Nghiên cứu phát triển lý thuyết hệ điều khiển nhiều tầng trong điều khiển quá trình nhiệt trên cơ sở chỉ số dao động mềm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Vũ Thu Diệp Vũ Thu Diệp NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN LÝ THUYẾT HỆ ĐIỀU KHIỂN NHIỀU NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN LÝ THUYẾT HỆ ĐIỀU KHIỂN NHIỀU TẦNG TRONG ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH NHIỆT TRÊN CƠ SỞ CHỈ SỐ TẦNG TRONG ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH NHIỆT TRÊN CƠ SỞ CHỈ DAO ĐỘNG MỀM SỐ DAO ĐỘNG MỀM Chuyên ngành: Kỹ thuật nhiệt Chuyên ngành: Kỹ thuật nhiệt Mã số: 62520115 Mã số: 62520115 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT NHIỆT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT NHIỆT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TSKH Nguyễn Văn Mạnh NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TSKH Nguyễn Văn Mạnh Hà Nội – 2016 Hà Nội – 2016 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Đối tƣợng (quá trình) nhiệt tồn phổ biến hệ thống Ďiều khiển công nghiệp Đặc Ďiểm lớp Ďối tƣợng thƣờng có quán tính lớn, có trễ vận tải thƣờng xuyên thay Ďổi bất thƣờng theo phụ tải Ngoài trình Ďiều khiển thƣờng xuất loại nhiễu ảnh hƣởng mạnh Ďến thông số công nghệ Ďầu Lò nhà máy nhiệt Ďiện loại Ďối tƣợng nhiệt Ďiển hình Ďó có nhiều hệ thống Ďiều khiển nhƣ Ďiều khiển nhiệt Ďộ, Ďiều khiển mức nƣớc, Ďiều khiển áp suất Các trình nhiệt lò trình phức tạp, chịu ảnh hƣởng nhiều yếu tố khác Ví dụ thay Ďổi công suất lò cách thay Ďổi lƣu lƣợng nhiên liệu cấp vào buồng Ďốt, Ďồng thời kéo theo thay Ďổi nhiệt Ďộ áp suất buồng Ďốt Tác Ďộng Ďiều khiển lƣu lƣợng không khí cấp vào buồng Ďốt làm thay Ďổi trực tiếp áp suất buồng Ďốt Một số hệ thống Ďiều khiển lò hệ thống Ďiều khiển mức nƣớc bao hơi, hệ thống Ďiều khiển nhiệt Ďộ nhiệt, hệ thống Ďiều khiển Ďộ kinh tế trình cháy Với hệ thống cần phải có cấu chấp hành Ďó van Ďiều khiển Trong trình hoạt Ďộng, có nhiều nguồn nhiễu ảnh hƣởng Ďến van Ďặc tính thân van phi tuyến bất Ďịnh Do giải pháp sử dụng cấu trúc Ďiều khiển tầng phù hợp Ďối với hệ thống Ďiều khiển ƣu Ďiểm bật Ďiều khiển tầng cải thiện khả loại bỏ nhiễu cục nhƣ khử tính phi tuyến bất Ďịnh Ďối tƣợng vòng Các phƣơng pháp chỉnh Ďịnh Ďã biết trƣớc Ďây áp dụng cho hệ thống Ďiều khiển trình nhà máy nhiệt Ďiện khó khăn và/hoặc chƣa Ďạt hiệu cao Ví dụ phƣơng pháp chỉnh Ďịnh Zigler – Nichols [65] dễ áp dụng nhƣng dẫn Ďến hệ thống có Ďộ dao Ďộng lớn Phƣơng pháp mô hình nội (IMC) [41] cho chất lƣợng Ďáp ứng giá trị Ďặt tốt nhƣng khử nhiễu trình lại Phƣơng pháp ổn Ďịnh bền vững [69] cho chất lƣợng hệ thống tốt với giá trị Ďặt nhiễu nhƣng Ďiều khiển có cấu trúc phức tạp, khó thực thi Vì nhà máy nhiệt Ďiện ngƣời ta thƣờng chỉnh Ďịnh hệ thống phần lớn dựa vào kiến thức chuyên gia kinh nghiệm Trên giới Ďã có nhiều công trình nghiên cứu hệ Ďiều khiển nhiều tầng (hệ tầng), Ďó hầu hết tập trung vào việc giải toán tổng hợp Ďiều chỉnh theo mục Ďích bám giá trị Ďặt có lƣu ý Ďến khử nhiễu Bên cạnh Ďó, toán khảo sát tính ổn Ďịnh nhƣ dự trữ ổn Ďịnh hệ tầng Ďƣợc quan tâm nghiên cứu -1- Các khái niệm ―chỉ số dao Ďộng mềm‖, ―Ďặc tính mềm‖, ―Ďƣờng biên mềm‖ [67] Ďƣợc áp dụng hiệu Ďể khảo sát tính ổn Ďịnh hệ thống Ďiều khiển vòng cho Ďối tƣợng có trễ vận tải Thêm vào Ďó, việc kết hợp với quan Ďiểm―Ďiều khiển bền vững chất lƣợng cao‖ [69] Ďã Ďơn giản hóa toán chỉnh Ďịnh hệ vòng Tuy việc áp dụng khái niệm quan Ďiểm chƣa Ďƣợc xét Ďến cho hệ tầng kể vấn Ďề Ďánh giá Ďộng học mà cụ thể Ďánh giá Ďộ dự trữ ổn Ďịnh hệ nhiều tầng nhƣ toán tổng hợp chỉnh Ďịnh Ďiều khiển hệ tầng Thực tiễn nêu Ďã Ďịnh hƣớng tác giả lựa chọn nội dung nghiên cứu luận án: ―Nghiên cứu phát triển lý thuyết hệ điều khiển nhiều tầng điều khiển trình nhiệt sở số dao động mềm‖ Mục đích, đối tượng phạm vi nghiên cứu Mục Ďích luận án phát triển lý thuyết hệ Ďiều khiển nhiều tầng vấn Ďề Ďánh giá Ďộng học chỉnh Ďịnh Ďiều khiển hệ tầng Đối tƣợng mà luận án áp dụng Ďể nghiên cứu Ďối tƣợng nhiệt với Ďặc Ďiểm có quán tính có trễ Phạm vi nghiên cứu luận án: Luận án nghiên cứu phát triển lý thuyết cho hệ Ďiều khiển tầng tổng quát (hệ nhiều tầng nói chung), sau Ďó áp dụng Ďể Ďiều khiển Ďối tƣợng nhiệt Ý nghĩa khoa học luận án Luận án nêu phƣơng pháp Ďánh giá dự trữ ổn Ďịnh hệ thống Ďiều khiển tầng, Ďóng góp thêm phần lý thuyết tổng hợp Ďiều khiển hệ tầng chỉnh Ďịnh (hay lựa chọn) tham số cho chúng Độ tin cậy kết nghiên cứu Ďƣợc Ďánh giá thông qua so sánh chất lƣợng Ďiều khiển hệ thống sử dụng kết nghiên cứu với sử dụng phƣơng pháp nghiên khác (thể mục 3.7 chƣơng luận án) Ďƣợc chứng minh thực nghiệm Mặt khác, lựa chọn tham số Ďiều khiển, tham số Ďƣợc lựa chọn có phụ thuộc vào tham số trễ Ďối tƣợng (thể công thức (3.63)) nên kết luận án có ý nghĩa lớn việc nghiên cứu Ďiều khiển tầng cho Ďối tƣợng có trễ, Ďặc biệt Ďối với Ďối tƣợng nhiệt Các kết luận án làm sở cho nghiên cứu sau Ďể phát triển hoàn thiện lý thuyết hệ Ďiều khiển tầng vấn Ďề chỉnh Ďịnh hệ thống -2– Nội dung luận án Chƣơng giới thiệu khái niệm, ý nghĩa hệ thống Ďiều khiển tầng, trình bày số ứng dụng Ďiển hình lĩnh vực công nghệ nhiệt, Ďặc Ďiểm mô hình Ďối tƣợng trình nhiệt Tiếp theo, tổng quan phân tích phƣơng pháp Ďánh giá dự trữ ổn Ďịnh nhƣ tổng hợp hệ thống Ďiều khiển tầng giới Chƣơng trình bày phƣơng pháp nghiên cứu Ďộng học hệ tầng Trên sở khái niệm ―chỉ số dao Ďộng mềm‖, ―Ďặc tính mềm‖, ―Ďƣờng biên mềm‖ hệ thống tiêu chuẩn dự trữ ổn Ďịnh mềm, tiêu chuẩn Parabol, luận án Ďã phân tích, Ďánh giá nêu phƣơng pháp Ďánh giá dự trữ ổn Ďịnh hệ nhiều tầng công nghiệp nói chung trình nhiệt nói riêng Chƣơng trình bày phƣơng pháp xác Ďịnh nghiệm Ďặc tính hệ tầng dựa Ďặc tính mềm phƣơng pháp Ďồ thị Chƣơng xây dựng phƣơng pháp chỉnh Ďịnh hệ Ďiều khiển trình nhiệt nhiều tầng dựa ―chỉ số dao Ďộng mềm‖ ―cấu trúc bền vững chất lƣợng cao hệ thống‖ Dựa tảng lý thuyết, chƣơng trình bày phƣơng pháp tổng hợp Ďiều khiển hệ tầng Ďể Ďƣa công thức Ďiều khiển bền vững, sau Ďó thực thi chúng Trong chƣơng này, luận án rút phƣơng pháp quy trình chỉnh Ďịnh Ďiều khiển hệ thống tầng nói chung hệ hai tầng nói riêng Đánh giá so sánh chất lƣợng hệ thống trình nhiệt Ďƣợc chỉnh Ďịnh theo phƣơng pháp Ďề xuất với số phƣơng pháp chỉnh Ďịnh khác Chƣơng trình bày hệ thống thử nghiệm kiểm chứng kết nghiên cứu lý thuyết thu Ďƣợc Hệ thực nghiệm xây dựng theo cấu trúc hai vòng Ďiều khiển mức nƣớc thùng chứa có dòng chảy liên tục, bao gồm hai Ďiều khiển PID Ďƣợc chỉnh Ďịnh theo phƣơng pháp Ďã Ďề xuất luận án Những kết khoa học chủ yếu luận án - Dựa khái niệm số dao Ďộng mềm, Ďặc tính mềm, luận án rút công thức Ďặc tính mềm hệ Ďiều khiển nhiều tầng có trễ vận tải công nghệ nhiệt Chứng minh Ďặc tính mềm hội tụ Điều Ďó cho phép áp dụng tiêu chuẩn dự trữ ổn Ďịnh mềm tiêu chuẩn Parabol Ďể Ďánh giá dự trữ ổn Ďịnh hệ tầng - Dựa khái niệm số dao Ďộng mềm quan Ďiểm Ďiều khiển bền vững chất lƣợng cao, luận án rút cấu trúc Ďiều khiển hệ tầng - Luận án Ďề xuất phƣơng pháp lựa chọn tham số Ďiều khiển hệ nhiều tầng dựa vào số dao Ďộng mềm tần số cắt thời gian trễ Ďối tƣợng -3- CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Khái niệm ý nghĩa hệ thống điều khiển tầng Trên thực tế Ďã có nhiều công trình nghiên cứu hệ Ďiều khiển (ĐK) nhiều tầng (hay hệ tầng), nhiên chƣa có Ďồng nhà nghiên cứu giới khái niệm cấu trúc hệ tầng Doug Cooper [15] J Love [27] Ďịnh nghĩa cấu trúc Ďiều khiển tầng có hai Ďiều khiển, Ďầu Ďiều khiển vòng Ďƣợc sử dụng Ďể Ďiều khiển giá trị Ďặt Ďiều khiển vòng Cấu trúc hệ thống gồm hai vòng Ďiều khiển (hình 1.1) Vòng bao gồm Ďiều khiển vòng R2, Ďối tƣợng vòng O2 Vòng bao gồm vòng trong, Ďiều khiển vòng R1, Ďối tƣợng vòng O1 Ngoài có hai nguồn nhiễu tác Ďộng: nguồn nhiễu thứ tác Ďộng vào vòng d2 có hàm truyền B2, nguồn nhiễu thứ hai tác Ďộng vào vòng d1 (có hàm truyền B2) có ảnh hƣởng trực tiếp Ďến biến cần Ďiều khiển y1 Hình 1.1 Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển hai tầng Điều khiển tầng Ďƣợc Astrom Hagglund [31] Ďịnh nghĩa nhƣ sau: Ďiều khiển tầng Ďƣợc sử dụng có nhiều tín hiệu Ďo biến Ďiều khiển Điều khiển tầng Ďƣợc xây dựng vòng phản hồi Ďiều khiển, ví dụ hệ thống hai vòng nhƣ hình 1.1 Vòng bên Ďƣợc gọi vòng trực thuộc tƣơng ứng với Ďiều khiển R2 Ďối tƣợng O2, vòng bên gọi vòng tƣơng ứng với Ďiều khiển R1 Ďối tƣợng O1 Điều khiển tầng có nhiều vòng Điều Ďó phụ thuộc vào số lƣợng tín hiệu Ďo, lên Ďến giới hạn Ďó Nếu tất biến -4– trạng thái Ďƣợc Ďo, không cần phải Ďƣa vào biến Ďo khác Trong trƣờng hợp nhƣ vậy, Ďiều khiển tầng giống nhƣ phản hồi trạng thái Tác giả Lipták [12] trình bày hệ tầng nhƣ sau: Ďiều khiển tầng có cấu trúc hai vòng, Ďó Ďầu Ďiều khiển vòng (hay Ďiều khiển chính) giá trị Ďặt Ďiều khiển vòng (hay Ďiều khiển trực thuộc) Trong cấu hình tầng, trình Ďƣợc chia làm hai phần có hai Ďiều khiển Ďƣợc sử dụng (hình 1.2), Ďiều khiển vòng trì biến y1 giá trị Ďặt cách Ďiều chỉnh giá trị Ďặt Ďiều khiển vòng Bộ Ďiều khiển vòng Ďáp ứng giá trị Ďặt biến Ďiều khiển vòng Trong trình Ďiều khiển, nhiễu ảnh hƣởng tới trình vòng y1 Sơ Ďồ khối chi tiết hệ thống Ďiều khiển tầng nhƣ hình 1.1 Trong Ďó Ďiều khiển vòng R1 phát giá trị Ďặt cho Ďiều khiển vòng R2, Ďiều khiển vòng phát tín hiệu Ďiều khiển u tới trình vòng O2, trình vòng nối tới trình vòng O1 qua biến y2 Ďó ảnh hƣởng tới biến Ďiều khiển vòng y1 Hai nguồn nhiễu tác Ďộng vào hệ thống d1 d2 Nhiễu Quá trình vòng Quá trình vòng y2 Bộ Ďiều khiển vòng y1 Bộ Ďiều khiển vòng Hình 1.2 Hệ thống điều khiển tầng chia trình thành hai phần theo Lipták Weidong Zhang [60] Ďƣa Ďặc trƣng Ďiều khiển tầng (hình 1.1) nhƣ sau:  Bộ Ďiều khiển Ďƣợc thiết lập trình vận hành Ďiều khiển R1 Bộ Ďiều khiển lại Ďiều khiển trực thuộc R2 Tín hiệu Ďiều khiển R1 có liên quan tới Ďiều khiển R2  Hai vòng hồi tiếp lồng nhau, với vòng trực thuộc (tƣơng ứng với Ďối tƣợng O2) vòng (tƣơng ứng với Ďối tƣợng O1) Hầu hết tác giả nêu xét hệ Ďiều khiển tầng hệ có hai vòng kín với hai Ďiều khiển mà chƣa Ďƣa Ďƣợc Ďịnh nghĩa rõ ràng, tổng quát quán hệ tầng nói chung -5- Theo tác giả Nguyễn Văn Mạnh [69], hệ thống Ďiều khiển tầng hệ thống gồm nhiều vòng Ďiều chỉnh lồng nhau, Ďó nhiệm vụ chủ yếu Ďiều khiển Ďiều khiển Ďối tƣợng thuộc vòng Sơ Ďồ cấu trúc hệ tầng nhƣ hình 1.3 Hình 1.3 Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển tầng theo Nguyễn Văn Mạnh Trong Ďó: z tín hiệu giá trị Ďặt u tín hiệu Ďiều khiển Ďiều khiển vòng d1, d2, , dn tín hiệu nhiễu tác Ďộng quy Ďầu Ďối tƣợng Fi , Ri , Oi, Bi lần lƣợt hàm truyền khâu phản hồi, Ďiều khiển, Ďối tƣợng, nhiễu hệ thống Hệ thống Ďiều khiển tầng Ďƣợc ứng dụng rộng rãi nhờ ƣu Ďiểm [1, 10, 11, 12, 31, 40, 43, 45, 59] sau: - Tăng Ďộ ổn Ďịnh hệ thống nói chung so với hệ vòng - Cải thiện khả loại bỏ nhiễu cục - Giảm phi tuyến tính bất Ďịnh Ďối tƣợng vòng Ďặc biệt cấu chấp hành (các van Ďiều chỉnh) gây 1.2 Hệ thống điều khiển trình nhiệt nhiều tầng Hệ thống Ďiều khiển tầng Ďƣợc ứng dụng nhiều công nghiệp, Ďặc biệt hệ thống Ďiều khiển trình nhiệt ví dụ lò nhà máy nhiệt Ďiện có hệ thống Ďiều khiển Ďộ kinh tế trình cháy, hệ thống Ďiều khiển nhiệt Ďộ nhiệt, hệ thống Ďiều khiển mức nƣớc bao -6– Xét theo quan Ďiểm Ďiều khiển, lò nhà máy nhiệt Ďiện loại Ďối tƣợng Ďa liên kết phức tạp, Ďó Ďại lƣợng Ďiều chỉnh tác Ďộng tƣơng hỗ lẫn Ví dụ thay Ďổi lƣợng than cấp vào lò làm cho áp suất thay Ďổi nhƣng dẫn Ďến làm thay Ďổi lƣợng oxy thừa khói thải, thay Ďổi lƣu lƣợng nhiệt thay Ďổi nhiệt Ďộ nhiệt Mô hình Ďiều khiển Ďối tƣợng lò thể hình 1.4 Hình 1.4 Mô hình điều khiển đối tượng lò Trong Ďó: Vkhói thải TH lƣu lƣợng khói tái tuần hoàn Vkhói lƣu lƣợng khói Vkhông khí lƣu lƣợng không khí B khối lƣợng nhiên liệu Pbl áp suất buồng lửa Wgo lƣu lƣợng nƣớc giảm ôn Wnc lƣu lƣợng nƣớc cấp -7- Wxả lƣu lƣợng nƣớc xả % NOx phần trăm lƣợng khí NO, NO2 khói % O2 phần trăm lƣợng oxy khói thải Pqn, Dqn, tqn lần lƣợt áp suất, lƣu lƣợng nhiệt Ďộ nhiệt Hbh mức nƣớc bao NaCl muối Natri Clorua Các kênh tác Ďộng kênh Ďiều khiển kênh tác Ďộng chéo Ďƣợc coi nhiễu Hình 1.4 thể Ďƣợc ảnh hƣởng lò hơi, có ảnh hƣởng khác tới Ďầu Ďối tƣợng chƣa kể tới nhƣ áp suất buồng lửa P bl ảnh hƣởng tới nhiệt Ďộ nhiệt tqn, hay áp suất nhiệt Pqn ảnh hƣởng tới mức nƣớc bao Hbh Các ảnh hƣởng Ďƣợc coi nhiễu Đối tƣợng lò thuộc loại Ďối tƣợng nhiều Ďầu vào nhiều Ďầu (hệ MIMO) tác Ďộng chéo lẫn phức tạp, dùng hệ phƣơng trình trạng thái Ďể mô tả hệ thống phức tạp, phi tuyến có kích thƣớc lớn Từ kỷ trƣớc, lý thuyết Ďiều khiển trình nhiệt Ďã Ďi theo Ďƣờng phân rã thành nhiều hệ Ďầu vào Ďầu (hệ SISO) nhƣng có liên hệ Ďộng với [16, 20, 31, 48, 71] hình thành hệ Ďiều khiển tầng Luận án trình bày ba hệ thống Ďiều khiển lò có sử dụng cấu trúc Ďiều khiển tầng Ďó hệ thống Ďiều khiển mức nƣớc bao hơi, hệ thống Ďiều khiển nhiệt Ďộ nhiệt hệ thống Ďiều khiển Ďộ kinh tế trình cháy 1.2.1 Hệ thống điều khiển mức nước bao a Phân tích hệ thống Nhiệm vụ hệ thống cung cấp vừa Ďủ lƣợng nƣớc thỏa mãn nhu cầu từ hộ Ďó chủ yếu từ tuabin Mục Ďích việc Ďiều khiển mức nƣớc bao giữ cho mức nƣớc bao Ďạt tới giá trị Ďặt mong muốn dải sai số cho phép (giá trị xác lập) Nếu mức nƣớc thấp làm mặt nƣớc gần với miệng ống xả muối bao làm cho khả xả muối bị Ďi dẫn tới làm xấu chất lƣợng nƣớc bao nồng Ďộ muối tăng lên Nếu mức nƣớc giảm sâu, tạo phễu xoáy, cản trở dòng nƣớc Ďi vào ống xuống, làm ngƣng vòng tuần hoàn nƣớc, tạo nên vùng ống khô (toàn hơi) làm cho ống bị Ďốt nóng Nếu mức nƣớc cao khả lọc syclon bị Nếu mức cao quá, ẩm công vào nhiệt làm ảnh hƣởng Ďến nhiệt tăng Ďộ ẩm -8– sau nhiệt Trầm trọng hơn, ẩm vào tầng cánh tuabin gây ăn mòn tầng cánh tuabin Có hai nguyên nhân làm thay Ďổi mức nƣớc bao hơi: thứ cân vật chất lƣợng sản xuất khỏi bao lƣợng nƣớc cấp tới bao bị phá hủy, thứ hai thay Ďổi thành phần hỗn hợp nƣớc dàn ống sinh thay Ďổi áp suất bao hơi, nhiệt Ďộ nƣớc cấp thay Ďổi hấp thụ nhiệt bề mặt gia nhiệt (phụ tải nhiệt) v.v Sự thay Ďổi mức cân vật chất Ďƣợc mô tả: ' '' F (   ) dH dt  W nc - D qn  W xa Trong Ďó: H mức nƣớc bao Wnc lƣu lƣợng nƣớc cấp vào bao Dqn lƣu lƣợng nhiệt, lƣu lƣợng phụ thuộc vào phụ tải Wxa lƣu lƣợng nƣớc xả F diện tích mặt gƣơng bốc ρ’ ρ’’ khối lƣợng riêng nƣớc bão hòa vòng tuần hoàn lò Phƣơng trình cân mức nƣớc bao Ďạt tới giá trị xác lập Tuy nhiên thực tế, lƣu lƣợng nhiệt (Dqn) thay Ďổi theo phụ tải dẫn Ďến lƣu lƣợng nƣớc cấp vào bao phải thay Ďổi theo Ďể Ďảm bảo mức nƣớc bao không Ďổi Lƣu lƣợng nƣớc xả Wxa thƣờng Ďƣợc Ďặt theo tỷ lệ với phụ tải trình hoạt Ďộng lò Nhƣ vậy, Ďiều chỉnh mức nƣớc bao Ďiều chỉnh lƣu lƣợng nƣớc cấp vào bao Lƣu lƣợng nhiệt lƣu lƣợng nƣớc xả tín hiệu nhiễu Ngoài Ďể cải thiện chất lƣợng Ďiều khiển tƣợng mức nƣớc giả bao (hiện tƣợng sôi bồng) gây Ďiều khiển cần phải lấy thêm thông tin áp suất lƣu lƣợng nhiệt b Cấu trúc điều khiển Trong hệ thống này, cấu chấp hành van Ďiều khiển nƣớc cấp Trong trình vận hành xảy trƣờng hợp áp suất trƣớc van thay Ďổi Ďột ngột trƣớc tác Ďộng Ďó ví dụ áp suất Ďầu Ďẩy hệ thống bơm nƣớc cấp biến Ďộng, thay Ďổi nguồn nhiễu ảnh hƣởng tới van Ďiều khiển làm cho lƣu lƣợng nƣớc cấp vào bao bị biến Ďộng Mặt khác Ďặc tính van luôn thay Ďổi chất phi tuyến bất Ďịnh (do tải thay Ďổi liên tục) -9- 4.3.2 Chỉnh định hệ thống với điều khiển PID bền vững Các Ďiều khiển thực PID bền vững Quy trình chỉnh Ďịnh Ďiều khiển PID bền vững Ďƣợc trình bày mục 3.6.2 Với hàm truyền O1 O2 có Ďƣợc sau trình mô hình hóa ta thấy với hệ thống Ďiều khiển thực nghiệm này, trình vòng có Ďộ quán tính nhanh vòng nhiều Chỉnh Ďịnh Ďiều khiển PID bền vững có hai cách nhƣ trình bày mục 3.6.3 Luận án trình bày cách thứ tức Ďiều khiển Ďƣợc tổng hợp theo Ďối tƣợng vòng Thực trình tự bƣớc chỉnh Ďịnh nhƣ trình bày mục 3.6.2 Ta có: Bước 1: - Thực xấp xỉ O1 khâu quán tính bậc hai theo phƣơng pháp tìm mô hình tối ƣu thuật toán vƣợt khe [6, 66] ta có: ' O1  70, 305e 1   ,1 s s  (1  3, 5 s ) - Chọn số dao Ďộng vòng là: mc1 = 0,461 Thay vào công thức (3.63) với thời gian trễ τ1 = 2,12s, tƣơng ứng với số k = 1, ta có: 1  2,858 Bước 2: - Hàm truyền Ďối tƣợng O2 khâu quán tính bậc hai có trễ Ďó thực mô hình hóa Ďối tƣợng O2 - Chọn số dao Ďộng vòng mc2 = mc1 = 0,461 Khi Ďó thay vào công thức (3.63) với thời gian trễ τ2 = 0,439s, tƣơng ứng với số k = ta có:   0,592 Bước 3: Bỏ qua n =2 Bước 4: Thay hệ số θ1, θ2 vào (3.30) ta Ďƣợc: Hàm truyền Ďiều khiển bền vững vòng là: R2 (s)  0, 845 1  , s  1  , s  s    0, 389 1   0,1 s  0, 46   Với: K c  , 9;  i  , 6;  d  , 1 - 129 - Hàm truyền Ďiều khiển bền vững vòng là: R1  1  s  (1  3, 5 s ) 2, 858 s 70, 305    130 1   3, 5 s  26033s   Với: K c  0;  i1  3;  d  3, 5 Bước 5: Chọn mo = 0,9; α = 2,561, số dao Ďộng mềm theo (2.18) là: m ( )  , 1 e 2,561  2, 561  Khi Ďó H1(-mω+jω) Ďặc tính mềm hệ hở ứng với Ďiều khiển R1 H2(-mω+jω) Ďặc tính mềm hệ hở ứng với Ďiều khiển R2 (hình 4.14) Hình 4.14 Đường đặc tính mềm hệ hở tương ứng với điều khiển vòng H1(-mω+jω) ứng với điều khiển vòng H2(-mω+jω) Đặc tính mềm hệ hở vòng bao Ďiểm (-1,j0), chỉnh Ďịnh lại hệ số khuếch Ďại Ďiều khiển R1 Ďể Ďặc tính mềm Ďi qua Ďiểm (-1, j0) (hình 4.15) - 130 – Hình 4.15 Đường đặc tính mềm hệ hở tương ứng với điều khiển vòng H1(-mω+jω) ứng với điều khiển vòng H2(-mω+jω) sau chỉnh định hệ số khuếch đại R1 Bộ Ďiều khiển sau chỉnh Ďịnh lại hệ số khuếch Ďại là:   R1  ,    3, 5 s  26033s   Với: K c  0;  i1  3;  d  3, 5 Đáp ứng bƣớc hệ thống theo giá trị Ďặt theo mô Ďƣờng cong b hình 4.13 Từ Ďồ thị ta thấy: - Hệ số tắt dần hệ thống   0, - Độ Ďiều chỉnh δ% = 19,4% - Thời gian Ďiều chỉnh là: Tqt = 13,29s  - Chỉ tiêu tích phân sai số tuyệt Ďối là: Ic   |  (t ) | d t  5, 4.3.3 Kết thử nghiệm Khi Ďƣa Ďiều khiển PID bền vững vào hoạt Ďộng hệ thống thực tế, kết ghi lại giá trị Ďiều khiển Ďƣợc thể giao diện giám sát hệ thống trình Ďiều khiển (hình 4.16) Trình tự Ďiều khiển nhƣ sau: Ban Ďầu hệ thống Ďang hoạt Ďộng với giá trị mức nƣớc 409 mm, tiếp Ďó thiết lập giá trị Ďặt 430 mm sau khoảng 15s hệ - 131 - thống Ďạt tới trạng thái xác lập Sau 70 s, Ďặt giá trị Ďặt 450 mm Sau Ďạt tới trạng thái xác lập khoảng 30s, Ďặt lại giá trị Ďặt mức thấp 430 mm Sau hệ thống Ďạt tới trạng thái xác lập Ďƣợc khoảng 50s lại thiết lập giá trị Ďặt lên mức 450 mm chờ cho hệ thống Ďạt tới trạng thái xác lập kết thúc Hình 4.16 Đường cong thu thập liệu u, Wnc, H từ cảm biến theo thời gian trình điều khiển Sau xử lý số liệu thực Ďể Ďƣa dạng Ďáp ứng bƣớc giá trị Ďặt hàm 1(t) Ďáp ứng hệ thống Ďƣờng cong c hình 4.13 Ta thấy chất lƣợng hệ thống thực Ďạt Ďƣợc nhƣ sau: - Hệ số tắt dần hệ thống   0, - Độ Ďiều chỉnh δ% = 11,2% - Thời gian Ďiều chỉnh: Tqt = 15,1s  - Chỉ tiêu tích phân sai số tuyệt Ďối là: Ic   |  (t ) | d t - 132 –  7,5 Bảng 4.1 ghi lại kết tính toán Ďáp ứng hệ thống hình 4.13 mô sử dụng PID bền vững thí nghiệm thực Bảng 4.1 Kết tính toán đáp ứng hệ thống Tên đại lượng Đáp ứng mô dùng PID bền vững Đáp ứng thực với PID bền vững Độ Ďiều chỉnh (δ%) 19,4% 11,2% Thời gian Ďiều chỉnh (Tqt) 13,29s 15,1s 5,695 7,5 Tích phân sai số tuyệt Ďối  Ic   |  (t ) | d t 4.4 Kết luận Các tiêu chất lƣợng trình Ďộ mô thực tế khác thể sai lệch mô hình Ďối tƣợng mô mô hình thực nghiệm (bảng 4.1) Tuy nhiên sai lệch mô thực tế không lớn Hệ thống Ďảm bảo bền vững chất lƣợng Ďảm bảo hệ số tắt dần hệ thống trƣờng hợp mô máy tính kết chạy thực không nhỏ 0,9 - 133 - KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Những kết thu luận án: Rút công thức Ďặc tính mềm hệ tầng hở cho hệ thống Ďiều khiển nhiều tầng có trễ vận tải công nghiệp Ďó có trình nhiệt (mục 2.2.2.1) Chứng minh Ďặc tính mềm hội tụ gốc tọa Ďộ (mục 2.2.2.2) Điều Ďó cho phép áp dụng hiệu tiêu chuẩn dự trữ ổn Ďịnh mềm tiêu chuẩn Parabol Ďể Ďánh giá dự trữ ổn Ďịnh cho hệ thống Ďiều khiển Ďa tầng Đề xuất phƣơng pháp xác Ďịnh nghiệm Ďặc tính hệ tầng dựa theo Ďặc tính mềm hệ tầng hở (mục 2.2.3) Từ Ďó Ďánh giá dự trữ ổn Ďịnh hệ Ďiều khiển nhiều tầng cách Ďánh giá vị trí cặp nghiệm trội so với Ďƣờng biên mềm mặt phẳng nghiệm Ďa thức Ďặc tính Rút công thức xác Ďịnh cấu trúc Ďiều khiển hệ thống Ďiều khiển nhiều tầng cho trình nhiệt dựa theo quan Ďiểm bền vững chất lƣợng cao (mục 3.2) Thực thực thi hóa Ďiều khiển (mục 3.3) Chỉnh Ďịnh tham số Ďiều khiển việc thiết lập mối quan hệ hệ số Ďiều khiển với số dao Ďộng mềm tần số cắt thời gian trễ Ďối tƣợng (mục 3.4), Ďồng thời chỉnh Ďịnh lại hệ số khuếch Ďại Ďiều khiển (mục 3.5) Xây dựng quy trình chỉnh Ďịnh hệ thống Ďiều khiển nhiều tầng nói chung (mục 3.6.1 3.6.2) hệ hai tầng nói riêng (mục 3.6.3) Kết thực nghiệm phù hợp với luận Ďiểm lý thuyết Ďề xuất Đề xuất nghiên cứu tiếp theo:  Nghiên cứu hoàn thiện phƣơng pháp lựa chọn số quán tính vòng bền vững mong muốn theo quan Ďiểm tăng dần Ďộ bền vững từ vòng vòng  Nghiên cứu mối tƣơng quan toán khử nhiễu vấn Ďề bất Ďịnh Ďối tƣợng nhƣ mối tƣơng quan với toán khử nhiễu  Tiếp tục nghiên cứu thực nghiệm - 134 – TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tham khảo tiếng Việt Hoàng Minh Sơn (2006), Cơ sở hệ thống Ďiều khiển trình, Nhà xuất Bách khoa Hà Nội Nguyễn Văn Mạnh (1993), Lý thuyết điều chỉnh tự động trình nhiệt, ĐHBK Hà nội Nguyễn Văn Mạnh (1999), Phương pháp tối ưu hóa hệ thống điều khiển đối tượng bất định, Luận án TSKH Tr Năng lƣợng Matxcơva Nguyễn Văn Mạnh (2002), Tổng hợp bền vững hệ điều khiển đối tượng bất định //Thông báo Khoa học Hội nghị toàn quốc lần thứ Tự Ďộng hoá Hà nội-2002 Tr 155-161 Nguyễn Văn Mạnh, Nguyễn Việt Dũng (2004), Quan điểm tổng hợp bền vững tối ưu áp dụng cho hệ điều chỉnh đối tượng nhiệt hai tầng, Tạp chí KHCN Nhiệt, 5/2004 Số 57, tr 23-27 Nguyễn Văn Mạnh, Võ Huy Hoàn (2006), Nhận dạng đối tượng hệ điều khiển nhiều vòng, Tạp chí KHCN Nhiệt, 3/2006, Số 68, tr 19-23 Tài liệu tham khảo tiếng Anh A Leva, F.F Donida (2009), Autotuning in cascaded systems based on a single relay experiment, J Process Control, Vol 19, pp 896–905 A Vasičkaninová, M Bakošová (2005), Cascade Fuzzy Logic Control of a Chemical Reactor, 5th Int Conference Process Control, June 7–10, 2005, Strbsk Pleso, Slovakia, pp 175-1 – 175-5 A VASIČKANINOVÁ, M BAKOŠOVÁ, M KARŠAIOVÁ (2007), Cascade fuzzy logic control of a distillation column, 16th Int Conference Process Control, June 11–14, 2007, Strbsk e Pleso, Slovakia 10 Antonio, Visioli (2006), Practical PID Control, Springer - 135 - 11 A Wayne Bequette (2003), Process Control: Modeling, Design and Simulation, Prentice Hall 12 Béla G Lipták (2006), Instrument Engineer Handbook - Process Control and Optimisation, Volume II, CRC Press 13 C.C Hang, A.P Loh, V.U Vasnani (1994), Relay feedback auto-tuning of cascade controllers, IEEE Trans Control Syst Technol 14 42–45 Chen, D.E Seborg (2002), PI/PID controller design based on direct synthesis and disturbance rejection, Ind Eng Chem Res 41 4807–4822 15 D J Cooper (2004), Practical process control using Control Station 3.7, Control Station LLC 16 David Lindsley (2000), Power – plant control and instrumentation, The institution of Electrical Engineers, London, United Kingdom 17 Euler, Leonhard (1989), Introduction to Analysis of the Infinite, English translation, Book II, ISBN-13: 978-0815127611, Springer-Verlag 18 G Lorenzi, D Semino, C Scali, A Brambilla (1995), Design analysis of cascade control schemes for distillation, Proceedings of the 4th IFAC Symposium DYCOPS, Copenhagen, Denmark, pp 255–260 19 G.V.Lakhekar, L.M Waghmare, V.G Asutkar (2010), Fuzzy Approach for Cascade Control of Interconnected System, International Journal of Soft Computing, Vol 5, pp 116-127 20 G.F (Jerry) Gilman (2005), Boiler Control Systems Engineering, The Instrumentation, Systems and Automation Society 21 I Kaya (2001), Improving performance using cascade control and a Smith predictor, ISA Transactions 40 (3) 223–234 22 I Kaya, D P Atherton (2005), Improved Cascade Control Structure for Controlling Unstable and Integrating Processes, Proceedings of the 44th IEEE - 136 – Conference on Decision and Control, and the European Control Conference 2005 Seville, Spain, December 12-15 23 I Kaya, N Tan, D.P Atherton (2007), Improved cascade control structure for enhanced performance, Journal of Process Control, Vol 17, pp 3–16 24 J Nandong, Z Zang (2013), High-performance multi-scale control for stable, integrating and unstable time-delay processes, J Process Control Vol 23, pp 1333–1343 25 J Nandong, Z Zang (2013), Novel multiscale control scheme for nonminimum-phase processes, Ind Eng Chem Res 52 pp 8248–8259 26 J Alvarez-Ramirez, J Alvarez, A Morales (2002), An adaptive cascade control for a class of chemical reactors, International Journal of Adaptive Control and Signal Processing 16 (10) 681–701 27 J Love (2007), Process Automation Handbook: A Guide to Theory and Practice, Springer 28 Jeng J C., Lee M W (2012), Identification and Controller Tuning of Cascade Control Systems Based on Closed-Loop Step Responses, 8th IFAC Symposium on Advanced Control of Chemical Processes 29 Jobrun Nandonga, Zhuquan Zang (2014), Generalized multi-scale control scheme for cascade processes with time-delays, Journal of Process Control 24, pp 1057–1067 30 Jyh-Cheng Jeng (2014), Simultaneous controllers based directly on set-point closed-loop tuning of cascade step-response data, Journal of Process Control 24, pp 652–662 31 K J Astrom, T Hagglund (1995), PID Controller:Theory, Design and Tuning, Instrument Society of America, Research Triangle Park, NC, pp 274281 - 137 - 32 Kaya I.; Tan N.; Atherton D.P (2005), Improved Cascade Control Structure and Controller Design, Proc IEEE Conference on Decision and ControlEuropean Control Conference, CDC-ECC’05, Spain, pp 3055-3060 33 L Buschini, L Ferrarini, C Maffezzoni (1994), Selftuning cascade temperature control, Proceedings of the 3rd IEEE Conference on Control Applications, vol 1, Glasgow, UK, pp 753–758 34 Lyapunov A M (1992), The General Problem of the Stability of Motion , English translations, ISBN-13: 978-0748400621 35 M Veronesi, A Visioli (2011), Simultaneous closed-loop automatic tuning method for cascade controllers, IET Control Theory Appl 5, pp 263–270 36 M Santos, J M de la Cruz, S Dormido (1996), Self-turning of fuzzy logic controllers in cascade loops, Intelligent Systems and Soft Computing for Nuclear Science and Industry, 258-264 37 M V Sadasivarao, M Chidambaram (2006), PID Controller tuning of cascade control systems using genetic algorithm, J Indian Inst Sci., July–Aug, 86, pp 343–354 38 Mario R C., Jacinto L M (2005), IMC design of cascade control, European Symposium on Computer Aided Process Engineering 15th 39 Mason, Samuel J (July 1956) "Feedback Theory - Further Properties of Signal Flow Graphs" Proceedings of the IRE 44, pp 920–926 40 Myke King (2011), Process Control: A Practical Approach, John Wiley & Sons Ltd 41 Morari, M; Zafiriou, E (1989), Robust Process Control, Prentice Hall, ISBN 0-13-782153-0 42 Nyquist, H (1932), Regeneration theory, Bell System Technical Journal, 11, pp 126—147 - 138 – 43 P R Krishnaswamy and G P Rangaiah (1990), When to use cascade control, Ind Engng Chem Res., 29, pp 2163–2166 44 Q Ha, M Negnevitsky, F Palis (1997), Cascade PI-controllers with fuzzy tuning, Proc 6th IEEE International Conference on Fuzzy Systems, vol 1, Barcelona, Spain, pp 361–366 45 R Franks, C Worley (1956), Quantitative analysis of cascade control, industrial Engineering and Chemistry 48 (6), pp 1074–1079 46 S Vivek, M Chidambaram (2004), Cascade controller tuning by relay auto tune method, J Indian Inst Sci Vol 84, pp 89–97 47 S Song, L Xie, and W.J Cai (2002), Auto-tuning of cascade control systems, Proc 4th World Congress on Intelligent Control and Automation, Shangai, P.R China 48 Swapan Basu, Ajay Debnath (2014), Power Plant Instrumentation and Control Handbook: A Guide to Thermal Power Plants, Academic Press, Elsevier Books Reference 49 Satean Tunyasrirut, and Santi Wangnipparnto (2007), Level Control in Horizontal Tank by Fuzzy-PID Cascade Controller, Transactions on engineering, computing ang technology, Volume 19, January 2007 50 T Liu, D Gu, W Zhang (2005), Decoupling two-degree-of-freedom control strategy for cascade control systems, J Process Control, Vol 15, pp 159–167 51 T.H Tran, Q.P Ha, and H.T Nguyen (2007), Robust non-overshoot time responses using cascade sliding mode-PID control, Journal of Advanced Computational Intelligence and Intelligent Informatics, Vol.11, No.10 pp 1224-1231 52 T.-J Yeh (2002), Controller synthesis for cascade systems using bond graphs, International Journal of Systems Science, Vol 33, pp 1161–1177 - 139 - 53 Tao Geng, Jin Zhao (2014), Adaptive Cascade Generalized Predictive Control, International Journal of Intelligence Science, 4, 70-79 54 Tony R Kuphaldt (2010), Lessons In Industrial Instrumentation, Version 1.12 , 9.2010, pp 1860 55 U Mehta, S Majhi (2011), On-line identification of cascade control systems based on half limit cycle data, ISA Trans Vol 50, pp 473–478 56 V M Alfaro, R Vilanova, O Arrieta (2008), Two-Degree-of-Freedom PI/PID Tuning Approach for smooth Control on Cascade Control System, Proceedings of the 47th IEEE Conference on Decision and Control Cancun, Mexico, Dec 9-11 57 V.M Alfaro, R Vilanova, O Arrieta (2009), Robust tuning of twodegree-of-freedom (2-DoF) PI/PID based cascade control systems, J Process Control, Vol 19, pp 1658–1670 58 Visioli A, Piazzi A (2006), An automatic tuning method for cascade control systems, Proceedings of the 2006 IEEE international conference on control applications, pp 2968–73 59 W Altmann (2005), Practical Process Control for Engineers and Technicians, Newnes , 5.2005, pp 16-17 60 Weidong Zhang (2011), Quantitative Process Control Theory, CRC Press, 12.2011, pp.296-298 61 Y Lee, S Park, M Lee (1998), PID controller tuning to obtain desired closed loop responses for cascade control systems, Industrial Engineering and Chemistry Research 37 (5), pp 1859–1865 62 Y Lee, S Oh, S Park (2002), Enhanced control with a general cascade control structure, Industrial and Engineering Chemistry Research, Vol 41, pp 2679–2688 - 140 – 63 YIN Cheng-qiang, HUI Hong-zhong, YUE Ji-guang, GAO Jie, ZHENG Li-ping (2012), Cascade control based on minimum sensitivity in outer loop for processes with time delay, J Cent South Univ, Issue 19, pp 2689−2696 64 www.mathworks.com/help/ident/ug/estimate-process-models-using-theapp.html 65 Ziegler, J.G and Nichols, N B (1942), Optimum settings for automatic controllers, Transactions of the ASME 64 pp 759–768 Tài liệu tham khảo tiếng Nga 66 Мань Н.В (1995), Применение “Оврагоперешагового” метода нелинейной оптимизации для идентификации передаточной функции объектов управления, Теплоэнергетика, № С 71-77 67 Мань Н.В (1996), Расчет робастных систем автоматического регулирования с помощью расширенных комплексных частотных, характеристик, Теплоэнергетика, № 10 С 69-75 Phiên tiếng Anh: N V Manh (1996), Calculation of Robust Automatic Control Systems by Means of Expanded Complex Frequency-Response Characteristics, Thermal Engineering, p 863 http://www.maik.ru/contents/thermeng/thermeng10_96v43cont.htm 68 Мань Н.В (1999), Параболическое правило” анализа устойчивости автоматических систем, Наука & Сотрудничество: Сб Науч Трудов Москва: Творчество, 1999 С 318-327 69 Мань Н.В (2000), Оптимальный синтез робастной каскадной автоматической системы управления, Теплоэнергетика, № С 22-28 Phiên tiếng Anh: N V Man’ p (2000), Optimal Synthesis of a Robust Cascade Automatic Control System, Thermal Engineering, p 145 http://www.maik.ru/contents/thermeng/thermeng9_0v47cont.htm - 141 - 70 Мань Н.В (2000), Робастная настройка многосвязных систем управления по “мягкой” степени колебательности, Теплоэнергетика, № С.48-52 Phiên tiếng Anh: N V Man’ p (2000), Robust Tuning of Multivariable Control Systems in Accordance with a “Soft” Oscillation Index, , Thermal Engineering, p 145 http://www.maik.ru/contents/thermeng/thermeng2_0v47cont.htm 71 Ротач В.Я (1985), Теория автоматического теплоэнергетическими процессами – М.: Энергоатомиздат - 142 – управления DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN Vũ Thu Diệp, Nguyễn Văn Mạnh (2013), Phương pháp khảo sát ổn định hệ điều khiển tầng dựa “Chỉ số dao động mềm”, Tạp chí Năng lƣợng nhiệt, 11/2013, số 114, tr 19-24 Nguyễn Văn Mạnh, Vũ Thu Diệp (2014), Phương pháp tổng hợp hệ điều khiển tầng theo quan điểm bền vững cao, Tạp chí Năng lƣợng nhiệt, 03/2014, số 116, tr 23-27 Vũ Thu Diệp, Nguyễn Văn Mạnh (2014), Lựa chọn hệ số  theo số dao động mềm cho trước hệ thống điều khiển tầng, Tạp chí Năng lƣợng nhiệt, 07/2014, số 118, tr 13-17 Nguyễn Văn Mạnh, Vũ Thu Diệp, Phan Duy Hùng (2014), Chỉ số dao động mềm dự trữ ổn định mềm áp dụng nghiên cứu hệ điều khiển tầng, Tuyển tập báo cáo hội nghị Cơ Ďiện tử toàn quốc lần thứ - VCM-2014, 21-22/11/2014, tr 16-21 Nguyễn Văn Mạnh, Vũ Thu Diệp, Phan Duy Hùng (2016), A synthesis method of robust cascade control system, Journal of Automation and Control Engineering (JOACE), Volume 4, No.2, April, 2016 - 143 - [...]... nó vào Ďiều khiển 1.2.2 Hệ thống điều khiển nhiệt độ hơi quá nhiệt a Phân tích hệ thống Nhiệt Ďộ hơi quá nhiệt (tqn) là một trong những chỉ tiêu rất quan trọng của lò hơi Những sự thay Ďổi nhiệt Ďộ hơi quá nhiệt này nếu không Ďƣợc Ďiều chỉnh thì sẽ ảnh hƣởng lớn Ďến chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của chu trình nhiệt Việc giảm nhiệt Ďộ hơi quá nhiệt không những làm giảm hiệu suất toàn chu trình nhiệt mà còn... Tổng hợp hệ thống điều khiển nhiều tầng Những công trình nghiên cứu về hệ Ďiều khiển tầng Ďầu tiên nhƣ [43] Ďã Ďƣợc Ďề cập từ năm 1990, và số lƣợng tăng nhanh trên các xuất bản khoa học ISI Do tính hữu dụng của nó trong các vấn Ďề Ďiều khiển, cấu trúc tầng cũng Ďƣợc nghiên cứu một cách tổng quát, theo quan Ďiểm phƣơng pháp luận Có hai cách tiếp cận tổng quát hóa trong các nghiên cứu này Mức tổng quát thấp,... cứu ứng dụng trong hệ tầng [53] Cả bộ Ďiều khiển vòng trong và bộ Ďiều khiển vòng ngoài của hệ tầng Ďƣợc thay thế bởi một bộ Ďiều khiển dự báo nói chung Với phƣơng pháp này có thể Ďƣợc Ďƣa vào trong hệ thống chỉnh Ďịnh tự Ďộng công nghiệp có sẵn Năm 2007, T.H Tran cùng Ďồng nghiệp Ďã công bố một công trình nghiên cứu về Ďiều khiển trong hệ tầng [51] Ý tƣởng chính là Ďƣa toàn bộ quá trình vào vòng trong. .. - CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ĐỘNG HỌC HỆ TẦNG 2.1 Nền tảng lý thuyết Xét hệ thống có cấu trúc nhƣ trên hình 2.1: Hình 2.1 Sơ đồ cấu trúc của hệ thống điều khiển một tầng Trong Ďó: z là giá trị Ďặt y là Ďại lƣợng Ďiều chỉnh – Ďầu ra của hệ thống u là tác Ďộng Ďiều chỉnh – Ďầu ra của bộ Ďiều khiển  = z – y là sai số Ďiều chỉnh, là Ďầu vào của bộ Ďiều khiển d là nhiễu quá trình, quy về Ďầu ra của... (Vkh), nhiệt Ďộ khói (tkh) cũng Ďƣợc Ďƣa vào bộ Ďiều khiển Giá trị Ďặt của nhiệt Ďộ hơi quá nhiệt (tqn) Ďƣa vào bộ Ďiều khiển (BĐK) Tại Ďây bộ Ďiều khiển vòng ngoài tính toán và phát tín hiệu Ďiều khiển van phun nƣớc giảm ôn Hình 1.8 là sơ Ďồ cấu trúc Ďiều khiển của hệ thống Ďiều khiển nhiệt Ďộ hơi quá nhiệt - 13 - Hình 1.8 Sơ đồ cấu trúc điều khiển dùng bộ vi phân của hệ thống điều khiển nhiệt độ hơi quá. .. bền vững của hệ thống Một bộ lọc giá trị Ďặt Ďƣa vào vòng ngoài Ďể cải thiện chất lƣợng bám giá trị Ďặt Tuy nhiên với 4 bộ Ďiều khiển thì hệ thống trở nên quá phức tạp trong quá trình chỉnh Ďịnh hệ thống Một công trình nghiên cứu phát triển của phƣơng pháp IMC Ďƣợc công bố gần Ďây là nghiên cứu của Jyh-Cheng Jeng và Ming-Wei Lee [28] Công trình nghiên cứu này trình bày một phƣơng pháp chỉnh Ďịnh tự... Ďiều khiển vòng trong, bộ vòng trong sẽ phát tín hiệu ngay Ďể Ďiều chỉnh lƣu lƣợng gió cho phù hợp Hình 1.11 là sơ Ďồ cấu trúc của hệ thống Ďiều khiển cấp không khí của lò hơi nhà máy nhiệt Ďiện Hình 1.11 Sơ đồ cấu trúc điều khiển hai tầng của hệ thống điều khiển cấp không khí của lò hơi Trên sơ Ďồ này, hệ thống Ďiều khiển bao gồm hai vòng Ďiều chỉnh Vòng Ďiều chỉnh bên trong bao gồm bộ Ďiều khiển. .. hơi ở các tầng cuối tăng lên - 11 - Việc tăng nhiệt Ďộ hơi quá nhiệt quá trị số cho phép sẽ làm giảm tuổi thọ của kim loại ống thậm chí gây sự cố nổ ống của các bộ quá nhiệt Thông thƣờng, hệ thống Ďiều khiển phải giữ sao cho Ďộ sai lệch cực Ďại của nhiệt Ďộ hơi quá nhiệt nhỏ hơn 1% so với nhiệt Ďộ hơi quá nhiệt Ďịnh mức Các nguyên nhân cơ bản làm thay Ďổi nhiệt Ďộ hơi quá nhiệt là: - Thay Ďổi nhiệt hàm... theo chỉ số dao động mềm tương ứng với miền đảm bảo chỉ số dao động mềm Giả sử hệ hở có q nghiệm Ďặc tính nằm bên phải và n-q nghiệm nằm bên trái Ďƣờng biên mềm Ďã cho Tiêu chuẩn dự trữ ổn Ďịnh mềm [67] phát biểu nhƣ sau: Điều kiện cần và đủ để hệ thống có dự trữ ổn định mềm cho trước, là đặc tính mềm của hệ hở tương ứng bao điểm tới hạn (-1,j0) ngược chiều kim đồng hồ q/2 lần, khi =0 Nếu hệ hở... 1.4.2.4 Một số cách tiếp cận khác Ngoài những công trình nghiên cứu với việc sử dụng các phƣơng pháp chỉnh Ďịnh Ďiển hình ở trên thì còn có thêm một số hƣớng nghiên cứu khác: Năm 2002 có công trình nghiên cứu tổng hợp các bộ Ďiều khiển tầng sử dụng Ďồ thị bond [52] của tác giả Yeh Các kết quả lý thuyết Ďã nghiên cứu cho phép một cách nhìn hệ thống kín từ mô hình bond-graph vòng hở và áp dụng với hệ thống