BÁO cáo THÍ NGHIỆM điều KHIỂN QUÁ TRÌN1chuanx

điều khiển quá trình

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH Sinh viên: Nguyễn văn Bằng SHSV: 20096289 Lớp: ĐK&TĐH 1 _ K54 Bài 1: Xây dựng hệ thống điều khiển một bình mức. 1:Xây dựng mô hình đối tượng bình mức. 1.1. Xác định các tín hiệu vào, tín hiệu ra và nhiễu hệ thống. 1 Xác định tín hiệu vào, ra, và nhiễu (kèm hình mô hình 1 bình mức); + Tín hiệu vào: Độ mở van vào (In Valve) + Tín hiệu ra: Mức của bình mức (H) + Nhiễu hệ thống: Độ mở van ra (Out Valve) Đối tượng là một hệ thống một bình mức với một van vào và một van ra Yêu cầu: Xây dựng bộ điều khiển cho hệ thống này để điều chỉnh mức chất lỏng trong bình ổn định ở giá trị đặt. Bộ điều khiển chỉ có thể tác động tới van vào, còn van ra do người sử dụng tùy ý điều khiển . 1.2. Xây dựng mô hình toán học cho hệ thống. F1 F2 h Phương trình cân bằng vật chất: 1 2 dV dh A F F dt dt = = − (1) Trong đó: A là tiết diện cắt ngang của bình chứa (coi như đều từ trên xuống). Phương trình mô hình ở trạng thái xác lập: 0 1 2 dh A F F dt = = − (2) Trừ vế của (1) – (2) ta được: 1 2 d h A F F dt ∆ = ∆ −∆ V V Đặt: ; 2; 1y h u F d F = ∆ = ∆ = ∆ Phương trình trở thành: 1 ( ) dy d u dt A = − Tại trạng thái ban đầu tất cả các biến chênh lệch đều y, u, d và dy dt đều bằng 0. Laplace 2 vế ta được 1 1 ( ) ( ) ( )sy s u s d s A A = − + Do van là khâu quán tính bậc nhất nên hàm truyền của hệ thống sẽ có dạng: Hệ thống G ( s ) = 1 A(s) 1 Ts+1 = k s(Ts+1) 1.3.Xác định K, T 1.3.1. Phương pháp đường cong đáp ứng Sơ đồ simulink: 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 + Từ hàm quá độ h(t) ta kẻ tiếp tuyến với đồ thị : - Cắt truc t,ta được : T=2.6. - Từ tiếp điểm, chiếu lên hai trục ta được : Y0=8 ; T0= (5.5-2.6)=2.9 + Xác định tham số : K=Y0/T0=8/2.9=2.75 + Ta có hàm truyền : Transfer function: 2.75 ----------- 2.6s^2 + s *Kiểm tra lại mô hình, ta dùng mô hình sau : Với các thông số tính toán được ở trên ta có kết quả sau : 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 0 20 40 60 80 100 120 140 Ta thấy hai đường đồ thị hơi cách xa nhau ở phần đầu, ta phải tăng giá trị của K lên (lấy K=2.6) và tăng tiếp giá trị của T (lấy T=2.7), ta được : 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 0 20 40 60 80 100 120 140 2. Các sách lược điều khiển Sách lược có thể sử dụng: điều khiển phản hồi và điều khiển tầng. Sách lược không sử dụng được: điều khiển truyền thẳng, điều khiển tỉ lệ, điều khiển lựa chọn và điều khiển phân vùng. Vì: ♦ Quá trình bình định mức là 1 khâu tích phân không có tính tự cân bằng, trong khi đó điều khiển truyền thẳng không làm thay đổi tính ổn định của hệ thống. Nên một tác động nhỏ của nhiễu làm hệ thống đi tới trạng thái mất cân bằng. ♦ Điều khiển tỉ lệ được áp dụng cho hệ thống : duy trì quan hệ giữa 2 biến nhằm điều khiển gián tiếp biến thứ 3, mà điều khiển bình mức chỉ có 1 biến điều khiển nên không được áp dụng. ♦ Điều khiển lựa chọn và điều khiển phân vùng cần ít nhất 2 biến điều khiển mà bình 1 định mức có 1 biến điều khiển.  Hàm truyền đạt đầy đủ PID: ) 1 1()( s s ksK d i c τ τ ++= . Xác định bộ số của hàm truyền đạt PID. 2.1.Sách lược điều khiển thẳng 2.1.1. Lưu đồ P&ID Điều chỉnh stoptime và fix-step Đồ thị với bộ điều khiển P. 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 Đồ thị với bộ điều khiển PI. 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 Đồ thị với bộ điều khiển PID. 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 Nhận xét: Không thể áp dụng sách lược điều khiển truyền thẳng được. Vì sách lược truyền thẳng đòi hỏi phải biết rõ thông tin về quá trình và ảnh hưởng của nhiễu. Tuy nhiên, mô hình đối tượng và mô hình nhiễu không bao giờ chính xác, không phải nhiễu nào cũng đo được, nên sai lệch tĩnh bao giờ cũng tồn tại. Thực tế, bộ điều khiển lý tưởng không bao giờ có tính khả thi. 2.2. Sách lược điều khiển phản hồi vòng đơn Lưu đồ PID: Sơ đồ Simulink. . điều khiển Sách lược có thể sử dụng: điều khiển phản hồi và điều khiển tầng. Sách lược không sử dụng được: điều khiển truyền thẳng, điều khiển tỉ lệ, điều. BÁO CÁO THÍ NGHIỆM ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH Sinh viên: Nguyễn văn Bằng SHSV: 20096289 Lớp: ĐK&TĐH 1 _ K54 Bài 1: Xây dựng hệ thống điều khiển một