Ứng dụng phương pháp điều khiển dự báo theo mô hình cho điều khiển nhiệt độ trong quá trình làm lạnh nhanh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRẦN THANH DƢƠNG ỨNG DỤNG PHƢƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN DỰ BÁO THEO MÔ HÌNH CHO ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ TRONG QUÁ TRÌNH LÀM LẠNH NHANH Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển Tự động hóa Mã số: 60.52.02.16 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng - Năm 2017 Công trình hoàn thành ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Người hướng dẫn khoa học: TS Trần Thị Minh Dung Phản biện 1: TS Nguyễn Lê Hòa Phản biện 2: TS Nguyễn Văn Sum Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ ngành Điều khiển tự động hóa học Đại học Đà Nẵng vào ngày 06 tháng năm 2017 * Có thể tìm hiểu luận văn tại: Trung tâm Thông tin - Học liệu, Đại học Đà Nẵng MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Điều khiển dự báo số phương pháp điều khiển thu nhiều thành công ứng dụng vào điều khiển trình trình công nghiệp Ra đời vào năm 70 kỷ trước, dạng ban đầu phương pháp bổ sung cho việc tự chỉnh định thích nghi tham số điều khiển công nghiệp PID, song điều khiển dự báo nhanh chóng cho thấy tính ưu việt so với phương pháp tự chỉnh thông thường khác, chẳng hạn phương pháp cực tiểu tương quan (minimum variance MV), dự báo Smith (Smith predictor), cực tiểu tương quan tổng quát (generalized minimum variance GMV , áp dụng vào trình công nghiệp có tính pha không cực tiểu Điều khiển dự báo sách lược điều khiển sử dụng phổ biến điều khiển trình công thức MPC bao gồm điều khiển tối ưu, điều khiển trình ngẫu nhiên, điều khiển trình có trễ, điều khiển biết trước quỹ đạo đặt Một ưu điểm khác MPC điều khiển trình có tín hiệu điều khiển bị chặn, có điều kiện ràng buộc, nói chung trình phi tuyến mà ta thường gặp công nghiệp, đặc biệt trình phi tuyến phức tạp Việc nghiên cứu ứng dụng điều khiển dự báo công nghiệp sản xuất rượu, bia, nước giải khát, sữa giải pháp quan trọng, có ý nghĩa thực tiễn, kinh tế kỹ thuật Xuất phát từ thực tế nhằm góp phần phát triển ngành tự động hóa nói chung nghiên cứu ứng dụng điều khiển dự báo cho điều trình sản xuất theo mẻ Nhà máy sản xuất Bia Saigon Sabeco khu vực miền trung Tây Nguyên Đắk Lắk Trong khuôn khổ khóa học Cao học, chuyên ngành kỹ thuật điều khiển tự động hóa Đại học Đà Nẵng, đỡ Nhà trường, Quý Thầy, Cô giáo tổ Bộ môn tự động hóa TS Trần Thị Minh Dung tác giả lựa chọn đề tài tốt nghiệp là: Ứng dụng mô hình điều khiển dự báo cho điều khiển nhiệt độ trình làm lạnh nhanh Mục tiêu nghiên cứu Ứng dụng mô hình điều khiển dự báo cho điều khiển nhiệt độ trình làm lạnh nhanh góp phần nâng cao chất lượng điều khiển, đáp ứng nhanh, đảm bảo nhiệt độ đầu ổn định sau qua trao đổi nhiệt dạng bảng Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu - Mô hình thật trao đổi nhiệt dạng bảng sử dụng thực tế Nhà máy sản xuất Bia Saigon Sabeco khu vực miền trung Tây Nguyên Đắk Lắk Tác giả lựa chọn đối tượng nghiên cứu thiết bị làm lạnh nhanh dạng bảng - Nghiên cứu mô hình điều khiển dự báo ứng dụng vào điều khiển nhiệt độ cho trình làm lạnh nhanh - Đề tài thực phạm vi mô mô hình hóa công cụ Matlab Simulink để đánh giá kết Phƣơng pháp nghiên cứu Nghiên cứu lý thuyết điều khiển PID MPC Thu thập, nghiên cứu tài liệu liên quan đến đề tài, báo, công trình khoa học công bố, Nghiên cứu lý thuyết để xây dựng mô hình thuật toán; mô hình hóa mô hệ thống công cụ Matlab Simulink nhằm kiểm chứng thuật toán điều khiển, chất lượng điều khiển Bố cục đề tài Ngoài phần mở đầu phần kết luận, luận văn gồm chương: - Chương 1: Tổng quan lý thuyết điều khiển trình điều khiển dự báo - Chương 2: Quy trình, công nghệ sản xuất bia - Chương 3: Xây dựng mô hình điều khiển dự báo cho điều khiển nhiệt độ trình làm lạnh nhanh CHƢƠNG TỔNG QUAN LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH VÀ ĐIỀU KHIỂN DỰ BÁO 1.1 ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH 1.1.1 Khái niệm điều khiển trình Trong nội dung luận văn này, khái niệm điều khiển trình hiểu ứng dụng kỹ thuật điều khiển tự động điều khiển, vận hành giám sát trình công nghệ, nhằm đảm bảo chất lượng sản phẩm, hiệu sản xuất an toàn cho người, máy móc môi trường Dựa đặc tính đại lượng đặc trưng (biến đầu biến trạng thái tiêu biểu), ta phân loại trình thành: trình liên tục, trình gián đoạn, trình rời rạc, trình mẻ 1.1.2 Mục đích chức điều khiển trình 1.1.3 Phân cấp chức điều khiển trình 1.1.4 Các thành phần hệ thống 1.2 PHƢƠNG PHÁP DÙNG PID ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ 1.2.1 Đặc tính điều khiển PID Hình 1.8 Câu trúc điều khiển phản hồi dùng điều khiển PID Nhiệm vụ điều khiển PID phát sai lệch, tạo hàm điểu khiển u(t) cho hệ thống ổn định đảm bảo chất lượng động, tĩnh theo yêu cầu điều khiển PID xây dựng dựa ba chức điều khiển tỷ lệ (P), tích phân (I), đạo hàm (D) biểu diễn Phương trình điều khiển u (t ) K c e(t ) t e(t )dt D I de(t ) dt (1.1) Trong đó: e(t ) ySP yt sai lệch điều khiển (đưa vào điều khiển); u(t) đại lượng đầu điều khiển PID tác động vào đối tượng điều khiển; Kc hệ số khuếch đại, đơn vị tính không thứ nguyên, người ta dùng dạng khác PB dải tỷ lệ tính theo % PB 100 ; i , D số tích phân, đạo Kc hàm tính theo đơn vị thời gian Biểu diễn PID dạng hàm truyền U (S ) E (S ) Is ke D s (1.2) Khi sử dụng người ta bổ sung thêm lọc để hạn chế thành phần đạo hàm ta có: U (S ) E (S ) ke 1 Is s Ds D (1.3) Trong đó: α lấy từ (0,05 đến 0,2) E(s) Is Kc + + U(s) + s Ds D Hình 1.9 Cấu trúc PID kiểu song song Hình 1.9 mô tả cấu trúc PID theo (1.2) gọi cấu trúc nối song song Đặc điểm cấu trúc tác động xem kênh thành phần Ngoài điều khiển PID sử dụng dạng nối tiếp U (S ) E (S ) ke I s Is s Ds D (1.4) PID cấu trúc nối tiếp có đặc điểm tác động xen kênh chức điều khiển 1.2.2 Nhiệm vụ giải pháp thiết kế điều khiển PID 1.2.3 Khái quát phƣơng pháp đơn giản hóa mô hình trình 1.2.4 Phƣơng pháp nhận dạng mô hình theo tác động hàm nhảy cấp 1.2.5 Thiết kế chỉnh định điều khiển PID a Tổng hợp trực tiếp điều khiển (DS-PID) Cấu trúc tổng quát hệ thống điều khiển biểu diễn hình 1.12 với ySP(t) tín hiệu đặt, y(t) đáp ứng đầu hệ thống ysp(s) + GC(s) U(s) Gp(s) y(s) Hình 1.12 Sơ đồ cấu trúc điều khiển trình đơn giản hóa Y (s) Y sp ( s ) GC ( s ) G p (s) Y ( s) Ysp ( s ) Để xác định GC ( s ) , ta gán cho hệ kín mong muốn có dạng tính bậc có trễ: Y ( s ) K CL e c s Ysp ( s ) cs Trong đó: KCL hệ số khuếch đại mạch vòng kín theo tín hiệu đặt; c thời gian chết mạch vòng kín; c số thời gian mạch vòng kín b Chỉnh định điều khiển PID theo phương pháp Nichols – Zigler Bước 1: Thiết lập hệ kín với chức tỷ lệ P, KC ban đầu có giá trị nhỏ, cho hệ thống kín vận hành ổn định điểm cân Bước 2: Tăng giá trị Kc cách từ từ, cho tạo dao động đầu xung quanh điểm cân Ghi lại đặc tính dao động (như hình 1.14) giá trị KC điểm dao động gọi KCth chu kỳ dao động Bước 3: Tính toán giá trị KC, Với điều chỉnh P: K C I , D 0,5KCth theo dẫn PI: K C 0,3KCth ; I ; D Bước 4: Cài đặt giá trị tính toán vào điều chỉnh, tinh chỉnh K C , I , D để nhận giá trị có đáp ứng tốt 1.3 TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KHIỂN DỰ BÁO 1.3.1 Giới thiệu Điều khiển dự báo đời cách khoảng vài thập kỷ (từ năm 1960 có nhiều ứng dụng thành công công nghiệp) (Richalet, 1993) Hiện điều khiển dự báo chiến lược điều khiển sử dụng phổ biến việc điều khiển trình Bộ điều khiển dự báo dùng mô hình để đoán trước đáp ứng tương lai đối tượng điều khiển thời điểm rời rạc phạm vi dự báo (Prediction horizon) định Dựa vào đáp ứng dự báo này, thuật toán tối ưu hoá sử dụng để tính toán chuỗi tín hiệu điều khiển tương lai phạm vi điều khiển (Control horizon) cho sai lệch đáp ứng dự báo mô hình tín hiệu chuẩn cho trước tối thiểu Phương pháp điều khiển dự báo phương pháp tổng quát thiết kế điều khiển miền thời gian áp dụng cho hệ tuyến tính hệ phi tuyến Trong giới hạn luận văn tác giả tập trung nghiên cứu MPC cho hệ tuyến tính ứng dụng cho điều khiển nhiệt độ trình làm lạnh nhanh dịch đường nhà máy bia 1.3.2 Điều khiển theo mô hình dự báo MPC a Khái quát chung MPC Thuật ngữ MPC (MPC: Model Prediction Control) chưa rõ cách xác thuật toán điều khiển, phương pháp sử dụng mô hình đối tượng tối ưu hoá hàm mục tiêu (Object 11 Mô hình dự báo đầu đối tượng vào giá trị tại, khứ tín hiệu tương lai Tín hiệu điều khiển xác định tối ưu hoá Kỹ thuật điều khiển dự báo áp dụng cách linh hoạt lĩnh vực điều khiển trình thông qua việc hiệu chỉnh cấu trúc điều khiển phù hợp với đối tượng điều khiển cho theo thông số ràng buộc yêu cầu hoạt động hệ thống Một điều khiển dự báo bao gồm thành phần sau: - Mô hình hệ thống mô hình phân bố nhiễu - Hàm mục tiêu - Điều kiện ràng buộc - Phương pháp giải toán tối ưu hóa - Chiến lược điều khiển dịch dần tương lai Hình 1.18 Mô hình tổng quát điều khiển dự báo Trong hình 1.18 r(k) tín hiệu tham chiếu mô hình thời điểm k trạng thái ngõ mong muốn đối tượng điều khiển; y(k) tín hiệu ngõ hệ thống thực; yM(k) ngõ mô hình; u(k) tín hiệu điều khiển đối tượng thời điểm k; uˆ , yˆ tín hiệu điều khiển dự báo ngõ dự báo tương lai tương ứng hệ thống dựa sở mô hình 12 c Mô hình hệ thống mô hình phân bố nhiễu d Hàm mục tiêu e Điều kiện ràng buộc f Vấn đề tối ưu hóa g Chiến lược điều khiển dịch dần tương lai Trong RHC (RHC: receding horizon control), sau giải thuật toán tối ưu hóa tìm chuỗi tín hiệu điều khiển tương lai phạm vi tầm dự báo có tín hiệu điều khiển chuỗi sử dụng để điều khiển hệ thống, tất thành phần lại dịch bước (một mẫu) tương lai trình tối ưu hóa lại bắt đầu Xem hình 1.19 Hình 1.19 Chiến lược điều khiển RHC Xét thời điểm k: chuỗi tín hiệu điều khiển dự báo u(k ), , u(k Nc k tối ưu hóa cho hàm mục tiêu J (u, k ) cực tiểu ứng với điều kiện ràng buộc cho Tín hiệu điều khiển hệ thống u(k) cập nhật giá trị u(k k ) , toàn 13 thành phần lại chuỗi tín hiệu điều khiển dịch bước tương lai để chuẩn bị cho trình tối ưu hóa 1.3.3 Mô hình điều khiển dự báo a Mô hình vào (Input Output models) b Mô hình đáp ứng bước mô hình đáp ứng xung (Impulse and Step response models) c Mô hình đa thức 1.4 SO SÁNH GIỮA BỘ ĐIỀU KHIỂN PID VÀ MPC CHƢƠNG QUY TRÌNH, CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA 2.1 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT Quy trình công nghệ sản xuất bia nói chung, nhà máy bia Sài Gòn- ĐắkLắk nói riêng trình sản xuất bia thực phân xưởng chính: Phân xưởng nấu- lên men; phân xưởng chiết rót; phân xưởng động lực học 2.2 THIẾT BỊ CHÍNH TRONG PHÂN XƢỞNG LÊN MEN 2.2.1 Thiết bị trao đổi dạng a Cấu tạo b Nguyên tắc hoạt động Nha lạnh Nước lạnh Nha nóng vào Nước nóng Hình 2.3 Cấu tạo thiết bị làm lạnh dạng bảng 14 Máy làm lạnh nhanh dạng có cấu tạo gấp sóng, chế tạo từ thép không gỉ Các có hình chữ nhật, có tai góc tai đục thung lỗ tròn Với cấu tạo nên lắp chúng lên khung máy tạo mương dẫn: Dịch đường vào máy, dịch đường khỏi máy, tác nhân lạnh vào máy, tác nhân lạnh khỏi máy Dịch nha có nhiệt độ (96 ÷ 98)oC bơm vào mương dẫn phía dưới, tác nhân lạnh nước 2oC bơm vào mương dẫn phía Dịch nha nóng nước lạnh ngược chiều thực trình trao đổi nhiệt qua bề mặt truyền nhiệt, nhờ mà nhiệt độ dịch nha nóng hạ xuống đến nhiệt độ lên men 8oC đưa theo mương dẫn phía trên, nước lạnh sau trao đổi nhiệt với nha nóng thành nước nóng khỏi máy theo mương dẫn phía 2.2.2 Mô hình toán thiết bị trao đổi nhiệt dạng - Đặc tính tĩnh: Phương trình tĩnh: Q in Q§1 QC1 T§2 Giả sử: T§ Q§2 Q out (2.1) QC2 G §1 C §1 T§1 G §2 C §2 G C1 C C1 TC1 G C C C G §1 G§2 G1 G C1 GC2 G2 T§1 TC1 G C C C TC G §2 C §2 C §1 C§2 C1 C C1 CC2 C2 G C TC G1 C1 (2.2) (2.3) - Đặc tính động: Dựa vào định luật bảo toàn lượng (nhiệt lượng) - q0,c, q0,đ : Nhiệt lượng đầu chất làm lạnh, đường dịch - qi,c, qi,đ: Nhiệt lượng đầu vào chất làm lạnh, đường dịch 15 - q: Nhiệt lượng truyền Đường dịch: q0,đ Chất làm lạnh: qi,đ q (2.4) q0,c qi,c q (2.5) Xét thời điểm 0: q 1: q1 i ,đ 0,đ q q qi1,đ q0,1 đ (q1 q ) (2.6) qi1,đ (2.7) qi0,đ q0,1 đ q0,0 đ Q (2.8) Q nhiệt lượng theo thời gian Từ (2.8) q qi k A tc Giả sử Tsp mi c0 k A tc d t0 d Tsp t0 (2.9) m0c0t0 d m.c.t0 d m c mcti k A tc mCt0 Tsp d m.c.t0 d (2.10) t0 (2.11) ti mc kA vận tốc làm lạnh mc Đặt d t0 d Vì mi ci ti m0 ci Q q0 Tsp' t0 t0 tc d t0 d Tsp t0 ti tc ti 16 Giải nghiệm phương trình vi phân ta có dạng gần hàm truyền: K n e ts Ts W Trong đó: - e st (2.12) thời gian trễ - T số thời gian - T, Kn chọn dựa vào thực nghiệm 2.2.3 Thiết bị lên men a Cấu tạo b Nguyên tắc hoạt động CHƢƠNG XÂY DỰNG MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN DỰ BÁO CHO ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ TRONG QUÁ TRÌNH LÀM LẠNH NHANH 3.1 XÂY DỰNG BỘ ĐIỀU KHIỂN PID CHO ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ TRONG QUÁ TRÌNH LÀM LẠNH NHANH DỊCH ĐƢỜNG TRONG NHÀ MÁY BIA 3.1.1 Hàm truyền đạt trình làm lạnh nhanh a Hàm truyền đạt chuyển đổi dòng điện – khí nén b Hàm truyền đạt van c Hàm truyền đạt đối tượng d Hàm truyền đạt thiết bị đo nhiệt độ Hàm truyền đạt đối tượng điều khiển (quá trình làm lạnh nhanh) trình bao gồm: - Hàm truyền đạt chuyển đổi: 17 K 0.325 kg cm mA (3.1) - Hàm truyền đạt van: 86.52 0.01s - Hàm truyền đạt đối tượng: (3.3) G1 ( s ) 40 (100s 1)(5s 1) G2 (s) (3.5) - Hàm truyền đạt thiết bị đo nhiệt độ: 0.027 G3 ( s ) 0.005s Vậy hàm truyền đối tượng điều khiển: GÑT (s) K.G1 (s).G2 (s).G3 (s) (3.7) (3.8) 3.1.2 Hàm truyền đạt điều khiển PID Chọn thông số điều khiển theo phương pháp Zeigler-Nichols: Kp Do đó: 1.2 T ; TI t GPID ( s ) 2t ; Td KP 0.5t TD s TI s (3.9) Từ ta có sơ đồ cấu trúc hệ thống dùng điều khiển PID thể dạng mô hình simulink sau: Hình 3.3 Sơ đồ cấu trúc hệ thống dùng điều khiển PID 18 3.2 XÂY DỰNG MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN DỰ BÁO CHO ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ TRONG QUÁ TRÌNH LÀM LẠNH NHANH DỊCH ĐƢỜNG TRONG NHÀ MÁY BIA Xét mô hình đối tượng trình làm lạnh nhanh G(s) K n e s Ts Biến đổi mô hình đối tượng phương trình trạng thái x(t ) A m xm (t ) Bmu (t ) (3.10) y(t ) Cm xm (t ) Dm Biến đổi mô hình tuyến tính theo thời gian sang gián đoạn Mô hình gián đoạn đối tượng xm (k 1) A m xm (k) Bmu (k) (3.12) y (k) Cm xm (k) MPC phương pháp tối ưu  cần tìm hàm mục tiêu Ta có: xm (k 1) xm (k 1) xm (k) A m xm (k) Bm u (k) y(k 1) y(k) Cm Am xm (k) Cm Bm u (k) Đặt biến trạng thái: x(k ) (3.13) xm (k ) y (k ) Suy mô hình đối tượng cho MPC x(k 1) y (k ) Am Cm Am x( k ) Bm Cm Bm x( k ) Trong đó: u(k) tín hiệu điều khiển u (k ) (3.14) 19 y(ki ki ) … y(ki Tín hiệu dự báo - Tại thời điểm ki : - Trạng thái dự báo: x(ki N p ki ) u ( ki ) , u (ki 1) , …, u (ki N c 1) x(ki k i ) , x(ki k i) , x(ki k i ) , N p ki ) Đặt Y y(ki k i ), y(ki k i ), y(ki N p k i ) T (3.15) T U (3.16) u (ki ), u (ki 1), u (ki Nc 1) U Suy Y Fx(ki ) (3.17) Đặt tín hiệu đặt trưc r (k i ) nhiệt độ đầu trình Laplace Để thuận lợi sử dụng hàm mục tiêu, ta lấy RsT 1 r (ki ) Np Hàm mục tiêu có dạng: J min( Rs Y )T ( Rs Y ) UT R U Với R ma trận đường chéo: R (3.21) r I Nc xNc * Nếu điều kiện ràng buộc: U ( T T ( Rs U Với U ( ki ) R) ( T T T Rs Fx(ki )) (3.22) Fx(ki ) điều khiển phản hồi Chỉ lấy giá trị k y r (ki ) kmpc x(ki ) Trong đó: - k y giá trị ( T R) T Rs R) T Rs A x(k) Bkmpc x(k) Bk y r (k ) - k mpc hàng ( Suy x(k 1) T 20 * Nếu có điều kiện ràng buộc: M U Y Fx(ki ) (3.23) U umax u (ki ) 0 ; umin u (ki ) 0 Để giải vấn đề tối ưu hóa ta sử dụng Toolbox optimization Matlab phương pháp Quadratic programminghoặc sử dụng phương pháp ADMM (Alternating directions of multipliers method) toán tối ưu lồi có ràng Trong đó: M buộc để tìm giá trị tối ưu U Điều kiện ràng buộc 25 u 75 y Tín hiệu điều khiển u độ mở van - Sơ đồ mô thiết bị làm lạnh nhanh dịch đường dùng điều khiển dự báo Hình 3.5 Sơ đồ mô thiết bị làm lạnh nhanh dịch đường dùng điều khiển MPC 3.3 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG THIẾT BỊ LÀM LẠNH NHANH DỊCH ĐƢỜNG DÙNG BỘ ĐIỀU KHIỂN MPC Trong phần này, tác giả thực nhiệm vụ mô sau đây: a Sử dụng mô Hệ thống Simulink trường hợp: - Trường hợp 1: Khi hệ thống điều khiển điều khiển PID 21 - Trường hợp 2: Khi hệ thống điều khiển điều khiển dự báo MPC Qua đó, thấy ưu điểm điều khiển MPC hệ thống trình bày hình 3.6 Hình 3.6 Kết mô thiết bị làm lạnh dịch đường dùng điều khiển PID điều khiển MPC Nhận xét: Từ đồ thị ta thấy kết mô thiết bị làm lạnh dịch đường dùng điều khiển PID thời gian đáp ứng chậm điều khiển MPC Ngoài ra, hệ thống với điều khiển MPC ổn định so với điều khiển PID b Viết code chương trình Matlab để mô kết với cặp giá trị Nc, Np khác - Mô lấy giá trị Nc = 2; Np = 40 so sánh Nc = 2; Np = 10 22 Hình 3.8 Đáp ứng ngõ hệ thống dùng điều khiển MPC với Nc = 2; Np = 40 so sánh Nc = 2; Np = 10 Nhận xét: Từ đồ thị ta thấy mở rộng phạm vi dự báo từ Np = 10 lên Np = 40 thời gian đáp ứng điều khiển chậm - Mô lấy giá trị Nc = 4; Np = 40 so sánh Nc = 2; Np = 40 Hình 3.9 Đáp ứng ngõ hệ thống dùng điều khiển MPC với Nc = 4; Np = 40 so sánh Nc = 2; Np = 40 23 Nhận xét: Từ đồ thị ta thấy thay đổi phạm vi điều khiển từ Nc = lên Nc = thời gian đáp ứng ngõ hệ thống nhanh c Mô đáp ứng hệ thống tín hiệu đặt thay đổi - Mô lấy giá trị Nc = 4; Np = 20 giá trị đặt r(t) thay đổi theo giá trị 900C, 80C, 500C, 200C Hình 3.10 Đáp ứng ngõ hệ thống dùng điều khiển MPC với giá trị đặt khác Nhận xét: Từ đồ thị ta thấy giá trị điểm đặt (setpoint) thay đổi hệ thống bám theo giá trị đặt nhìn hình vẽ Ứng với cửa sổ dự báo chọn Nc = 4; Np = 20 đáp ứng ngõ có độ bám theo giá trị đặt hình vẽ Độ điều chỉnh xuất tương đối nhỏ - Mô MPC cho thiết bị làm lạnh nhanh dịch đường lựa chọn giá trị Nc Np khác 24 Hình 3.11 So sánh đáp ứng ngõ hệ thống dùng điều khiển MPC với giá trị Nc, Np khác Nhận xét: Từ đồ thị ta thấy giá trị điểm đặt (setpoint) thay đổi hệ thống bám theo giá trị đặt nhìn hình vẽ Tùy thuộc vào việc chọn cửa sổ dự báo mà đáp ứng ngõ có độ bám theo giá trị đặt khác Ứng với cửa sổ dự báo chọn Nc = 2; Np = 20 đáp ứng ngõ có độ bám tốt, độ điều chỉnh, dao động thời gian đáp ứng tốt Qua kết mô trên, phương pháp điều khiển dự báo có ràng buộc đề xuất đề tài tỏ hoạt động hiệu việc làm tăng thời gian đáp ứng thiết bị làm lạnh nhanh có độ bám tốt nhiều dải nhiệt độ khác ... điều khiển nhiệt độ trình làm lạnh nhanh Mục tiêu nghiên cứu Ứng dụng mô hình điều khiển dự báo cho điều khiển nhiệt độ trình làm lạnh nhanh góp phần nâng cao chất lượng điều khiển, đáp ứng nhanh, ... thống dùng điều khiển PID 18 3.2 XÂY DỰNG MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN DỰ BÁO CHO ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ TRONG QUÁ TRÌNH LÀM LẠNH NHANH DỊCH ĐƢỜNG TRONG NHÀ MÁY BIA Xét mô hình đối tượng trình làm lạnh nhanh G(s)... quan lý thuyết điều khiển trình điều khiển dự báo - Chương 2: Quy trình, công nghệ sản xuất bia - Chương 3: Xây dựng mô hình điều khiển dự báo cho điều khiển nhiệt độ trình làm lạnh nhanh CHƢƠNG