Báo cáo thí nghiệm điều khiển quá trình

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH PHẦN MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN Bài 1 Xây dựng hệ thống điều khiển một bình mức 1. Mục đích thí nghiệm 2. Đối tượng và yêu cầu thí nghiệm 3. Nhiệm vụ thí nghiệm Bài 2 Xây dựng hệ thống điều khiển hai bình mức thông nhau 1. Mục đích thí nghiệm 2. Đối tượng và yêu cầu thí nghiệm 3. Nhiệm vụ thí nghiệm

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN BÁO CÁO THÍ NGHIỆM ĐIỀU KHIỂN Q TRÌNH PHẦN MƠ PHỎNG Q TRÌNH Họ tên sinh viên: Nguyễn Hồng Thạch SHSV: 20112216 Mã lớp TN: 628454 Nhóm: Thơng số cho thí nghiệm: Course: 56 Class: Number: 16 Stoptime: 17200 Hà Nội, 2014 Bài Xây dựng hệ thống điều khiển bình mức Mục đích thí nghiệm Đối tượng yêu cầu thí nghiệm Đối tượng hệ thống bình mức với van vào van Nhiệm vụ thí nghiệm 1) Xác định biến q trình 2) Xây dựng mơ hình tốn học cho đối tượng 3) Xác định tham số Mơ đối tượng bình mức khối Single-Tank Áp dụng phương pháp nhận dạng kẻ tiếp tuyến dựa đáp ứng đ ộ Cho tín hiệu đầu vào dạng bậc thang, ta có đáp ứng độ dạng tích phân quán tính bậc Xác định tham số: K=2,3 T=3,8 Để kiểm tra lại mô hình, ta mơ sau: Nhận thấy có sai khác, ta thay đổi K=2,7 T=4,1 thu đ ược đ th ị sau: 4) Xác định (các) sách lược điều khiển 5) Thiết kế điều khiển PID cho đối tượng Phương pháp xác định tham số cho điều khiển PID ph ương pháp d ựa đáp ứng bậc thang – Ziegler-Nichols Vì q trình bình m ức khâu tích phân van khâu qn tính nên xấp xỉ thành mơ hình qn tính tích phân bậc có trễ với thời gian trễ nhỏ (trường hợp coi tr ễ 0), mơ hình thuộc đối tượng áp dụng Ziegler-Nichols Bộ điều khiển P Kp Ti - PI Td - PID 6) Sách lược điều khiển truyền thẳng Lưu đồ P&ID: Sơ đồ mơ phỏng: Mơ hình điều khiển PID: Đồ thị độ: +) Trường hợp sử dụng điều khiển P: K(Gain)=Kp=0,37; K(Gain1)=0; K(Gain2)=0 +) Trường hợp sử dụng điều khiển PI: K(Gain)=Kp=0,33; K(Gain1)=1/Ti=1/13,67=0,073; K(Gain2)=0 +) Trường hợp sử dụng điều khiển PID: K(Gain)=Kp=0,44; K(Gain1)=1/Ti=1/8,2=0,122; K(Gain2)=Td=2,05 7) Sách lược điều khiển phản hồi vòng đơn Lưu đồ P&ID: Sơ đồ mơ phỏng: Mơ hình điều khiển PID: Trường hợp sử dụng điều khiển P: K(Gain)=Kp=0,37; K(Gain1)=0; K(Gain2)=0 Trường hợp sử dụng điều khiển PI: K(Gain)=Kp=0,33; K(Gain1)=1/Ti=1/13,67=0,073; K(Gain2)=0 Trường hợp sử dụng điều khiển PID: K(Gain)=Kp=0,44; K(Gain1)=1/Ti=1/8,2=0,122; K(Gain2)=Td=2,05 8) Sử dụng điều khiển có thành phần tích phân 9) Sách lược điều khiển vòng đơn Mơ hình điều khiển PID – chống bão hòa tích phân: Trường hợp sử dụng điều khiển PI – chống bão hòa tích phân: K(Gain)=Kp=0,33; K(Gain1)=1/Ti=1/13,67=0,073; Kd(Gain2)=0; K(Gain3) =1/Ti=1/13,67=0,073 Trường hợp sử dụng điều khiển PID – chống bão hòa tính phân: K(Gain)=Kp=0,44; K(Gain1)=1/Ti=1/8,2=0,122; K(Gain2)=Td=2,05; K(Gain3 )=1/Ti=1/8,2=0,122 10) Sách lược điều khiển tầng Trường hợp không đo lưu lượng Lưu đồ P&ID: Sơ đồ mô phỏng: +) Trường hợp sử dụng điều khiển P (vòng ngồi) / P (vòng trong): Mơ hình điều khiển P (vòng ngồi): Mơ hình điều khiển P (vòng trong): Đồ thị độ: Đồ thị lưu lượng vào ra: +) Trường hợp sử dụng điều khiển P (vòng ngồi) / PI-RW (vòng trong): Mơ hình điều khiển P (vòng ngồi): Mơ hình điều khiển PI-RW (vòng trong): K(Gain)=Kp=0,33; K(Gain1)=1/Ti=1/13,67=0,073; Kd(Gain2)=0; K(Gain3) =1/Ti=1/13,67=0,073 Đồ thị độ: Đồ thị lưu lượng vào ra: Trường hợp đo lưu lượng ra: 10 Lưu đồ P&ID: Sơ đồ mô phỏng: +) Trường hợp sử dụng điều khiển P (vòng ngồi) / P (vòng trong): Mơ hình điều khiển P (vòng ngồi): Mơ hình điều khiển P (vòng trong): 11 Đồ thị độ: Đồ thị lưu lượng vào ra: +) Trường hợp sử dụng điều khiển P (vòng ngồi) / PI-RW (vòng trong): Mơ hình điều khiển P (vòng ngồi): Mơ hình điều khiển PI-RW (vòng trong): K(Gain)=Kp=0,33; K(Gain1)=1/Ti=1/13,67=0,073; Kd(Gain2)=0; K(Gain3) =1/Ti=1/13,67=0,073 12 Đồ thị độ: Đồ thị lưu lượng vào ra: 13 Bài Xây dựng hệ thống điều khiển hai bình mức thơng Mục đích thí nghiệm Đối tượng yêu cầu thí nghiệm Đối tượng hệ thống gồm bình mức thơng Nhiệm vụ thí nghiệm Xây dựng mơ hình xác định biến trình 11) Xây dựng mơ hình tốn học 12) Mơ đối tượng bình mức: Sơ đồ mơ Áp dụng phương pháp nhận dạng kẻ tiếp tuyến dựa đáp ứng đ ộ Cho tín hiệu đầu vào dạng bậc thang, ta có đáp ứng q độ dạng tích phân qn tính bậc 14 Đồ thị đáp ứng bình 1: Từ độ thị xác định: K1=3,2 T1=3,5 Đồ thị đáp ứng bình 2: Từ đồ thị xác định: K2=1,1 T2=10 Kiểm tra lại mơ hình: 15 τ=1,5 Với tham số xác định, tiến hành kiểm tra lại mơ hình, ta th có sai lệch Sau hiệu chỉnh tham số ta có: Đồ thị đáp ứng bình 1: K1=3,2 T1=2,8 Đồ thị đáp ứng bình 2: K2=1,08 T2=10 16 τ=1,5 13) Xác định sách lược điều khiển 14) Thiết kế điều khiển PID cho đối tượng 15) Sách lược điều khiển phản hồi vòng đơn Lưu đồ P&ID: Sơ đồ mơ phỏng: +) Trường hợp sử dụng điều khiển P: Mơ hình điều khiển P (bình 1): Mơ hình điều khiển P (bình 2): 17 Đồ thị độ bình 1: Đồ thị độ bình 2: +) Trường hợp sử dụng điều khiển PI – RW : Mô hình điều khiển PI-RW : Bình 1: K(Gain)=Kp1=0,28 K(Gain1)=1/Ti1=1/9,33=0,107 K(Gain2)=1/Ti1=1/9,33=0,107 Bình 2: K(Gain)=Kp2=0,833 K(Gain1)=1/Ti2=1/38,33=0,026 K(Gain2)=1/Ti2=1/38,33=0,026 18 Đồ thị độ bình 1: Đồ thị độ bình 2: 16) Sách lược điều khiển tầng (trường hợp có đo lưu lượng ra): Lưu đồ P&ID: 19 Sơ đồ mô phỏng: +) Trường hợp sử dụng điều khiển P (vòng ngồi) / P (vòng trong): Mơ hình điều khiển P (vòng ngồi) bình 1: Mơ hình điều khiển P (vòng trong) bình 1: Mơ hình điều khiển P (vòng ngồi) bình 2: Mơ hình điều khiển P (vòng trong) bình 2: 20 Đồ thị q độ bình 1: Đồ thị độ bình 2: Đồ thị lưu lượng vào khỏi hệ thống: 21 +) Trường hợp sử dụng điều khiển P (vòng ngồi) / PI-RW (vòng trong): Mơ hình điều khiển P (vòng ngồi) bình 1: Mơ hình điều khiển PI-RW (vòng trong) bình 1: K(Gain)=K p1=0,28 K(Gain1)=1/Ti1=1/9,33=0,107 K(Gain2)=1/Ti1=1/9,33=0,107 Mơ hình điều khiển P (vòng ngồi) bình 2: Mơ hình điều khiển PI-RW (vòng trong) bình 2: K(Gain)=K p2=0,833 K(Gain1)=1/Ti2=1/38,33=0,026 K(Gain2)=1/Ti2=1/38,33=0,026 22 Đồ thị độ bình 1: Đồ thị độ bình 2: Đồ thị lưu lượng vào khỏi hệ thống: 23