Thiết kế hệ thống điều khiển nhiệt độ lò gia nhiệt và phôi

Thiết kế hệ thống điều khiển nhiệt độ lò gia nhiệt phôi MỤC LỤC MỤC LỤC i DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU ii DANH MỤC HÌNH VẼ ii LỜI MỞ ĐẦU .1 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ LÒ ĐIỆN TRỞ .2 1.1 Tổng quan lò điện trở 1.1.1 Cấu tạo lò điện trở 1.1.2 Nguyên lý làm việc lò điện trở 1.2 Bài tốn điều khiển lò điện trở CHƯƠNG II: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CHO LÒ ĐIỆN TRỞ 2.1 Sơ đồ hệ thống điều khiển lò 2.1.1 Cảm biến đo nhiệt độ 2.1.2 Các thiết bị kết nối 2.1.3 Máy tính 2.1.4 Mạch điều khiển công suất 2.2 Xử lý tín hiệu đo 2.3 Thiết kế mạch điều khiển cơng suất lò CHƯƠNG III: NHẬN DẠNG MƠ HÌNH LỊ VÀ THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN 15 3.1 Nhận dạng mơ hình nhiệt độ khơng gian lò 15 3.2 Thiết kế điều khiển cho đối tượng nhiệt độ không gian lò .17 3.2.1 Thiết kế điều khiển PID cho đối tượng nhiệt độ khơng gian lò .17 3.2.2 Thiết kế điều khiển MPC cho đối tượng nhiệt độ khơng gian lò .20 3.2.3 Thiết kế điều khiển mạng nơ ron thích nghi theo mơ hình mẫu cho đối tượng nhiệt độ khơng gian lò .24 3.3 Kết mô chạy thực nghiệm điều khiển cho đối tượng nhiệt độ khơng gian lò 27 3.4 Ứng dụng mạng nơ ron nhận dạng nhiệt độ lớp vật nung 35 3.3.1 Nhận dạng nhiệt độ mặt vật nung 35 3.3.2 Nhận dạng nhiệt độ lớp tâm vật nung 37 3.3.3 Nhận dạng nhiệt độ mặt vật nung 39 3.5 Ứng dụng mạng nơ ron thiết kế quỹ đạo nhiệt độ lò để giải toán nung đồng nhiệt độ vật nung 41 i Trần Tiến Đạt – KSTN-ĐKTĐ-K57 Thiết kế hệ thống điều khiển nhiệt độ lò gia nhiệt phơi CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 46 TÀI LIỆU THAM KHẢO 48 PHỤ LỤC 49 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU TL: nhiệt độ khơng gian lò TMT: nhiệt độ mặt vật nung TT: nhiệt độ tâm vật nung TMD: nhiệt độ mặ vật nung TMTN: nhiệt độ mặt vật nung từ mạng nơ ron TTN: nhiệt độ tâm vật nung từ mạng nơ ron TMDN: nhiệt độ mặt vật nung từ mạng nơ ron TLdk: quỹ đạo nhiệt độ lò tính từ mạng nơ ron udk: tín hiệu điều khiển điều khiển nhiệt độ khơng gian lò G  s  : hàm truyền đối tượng Gr  s  : hàm truyền mơ hình mẫu R  s  : hàm truyền điều khiển PID IWi j : ma trận trọng số đầu vào thứ i lớp nơ ron thứ j LWi j : ma trận trọng số phản hồi từ lớp nơ ron thứ i lớp nơ ron thứ j a i : đầu lớp nơ ron thứ i b i : ma trận bias lớp nơ ron thứ i DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1 Cấu tạo lò điện trở Hình Sơ đồ hệ thống điều khiển lò .5 ii Trần Tiến Đạt – KSTN-ĐKTĐ-K57 Thiết kế hệ thống điều khiển nhiệt độ lò gia nhiệt phơi Hình 2 Đường đặc tính nhiệt độ điện áp cặp nhiệt điện Hình Tín hiệu đo có lẫn nhiễu Hình Tín hiệu đo lọc nhiễu Hình Sơ đồ khối xử lý tín hiệu đo Simulink .9 Hình Nguyên lý điều khiển Triac giản đồ điện áp dòng điện chu kỳ lưới điện 10 Hình Mạng nơ ron xấp xỉ hàm chuyển đổi cơng suất góc mở 11 Hình Bộ mẫu dùng để huấn luyện mạng nơ ron xấp xỉ hàm ngược tính góc mở 12 Hình Kết huấn luyện mạng nơ ron xấp xỉ hàm chuyển đổi cơng suất góc mở 12 Hình 10 Kết kiểm tra mạng nơ ron xấp xỉ hàm chuyển đổi công suất góc mở 13 Hình 11 Sơ đố nguyên lý mạch phát điểm điện áp lưới .13 Hình 12 Nguyên lý hoạt động mạch phát điểm điện áp lưới .14 Hình 13 Mạch nguyên lý điều khiển Triac 14 Hình 14 Sơ đồ kết nối với Arduino .15 Hình Đồ thị nhiệt độ khơng gian lò với P  const  0.5* Pmax .16 Hình Mơ hình hàm truyền so với đối tượng thực .17 Hình 3 Điều khiển với điều khiển PID 18 Hình Đáp ứng hệ kín tín hiệu điều khiển đạt giới hạn 19 Hình Quan hệ vào khâu tiền xử lý sai lệch điều khiển 19 Hình Cấu trúc hệ điều khiển dự báo [5] .21 Hình Cấu trúc hệ điều khiển thích nghi mơ hình mẫu mạng nơ ron 24 Hình Mạng nơ ron mô tả đối tượng nhiệt độ không gian lò 25 Hình Cấu trúc mạng nơ ron điều khiển đối tượng .25 Hình 10 Bộ mẫu để huấn luyện điều khiển nơ ron 26 Hình 11 Kết huấn luyện mạng nơ ron điều khiển .27 Hình 12 Kết mơ điều khiển với giá trị đặt 400°C 28 iii Trần Tiến Đạt – KSTN-ĐKTĐ-K57 Thiết kế hệ thống điều khiển nhiệt độ lò gia nhiệt phơi Hình 13 udk mô điều khiển với giá trị đặt 400°C 28 Hình 14 Kết chạy thực nghiệm điều khiển với giá trị đặt 400°C .29 Hình 15 udk chạy thực nghiệm điều khiển với giá trị đặt 400°C 29 Hình 16 Kết mơ điều khiển với giá trị đặt thay đổi 30 Hình 17 Kết chạy thực nghiệm điều khiển với giá trị đặt thay đổi .31 Hình 18 Kết chạy thực nghiệm điều khiển với giá trị đặt thay đổi .31 Hình 19 Nhiệt độ vật nung với điều khiển PI 32 Hình 20 Nhiệt độ vật nung với điều khiển MPC .32 Hình 21 Nhiệt độ vật nung với điều khiển nơ ron 33 Hình 22 Kết mô điều khiển PI với khâu tiền xử lý 33 Hình 23 udk mô điều khiển PI với khâu tiền xử lý .34 Hình 24 Kết chạy thực nghiệm điều khiển PI với khâu tiền xử lý 34 Hình 25 Bộ số liệu mẫu dùng để huấn luyện mạng nơ ron 35 Hình 26 Cấu trúc mạng nơ ron để mô tả nhiêt độ mặt vật nung 36 Hình 27 Kết huấn luyện mạng nơ ron mặt vật nung .36 Hình 28 Kết kiểm tra mạng nơ ron với số liệu khác 37 Hình 29 Cấu trúc mạng nơ ron mô tả nhiệt độ lớp tâm vật nung 37 Hình 30 Kết huấn luyện mạng nơ ron lớp tâm vật nung 38 Hình 31 Kết kiểm tra mạng nơ ron với số liệu khác 39 Hình 32 Cấu trúc mạng nơ ron để mô tả nhiêt độ mặt vật nung 39 Hình 33 Kết huấn luyện mạng nơ ron mặt vật nung 40 Hình 34 Kết kiểm tra mạng nơ ron với số liệu khác 40 Hình 35 Đồ thị giảm nhiệt độ lớp vật nung 42 Hình 36 Cấu trúc mạng nơ ron tính quỹ đạo nhiệt độ lò .43 Hình 37 Bộ mẫu huấn luyện mạng nơ ron tính quỹ đạo nhiệt độ lò .43 Hình 38 Kết huấn luyện mạng nơ ron tính quỹ đạo nhiệt độ lò .44 Hình 39 Sơ đồ mô mạng nơ ron 44 Hình 40 Đầu từ mạng nơ ron từ mơ hình hàm truyền 45 Hình 41 Kết chạy thực nghiệm với quỹ đạo nhiệt độ lò tính trước từ mạng nơ ron 46 iv Trần Tiến Đạt – KSTN-ĐKTĐ-K57 Thiết kế hệ thống điều khiển nhiệt độ lò gia nhiệt phơi LỜI MỞ ĐẦU Trong năm học tập trường Đại học Bách khoa Hà Nội, nhà trường thầy cô không truyền đạt cho em kiến thức chun mơn nghành mà giáo dục cho em lý tưởng đạo đức sống Đây hành trang thiếu cho sống nghiệp em Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến quý thầy cô Khoa Điện đặc biệt thầy cô môn Điều khiển tự động tận tình bảo, dẫn dắt em đến ngày hôm Riêng đồ án này, em xin bày tỏ lòng biến ơn sâu sắc đến Thầy TS Nguyễn Hoài Nam giáo viên hướng dẫn em tận tình bảo hướng dẫn cho em tạo điều kiện giúp em trình thực Do thời gian làm đồ án hạn chế nên khơng tránh khỏi thiếu sót kính mong q thầy tận tình dẫn thêm Em xin chân thành cảm ơn! TP.Hà Nội, Ngày 23, tháng 5, năm 2017 Sinh viên thực Trần Tiến Đạt Trần Tiến Đạt – KSTN-ĐKTĐ-K57 Thiết kế hệ thống điều khiển nhiệt độ lò gia nhiệt phơi CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ LÒ ĐIỆN TRỞ 1.1 Tổng quan lò điện trở Lò điện thiết bị biến đổi điện thành nhiệt năng, dùng q trình cơng nghệ khác nung nóng, nấu chảy vật liệu Lò điện sử dụng phổ biến nhiều nghành công nghiệp khác như: sản xuất thép chất lượng cao, nhiệt luyện hóa nhiệt luyện, sản suất gốm sứ, sản xuất thủy tinh… Trong công nghiệp nhẹ dược sử dụng để sấy, mạ sản phẩm Trong đời sống sinh hoạt có nhiều ứng dụng bình đun nước, nung rắn, sấy nhiệt… [7], [11] Lò điện trở lò điện sử dụng phương pháp điện trở để biến đổi điện thành nhiệt Lò điện trở nói riêng lò điện nói chung có đặc điểm ưu điểm so với lò nhiên liệu sau: - Có khả tạo nhiệt độ cao nhiệt tập trung thể tích nhỏ - Do nhiệt tập trung, nhiệt độ cao nên lò có tốc độ nung lớn suất cao - Đảm bảo nung đều, nung xác, dễ điều chỉnh khống chế nhiệt độ - Lò đảm bảo độ kín, có khả nung chân khơng mơi trường có khí bảo vệ, độ cháy hao kim loại nhỏ - Có khả khí hóa, tự động hóa - Đảm bảo điều kiện vệ sinh: khơng có bụi, khơng có khói, tiếng ồn Theo phương pháp tỏa nhiệt lò điện trở chi thành hai nhóm lò điện trở tác dụng trực tiếp lò điện trở tác dụng gián tiếp Lò điện trở tác dụng trực tiếp lò điện trở mà vật nung nung nóng trực tiếp dòng điện chạy qua Lò điện trở tác dụng gián tiếp lò điện trở mà nhiệt tỏa dây điện trở, dây điện trở truyền nhiệt cho vật nung xạ, đối lưu dẫn nhiệt Các lò điện trở thường có nhiệt độ đạt tới 1200 OC (khi dây điện trở kim loại) 1350 OC (khi dùng nung cacborun) Lò điện trở mà em sử dụng suốt q trình làm đồ án loại lò điện trở tác dụng gián tiếp nguồn lấy từ lưới điện dân dụng : 220V  50Hz có cơng Trần Tiến Đạt – KSTN-ĐKTĐ-K57 Thiết kế hệ thống điều khiển nhiệt độ lò gia nhiệt phơi suất trung bình cỡ 5kW, sử dụng dây nung phi kim cacborun (SiC), nhiệt độ lò lên tới 1200 OC Dưới cấu tạo lò: 1.1.1 Cấu tạo lò điện trở Hình 1 Cấu tạo lò điện trở Vỏ lò Dây nung Lớp cách nhiệt Buồng lò Lớp chịu lửa Vậ nung Vỏ lò khung kim loại cứng, vững, có sơn cách điện.Vỏ lò có tác dụng chịu tải trọng trình làm việc lò đồng thời giữ lớp cách nhiệt đảm bảo lò kín để giảm tổn hao nhiệt tránh khơng khí bên ngồi lùa vào Lớp cách nhiệt nằm vỏ lò lớp chịu lửa Mục đích chủ yếu để giảm tổn thất nhiệt Lớp chịu lửa xây gạch tiêu chuẩn làm lên thành buồng lò Dây nung có dạng ống thẳng đặt song song buồng lò gần thành phía buồng lò Làm vật liệu phi kim cacborun (SiC) Chịu nhiệt độ lên đến 1350  1450 OC, có điện trở suất lớn 800 1900 .mm2 / m , có hệ số nhiệt điện trở nhỏ Ở có tất nung cacborun, nối nối tiếp sau đấu song song với vào nguồn điện Buồng lò khơng gian làm việc lò, nơi diễn trình trao đổi nhiệt vật nung Ở buồng lò có kích thước 20x30x15cm Vật nung gạch Điatomit Gạch Điatomit loại gạch chịu nhiệt có cấu trúc thơng số nhiệt thay đổi qua lần nung Trần Tiến Đạt – KSTN-ĐKTĐ-K57 Thiết kế hệ thống điều khiển nhiệt độ lò gia nhiệt phơi 1.1.2 Ngun lý làm việc lò điện trở Khi dòng điện chạy qua vật dẫn có điện trở R, tỏa nhiệt lượng theo định luật Joule – Lenz Năng lượng nhiệt đốt nóng thân vật dẫn gián tiếp đốt nóng vật nung xếp gần Cơng thức tính nhiệt lượng tỏa dây dẫn theo định luật Loule – Lenz: Q  I R. J  1.1 Trong đó: Q: nhiệt lượng tỏa dây dẫn (J) I: giá trị hiệu dụng dòng điện chạy qua dây dẫn (A) R: điện trở dây dẫn (Ω)  : khoảng thời gian dòng điện chạy qua (s) 1.2 Bài tốn điều khiển lò điện trở Nhiệt độ lò nhiệt độ trung bình khơng gian làm việc lò, thường nhỏ nhiệt độ nguồn nhiệt lớn nhiệt độ tường lò, lò Trong báo cáo em gọi nhiệt độ khơng gian lò Nhiệt độ khơng gian lò thơng số quan trọng mặt trao đổi nhiệt ảnh hưởng định tới công nghệ gia cơng vật liệu Do tốn điều khiển lò điện trở em đồ án trước tiên điều khiển nhiệt độ khơng gian lò Với suy nghĩ điều khiển nhiệt độ không gian lò qua gián tiếp điều khiển nhiệt độ vật nung theo yêu cầu nung cho trước sau em sử dụng mạng nơ ron nhân tạo để nhận dạng nhiệt độ lớp vật nung để giải toán điều khiển đồng nhiệt độ vật nung Nhiệt độ khơng gian lò phụ thuộc vào nhiệt lượng tỏa dây nung, phụ thuộc vào phụ tải nhiệt, phụ thuộc vào cấu trúc cách nhiệt lò Ở có tham số thay đổi chủ động nhiệt lượng tỏa dây nung hay công suất đưa vào lò Do để điều khiển nhiệt độ khơng gian lò em điều chỉnh cơng suất đưa vào lò Dưới hệ thống điều khiển cho lò điện trở Trần Tiến Đạt – KSTN-ĐKTĐ-K57 Thiết kế hệ thống điều khiển nhiệt độ lò gia nhiệt phôi CHƯƠNG II: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CHO LÒ ĐIỆN TRỞ 2.1 Sơ đồ hệ thống điều khiển lò Hình Sơ đồ hệ thống điều khiển lò Tín hiệu đo từ cảm biến đo nhiệt độ tín hiệu tương tự có dải từ  41mmV đưa thiết bị chuyển đổi PCLD8710 PCI1716L để thành tín hiệu số dạng 16bit để từ đưa vào Matlab để xử lý phục vụ mục đích điều khiển, giám sát thu thập số liệu Bộ điều khiển thiết kế Matlab gửi tín hiệu điều khiển qua PCI 1716L PCLD8710 đến khối mạch điều khiển cơng suất để có cơng suất đưa vào lò mong muốn để từ điều khiển nhiệt độ khơng gian lò 2.1.1 Cảm biến đo nhiệt độ Để đo nhiệt độ khơng gian lò nhiệt độ lớp vật nung có dải từ 1200C em sử dụng cặp nhiệt điện Crômen – Alumen loại K CrômenAlumen loại cặp nhiệt điện sử dụng phổ biến công nghiệp Dây dương Crômen, dây âm Alumen Giới hạn đo nhiệt độ cặp nhiệt điện chế độ dài hạn 1100°C chế độ ngắn hạn 1300°C Đặc tính đầu cặp nhiệt điện coi tuyến tính, độ nhạy trung bình lấy = 0.041 mV/°C, nhiệt độ đầu đo cặp nhiệt điện 100°C điện áp đo hai đầu E (100) = Trần Tiến Đạt – KSTN-ĐKTĐ-K57 Thiết kế hệ thống điều khiển nhiệt độ lò gia nhiệt phôi 4.0962 mV; E (500) = 20.6443 mV; E (1000) = 41.2756 mV Độ xác cặp nhiệt điện 2.2°C Thơng tin thêm có phụ lục [1] Ở khơng gian buồng lò nhỏ nên coi nhiệt độ khơng gian lò đồng cảm biến đo nhiệt độ đặt trung tâm buồng lò thể cho nhiệt độ tồn khơng gian lò phía vật nung 2.1.2 Các thiết bị kết nối Ở sử dụng card PCI 1716L thiết bị đầu – cuối PCLD 8710 hãng Advantech Hai thiết bị kết hợp với để làm nhiệm vụ kết nối máy tính với phần khác hệ thống tức có chức chuyển đổi tín hiệu đo từ cảm biến có dạng tương tự thành tín hiệu số để đưa vào máy tính xử lý, đưa tín hiệu có dạng số tương tự từ máy tính đến mạch điều khiển cơng suất PCI 1716L card có độ phân giải cao dòng PCI Được thiết kế cho tính đặc biệt, hoàn chỉnh cho việc thu thập kiểm soát liệu Chức 250KS/s, chuyển đổi A/D 16 bit PCI 1716L cung cấp kênh vào A/D khác nhau, kênh đầu D/A 16 bit, 16 kênh vào-ra số kênh counter 16 bit 10MHz 2.1.3 Máy tính Máy tính hay phần mềm Matlab máy tính nơi thiết kế khối xử lý tín hiệu đo chuyển từ PCI 1716L đến điều khiển thu thập số liệu Ở em sử dụng phần mềm Matlab 2015a 2.1.4 Mạch điều khiển công suất Mạch điều khiển công suất cấu chấp hành điều khiển, làm nhiệm vụ nhận tín hiệu điều khiển từ máy tính gửi đến qua thiết bị kết nối để từ điều chỉnh cơng suất cấp cho lò 2.2 Xử lý tín hiệu đo Như giới thiệu cảm biến đo nhiệt độ cặp nhiệt điện Crômen – Alumen loại K Từ bảng số liệu nhiệt độ - điện áp cặp nhiệt điện có phụ lục [1] em xây dựng đường đặc tính nhiệt độ điện áp sau: Trần Tiến Đạt – KSTN-ĐKTĐ-K57 Thiết kế hệ thống điều khiển nhiệt độ lò gia nhiệt phơi Hình Kết kiểm tra mạng nơ ron nhiệt độ mặt vật nung Hình Kết kiểm tra mạng nơ ron nhiệt độ mặt vật nung 51 Trần Tiến Đạt – KSTN-ĐKTĐ-K57 Thiết kế hệ thống điều khiển nhiệt độ lò gia nhiệt phôi [5] Tham số mạng nơ ron mô tả nhiệt độ lớp tâm vật nung  -2.82  4.013 IW1    -3.26  -2.051 -1.29  -1.54  -0.27   1.087   0.57 0.28 -0.21 0.34  -0.23 0.91 0.46 0.18   LW11    0.83 -0.26 -0.037 0.21    0.23 -0.52 0.17 0.13 LW21  [0.41 0.19 0.075 0.25 -0.14 -0.50 -0.15 -0.040 0.86 0.90 0.52 0.61 0.057 -0.35 0.15 -0.16 0.34 0.069 -0.44 0.016 0.61 0.64 0.84 0.59 -0.36 -0.21 -0.28 -0.66 -0.065 -0.099 -0.57 0.16 0.073 -0.15 0.16 -0.31 -0.59; -0.74 -0.42 -0.33 -0.87 -0.46 -0.63 0.63 0.017 0.19 0.061 0.055 0.012 0.56 -0.28 0.19 0.41 -0.072; -0.35 -0.10 0.63 0.89 -0.17 0.57 0.51 0.67 -0.55 -0.66 0.19 -0.22 0.41 0.89 0.25 -0.096 -0.092 -0.13 0.049 -0.38 0.34 0.26 0.67 0.27 0.31 0.016 0.71 0.24 -0.49 0.25 0.83 -0.10 -0.16 0.38 0.11 0.54 0.64 -0.38 -0.72 -0.025 -0.12 0.51 0.60 0.59 0.056 -0.058 0.017 0.35 0.41 0.28 0.24 -0.22 -0.45 -0.36 1.36 -0.45 -0.14 -0.64 -0.56 -0.59 -0.40 -0.55 0.036 -0.18 -0.30 0.079 -0.14 -0.27 -0.14 0.053 0.11 -0.31 0.23 -0.40 0.56 0.19 -0.70 0.73 -0.013 0.28 0.14 0.14 0.12 -0.94 0.80 0.25 0.40 -0.0098 0.36 -0.015 0.90 0.16 0.24; 0.033 -0.16 -0.029 0.65 0.68 -0.54 0.51 -0.19 0.64 0.57 -0.13 -0.18 -0.21 -0.44 -0.25 0.38 -0.35 -0.25 0.26 0.30 -0.45] 1.69  0.15   b  -0.90    0.91  LW12   -0.61 1.57 0.48 0.64 -0.0067 -0.35 0.42 0.16 0.37 -0.40 -0.54 -0.54 -0.62 0.31 -0.018 1.00 -0.45 -0.65 0.40 0.25 0.63 0.36 0.16 0.23 -0.22 0.37 -0.30 0.11 0.18 -0.24 -0.15 0.12 -0.22 -0.33 -0.35 -0.91 b2  -2.75 52 Trần Tiến Đạt – KSTN-ĐKTĐ-K57 Thiết kế hệ thống điều khiển nhiệt độ lò gia nhiệt phôi [6] Kết kiểm tra mạng nơ ron nhiệt độ tâm vật nung với số liệu thực nghiệm khác Hình Kết kiểm tra mạng nơ ron nhiệt độ tâm vật nung Hình Kết kiểm tra mạng nơ ron nhiệt độ tâm vật nung [7] Tham số mạng nơ ron mô tả nhiệt độ mặt vật nung 53 Trần Tiến Đạt – KSTN-ĐKTĐ-K57 Thiết kế hệ thống điều khiển nhiệt độ lò gia nhiệt phôi 0.44   0.33 -0.046 -0.043  IW11    0.082 -0.55    -0.21   0.74 -0.18 0.21 -0.25   0.31 -0.0012 0.12 0.80 0.28   LW11    0.42 -0.59 0.80 -0.27     -0.069 -0.22 -0.47 0.10  LW21  [-0.31 -0.20 0.15 -0.28 0.27 0.23 -0.20 0.076 -0.033 -0.56 0.074 -0.11 -0.077 0.037 -0.17 0.097 -0.46 0.39 0.59 0.045 -0.35 0.53 0.43 0.094 0.24 -0.28 -0.092 -0.068 -0.20 -0.27 -0.68 0.051 0.57 -0.27 0.26 -0.080 0.12 0.066 0.33 -0.061 0.019 0.34 0.52 0.25 -0.0064 -0.34 -0.13 -0.34 -0.28 -0.10 -0.10 -0.27 0.45 0.29 -0.32 -0.43 -0.096 0.22 -0.46 0.37 -0.088 -0.49 0.089 0.43 -0.21 -0.35 0.19 0.072 -0.62 -0.39 0.39 -0.79 -0.0079 0.12 -0.25 -0.17 -0.44 -0.10 -0.15 -0.54 -0.25 -0.49 -0.24 -0.19 0.22 -0.51 -0.27 -0.22 -0.53 0.21 0.13 0.23 -0.68 -0.25 0.021 -0.058 -0.26 0.013 -0.049 -0.83; -0.46 0.41 0.55 0.057 -0.14 -0.067 0.44 -0.64 0.16 0.42 -0.12 0.25 -0.19 -0.011 -0.044 0.62 -0.23 0.12 -0.11 0.32 -0.097 0.44 0.060 0.26 0.094 0.25 -0.28 0.35 0.67 0.068 -0.054 -0.049 0.37 -0.039 -0.34 0.58 -0.15 -0.12 0.062 -0.21 -0.47 0.30 -0.28 0.16 -0.13 -0.28 0.27 -0.23 -0.16 0.39 -0.26 0.44 0.073 0.090 -0.13 -0.14 0.051 -0.095 -0.035 0.014 -0.42 0.085 -0.22 -0.45 -0.50 -0.49 0.22 -0.29 -0.35 0.25 -0.30 -0.52 0.34 -0.31 -0.52 0.24 0.22 -0.51 -0.16 -0.20 0.13 0.024 -0.34 0.17 0.12 -0.10 -0.22 0.24 0.33 -0.38 0.24 -0.057 -0.33 0.14 -0.48 -0.37 -0.44 -0.20 -0.30 -0.15; 0.079 0.38 -0.48 0.18 -0.042 0.30 0.015 0.24 0.23 -0.51 0.20 0.31 0.020 0.22 0.035 0.12 -0.13 0.14 0.14 0.30 0.089 0.17 -0.35 -0.59 0.14 0.38 -0.48 -0.58 -0.13 -0.063 -0.67 0.44 0.32 0.091 0.050 0.068 0.38 -0.40 0.27 0.58 -0.73 0.12 0.046 0.33 -0.58 -0.15 -0.35 -0.43 -0.22 0.17 -0.56 -0.21 0.068 -0.37 -0.13 -0.092 0.29 -0.45 -0.57 -0.22 -0.43 -0.57 -0.27 -0.095 -0.32 -0.18 0.47 -0.59 0.070 -0.15 0.10 -0.038 -0.63 0.47 -0.48 -0.83 -0.021 0.21 -0.20 -0.54 -0.21 -0.58 -0.45 -0.086 0.16 -0.34 -0.44 -0.17 -0.24 -0.33 0.55 -0.28 -0.48 0.28 -0.041 -0.33 -0.061 -0.30 -0.52 -0.86; 54 Trần Tiến Đạt – KSTN-ĐKTĐ-K57 Thiết kế hệ thống điều khiển nhiệt độ lò gia nhiệt phôi -0.41 0.14 -0.011 0.090 0.11 -0.19 -0.47 -0.18 -0.48 0.052 0.26 -0.18 0.096 0.52 0.10 0.31 0.15 -0.0001 0.042 -0.25 0.33 0.36 0.51 -0.10 -0.35 0.48 0.0063 0.16 0.27 -0.25 -0.33 -0.21 0.40 -0.44 -0.11 -0.31 -0.044 -0.046 -0.16 0.48 -0.012 0.18 -0.095 0.12] -1.83  0.98   b  1.38     2.099  LW12  1.96 [8] -0.44 0.40 0.17 0.16 0.35 -0.51 -0.50 -0.095 0.099 -0.29 -0.41 0.087 -0.084 0.091 -0.022 -0.34 -0.075 -0.22 -0.32 0.25 0.26 0.22 0.22 -0.19 0.45 0.47 0.063 -0.49 -0.28 -0.35 -0.10 -0.54 -0.089 0.25 -0.36 -0.53 -0.25 0.018 -0.042 -0.20 -0.55 -0.26 0.34 0.39 -0.050 -0.15 0.48 0.12 0.030 0.38 0.059 0.16 0.11 -0.13 0.37 -0.15 -1.63 -1.14 0.45 Kết kiểm tra mạng nơ ron nhiệt độ mặt vật nung với số liệu thực nghiệm khác Hình Kết kiểm tra mạng nơ ron nhiệt độ mặt duoi vật nung 55 Trần Tiến Đạt – KSTN-ĐKTĐ-K57 Thiết kế hệ thống điều khiển nhiệt độ lò gia nhiệt phơi Hình Kết kiểm tra mạng nơ ron nhiệt độ mặt duoi vật nung [9] Kết huấn luyện mạng nơ ron tính quỹ đạo nhiệt độ lò từ nhiệt độ mặt vật nung: Tham số mạng nơ ron tính quỹ đạo nhiệt độ lò: IW11=[-0.029; 0.13]; LW12=[3.52; 1.18]; LW14=[1.5; 4.55]; b1=[-4.75; 0.021]; LW21=[2.45, 2.57]; [10] Các sơ đồ Simulink chạy nhận dạng điều khiển lò Hình 10 Sơ đồ Simulink chạy nhận dạng lò 56 Trần Tiến Đạt – KSTN-ĐKTĐ-K57 Thiết kế hệ thống điều khiển nhiệt độ lò gia nhiệt phơi Hình 11 Sơ đồ Simulink mơ với điều khiển PI Hình 12 Sơ đồ Simulink chạy thực nghiệm với điều khiển PI 57 Trần Tiến Đạt – KSTN-ĐKTĐ-K57 Thiết kế hệ thống điều khiển nhiệt độ lò gia nhiệt phơi Hình 13 Sơ đồ Simulink chạy thực nghiệm với khâu tiền xử lý Hình 14 Sơ đồ Simulink mơ với điều khiển MPC 58 Trần Tiến Đạt – KSTN-ĐKTĐ-K57 Thiết kế hệ thống điều khiển nhiệt độ lò gia nhiệt phơi Hình 15 Sơ đồ Simulink chạy thực nghiệm với điều khiển MPC Hình 16 Sơ đồ Simulink chạy mô với điều khiển nơ ron 59 Trần Tiến Đạt – KSTN-ĐKTĐ-K57 Thiết kế hệ thống điều khiển nhiệt độ lò gia nhiệt phơi Hình 17 Sơ đồ Simulink chạy thực nghiệm điều khiển nơ ron [11] Tín hiệu điều khiển mơ chạy thực nghiệm điều khiển với giá trị đặt nhiệt độ khơng gian lò thay đổi dạng bậc thang Hình 18 udk mơ điều khiển với giá trị đặt nhiệt độ lò thay đổi 60 Trần Tiến Đạt – KSTN-ĐKTĐ-K57 Thiết kế hệ thống điều khiển nhiệt độ lò gia nhiệt phơi Hình 19 udk chạy thực nghiệm điều khiển với giá trị đặt nhiệt độ lò thay đổi [12] Kết mơ điều khiển tín hiệu điều khiển chạy thực nghiệm với giá trị đặt nhiệt độ khơng gian lò thay đổi dạng đường dốc: Hình 20 Mơ điều khiển với giá trị đặt thay đổi 61 Trần Tiến Đạt – KSTN-ĐKTĐ-K57 Thiết kế hệ thống điều khiển nhiệt độ lò gia nhiệt phơi Hình 21 Tín hiệu điều khiển chạy thực nghiệm [13] Các bước thiết kế điều khiển MPC Matlab cho đối tượng tuyến tính Nhập mơ hình dự báo vào gõ lệnh mpctool để bật giao diện thiết kế lên: Hình 22 Giao diện thiết kế điều khiển MPC Matlab 62 Trần Tiến Đạt – KSTN-ĐKTĐ-K57 Thiết kế hệ thống điều khiển nhiệt độ lò gia nhiệt phơi Chọn Import Plant để nhập vào mơ hình dự báo đối tượng: Hình 23 Giao diện để nhập vào mơ hình dự báo Chọn mở rộng tab Controller sau chọn MPC1 lên giao diện thiết kế thám số cho điều khiển: Hình 24 Giao diện để thiết kế chu kỳ điều khiển, cửa sổ dự báo, số chu kỳ điều khiển 63 Trần Tiến Đạt – KSTN-ĐKTĐ-K57 Thiết kế hệ thống điều khiển nhiệt độ lò gia nhiệt phơi Sau chuyển sang tab “Contraints” để nhập vào ràng buộc cho tín hiệu điều khiển đầu đối tượng: Hình 25 Giao diện nhập ràng buộc Tiếp đến chọn tab “Weight Tuning” để thiết kế trọng số đầu vào đầu bước điều khiển hàm mục tiêu: 64 Trần Tiến Đạt – KSTN-ĐKTĐ-K57 Thiết kế hệ thống điều khiển nhiệt độ lò gia nhiệt phơi Hình 26 Giao diện thiết kế trọng số hàm mục tiêu Sau kích vào Controller bên trái để export điều khiển Workspace: Hình 27 Giao diện export điều khiển 65 Trần Tiến Đạt – KSTN-ĐKTĐ-K57 ... để điều khiển nhiệt độ khơng gian lò em điều chỉnh cơng suất đưa vào lò Dưới hệ thống điều khiển cho lò điện trở Trần Tiến Đạt – KSTN-ĐKTĐ-K57 Thiết kế hệ thống điều khiển nhiệt độ lò gia nhiệt. .. KSTN-ĐKTĐ-K57 Thiết kế hệ thống điều khiển nhiệt độ lò gia nhiệt phơi Hình Cấu trúc hệ điều khiển dự báo [5] Mô tả cấu trúc hệ điều khiển dự báo có [5] Ở đối tượng cần điều khiển em nhiệt độ khơng gian lò. .. cần điều khiển Từ mơ hình hàm truyền xây dựng em thiết kế điều khiển cho đối tượng nhiệt độ không gian lò 3.2 Thiết kế điều khiển cho đối tượng nhiệt độ khơng gian lò 3.2.1 Thiết kế điều khiển