Đang tải... (xem toàn văn)
Hệ thống điều khiển tưới nhỏ giọt tự động là một trong những khâu quan trọng, quyết định sự thành công của hệ thống sản xuất nông nghiệp công nghệ cao. Nhất là khi cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 đang trở thành xu thế của khu vực và Thế Giới. Việc thiết kế, chế tạo hệ thống điều khiển tưới nhỏ giọt có ý nghĩa rất quan trọng trongviệc duy trì độ ẩm, kiểm soát tỷ lệ các chất dinh dưỡng cũng như nồng độ các chất bảo vệ thực vật phun tới cây trồng. Bài báo cáo này giới thiệu kết quả nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ điều khiển tưới nhỏ giọt tự động theo thời gian và theo nhiệt độ. Khi hệ thống làm việc, người vận hành chỉ cần cài đặt thời gian tưới hoặc giá trị nhiệt độ mong muốn khi đó hệ thống sẽ tự động điều khiển máy bơm để liên tục đảm bảo các thông số đã cài đặt. Ngoài ra hệ thống cũng cho phép người vận hành có thể lựa chọn vị trí các cần tưới, thời gian tưới tùy theo nhu cầu của mỗi loại cây trồng đối với hệ thống có nhiều loại cây được trồng trong cùng một khu vườn. Việt Nam là nước nông nghiệp, trong đó sản phẩm cây trồng chiếm một tỷ trọng lớn trong các mặt hàng nông sản tiêu thụ trong nước cũng như xuất khẩu. Trong đó, nguồn nước, bên cạnh phân bón và thời tiết, là yếu tố quan trọng nhất, quyết định phần lớn thành bại của việc trồng trọt. Chúng ta được thiên nhiên ưu đãi, có nguồn tài nguyên dồi dào, phong phú và đa dạng. Đất đai ở các vùng đồng bằng châu thổ rất màu mỡ, hệ thống kênh rạch chằng chịt,... Tuy nhiên, xét về trình độ ứng dụng khoa học kỹ thuật vào nông nghiệp để phục vụ mục đích sản xuất còn khá hạn chế. Do đó, năng suất trồng trọt chưa phát huy được hết tiềm lực vốn có. Hơn nữa, nếu tạo ra được một hệ thống tưới tiêu tự động, người nông dân sẽ tiết kiệm được thời gian, công sức. Từ đó, sẽ có thời gian để chăm lo bản thân, gia đình,...vv Chất lượng cuộc sống cũng phần nào được nâng cao. Với phương pháp tưới cây truyền thống, người nông dân phải dẫn đường ống nước đến từng cây trồng và điều khiển bằng tay một cách thủ công, gây trở ngại lớn khi gặp các loại cây có tán cao và rộng. Trong khi đó, với đa số hệ thống tưới cây tự động hiện nay, người sử dụng vẫn phải giám sát và tính toán các thời điểm tưới hợp lý. Việc cho ra một hệ thống tưới nhỏ giọt tự động, đảm bảo sự linh hoạt trong việc kiểm tra lưu lượng nước cho cây là thực sự cần thiết. Hệ thống tưới nhỏ giọt tự động đáp ứng độ ẩm gốc cho cây trồng phát triển tốt, hệ thống tiết kiệm nước tạo điều kiện cho cây trồng hấp thu dinh dưỡng không gây rửa trôi, thoái hóa đất, không gây ô nhiễm môi trường. Hệ thống tưới nhỏ giọt tự động có thể kết hợp với bón phân, phun thuốc hóa học. Hơn thế nữa, với việc thiết kế một hệ thống tưới nhỏ giọt tự động sẽ giúp cho con người không cần tốn chi phí nhân công tưới nước cũng như giám sát thời gian tưới cây. Với hệ thống này, việc tưới cây sẽ là tự động tùy theo nhiệt độ thời tiết nắng hay mưa, độ ẩm cao hay thấp, mùa nào trong năm… Tất cả các điều kiện đó sẽ được đưa vào hệ thống tính toán và đưa ra thời gian chính xác để bơm nước . Cây trồng sẽ được sinh trưởng và phát triển tốt hơn nhờ việc tưới cây phù hợp và chính xác, giảm sức lao động của người nông dân và tăng năng suất sản xuất. Đây chính là những lý do thôi thúc nhóm chúng em thực hiện đề tài: THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN CHO HỆ THỐNG TƯỚI NHỎ GIỌT TỰ ĐỘNG.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA : ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO **o0o** BÁO CÁO DỰ ÁN MÔN HỌC (PROJECT-BASED-LEARNING) MÔN HỌC: ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN CHO HỆ THỐNG TƯỚI NHỎ GIỌT TỰ ĐỘNG GVHD: PGS TS TRƯƠNG NGUYỄN LUÂN VŨ SVTH: PHAN THẾ QUANG MSSV: 15146090 LƯƠNG CÔNG VINH MSSV: 15146120 TRƯƠNG HOÀNG MINH MSSV: 15146072 ĐẶNG PHẠM NHẬT HUY MSSV: 15146043 HỒ NHẬT AN MSSV: 15146001 TP HỒ CHÍ MINH 05/2018 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA : ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO **o0o** BÁO CÁO DỰ ÁN MÔN HỌC (PROJECT-BASED-LEARNING) MƠN HỌC: ĐIỀU KHIỂN Q TRÌNH TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN CHO HỆ THỐNG TƯỚI NHỎ GIỌT TỰ ĐỘNG GVHD: PGS TS TRƯƠNG NGUYỄN LUÂN VŨ SVTH: PHAN THẾ QUANG MSSV: 15146090 LƯƠNG CÔNG VINH MSSV: 15146120 TRƯƠNG HOÀNG MINH MSSV: 15146072 ĐẶNG PHẠM NHẬT HUY MSSV: 15146043 HỒ NHẬT AN MSSV: 15146001 TP HỒ CHÍ MINH 05/2018 GVHD: PGS.TS TRƯƠNG NGUYỄN LUÂN VŨ Project Based Learning Môn Học : Điều Khiển Q Trình BẢNG PHÂN CƠNG CƠNG VIỆC Trường: Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM Khoa: Đào Tạo Chất Lượng Cao Mơn Học: ĐIỀU KHIỂN Q TRÌNH Mã Mơn Học: PCTR421929 GV Phụ Trách: PGS.TS Trương Nguyễn Luân Vũ Đề tài: THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN CHO HỆ THỐNG TƯỚI NHỎ GIỌT TỰ ĐỘNG NHÓM BÁO CÁO ĐỀ TÀI Group’s Name SLOGAN NO FOCUS 1.(English) TIÊU ĐIỂM 2.(Vietnamese) This is a world of action, and not for moping and droning in Name Number 01 Trương Hoàng Minh 15146072 02 Phan Thế Quang 15146090 03 Lương Công Vinh 15146120 04 05 Đặng Phạm Nhật Huy 15146043 Hồ Nhật An 15146001 Total GPA Responsibility ☒ ☒ ☐ ☒ ☒ ☐ ☐ ☒ ☐ ☒ ☐ ☒ ☐ ☐ ☒ ☒ ☒ ☐ ☒ ☒ Facilitator (người điều phối) Timekeeper (người quản lí thời gian) Writer (thư kí) Reporter (báo cáo) Facilitator (người điều phối) Timekeeper (người quản lí thời gian) Writer (thư kí) Reporter (báo cáo) Facilitator (người điều phối) Timekeeper (người quản lí thời gian) Writer (thư kí) Reporter (báo cáo) Facilitator (người điều phối) Timekeeper (người quản lí thời gian) Writer (thư kí) Reporter (báo cáo) Facilitator (người điều phối) Timekeeper (người quản lí thời gian) Writer (thư kí) Reporter (báo cáo) GPA 8.23 7.11 7.24 6.89 6.72 36.19 GVHD: PGS.TS TRƯƠNG NGUYỄN LUÂN VŨ Project Based Learning Môn Học : Điều Khiển Quá Trình LỜI CẢM ƠN Trước tiên, chúng em xin gửi lời cảm ơn trân thành sâu sắc đến PGS.TS Trương Nguyễn Luân Vũ – người tạo điều kiền tận tình hướng dẫn, góp ý, động viên chúng em suốt trình nghiên cứu thực đề tài Nhóm em chân thành cảm ơn đến tất quý Thầy Cô thuộc Khoa Đào Tạo Chất Lượng Cao, Bộ môn Cơ Điện Tử trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM, người trang bị cho chúng em kiến thức bản, nhiệt tình giúp đỡ chũng em suốt khóa học vừa qua Và sau cùng, chúng em xin cảm ơn gia đình, người thân tập thể lớp Điều Khiển Quá Trình 02CLC - người ln quan tâm giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi để chúng em học tập, nghiên cứu hoàn thành Báo Cáo GVHD: PGS.TS TRƯƠNG NGUYỄN LUÂN VŨ Project Based Learning Mơn Học : Điều Khiển Q Trình TĨM TẮT BÁO CÁO Hệ thống điều khiển tưới nhỏ giọt tự động khâu quan trọng, định thành công hệ thống sản xuất nông nghiệp công nghệ cao Nhất cách mạng công nghiệp 4.0 trở thành xu khu vực Thế Giới Việc thiết kế, chế tạo hệ thống điều khiển tưới nhỏ giọt có ý nghĩa quan trọng việc trì độ ẩm, kiểm sốt tỷ lệ chất dinh dưỡng nồng độ chất bảo vệ thực vật phun tới trồng Bài báo cáo giới thiệu kết nghiên cứu, thiết kế, chế tạo điều khiển tưới nhỏ giọt tự động theo thời gian theo nhiệt độ Khi hệ thống làm việc, người vận hành cần cài đặt thời gian tưới giá trị nhiệt độ mong muốn hệ thống tự động điều khiển máy bơm để liên tục đảm bảo thông số cài đặt Ngoài hệ thống cho phép người vận hành lựa chọn vị trí cần tưới, thời gian tưới tùy theo nhu cầu loại trồng hệ thống có nhiều loại trồng khu vườn GVHD: PGS.TS TRƯƠNG NGUYỄN LUÂN VŨ Project Based Learning Môn Học : Điều Khiển Quá Trình MỤC LỤC BẢNG PHÂN CÔNG CÔNG VIỆC _ - LỜI CẢM ƠN - TÓM TẮT BÁO CÁO - DANH SÁCH CÁC HÌNH ẢNH, BIỂU ĐỒ - PHẦN MỘT - GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI - I.Lý Do Chọn Đề Tài - II.Phân Tích Các Nghiên Cứu Trước Đó Ở Trong Và Ngoài Nước - 1.Hệ thống tưới nước tự động nơng dân Cao Phát Triển (Ơ Môn, TP Cần Thơ): _ - 2.Công nghệ tưới nhỏ giọt Israel _ - 3.Watering with Soil Moisture Sensors – Tưới nước sử dụng cảm biến đo độ ẩm - III.Phương Pháp Nghiên Cứu _ - PHẦN HAI _ - MƠ HÌNH TỐN HỌC - I.Sơ Đồ Khối Của Hệ Thống - II.Phân Tích Các Phần Tử Của Hệ Thống - 1.PHẦN TỬ ĐIỀU KHIỂN: PID - 2.ĐỐI TƯỢNG ĐIỀU KHIỂN: MOTOR DC - 3.DÒNG CHẢY CỦA NƯỚC: _ - 11 4.PHẦN TỬ HỒI TIẾP: CẢM BIẾN ĐỘ ẨM ĐẤT - 11 PHẦN BA _ - 14 MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRÊN PHẦN MỀM MATLAB _ - 14 I.HÀM TRUYỀN CỦA HỆ THỐNG _ - 14 II.MÔ PHỎNG HỆ THỐNG BẰNG MATLAB _ - 15 PHẦN BỐN _ - 18 KẾT LUẬN _ - 18 TÀI LIỆU THAM KHẢO - 19 - GVHD: PGS.TS TRƯƠNG NGUYỄN LUÂN VŨ Project Based Learning Môn Học : Điều Khiển Q Trình DANH SÁCH CÁC HÌNH ẢNH, BIỂU ĐỒ Hệ thống tưới nước tự động vườn ăn trái nơng dân Cao Phát Triển (Ơ Mơn, TP Cần Thơ) ……2 Công nghệ tưới nhỏ giọt Israel Cảm biến đo độ ẩm… .………………………………5 Block Diagram of PID ……………… …………… …7 Các thông số thiết kế PID mô hệ thống… Đồ thị thể đáp ứng PID ………… ……… …….8 Tính tốn kết Matlab 14 Biểu đồ khâu tỉ lệ……………………………………… 16 Biểu đồ thêm khâu tích phân… ……………………………… ….16 Biểu đồ đáp ứng điều khiển PID……………… ………….… 17 GVHD: PGS.TS TRƯƠNG NGUYỄN LUÂN VŨ Project Based Learning Môn Học : Điều Khiển Quá Trình PHẦN MỘT GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI I Lý Do Chọn Đề Tài Việt Nam nước nông nghiệp, sản phẩm trồng chiếm tỷ trọng lớn mặt hàng nông sản tiêu thụ nước xuất Trong đó, nguồn nước, bên cạnh phân bón thời tiết, yếu tố quan trọng nhất, định phần lớn thành bại việc trồng trọt Chúng ta thiên nhiên ưu đãi, có nguồn tài nguyên dồi dào, phong phú đa dạng Đất đai vùng đồng châu thổ màu mỡ, hệ thống kênh rạch chằng chịt, Tuy nhiên, xét trình độ ứng dụng khoa học kỹ thuật vào nơng nghiệp để phục vụ mục đích sản xuất hạn chế Do đó, suất trồng trọt chưa phát huy hết tiềm lực vốn có Hơn nữa, tạo hệ thống tưới tiêu tự động, người nông dân tiết kiệm thời gian, cơng sức Từ đó, có thời gian để chăm lo thân, gia đình, vv Chất lượng sống phần nâng cao Với phương pháp tưới truyền thống, người nông dân phải dẫn đường ống nước đến trồng điều khiển tay cách thủ công, gây trở ngại lớn gặp loại có tán cao rộng Trong đó, với đa số hệ thống tưới tự động nay, người sử dụng phải giám sát tính tốn thời điểm tưới hợp lý Việc cho hệ thống tưới nhỏ giọt tự động, đảm bảo linh hoạt việc kiểm tra lưu lượng nước cho thực cần thiết Hệ thống tưới nhỏ giọt tự động đáp ứng độ ẩm gốc cho trồng phát triển tốt, hệ thống tiết kiệm nước tạo điều kiện cho trồng hấp thu dinh dưỡng khơng gây rửa trơi, thối hóa đất, không gây ô nhiễm môi trường Hệ thống tưới nhỏ giọt tự động kết hợp với bón phân, phun thuốc hóa học Hơn nữa, với việc thiết kế hệ thống tưới nhỏ giọt tự động giúp cho người khơng cần tốn chi phí nhân công tưới nước giám sát thời gian tưới Với hệ thống này, việc tưới tự động tùy theo nhiệt độ thời tiết nắng hay mưa, độ ẩm cao hay thấp, mùa năm… Tất điều kiện đưa vào hệ thống tính tốn đưa thời gian xác để bơm nước Cây trồng sinh trưởng phát triển tốt nhờ việc tưới phù hợp -1- GVHD: PGS.TS TRƯƠNG NGUYỄN LUÂN VŨ Project Based Learning Môn Học : Điều Khiển Quá Trình xác, giảm sức lao động người nơng dân tăng suất sản xuất Đây lý thơi thúc nhóm chúng em thực đề tài: THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN CHO HỆ THỐNG TƯỚI NHỎ GIỌT TỰ ĐỘNG Phân Tích Các Nghiên Cứu Trước Đó Ở Trong Và Ngồi Nước II Hệ thống tưới nước tự động vườn ăn trái nơng dân Cao Phát Triển (Ơ Mơn, TP Cần Thơ): Điểm bật mơ hình tưới tự động lúc nơi, chí hàng trăm số mà cần có sóng điện thoại, điều khiển điện thoại thông minh qua kết nối chip điện từ lắp hệ thống máy bơm với phần mềm cài điện thoại di động Ưu điểm: - Tiết kiệm thời gian: cần 10-15 phút đủ nước → phát triển tốt Từ tăng suất trồng, tăng thu nhập (mỗi năm từ 180.000.000 VND lên 300.000.000 VND) So với phương pháp tưới truyền thống (bằng máy dầu) phải tốn đến 4-5 mà không đạt mong muốn - Tiết kiệm điện: cần 0.5 KWh/1 lần tưới -2- GVHD: PGS.TS TRƯƠNG NGUYỄN LUÂN VŨ Project Based Learning Môn Học : Điều Khiển Q Trình → chi phí thấp: tốn khoảng 1000VND/1 lần tưới, tiết kiệm năm khoảng 35.000.000VND - Bộ điều khiển tích hợp smartphone, giúp người sử dụng điều khiển nơi mà cần có sóng điện thoại - Lao động giảm từ người xuống người Nhược điểm: - Chi phí đầu tư ban đầu lớn: 5.625.000 VND/1000m2 Tuy nhiên, hộ gia đình gần nguồn điện, nguồn nước dùng ống nhựa loại trung bình, chi phí lắp đặt giảm khoảng 4.000.000VND/1000m2 - Người sử dụng bật tắt tay, chưa tự động hóa, người nơng dân phải tính tốn thời gian, lượng nước tưới phù hợp Cơng nghệ tưới nhỏ giọt Israel Bí nơng dân Israel phát triển công nghệ thiết bị đại tưới nhỏ giọt, sử dụng van điều khiển tự động, lọc nhiều tầng, dùng vòi phun áp lực thấp phun mưa loại nhỏ Nhờ tưới nhỏ giọt, nông dân tiết kiệm 60% lượng nước -3- GVHD: PGS.TS TRƯƠNG NGUYỄN LUÂN VŨ Project Based Learning Mơn Học : Điều Khiển Q Trình - Giá thành tương đối đắt việc bảo dưỡng thông tắc đường ống thiết bị nhỏ giọt phức tạp Watering with Soil Moisture Sensors – Tưới nước sử dụng cảm biến đo độ ẩm - Tiết kiệm 62% lượng nước so với phương pháp tưới truyền thông - Bằng cách tưới nước cho bạn cần thiết, tăng cường phát triển rễ sâu làm cho chống lại bệnh tật tốt - Tránh xói mòn rửa trơi đất tưới mức - Sử dụng nhiều loại đất khác (đất phù sa, feralit, đất sét, cát, ) - Áp dụng với nhiều mô hình khác (tưới nhỏ giọt, phun sương, aquaponics III Phương Pháp Nghiên Cứu - Sử dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết sở vận dụng kết nghiên cứu cơng trình ngồi nước để xây dựng hệ thống điều khiển tưới nhỏ giọt tự động khu vườn quy mô nhỏ với diện tích 1000m2 - Sử dụng phần mềm Matlab để lập trình mơ phỏng, qua đưa nhận xét, đánh giá so sánh cho Bộ Điều Khiển -5- GVHD: PGS.TS TRƯƠNG NGUYỄN LUÂN VŨ Project Based Learning Mơn Học : Điều Khiển Q Trình PHẦN HAI MƠ HÌNH TỐN HỌC I Sơ Đồ Khối Của Hệ Thống Trong đó: : tín hiệu điện áp cung cấp (input) (s): tín hiệu điện áp sai lệch (s): tín hiệu điện áp phần ứng động (s): tốc độ quay động Q(s): lưu lượng dòng chảy (output) (s): tín hiệu điện áp hồi tiếp từ cảm biến độ ẩm -6- GVHD: PGS.TS TRƯƠNG NGUYỄN LUÂN VŨ II Project Based Learning Môn Học : Điều Khiển Q Trình Phân Tích Các Phần Tử Của Hệ Thống PHẦN TỬ ĐIỀU KHIỂN: PID Sơ lược: PID (Proportional Integral Derivative) hay gọi điều khiển vi tích phân tỷ lệ, điều khiển thơng dụng công nghiệp dùng để điều chỉnh sai lệch mức tối thiểu, điều khiển động hoạt động tối ưu Một điều khiển PID bao gồm khâu: Khâu tỷ lệ (P) Khâu tích phân (I) Khâu vi phân (D) đặc trưng qua thông số Hàm truyền: G1 ( s) K p Ki K d s s Block Diagram of PID -7- GVHD: PGS.TS TRƯƠNG NGUYỄN LUÂN VŨ Project Based Learning Mơn Học : Điều Khiển Q Trình Các thông số thiết kế PID mô hệ thống Đồ thị thể đáp ứng PID -8- GVHD: PGS.TS TRƯƠNG NGUYỄN LUÂN VŨ Project Based Learning Môn Học : Điều Khiển Quá Trình ĐỐI TƯỢNG ĐIỀU KHIỂN: MOTOR DC Sơ đồ khối Động điện chiều: Trong đó: - : điện cảm phần ứng - : tốc độ góc động - : điện trở phần ứng - - : điện áp phần ứng - B : hệ số ma sát - : sức phản điện động - J : moment quán tính : moment tải Áp dụng định luật Kirchoff cho mạch điện phần ứng: Trong đó: : hệ số sức phản điện động : từ thơng kích từ Áp dụng định luật Newton cho chuyển động quay trục động cơ: -9- GVHD: PGS.TS TRƯƠNG NGUYỄN LUÂN VŨ Project Based Learning Môn Học : Điều Khiển Q Trình Trong đó: : hệ số moment Biến đổi Laplace phương trình ta được: Đặt: số thời gian điện từ động số thời gian điện động = Hàm truyền động dc: Các thông số sau: (công suất định mức động cơ) (tốc độ quay roto động cơ) - 10 - GVHD: PGS.TS TRƯƠNG NGUYỄN LUÂN VŨ Project Based Learning Môn Học : Điều Khiển Q Trình DỊNG CHẢY CỦA NƯỚC: Sơ đồ khối: (s) Q(s) Ta có lưu lượng dòng chảy: (1) (v(t): vận tốc dòng chảy, A tiết diện mặt cắt dòng chảy) Mà: (2) ( : tốc độ góc roto, bán kính quay roto) Từ (1) & (2) Laplace vế phương trình trên, ta được: Hàm truyền dòng chảy: PHẦN TỬ HỒI TIẾP: CẢM BIẾN ĐỘ ẨM ĐẤT - 11 - GVHD: PGS.TS TRƯƠNG NGUYỄN LUÂN VŨ Project Based Learning Môn Học : Điều Khiển Quá Trình Sơ lược: đủ nước, cảm biến nhận tín hiệu vào độ ẩm ngưỡng cần thiết, sau cho trạng thái đầu mức thấp (0V), lúc không cần tưới Ngược lại, đất thiếu nước đầu cảm biến mức cao (5V) Độ nhạy cao điều chỉnh biến trở Phần đầu đo cắm vào đất để phát độ ẩm đất, độ ầm đất đạt ngưỡng thiết lập, đầu DO chuyển trạng thái từ mức thấp lên mức cao Nhờ thế, bạn sử dụng Analog Digital Arduino để đọc giá trị từ cảm biến Sơ đồ khối: r(s) (s) H(s) Từ lưu lượng nước, cảm biến nhận giá trị đầu vào độ ẩm từ 0-100%, sau cảm biến xuất tín hiệu điện áp mức cao) Ta có tỷ số: - 12 - nằm khoảng 0-5V (0v: mức thấp 5v: GVHD: PGS.TS TRƯƠNG NGUYỄN LUÂN VŨ Project Based Learning Môn Học : Điều Khiển Q Trình Bên cạnh đó, độ trễ cảm biến: Hàm truyền cảm biến: - 13 - GVHD: PGS.TS TRƯƠNG NGUYỄN LUÂN VŨ Project Based Learning Mơn Học : Điều Khiển Q Trình PHẦN BA MƠ PHỎNG HỆ THỐNG TRÊN PHẦN MỀM MATLAB I HÀM TRUYỀN CỦA HỆ THỐNG Với thông số chọn trên, ta tiến hành nhập tính Matlab Với tín hiệu hồi tiếp cảm biến có hàm truyền: Tính tốn kết Matlab: - 14 - GVHD: PGS.TS TRƯƠNG NGUYỄN LUÂN VŨ Project Based Learning Môn Học : Điều Khiển Quá Trình Như vậy, hàm truyền hệ thống tìm được: Mục tiêu hệ thống nhóm đạt : Thời gian tăng trưởng (Rise time) nhỏ 0.7s Thời gian xác lập (Settling time) nhỏ 7s Độ vọt lố (Overshoot) nhỏ 5% II MÔ PHỎNG HỆ THỐNG BẰNG MATLAB Vẽ sơ đồ khối, nhập hàm truyền thông số Simulink Chọn thông số cho điều khiển PID: Bước 1: Đầu tiên chọn hệ số KP khâu tỉ lệ Khi Kp tăng sai số xác lập nhỏ lại Kp q lớn làm hệ ổn định.Nên nhóm chọn Kp = 300 để giảm sai số xác lập, giảm Rise time 0.66s giúp điều khiển nhạy hệ thống đáp ứng nhanh, hệ thống chưa ổn định, dạng hình Sin trường hợp ,vọt lố thời gian xử lí để hệ thống ổn đinh cao (vọt lố 28,3% thời gian xử lí 936s) - 15 - GVHD: PGS.TS TRƯƠNG NGUYỄN LUÂN VŨ Project Based Learning Môn Học : Điều Khiển Quá Trình Biểu đồ khâu tỉ lệ Bước 2: Chọn hệ số tích phân Ki = 160 , chọn hệ số tỉ lệ giúp hệ thống có trạng thái ổn định, làm steady-state error, giảm thời gian xử lí 49s lại làm tăng vọt lố lên đến 60,5% Biểu đồ thêm khâu tích phân - 16 - GVHD: PGS.TS TRƯƠNG NGUYỄN LUÂN VŨ Project Based Learning Môn Học : Điều Khiển Quá Trình Bước 3: Cuối ta chọn hệ số khâu vi phân KD = 200 nhằm làm giảm vọt lố xuống 3,34% giảm thời gian xử lí 5,24s Biều đồ đáp ứng điều khiển PID Vậy chọn điều khiển PID hệ số Kp = 300 , KI = 160, KD = 200 hệ thống ổn định, khơng steady-state error, Rise time = 0,543 s < 0,7s, Settling time = 5,24s