khien 5.3.5 ‫؛‬:‫ آ‬lệ к ‫؛‘؛‬: 1‫( د]إ(ا‬11‫ ااغ‬кЬіГ١п plìản liồi 2‫ ة‬2 Diều kliien ta n g Г).4 263 Vi 5.4.1 (1‫ا‬.‫ ا‬điều kliieii thiet bi gia ĩiỊiiột uư c 264 liai cấu ti'Uc điều kliiCu triiig 5.4.2 Dièu khiểu vi t.j'i v a u 5.4.3 u g clung cliè١i kl)i ١u tầ n g )5.4.4 Điều khiori suy tliễĩ5.5') 269 clii điều kỉiiển lcíu lu'c.tng k lií Ví5.5.1 270 Ví clụ điều khien tliiết bị gia nliiệt dcUi n b n g 5.5.2 271 Ví СІС.1 điều khiến nồ!)g clc) sail Ị^liấiĩi cluing lu y ện 5.5.3 273 Diều khiến lựa c h ợ n 5.6 274 Điều kliiển lắn h t 5.6.1 274 Diều khiển gibi hạn 5.6.2 276 Điều kliiển phản v tin g 5.7 277 Ghi chh tài liệu thani klihc5.8^ 279 hỏi l)ài t ậ p C âu 5.9 280 C hương DẶC Τ‫ ؛‬ΝΗ CÁC THÀNH PHẦN HỆ THốNG 283 T h i 6.1(‫؛‬t !)‫ ؛‬clc^) 284 C ấu tìh c b h n 6.1 284 Dặc tinh vậ.n hhn h 6.1.2 285 Đặc thili tĩn h 6.1.3 288 Dặc tinh clộiig li(.)c6.1.4 : 292 Kliáĩ Cịuát sồ chin l)iến C:c5ng ngliiệp 6.1.5 295 ٩n kliiCn)6.2 T liiết bị cliấỊ) hhnli vh van ch 300 C ấu ti''Uc bhn cha van clièu kliiCn 6.2.1 300 tác động c.ủa v an Kiou 6.2.2 303 Dặc: tínli clbng cli6.2.3 ‫؛‬٠y i 304 Dặc t-ínli động h(y6.2.4 ' 307 13Ộ clịnh vị v a n 6.2 ٠ 308 Che C-liều khiển phhn 6.3 1)6,1 309 Chiều the đ ộ n g 6.3.1 310 điều khiển hai vị tri Bc)6.3.2 312 Bộ điều khiển p 6.3.3 313 Bc) điều khiển B I 6.3.4 314 Bộ diều kliiển PIB lý titdng 6.3.5 315 Bộ diều khiển PIB tlu.íc6.3.6 ^ 318 Glii clnl tài liội.,1 tham k h h o 6.4 324 hỏi vầ bải t ậ p C âu 6.5 325 X C hương P hẳn 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 3.2 8.3 8.4 329 Bài tũảĩi c h u ẩ n 329 7.1.1 cấ.u hình c ỉiu ẳ n .329 7.1.2 Sơ đồ khối vồ inô hình hàm truyền đ t 332 7.1.3 c ‫إ‬٦uẩn lióa rnô liìn h 337 7.1.4 Bhảt hiểu hồl toan chuẩn cảc ٩uan hệ b ả n 341 Tinh ổn đlnh c.ủa hệ điều khiển ỉ)hẳ.n hồi .344 7.2.1 Kliái niệrn tíi')h ổn đ ịn h 345 7.2.2 T inh ổn định nội hệ điều khiển pliản h i 350 7.2.3 Tiêu chuẩn N y q u ist 356 7.2.4 TiCu chuẳn B o d e 362 7.2.5 Độ dự t)i١ ữ ổn đ ịn li 363 7.2.6 Tínli ổn định dư ợ c 366 C hất lưựng thều khiển Ị)hảii liồ i 367 7.3.1 Bả.nh giá chất IríỢng miền thời g ia n 367 7.3.2 Đảnh gia clìất lượng trẽn ĩniền tầ.n s ố 371 7.3.3 Phân tích chất hrợiig diều khiển tầ n g .330 Ghi chủ tai hệu tham k h ả o 334 Câu hỏi vầ tậ Ị ) 335 C hương C hỉnh 8.1 t ‫ ؛‬ch hệ Ều Ển phản h Ồi định Ều Ển PID 389 Cơ sở c liu n g 390 3.1.1 Cảc dạng mô hìĩ)h trinh thông rlrii١g- 390 3.1 XấỊ) xỉ mO hình t^ậ.c cao - luật chia d ô i 392 8.1.3 Các cấu hình diều kliiổn kiểu hộ diều khiển 393 8.1.4 Bặc tínli v(١ )ng điều kliiển sử dụng ỉ)ộ PID 394 3.1 Lira chợn luật diều k h iển 399 Các piiưcnig pỉiáp d ١ i'a trhn dặc tinh dáp ứ ng 402 3.2.1 Phircíng pliẤp dira dảp ứng bậc than g 402 3.2.2 Idnrưng plìẲp d ‫ا‬ra ٠ trêíi dặc tinh dao động tới liạ n .403 8.2.3 Phirơng phá,p ti.1 chỉnh phản hồi ĩ٠cj-le .405 8.2.4 I)hi,rơng Ị)háp T.yĩ٠ eus L u y b en 406 Các phirơng phảp dựa trCn mô hình m ẫu 410 3.3.1 Phirơng pháp H a alm an 0‫ذ‬ 8.3.2 Phirơng Ị)hảp tổng hợp trực tiế p 411 8.3.3 Ph١ -.rơng Ị)hảp tồng hợp trực tiếp ưu tiên kháng nhigu .413 8.3.4 Pỉiương pháp IM C 416 8.3.5 Phirơng pháp IMC cho trinh không ổn d in h .421 8.3.6 Phương phảp xấ.p xỉ dặc tinh t ầ n 426 Cảc Ị)hi.rơng Ị:)háp nắn dặc tinh t ầ n 430 P hụ lục B Β C huẩn vector chuẩn m a trận ٠ Chuan vector \'‫ ة‬chuẩn πια trận cỏ V ngliĩa qiiaii ti'ọng cìại số tuyến tínỉi l.ý tliuyết điều khiển Cliưẩ.ii sir dụng ‫إ‬à thước cho klch cỡ cha ĩĩiột vector chng ma trận troitg khOitg gian Đ ịnh n ghĩa Β-1: Xốt cách tổng quảt cho Ị,)hần tử e thuộc khOrrg gian vcct(ír V dinh nglda trCn trưdng số pliức c (trường số thực ! trường hc٠ ỉp rihng), chuẳn II‫ غ‬II lả ánh xạ H IR tlì(١a m ãn hốn tírrh chất: IIcII ‫)( ح‬, Vc {tinh không drn) ‘2 I|c|| : , tức điếm cực nằm bên trải trục ảo điều kiện cần đủ để hệ ổn định Ngoài ra, G gọi ٠ hỢp thức G{joo) số hữu hạn, tức m < n • hỢỹ thức chặt G{joo) = 0, tức lả m < n ٠ song hỢp thức G (B.20) -f hợp thức, tức m = n m ặt G{s) phẳng phức hàm bền Pill LUC 482 B ilai chuaii tlioiig (liiiu;■ (:'‫ا‬١‫؛‬.-‫ ا‬lià.in t.i.uyềìi c.ỉiuắiì bậc (.liiiaii \'€) củng (Iược (liiili ngliĩa saii: 1/2 Chuẩn bậc Chuẩn oc Lưu ý Lằng bộ.c liai c ủ a ,'‫ا‬ ١') ‫ ا ا‬١ 110 (‫ذآ‬.'‫)إذ‬ ‫(ر‬.١ ') ‫ (ا = ا ا‬Z‫ﺞ‬tt ‫ل‬ ‫( ﻟ‬-'- V ‫ى'د( ﺀ ا‬.)‫ل 'ﻃﺘﻤﻼ‬ = (B.22) ^ ‫ ( ﺀا )ا ؛ا‬, ‫ا ) ى ر‬ kill G { s ) Ih niộ‫؛‬ lihin bến \'à licjp l.hi١٠c cliặl (ỉua.ii liệ giữa, chuẩn vbi cliiiẩn l)ặc hai c.ủa lià.m t.Lọng li-ípng' g { ị) tu ٠Cng ứng chrợc xác lặp bbi tỉịnli lý Pa.LScval.: r 9‫ ؛‬- ‫ ل‬: S ; = Do vậ.y ‫؛‬,a cb Ii'iột ‫ ﻛ ﺎ‬7(‫ا ) ﺳ ﺖ‬2 ‫ ل‬،‫ﺗ ﺎ ' ا ن‬ C c ic l] d i ễ n = ( / : ‫ا‬,‫(ا؛‬،)‫ = غ'ا')«ﻣﺘﺎ‬Ịií/(،)iiọ (‫ئ‬-'‫ت‬3 ) giải dOn giản cho cliuẲn l')ặ.c c h a liệ ‫؛‬.:liíing n h s a u IXlii kit'll Í.liícli 1‫ ة ( ؤا‬ ‫ ) زا‬lihng niộl' xung (ìưn V‫؛‬, d iu ٢‫؛‬n liộ.c liai c ủ a ‫؛‬.ín liiộu i-'a sõ d h n g ' lìằ n g ' c li u ắ n b ậ í' c h a liộ ‫ ؛‬liố n g : (B 24) ·ll{(/): Clio í.i.ưbng hỢỊ) thing (Ịuát, ('ÌIO m ột tin lii ‫؛‬١u vh.0 ■a(/;) liất kỳ, cliu ắn vồ c h n g cUa tin liiệu la y { t ) cO tlỉể điíỢc ước lưpng (lu'a tiê n ('biig tlih c sau: ‫اا)ا(ﻵاا‬,- /): ‫ﻷ‬ : Mu (B.30) t.i'(')ng (10 M Ih nia trậ n kliuếch dạ.i V(n kícli thUí^‫ '(؛‬/ X 7-،،, u là, vector dầu vho vầ y vector đầu I'a với số cliỉều trt(^ng (nig số bỉ ‫؛‬١ n vào-ra Nếu tấ t cá,c hầng cha M (!()(٠ , 1‫ؤ‬,‫ )ا‬tu.vến tínli ١ ۶ (‫ﻵ‬nliau (tii'c liạng cha M /) u không 1.7‫ ؛‬,gidi liạn vector ‫ ﻟﻤﺔ‬cb tliể dược dièu kliiển ‫ر(ااا‬cảcli th}' ý Song thực tế có naột số ,1 vắ.n dỗ sa u : ٠ c lihi'jg cha M klibng d()c,Iklii Cí١1‫ؤ‬.‫(( )ا‬tu}’ến tinh V(iỉ (ina trận M siiy bien hull ^‫؛‬٠ ‫ا‬ ٩t klí)tu}'í١n tínli Mu sh klìOiìg bao li(٠ )ng gia.n v'ector cha V) lia.}٣nói c./ich klihc Ih vector ‫ ﻟﻤﺔ‬١u kliỉ^n dược hoài7 toàn tlieo ỷ rnuốn.)khOng thr; di d٦u}' nliiíni, gidi 1'iạn giiìa sr٠ f suy bien vh kìiôĩi.y ‫؟ا‬ '77:‫ﻤﺈ‬ ‫'ة ﻟ‬،٠ ‫أع‬nl^iều kill kli(3ng ،7 1‫ااﻟﺔ‬ nli ‫؛‬٩t Ih l)(١i M chng clil Ih nib liìnli xắ.]) xỉ Song ta cằn m[...]... những chức năng điều khiển, tuy nhiên không thể thiếu được trong một hộ thống điều khiển quả trình 1 3 2 Đ iề u k h iển cơ sở Theo chuẩn A N SI/ISA 88.01-1995 ([2]), điều khiển cơ sở được định nghĩa là “diều khiển chuyên dụng cho thiết lập vả duy trì m ột trạn g thái cụ thể của thiết bị hoặc quá trìiili” Chức năng diều khiển cư sở có thể do các bộ điều khiển thực hiện một cách tự động {điều khiển tự đọng),... dựng m ột hệ thống điều khiển quá trình bao gồm nhiều bước như phân tích, thiết kế, l ậ Ị ) trìn h , chỉnh định và đưa vào vận hành, ta gọi chung là các nhiệm vụ phát triển hệ thống Các nhiệm vụ chính của người kỹ sư trong p h át triển hệ thống điều khiển quá trình được minh họa trên Hình 1-10 (dựa trên [11]) 1.5.1 P h â n tíc h chứ c năng hệ th ố n g Qui trìn h th iết kế m ột hệ thống điều khiển bao... bộ điều khiến vả thực hiện tác động can thiệp tới biến điều khiển Các thiết bị chấp hảnh tiẽu biểu trong công nghiệp là van điều khiển, động cơ, máy bơm và quạt gió Thông qua các thiết bị chấp hành m à hệ thống điều khiển có thể can thiệp vào diền biến của quá trình kỹ thuật Ví dụ, tù y theo tín hiệu điều khiển m à m ột van điều khiển có thể điều chỉnh độ mở van và thay đổi lưu lượng cấp, qua đó điều. .. ộ n g C ông nghệ hệ th ố n g đ iề u k h iê n Còng nghệ ph ần v iề ĩĩi c ô n g n g h iệ p HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN Hình 1-10: C Á C NHIỆM v ụ PHÁT TRIỂN HỆ THốNG Đ lỀư KHIỂN QUÁ TRÌNH 26 1.5.2 C hương 1 ٠ VIỞ BẰu X â y d ự n g m ỏ hìnli quá trinh T hiết kế hệ thống tron cơ sơ inô hìnli là phương ỉ)hảp không thể thiếu của ng'ròi kỹ sư Mơ hình gitip ta 1)1‫ ااج‬rơ liơn về ٩uả trìiili cơng nghệ, gihp t.a trừ... thuyết điều khiển tự động C hương 1 18 Mở d Ầu Vận hành, giám sất Điều khiển cao cấp Đỉều khiển cơ sở D Giao diện quá trinh Chú thích A B c D E F G H I K L người vận hành hệ tliống điều khiển quá trình quá trình nhiều từ bên ngoài giám sát, đánh giả, tối ưu hóa can thiệp của con người đo lường, đếm đánh giá, giám sát, điều khiển vòng hở, điều khiển vòng kín, tối ưu hóa, bảo vệ chỉ thị, báo hiệu, ghi chép... trưng của một quá trình mẻ bao gồm cả các biến tương tự và biến rời rạc Đặc bií)t, yếu tố thời gian và yếu tố sự kiện đóng một vai trò quan trọng trong một quá trình mẻ Các quá trình phản ứng hóa học, quá trình pha chế, quá trìn h lên men (bia, rượu) là những ví dụ tiêu biểu cho quá trình mẻ Q uá trình liên tục và quá trình mẻ là đặc trưng của các ngành công nghiệp chế biến, trong khi quá trình rời rạc... phòng thí nghiệm), điều khiển chất lượng đưa ra các quyết định điều khiển vận hành (chọn chế độ điều khiển, thay đổi tham số bộ điều khiển, tính toán các giá trị đặt) để đảm bảo chất lượng sản phẩm theo yêu cầu Một phạm trù các phương pháp điều khiển chất lượng dựa trên lý thuyết thống kê được biết tới với cái tên điều khiển thong kê {statỉstical process control, SPỮ) Điều khiển thống kê sử dụng cảc... hảnh hệ thống thuận tiện và an toàn cho con người, máy móc và ưiôi trường cũng được đặt ra cao hơn Mặc dù điều chỉnh là chức năng tiêu biểu nhất, song đế đ ạ t được các mục đích điều khiển đả đặt ra như phân tích trên đây ta cũng cần quan tâm tới cảc bài toán khác như điều khiển khóa liên động, điều khiển trình tự, vận hành và giám sát, điều khiển chất lượng, tối ưu hóa quá trình Cảc chức năng điều khiển. .. các yêu cầu công nghệ dể đưa ra đặc tả các chức năng cụ thể của hệ thống dựa trên cơ sở phân tỉch cấc mục đích điều khiển cơ bản Đây là m ột nhiệm vụ hết sức quan trọng, cần có sự hỢp tác chặt chẽ giữa những người làm điều khiển với các nhà công nghệ Người kỹ sư thiết kế điều khiển được cung cấp các bản vẽ và tài liệu liên quan mô tả quy trình công nghệ, trong đó bản vẽ lưu đồ công nghệ là quan trọng... variable/Inference signal) Cảc biến cần điều khiển liên quan hệ trọng tới sự vận hành ổn định, aii toàn của hệ thống hoặc chất lượng sản phẩm N hiệt độ, mức, lưu lượng, ảp suất vả nồng độ là những biến cần điều khiển tiều biểu n h ất trong các hệ thống điều khiển quá trình Cảc biến ra hoặc biến trạn g thái còn lại của quá trình có thể được đo, ghi chép hoặc hiển thị 4 Clỉl/ƠNG 1 Mờ ĐAU B iến điều khỉển {manipulated