bao-cao-DKQT-1

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM ĐIỀU KHIỂN Q TRÌNH Sinh viên: Phạm Văn Tú MSSV: 20134505 Nhóm thí nghiệm : 12 Bài 1: Xây dựng hệ thống điều khiển bình mức Tín hiệu vào độ mở (hoặc lưu lượng) van vào In Flow, tín hiệu mức chất lỏng bình lever cịn nhiễu độ mở van Out Flow Xây dựng mô hình tốn học cho hệ thống F1 F2 Hệ thống h Phương trình cân vật chất: dV dh  A  F1  F dt dt (1) Trong đó: A tiết diện cắt ngang bình chứa (coi từ xuống) Phương trình mơ hình trạng thái xác lập: 0 A dh  F1  F dt (2) Trừ vế (1) – (2) ta được: A Đặt: y  h; u  F 2; d  F1 Phương trình trở thành: d h  F1  F dt dy  (d  u ) dt A Tại trạng thái ban đầu tất biến chênh lệch y, u, d dy dt Laplace vế ta sy( s)   1 u ( s)  d ( s) A A Do van khâu quán tính bậc nên hàm truyền hệ thống có dạng: Mơ đối tượng bình mức khối Single-Tank matlab  Phương pháp đường cong đáp ứng Với thông số  Course Number = 58 ( khoá 58 )  Class Number = 12 ( nhóm 12 )  Namelist Number = 05 ( SHSV 20134505) Cho tín hiệu tác động bậc thang đầu vào ta có đáp ứng hàm q độ có dạng qn tính bậc Từ lý thuyết đồ thị ta xác định tham số mơ sau: K=2.4 T=2.9 Để kiểm chứng mơ hình ta dùng mơ hình sau: Nhận thấy đồ thị mô đồ thị nhận dạng có sai khác định Để đạt sai số tối thiểu, ta điều chỉnh tham số K T Với K = 2.6 T = 3.2, ta có đồ thị  Các sách lược điều khiển Sách lược sử dụng: điều khiển phản hồi điều khiển tầng Sách lược không sử dụng được: điều khiển truyền thẳng, điều khiển tỉ lệ, điều khiển lựa chọn điều khiển phân vùng Vì: • Q trình bình định mức khâu tích phân khơng có tính tự cân bằng, điều khiển truyền thẳng khơng làm thay đổi tính ổn định hệ thống Nên tác động nhỏ nhiễu làm hệ thống tới trạng thái cân • Điều khiển tỉ lệ áp dụng cho hệ thống : trì quan hệ biến nhằm điều khiển gián tiếp biến thứ 3, mà điều khiển bình mức có biến điều khiển nên khơng áp dụng • Điều khiển lựa chọn điều khiển phân vùng cần biến điều khiển mà bình định mức có biến điều khiển Hàm truyền đạt đầy đủ PID: K ( s)  k c (1    d s) is Thiết kế sách lược điều khiển cho hệ thống Tính tốn thơng số điều khiển theo công thức Ziegler Nichol với thông số sau: K=2.6; T=3.2 Bộ điều khiển P PI PID Kc 1/K=0.38 0.9/K=0.346 1.2/K=0.46 Dạng hàm truyền đạt PID : K(s) = Kc(1 + Ti Td 10T/3 = 10.667 2T=6.4 0.5T=1.6 +Td*s) Ta có sách lược điều khiển sách lược điều khiển truyền thẳng, điều khiển phản hồi điều khiển tầng Sách lược điều khiển truyền thẳng Lưu đồ P&ID: Mơ hình điều khiển PID Với K(gain)= K p , K(gain1)=1 Ti , K(gain2)= Td Sơ đồ simulink Bộ điều khiển P (P = 0.38) Bộ điều khiển PI (P = 0.346, I = 0.03) Bộ điều khiển PID (P = 0.46, I = 0.07, D = 0.736) Kết ta thấy tín hiệu đầu khơng bám theo tín hiệu chủ đạo, q trình không đến ổn định Không thể áp dụng sách lược điều khiển truyền thẳng Vì sách lược truyền thẳng địi hỏi phải biết rõ thơng tin q trình ảnh hưởng nhiễu Tuy nhiên, mơ hình đối tượng mơ hình nhiễu khơng xác, nhiễu đo được, nên sai lệch tĩnh tồn Thực tế, điều khiển lý tưởng khơng có tính khả thi Sách lược điều khiển phản hồi : Lưu đồ P&ID: Sơ đồ simulink: Bộ điều khiển P Nhận xét: Bộ điều khiển đạt giá trị đặt thời gian độ lớn Bộ điều khiển PI Nhận xét: Bộ điều khiển đạt giá trị đặt có độ điều chỉnh lớn nhiều so với điều khiển P, có khâu tích phân Bộ điều khiển PID 10  Bộ P/PID_RW 21 Nhận xét : So sánh sách lược điều khiển phản hồi điều khiển tầng  Cả hai sách lược điều khiển phản hồi tầng đem lại kết điều khiển tốt, thời gian xác lập nhanh, độ điều chỉnh sai lệch tĩnh nhỏ  Tuy nhiên thay đổi giá trị đặt lưu lượng ra, ta thấy điều khiển tầng có đáp ứng nhanh với độ điều chỉnh nhỏ điều khiển phản hồi Vì điều khiển tầng có khâu tỷ lệ P vịng ngồi nên tác động nhanh với thay đổi nhiễu đầu vào có tác dụng triệt tiêu nhiễu Biện pháp:  sai lệch điều khiển 0, tách bỏ thành phần tích phân ĐK, xóa trạng thái thành phần tích phân  giảm hệ số khuếch đại nằm giới hạn cho phép  đặt khâu giới hạn đầu ĐK bị giới hạn, phản hồi ĐK để thực thuật tốn bù nhằm giảm thành phần tích phân Hệ thống có bù nhiễu nhận tín hiệu từ mức nước đầu điều khiển dễ dàng ổn định hệ thống khơng có 22 Bài : Xây dựng hệ thống điều khiển hai bình mức A: Xây dựng mơ hình lý thuyết Xác định - Tín hiệu vào: F2, F3 - Tín hiệu ra: h1, h2 - Nhiễu: F1 Mơ hình tốn học cho đối tượng F1 F2 F3 h1 Hệ thống h2 Phương trình cân vật chất: d ( V )   F1   F dt d (h1  h 2) A  F1  F dt  dh1 dh2 1   F1  F dt dt A A Phương trình cân vật chất cho bình mức1: dh1  F1  F dt dh1 1   F1  F dt A A A Từ (1) (2) ta có: dh1 1  F1  F dt A A dh 1  F  F3 dt A A 23 (2) (1) Do van khâu quán tính bậc nên hàm truyền G1(S), G2(S) có dạng: Mô đối tượng khối TwoTank simulink Với thơng số  Course Number = 58 ( khố 58 )  Class Number = 12 ( nhóm 12 )  Namelist Number = 05 ( SHSV 20134505) Bình : Đối tượng có mơ hình khâu qn tính bậc G(s) = K1/(S*(Ts+1)) Trong :T1 = 2.6 ; K1 = 3.45 Bình : Đối tượng có mơ hình khâu qn tính bậc có trễ G(s) = K2*/(S*(Ts+1)).e^(-t.s) Trong :T2 = 11 ; K2 = 1.07, t=0.5 Kiểm chứng mơ hình ta dùng mơ hình sau: 24 Bình 1: Bình 2: 25