Nghiên cứu điều khiển quá trình nhằm khống chế nồng độ khí thải (CO) trong môi trường

Header Page of 126 HONG TH THU GIANG I HC THI NGUYấN TRNG I HC K THUT CễNG NGHIP - LUN VN THC S K THUT NGNH : TU NG HO nghiên cứu điều khiển trình nhằm T NG HO khống chế nồng độ khí thải (CO) môi tr-ờng HONG TH THU GIANG 2007 2009 Thỏi nguyờn THI NGUYấN 2009 2009 Footer PageS1húa of 126 bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.Lrc-tnu.edu.vn Header Page of 126 I HC THI NGUYấN TRNG I HC K THUT CễNG NGHIP HONG T THU GIANG NG DNG IU KHIN QU TRèNH NHM KHNG CH NNG KH THI (CO) TRONG MễI TRNG CHUYấN NGNH: T NG HO Mó s: TểM TT LUN VN THC S T NG HO THI NGUYấN - 2009 Footer Page of 126 S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.Lrc-tnu.edu.vn Header Page of 126 CễNG TRèNH C HON THNH TI TRNG I HC K THUT CễNG NGHIP THI NGUYấN Ngi hng dn khoa hc: TS NGUYN THANH H Phn bin 1: PGS.TS LI KHC LI Phn bin 2: TS PHM HU C DC Lun s c bo v trc Hi ng chm lun hp ti: Trng i hc K thut cụng nghip, HTN Ngy.thỏngnm 2009 Cú th tỡm lun ti: Th vin Trng i hc K thut cụng nghip, HTN Footer Page of 126 S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.Lrc-tnu.edu.vn Header Page of 126 Lun Cao hc M U Ngy cỏc ngnh cụng nghip phỏt trin mnh m thỡ kốm theo nhng li ớch m nú mang li chớnh l s ụ nhim mụi trng, cỏc nh mụi trng trờn th gii ang lờn ting cnh bỏo v s xung dc trm trng ca mụi trng sng lng khớ thi m cỏc loi mỏy múc m phng tin thi ra, ú cú mt lng ln khớ thi Cỏcbon monoxide (CO) Khớ CO l mt loi khớ khụng mựi, khụng mu, khụng kớch thớch v khụng gõy tn thng liờn mc ú giỏc quan ớt phỏt hin khớ ny Khớ CO c to thnh ch yu t chỏy khụng hon ton nhng cht cú cha cacbon Cú rt nhiu ngun to khớ CO xung quanh nh nh lũ nng, bp than, bp ga, khớ thi ca xe ụtụ, xe gn mỏy Khúi thuc lỏ cng l ngun quan trng to ụ nhim khớ CO cỏc nh mỏy, cụng xng, hm lng Co thng t giỏ tr cao cỏc mụi trng cú din quỏ trỡnh chỏy nh lũ cao, khoang lũ hi, luyn kim, lc du, ng c chy bng xng du, mỏy phỏt in, bói u xe kớn nh C ch v tớnh c hi ca CO c cụng nhn nhiu nht l s liờn kt mnh m ca CO vi Hemoglobin (Hb) S liờn kt ny lm gim Hb v t ú lm gim lng O2 huyt gim chuyn O2 ca cỏc hng cu ti cỏc b phn ca c th v tng s phõn ly O2 Hb mao mch Nh vy CO gõy thiu O2 dn n gim chc nng ca cỏc c quan v t chc nhy cm nh nóo, tim, ni mc, mch mỏu v tiu cu, ú nh hng n sc kho Khi lng O2 khụng khớ nh, nn nhõn cú th mt mi, hoa mt, chúng mt, bun nụn, au u nng CO mụi trng gia tng, tim v nóo ca nn nhõn b nh hng nng n cú th dn n t vong Mc ng c khớ CO ph thuc vo ba yu t; nng khớ CO mụi trng, khong thi gian tn ti nng ú v cng lm vic hay tc tc hớt th ca mi ngi Khi mụi trng m nng khong 80 n 100ppm vũng n gi, cú th lm gim cng lm vic, tc ngc, lon nhp tim nng 100 n 200 ppm ng c khớ CO cú biu hin nh nhc u, bun nụn, u úc kộm minh mn H Footer Page 4Sofhúa 126 bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.Lrc-tnu.edu.vn Header Page of 126 Lun Cao hc thng thn kinh trung ng b tờ lit, hụn mờ v dn n t vong vi nng CO 700ppm hoc ln hn vũng gi Mt s t chc an ton v sc kho th gii t nhng gii hn cho phộp nng khớ CO ni lm vic, nh xng, khu cụng nghip nh sau: - T chc an ton v sinh Hoa K (OSHA) a gii hn chp nhn c vi nng khớ CO l 65ppm gi lm vic - Vin an ton sc kho quc gia M (NIOSHA) ngh gii hn i vi nng khớ CO l 35ppm gi lm vic Do khớ CO l khớ khụng mựi, khụng mu, khụng kớch thớch nờn s hin din ca khớ CO khụng khớ rt khú phỏt hin v nn nhõn b nhim c khớ CO vic chun oỏn bnh cng rt khú khn dn n tỡnh trng t vong nhanh chúng, chớnh vỡ vy CO c mnh danh l th phm git ngi lng l Vit nam, l mt t nc ang phỏt trin mnh v cụng nghip nhng vic x lý cỏc cht thi khụng khớ sn xut cũn cha c quan tõm ỳng mc Vỡ vy i vi cỏc nh mỏy cú lng khớ thi ln nh cỏc nh mỏy nhit in t than, cỏc phõn xng cú quỏ trỡnh nung phụil iu rt ỏng lo ngi nc ta s lng cỏc nh mỏy nhit in, cỏc phõn xng cú quỏ trỡnh nung, nu phụi v cỏc phõn xng , nh mỏy cú nng khớ thi c hi ln cú s lng tng i nhiu Tuy nhiờn hu ht cỏc n v ny mi ch dng vic o v cnh bỏo nng khớ thi ch cha cú bin phỏp gii quyt, x lý v khng ch ng thi bo m an ton cho ngi lao ng Hin mt s c s sn xut quy mụ va v nh cú ỏp dng cỏc phng phỏp x lý khớ c n gin nh: thỏp khớ, thỏp hp th bng vt liu rng ti nc hoc dung dch sa vụi, nhng nhỡn chung cỏc thit b v h thng x lý khớ cỏc khu cụng nghip ny cũn mc thp trỡnh thit k, ch to, trỡnh hnh ca cụng nhõn v ý thc t giỏc ca doanh nghip Theo kt qu iu tra ti cỏc khu cụng nghip cỏc tnh phớa Nam cú khong 5% cỏc c s sn xut cụng nghip cú lũ t nhiờn liu c lp t h thng x lý khớ c hi Ch cú mt s rt ớt cỏc c s sn xut mi xõy dng hin i cú cỏc h thng x lý kốm theo dõy Footer Page 5Sofhúa 126 bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.Lrc-tnu.edu.vn Header Page of 126 Lun Cao hc chuyn cụng ngh, s cũn li hin mi ch xõy dng phng ỏn hoc ỏp dng cỏc bin phỏp truyn thng nh s dng cỏc h thng thụng giú nh xng hoc trng nhiu cõy xanh nờn khụng th hon ton ch ng vic khng ch nng ca khớ c ny Nh vy cú th thy vic s dng cỏc thit b o, giỏm sỏt nng khớ CO nh, cụng xng, mụi trng, ni lm vic v khng ch nú ó tr thnh bc thit m bn lun ny cp ti í ngha khoa hc v tớnh thc tin ca ti - Nghiờn cu iu khin quỏ trỡnh - Kho sỏt tỡm hiu mt s thit b o nng khớ CO mụi trng - Thit k h thng t ng khng ch nng khớ CO mụi trng - Qỳa trỡnh nghiờn cu s gúp phn tng ngun t liu phc v cho cụng tỏc hc v gimg dy trng Phng phỏp nghiờn cu - Nghiờn cu lý thuyt iu khin quỏ trỡnh, tỡm hiu cỏc phng phỏp o nng khớ CO, thit k h thng t ng khng ch nng khớ CO, mụ hỡnh hoỏ v tin hnh mụ phng bng phn mm Matlab Simulink Hiu chnh, nõng cao cht lng h thng bng m lai Footer Page 6Sofhúa 126 bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.Lrc-tnu.edu.vn Header Page of 126 Lun Cao hc CHNG TNG QUAN V IU KHIN QU TRèNH 1.1khỏi nim 1.1.1.Khỏi nim iu khin quỏ trỡnh iu khin quỏ trỡnh l s thao tỏc nhng iu kn ca quỏ trỡnh lm xy nhng thay i mong mun nhng c tớnh u ca quỏ trỡnh iu khin quỏ trỡnh ng dng k thut iu khin t ng iu khin, hnh v giỏm sỏt cỏc quỏ trỡnh cụng ngh nhm m bo cht lng sn phm, hiu qu sn xut v an ton cho ngi, mỏy múc v mụi trng 1.1.2.Cu trỳc v cỏc thnh phn c bn ca h thng iu khin qỳa trỡnh PCS (Process control system) Con ngi Trng thỏi Tham s THIT B IU KHIN Thit b chp hnh Thit b o Quỏ trỡnh cụng ngh Hỡnh 1.1 Cu trỳc c bn ca h thng iu khin quỏ trỡnh Footer Page 7Sofhúa 126 bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.Lrc-tnu.edu.vn Header Page of 126 Lun Cao hc Mt h thng iu khin quỏ trỡnh cha ng ú ton b cỏc gii phỏp o lng, iu khin, hnh v giỏm sỏt nhm m bo cỏc yờu cu ca quỏ trỡnh cụng ngh Trong thc t thỡ iu khin qỳa trỡnh thng c xem nh iu khin cỏc thụng s nh: nhit (to), ỏp sut (p), lu lng (F), mc (L), nng (pH), nh lng v thm trớ c iu khin phn ngvic iu khin cỏc i lng ny thng gp khú khn vỡ iu khin quỏ trỡnh cú nhng c tớnh: Nhng c tớnh ca iu khin quỏ trỡnh: Thng c th hin di bn c tớnh sau: - Thi gian cht ca quỏ trỡnh ( Process dead time) - Tr quỏ trỡnh (Process lag) - H s khuch i ca quỏ trỡnh (Process gain) - Nhiu quỏ trỡnh (Process disturbances) - Thi gian cht ca quỏ trỡnh: ú l khong thi gian gia s thay i tớn hiu u vo n h thng iu khin quỏ trỡnh v ỏp ng ca tớn hiu Hin tng ny l luụn luụn khụng phõn bit dng ca tớn hiu c dựng Ngoi nú cũn c bit n nh: Tr thun tuý, tr ti, hoc tr khong cỏch - tc - Tr quỏ trỡnh: Vỡ quỏ trỡnh khụng cú kh nng nhn hoc thi nng lng mt cỏch liờn tc Qua ú ta cú tr bc mt hoc bc cao - H s khuch i ca quỏ trỡnh: H s khuch i ca quỏ trỡnh c xỏc nh bng t s gia s thay i ca u trờn s thay i ca u vo - Nhiu quỏ trỡnh: L nhng thay i khụng mong mun xy quỏ trỡnh, nú cú xu hng nh hng bt li n giỏ tr ca bin iu khin Khi nghiờn cu iu khin qỳa trỡnh thỡ vic tng hp mch vũng iu khin thng gp khú khn vỡ: - H cú thụng s gii - Trong qỳa trỡnh hot ng khụng nhng cu trỳc ca h thay i (dn n hm truyn ca h thay i) m cũn c thụng s ca h cng thay i Footer Page 8Sofhúa 126 bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.Lrc-tnu.edu.vn Header Page of 126 Lun Cao hc -Tớnh phi tuyn cng nh tớnh tng tỏc rt ln 1.2.Mt s nghiờn cu v ng dng ca cỏc h thng iu khin quỏ trỡnh 1.2.1.B iu tc tua bin thu lc Trong t nhiờn cú nhiu ngun nng lng phc v cho sn xut v sinh hot, chim t trng ln nht cỏc ngun nng lng ú phi k n thu in iu khin nh mỏy thu in nhm t c cụng sut ti u l ht sc quan trng Tua bin thu lc l mt b phn quan trng nht nh mỏy thu in, bng vic thay i tc nú quyt nh thay i cụng sut phỏt ca t mỏy Mi tua bin c cung cp mt h thng iu tc t ng riờng bit cú kh nng iu khin tc , cụng sut phỏt, lu lng nc vo tua bin cho phộp t mỏy hnh n nh, hon ho ch hnh song song vi v vi h thng in B iu tc cú nguyờn lý iu chnh l thut toỏn PID cú nhỏnh hi tip - iu khin v trớ s dng thut toỏn iu chnh PID, tớn hiu vo l v trớ thc ca cỏnh hng v vũng trt ca cỏc servomotor Khi hnh ch quỏ ti, s gii hn tc ca cỏc cỏnh hng v bỏnh xe cụng tỏc c t lờn hng u nhm trỏnh tua bin lch v trớ ti u im t v trớ ca bỏnh xe cụng tỏc c tớnh toỏn da theo im t v trớ cỏnh hng v giỏ tr ct nc - iu khin gii hn m: m gii hn cú th iu chnh khong -5ữ105% - iu khin tc: S dng thut toỏn iu chnh PID cú phn hi, giỏ tr t ca b iu chnh tc cú th c iu chnh khong 90ữ110% Di tn s cht cú tỏc dng sut thi gian hnh song song v cú th iu chnh c B iu chnh PID s xỏc nh im t cho servomotor iu khin cỏnh hng bng cỏch tớnh toỏn s sai lch gia giỏ tr t v tc thc t Hm truyn ca b iu khin b qua hin tng tr Footer Page 9Sofhúa 126 bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.Lrc-tnu.edu.vn Header Page 10 of 126 Lun Cao hc Td s ) Ti s G(s) 1 Kp (1 Td s )bp Ti s Kp (1 Vi sai: Trong ú (1.1) Kp: l h s t l Ti: Thi gian tớch phõn bp: dc ca c tớnh tc Khi bp = G ( s) Kp(1 Td s) Ti s (1.2) - iu khin m cỏnh hng: Giỏ tr t cú th c iu chnh khong t -5ữ105%, ch hnh ca b iu khin ny ch cú th c la chn t mỏy hnh ch song song, cỏc ch khỏc im t ca m s l m thc s ca cỏnh hng - iu khin lu lng: Giỏ tr t cú th c iu chnh khong 5ữ105% Lu lng thc t c tớnh toỏn t ct nc, tc tuabin, v trớ ca cỏnh hng v bỏnh xe cụng tỏc B iu khin s dng thut toỏn PI, xỏc nh giỏ tr t cho v trớ ca sensor cỏnh hng bng cỏch tớnh toỏn s khỏc gia giỏ tr t v lu lng thc t Hm truyn ca b iu khin cú dng: G( s) Kp(1 ) Ti s (1.3) - iu khin mc nc: Giỏ tr im t ó c xỏc nh trc, nú ch cú th xỏc nh li thụng qua cỏc thit b u cui, bng hnh hay giao din thụng tin B iu khin s dng thut toỏn PI S h thng iu tc tuabin: Footer Page 10 S of húa126 bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.Lrc-tnu.edu.vn Header Page 79 of 126 Lun Cao hc 76 Bc 2: Xỏc nh cỏc vect Ak(x) v Bk(y) k = 1, 2, , p theo: TAk Ak x1 ; Ak x ; Ak x n (3.13) TBk Bk y1 ; Bk y ; Bk y m Bc 3: Xỏc nh mụ hỡnh cho lut iu khin: Theo qui tc MAX -MIN: R k Min Ak ; TBk (rijk ), i 1,2, n; j 1,2, , m (3.14) Theo qui tc MAX -PROD: k R k Ak T Bk (rij ) (3.15) Bc 4: Thit lp lut hp thnh: Theo qui tc MAX -MIN: R MAX rijk , k 1,2, p (3.16) Theo Sum-Min v Sum -Prod: p R Min 1, R k k (3.17) Qui tc ny cú tớnh cht thng kờ hn, nú trỏnh c trng hp a s cỏc mnh hp thnh cú cựng giỏ tr u nhng vỡ khụng phi l ln nht nờn khụng c tớnh n qui tc ch quan tõm n giỏ tr max 4.3.5 B iu khin m tnh L b iu khin m cú quan h vo -ra y(x) liờn h theo mt phng trỡnh i s (phi tuyn) Cỏc b iu khin m tnh in hỡnh l b khuych i P, b iu khin Relay hai v trớ, ba v trớ Mt cỏc dng hay dựng ca b iu khin m tnh l b iu khin m tuyn tớnh tng on, nú cho phộp ta thay i mc iu khin cỏc phm vi khỏc ca quỏ trỡnh, ú nõng cao c cht lng iu khin Footer Page 79 S of húa126 bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.Lrc-tnu.edu.vn Header Page 80 of 126 Lun Cao hc 77 B iu khin m tnh cú u im l n gin, d thit k, song nú cú nhc im l cht lng iu khin khụng cao vỡ cha cp n cỏc trng thỏi ng (vn tc, gia tc) ca quỏ trỡnh, ú nú ch c s dng cỏc trng hp n gin 4.3.6 B iu khin m ng L b iu khin m m u vo cú xột ti cỏc trng thỏi ng ca i tng Vớ d vi h iu khin theo sai lch thỡ u vo ca b iu khin m ngoi tớn hiu sai lch e theo thi gian cũn cú cỏc o hm ca sai lch giỳp cho b iu khin phn ng kp thi vi cỏc bin ng t xut ca i tng Cỏc b iu khin m ng hay c dựng hin l b iu khin m theo lut t l tớch phõn, t l vi phõn v t l vi tớch phõn (PI, PD, PID) Mt b iu khin m theo lut I cú th thit k t mt b m theo lut P (b iu khin m tuyn tớnh) bng cỏch mc ni tip mt khõu tớch phõn kinh in vo trc hoc sau m ú Do tớnh phi tuyn ca h m, nờn vic mc khõu tớch phõn trc hay sau h m hon ton khỏc Khi mc ni tip u vo ca mt b iu khin m theo lut t l mt khõu vi phõn s c mt b iu khin m theo lut t l vi phõn PD Thnh phn ca b iu khin ny cng ging nh b iu khin theo lut PD thụng thng bao gm sai lch gia tớn hiu ch o v tớn hiu ca h thng e v o hm ca sai lch e Thnh phn vi phõn giỳp cho h thng phn ng chớnh xỏc hn vi nhng bin i ln ca sai lch theo thi gian Phỏt trin tip t vớ d v b iu khin m theo lut P thnh b iu khin m theo lut PD hon ton n gin Trong k thut iu khin kinh in, b iu khin PID c bit n nh l mt gii phỏp a nng v cú ng dng rng ln nh ngha v b iu khin theo lut PID kinh in trc õy cú th s dng cho mt b iu khin m theo lut PID c thit k theo hai thut toỏn: Footer Page 80 S of húa126 bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.Lrc-tnu.edu.vn Header Page 81 of 126 Lun Cao hc 78 - Thut toỏn chnh nh PID - Thut toỏn PID tc B iu khin m c thit k theo thut toỏn chnh nh PID cú ba u vo gm sai lch e gia tớn hiu ch o v tớn hiu ra, o hm v tớch phõn ca sai lch u ca b iu khin m chớnh l tớn hiu iu khin u (t) t d u(t ) K e edt TD e TI dt Vi thut toỏn PID tc , b iu khin PID cú u vo: sai lch e gia tớn hiu u vo v tớn hiu ch o, o hm bc nht e, v o hm bc hai e ca sai lch u ca h m l o hm du /dt ca tớn hiu iu khin u (t) d du d2 K e e e dt dt T ( dt ) I Do thc t thng cú mt hai thnh phn c b qua nờn thay vỡ thit k b iu khin PID hon chnh ngi ta thng tng hp cỏc b iu khin PI hoc PD B iu khin PID m c thit k trờn c s ca b iu khin PD m, bng cỏch mc ni tip u ca b iu khin PD m mt khõu tớch phõn Cho n nay, nhiu dng cu trỳc ca PID m cũn c gi l b iu chnh m ba thnh phn ó c nghiờn cu Cỏc dng cu trỳc ny thng c thit k trờn c s tỏch b iu khin PID thnh hai b iu chnh PD v PI Vic phõn chia ny ch nhm mc ớch thit lp cỏc h lut cho PI v PD gm hai bin vo, mt bin ra, thay vỡ phi thit lp ba bin vo 4.3.7.B iu khin m lai Khỏi nim chung H m lai (Furry - hybid) l mt h thng iu khin t ng ú thit b iu khin gm hai thnh phn: Footer Page 81 S of húa126 bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.Lrc-tnu.edu.vn Header Page 82 of 126 Lun Cao hc 79 Phn thit b iu khin rừ(thng l b iu khin kinh in PID ) Phn h m B iu khin m quỏ trỡnh lm vic cú kh nng t chnh nh thụng s ca nú cho phự hp vi s thay i ca i tng c gi l b iu khin thớch nghi Mt h thng iu khin thớch nghi, cho dự cú hay khụng s tham gia ca h m, l h thng phỏt trin cao v cú tim nng c bit, song gn lin mi nhng u im ú l lng tớnh toỏn thit k ln Phn ln cỏc h thng iu khin m lai l h thớch nghi Khỏi nim thớch nghi nh ngha õy khụng bao gm cỏc gii phỏp thay i cu trỳc h thng cho dự s thay i ú cú th phn no phc v mc ớch thớch nghi Chng hn h thng m tớnh t thớch nghica thit b c iu khin thc hin bng cỏch da vo thay i ca i tng m chn khõu iu khin cú tham s thớch hp s cỏc khõu cú cựng cu trỳc nhng vi nhng tham s khỏc ó c ci t t trc, cng khụng c gi l h iu khin thớch nghi Tớnh thớch nghi ca cỏc loi h thng ny c thc hin bng cỏch chuyn cụng tc n b iu khin cú tham s phự hp ch khụng phi t chnh nh li tham s ca b iu khin ú theo ỳng ngha ca mt b iu khin thớch nghi ó nh ngha Thc t ng dng ca b iu khin m cho thy khụng phi c thay th mt b iu khin kinh in bng mt b iu khin m thỡ s cú mt h thng tt hn.Trong nhiu trng hp c bit, h thng cú c tớnh ng hc tt hn v bn vng cn phi thit k thit b iu khin lai gia b iu khin m v b iu khin kinh in.T ú dn n khỏi nim h m lai v lnh vc thit k, ng dng b iu khin m lai nõng cao cht lng iu khin ca h thng Kt lun: - Cỏc b iu khin P, PI hoc PID ó iu khin c cỏc i tng k thut rt hon thin v cho c tớnh ng hc ca ton b h thng rt tt Nhng x lý thờm cỏc tớn hiu o v tng thờm kh nng chun oỏn cho h thng, cn thay th bc u tiờn b iu khin kinh in bng b iu khin m v phỏt trin thờm Footer Page 82 S of húa126 bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.Lrc-tnu.edu.vn Header Page 83 of 126 Lun Cao hc 80 h iu khin da trờn c s ca b iu khin m ny cú c cỏc tớnh cht iu khin mong mun Cựng vi k thut m, cỏc b iu khin chung cho phộp to mt kh nng iu khin i tng phong phỳ v a dng - Chớnh vỡ lý trờn nờn bn ỏn ó chn b iu khin m iu khin h truyn ng in mt chiu nhm nõng cao hn na cht lng ca h truyn ng v tng phm vi ng dng thc t 4.4 Xõy dng b iu khin m cho quỏ trỡnh khng ch nng khớ CO 4.4.1.t Trong thc t phỏt huy ht u im ca mi loi b iu khin m v b iu khin rừ, ngi ta thng dựng cỏc h kt hp gia hai loi b iu khin truyn thng v iu khin m vi nhau, vy ta cú cỏc h iu khin m lai Ta xột h iu khin cú cu trỳc vũng, vi mch vũng th nht l b iu khin PID v vũng hai l b iu khin m u im chớnh ca h iu khin ni nhiu vũng l cú th thit k b iu khin cho mi vũng theo yờu cu cht lng riờng ca vũng ú, vỡ vy b iu khin s n gin hn v cht lng cao hn Ta s i thit k h thng iu khin nng khớ CO cp th nht dựng b iu khin PID truyn thng, cp th hai dựng b iu khin m chnh nh tham s b iu khin PID 4.4.2 B iu khin PID truyn thng Do cu trỳc n gin v bn vng nờn cỏc b iu khin PID c dựng ph bin cỏc h iu khin cụng nghip Hm truyn t ca b iu khin PID l: G(s) =Kp +Ki/s +Kds Trong ú Kp, Ki, Kd l cỏc h s t l, tớch phõn v o hm Nu vit theo hm thi gian thỡ tớn hiu ca b iu khin PID l: Footer Page 83 S of húa126 bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.Lrc-tnu.edu.vn Header Page 84 of 126 Lun Cao hc 81 t de(t ) u (t ) K p e(t ) e( )d Td Ti dt Trong ú: Ti = Kp/Ki, Td = Kd/Kp l hng s thi gian tớch phõn v o hm Vỡ cỏc h s ca b iu khin PID ch c tớnh toỏn cho mt ch lm vic c th ca h thng, vy quỏ trỡnh hnh luụn phi chnh nh cỏc h s ny cho phự hp vi thc t phỏt huy tt hiu qu ca b iu chnh v cụng vic ny thng c cỏc nhõn viờn hnh tin hnh theo kiu thm dũ Da theo nguyờn lý chnh nh ú, ta thit k b iu chnh m vũng ngoi chnh nh tham s b PID vũng 4.4.4 Thit k b iu khin m chnh nh tham s b iu khin PID Xột h iu khin nng khớ CO cú cu trỳc nh hỡnh ( 3.2 ) vi b iu khin bờn dựng PID truyn thng, cũn bờn ngoi dựng b iu khin m t ng chnh nh tham s Kp ca b PID, Gi thit h s t l cho phộp thay i khong [Kpmin, Kpmax] tin li tớnh toỏn ta bin i chỳng v n v tng i: K p' K p K p K p max K p Nh vy nhim v c th ca ta l thit k b iu khin m chnh nh t ng tham s Kp 4.4.4.1 nh ngha cỏc bin vo - i lng vo ca b iu khin m (KM) l sai lch gia nng khớ CO cn gi n nh (tớn hiu ch o) v nng khớ CO thc nh xng (SL l giỏ tr rừ) - i lng ca b KM l in ỏp iu khin m ca van cp khớ Oxi Footer Page 84 S of húa126 bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.Lrc-tnu.edu.vn Header Page 85 of 126 Lun Cao hc 82 4.4.4.2 Xỏc nh m - Min giỏ tr vt lý (c s) ca cỏc bin vo - ra: *) INPUT c chn giỏ tr t -20 n +20 *) OUTPUT c chn giỏ tr t n - S lng cỏc m (giỏ tr ngụn ng): INPUT {RN, N, TB, L}(Rt nh, nh, trung bỡnh, ln) OUTPUT(MRN, MN, MTB, ML}(M rt nh, m nh, m trung bỡnh, m ln) - Xỏc nh hm liờn thuc: Hm liờn thuc ca INPUT gm bin ngụn ng v OUTPUT gm bin ngụn ng 4.4.3.3 Mụ phng b iu khin m MATLAB a Xõy dng cỏc ca b iu khin m Ta cú b iu khin m, cỏc hm liờn thuc tớn hiu vo, hm liờn thuc u ra, lut iu khin v kt qu mụ phng c ch trờn hỡnh sau: Footer Page 85 S of húa126 bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.Lrc-tnu.edu.vn Header Page 86 of 126 Lun Cao hc 83 Hỡnh 4.8 B u khin m Hỡnh 4.9 Cỏc hm liờn thuc u vo Footer Page 86 S of húa126 bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.Lrc-tnu.edu.vn Header Page 87 of 126 Lun Cao hc 84 Hỡnh 4.10: Cỏc hm liờn thuc u - Tp cỏc lut ca b iu khin m v th hin lut dng mt c biu din trờn hỡnh 4.11; 4.12 Hỡnh 4.11: Cỏc lut iu khin Footer Page 87 S of húa126 bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.Lrc-tnu.edu.vn Header Page 88 of 126 Lun Cao hc 85 Hỡnh 4.12: Lut dng mt Hỡnh 4.13: s cu trỳc h thng cú b iu khin m Footer Page 88 S of húa126 bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.Lrc-tnu.edu.vn Header Page 89 of 126 Lun Cao hc 86 b Kt qu mụ phng Khi cha cú b iu khin m Khi cú b iu khin m Hỡnh 4.14: Kt qu mụ phng Nhn xột: Hỡnh 4.14 l kt qu mụ phng chn tham s ca b PID l [KD=TD =200; KI =1/TI = 30, KP = 3.103] cha a thờm b iu khin m vo v a thờm b iu khin m va thit k vo chnh nh tham s ca b iu khin PID Theo kt qu mụ phng nh hỡnh 4.14 ta thy sau hiu chnh tham s KP cỏc thụng s ca c tớnh ca h l: - quỏ iu chnh = 3% - Thi gian quỏ tqd = 7s Footer Page 89 S of húa126 bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.Lrc-tnu.edu.vn Header Page 90 of 126 Lun Cao hc 87 - Thi gian ỏp ng tm = 7s Nh vy Khi chn cỏc m v lut iu khin thớch hp thỡ lut iu khin m giỳp cho h t c chớnh xỏc cao hn B iu khin m giỳp cho quỏ iu chnh gim xung, cht lng iu khin ca h thng tng lờn hn so vi ch s dng b iu chnh PID Footer Page 90 S of húa126 bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.Lrc-tnu.edu.vn Header Page 91 of 126 Lun Cao hc 88 KT LUN Trong bn lun ó nghiờn cu ng iu khin quỏ trỡnh nhm khng ch nng khớ thi (CO) mụi trng v ó t c cỏc kt qu c th nh sau: - Nghiờn cu tng quan v iu khin quỏ trỡnh, khỏi nim iu khin quỏ trỡnh, cu trỳc v khỏi nim c bn ca h iu khin quỏ trỡnh PCS, mt s nghiờn cu v ng dng ca cỏc h thng iu khin quỏ trỡnh, cỏc phng trỡnh ng hc ca quỏ trỡnh, mt s thit b c bn iu khin quỏ trỡnh - Cỏc thut toỏn iu khin quỏ trỡnh Cỏc b iu khin, tng hp mch vũng iu khin quỏ trỡnh: tng quan chnh nh b iu khin PID, tng quan chnh nh b iu khin PI, cu trỳc iu khin theo mụ hỡnh ni IMC, iu khin tng, iu khin feedforward - Thit k v mụ phng h thng t ng khng ch nng khớ CO cho mt phõn xng: Tng quan v h thng t ng khng ch nng khớ, S cu trỳc h thng t dng khng ch nng khớ CO v hm truyn t ca cỏc phn t h thng Mụ phng c tớnh ca h thng bng phn mm matlab simulink - ng dng iu khin m nõng cao cht lng iu khin quỏ trỡnh v cho kt qu tt - Vi kt qu ban u thu c lun c s dng lm ti liu cụng tỏc ging dy ca bn thõn tụi v tụi mong mun nu nh cú iu kin hn na v thi gian v kin thc, kt qu nghiờn cu ca lun s c ng dng thc t v em li hiu qu cao Footer Page 91 S of húa126 bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.Lrc-tnu.edu.vn Header Page 92 of 126 Lun Cao hc 89 TI LIU THAM KHO 1.Nguyn Doón Phc Phan Xuõn Minh Hỏn Thnh Trung (2008) Lý thuyt iu khin phi tuyn nh xut bn Khoa hc k thut 2.Nguyn Thng Ngụ (1999) Lý thuyt iu khin t ng hin i nh xut bn Khoa hc k thut 3.Phan Xuõn Minh, Nguyn Doón Phc (2006) Lý thuyt iu khin m nh xut bn Khoa hc k thut 4.Nguyn Doón phc (2005) Lý thuyt iu khin hin i nh xut bn khoa hc k thut 5.TS Nguyn Nh Hin, TS Li khc Lói (2007) H m v Nron k thut iu khin nh xut bn khoa hc t nhiờn v cụng ngh 6.Phm Thng Hn, Nguyn Trng Qu, Nguyn Vn Ho, Nguyn Th Vn (1997), K thut o lng cỏc i lng vt lý v 2, Nh xut bn giỏo dc , H ni NIOSH Preventing Carbon Monoxide poisoning from Small Gasoline Powered Engines and Tools Alert DHHS (NIOSH) Publication, HTML Document Footer Page 92 S of húa126 bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.Lrc-tnu.edu.vn Header Page 93 of 126 Lun Cao hc 90 TểM TT LUN VN Ni dung nghiờn cu ca bn lun Nghiờn cu iu khin quỏ trỡnh nhm khng ch nng khớ thi CO mụi trngbao gm cỏc phn chớnh sau: - Trỡnh by lý la chn ti: Tỏc hi ca ụ nhim mụi trng, tỏc hi ca khớ CO n sc kho ca ngi c bit l vi nhng ngi thng xuyờn phi lao ng mụi trng cú nng khớ CO cao hn mc cho phộp - Nghiờn cu tng quan v iu khin quỏ trỡnh, khỏi nim c bn, cu trỳc, ng dng ca iu khin quỏ trỡnh vo mt s h thng c th nh h thng pha ch nc ngt, thỏp chng nh mỏy lc du Tỡm hiu mt s thit b o s dng iu khin quỏ trỡnh nh cỏc loi van, ng c in v c cu in t, cỏc loi cm bin o nhit , o lu lng, o ỏp lc, o nng - Nghiờn cu cỏc thut toỏn ca iu khin quỏ trỡnh, cỏc b iu khin P, I, D, PI, PD, PID v cỏc phng phỏp iu khin s dng iu khin quỏ trỡnh nh phng phỏp iu khin theo mụ hỡnh d bỏo PMC, phng phỏp d bỏo Smith Cu trỳc iu khin theo mụ hỡnh ni suy Tng hp cỏc mch vũng iu khin quỏ trỡnh - Tin hnh thit k v mụ phng cho mt h thng c th l h thng t ng khng ch nng khớ CO, gii thiu tng quan v h thng, a s cu trỳc h thng, hm truyn t ca cỏc thit b h thng, tin hnh mụ phng bng phn mm matlap simulink, la chn b thụng s ca b PID cho h thng - Nghiờn cu lý thuyt iu khin m, m lai v ng dng iu khin m lai hiu chnh thụng s ca b PID v nõng cao cht lng h thng iu khin Footer Page 93 S of húa126 bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.Lrc-tnu.edu.vn ... đề tài - Nghiên cứu điều khiển trình - Khảo sát tìm hiểu số thiết bị đo nồng độ khí CO môi trường - Thiết kế hệ thống tự động khống chế nồng độ khí CO môi trường - Qúa trình nghiên cứu góp phần... ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP HOÀNG TỊ THU GIANG ỨNG DỤNG ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH NHẰM KHỐNG CHẾ NỒNG ĐỘ KHÍ THẢI (CO) TRONG MÔI TRƯỜNG CHUYÊN NGÀNH: TỰ ĐỘNG HOÁ Mã số: TÓM... học tập giảmg dạy trường Phƣơng pháp nghiên cứu - Nghiên cứu lý thuyết điều khiển trình, tìm hiểu phương pháp đo nồng độ khí CO, thiết kế hệ thống tự động khống chế nồng độ khí CO, mô hình hoá