Đáp án đề thi giúp cho các bạn sinh viên nắm bắt được cấu trúc và cách giải đề thi, dạng đề thi chính để có kế hoạch ôn thi một cách tốt hơn. Tài liệu hữu ích cho các các bạn sinh viên đang theo học môn này và những ai quan tâm đến môn học này dùng làm tài liệu tham khảo.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY BỘ MƠN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐÁP ÁN HK NĂM HỌC 17-18 Mơn: ĐIỀU KHIỂN Q TRÌNH Mã mơn học: PCTR421929 Đề số: 01; Đề thi có trang Thời gian: 60 phút Được phép sử dụng tài liệu Bài (4đ): Cho hệ gia nhiệt hình T1 , w1 T,w Q Heater Lưu lượng khối chất vào, w1 500kg / h Thể tích bình chứa V= m3 (khơng đổi) Trọng lượng riêng nhiệt dung riêng chất vào là: 900kg / m3 , C 1.2 cal / g.o C Quá trình gia nhiệt hoạt động ổn định với nhiệt độ vào T1= 300C Q 18000 ( kcal h) a Hỏi nhiệt độ T trạng thái ổn định? b Hệ hoạt động ổn định gia nhiệt (heater) gặp cố giảm công suất 1/3 Hỏi nhiệt độ dòng thay đổi nào, vẽ đồ thị? c Đề suất phương pháp điều khiển nhiệt độ dòng Hãy tự chọn biến điều khiển, nhiễu trình vẽ lưu đồ P&ID hệ? Đáp án: a Phương trình (2.44) slide giảng: wCTis wCTs Qs Qs wC(Ts Tis ) Q 18000 Ts s Tis 30 600 C wC 500 1.2 (1) b Sử dụng pt (2.48) slide giảng, ta có hàm truyền: K Q ' ( s) T ' ( s) s 1 s 1 i 1 K wC 500 1.2 600 V 900.1 1.8(h) w 500 T ' ( s) (0.5) Bộ gia nhiệt giảm công suất 1/3, suy ra: 6.103 Q (s) s ' (0.5) Do đó, ta có phương trình thay đổi nhiệt độ dịng ra: 1/ 600 6.103 10 T ( s) 1.8s s s(1.8s 1) ' t /1.8 T (t) 10(1 e ) T ' () 10 ' Vậy nhiệt độ dòng giảm 100C Số hiệu: BM1/QT-PĐBCL-RĐTV (0.5) Đồ thị đáp ứng (0.5) c Sử dụng điều khiển feedback với thuật toán điều khiển PID để điều khiển nhiệt độ dịng Lựa chọn biến q trình MV: Q CV: T (0.5) DV: T1 T1 SP TT FBC Q Heater SCR (0.5) Bài 2: (6đ) Cho hệ điều khiển nhiệt có sơ đồ khối hình Tsp ( s ) C Km Tsp ( s ) E ( s) mA mA Gc P( s ) mA KIP Tm ( s) mA Pt( s) psi Kv Ps( s) K p e s T ( s ) s 1 C psi Km Biết thiết bị đo nhiệt (cảm biến chuyển đổi) có thơng số: tầm đo (0-2000C), tín hiệu trả dòng điện (4-20mA); Độ lợi (gain) cho chuyển đổi dòng sang áp suất van điều khiển KIP 0.75 (psi/mA) Kv 1.2 ; Độ lợi, số thời gian thời gian trễ đối tượng điều khiển K p , (min) (min) a Tìm hệ số Km thiết bị đo Tìm hàm truyền tổng quát hệ? b Với điều điều khiển tỉ lệ Gc(s) = Kc Tìm điều kiện Kc để hệ kín ổn định? c Chọn Kc = 2, tính offset hệ tín hiệu vào thay đổi nấc đơn vị? Vẽ đáp ứng? d Để tăng chất lượng điều khiển, kỹ sư sử dụng điều khiển PID Tìm thông số điều khiển phương pháp IMC-PID với xấp xỉ Padé 1/1, chọn c theo đề xuất Skogestad? Đáp án: a Tìm hệ số Km thiết bị đo Tìm hàm truyền tổng quát hệ? Hệ số K m 20 0.08 (mA/0C) 200 Số hiệu: BM1/QT-PĐBCL-RĐTV (0.25) Hàm truyền tổng quát hệ: K mGc K IP K v K p e s ( s 1) K mGc K IP K v K p e s T ( s) G(s) Tsp ( s) K mGc K IP K v K p e s ( s 1) s K mGc K IP K v K p e s (0.25) Thế giá trị vào, ta có: G( s) 0.36Gc e s T ( s) Tsp (s) 5s 0.36Gc e s (0.5) b (SV sử dụng phương pháp xấp xỉ khác) Sử dụng xấp xỉ Padé 1/1, e s G(s) 0.5s , ta có: 0.5s 0.36 K c (1 0.5s) 2.5s (5.5 0.18K c ) s 0.36 K c (0.5) Để hệ kín ổn định: 5.5 0.18K c 2.77 K c 30.5 0.36 K c (0.5) c Chọn Kc=2, sử dụng công thức tính offset 4.28, slide giảng: offset Ysp (0.5) K OL với Ysp KOL Km Kc K IP Kv K p 0.72 Vậy offset = 1/(1+0.72) = 0.58 (0.5) Vẽ đáp ứng (1) d Hàm truyền điều khiển PID: Gc ( s) K c 1 Ds Is (0.25) Hàm truyền vòng hở đối tượng điều khiển: K m K IP K v K p e s Ke s s 1 s 1 với K K m K IP Kv K p 0.36 ; ; G ( s) (0.5) Theo đề xuất Skogestad, chọn c (0.25) Các thơng số điều khiển tính theo phương pháp IMC-PID, công thức 4.66 slide giảng: 2 1 Kc 10.185 K 2 c 0.36 1 I 5.5 (1) D 0.455 2 Số hiệu: BM1/QT-PĐBCL-RĐTV ... Vẽ đáp ứng? d Để tăng chất lượng điều khiển, kỹ sư sử dụng điều khiển PID Tìm thơng số điều khiển phương pháp IMC-PID với xấp xỉ Padé 1/1, chọn c theo đề xuất Skogestad? Đáp án: a Tìm hệ số. .. Độ lợi, số thời gian thời gian trễ đối tượng điều khiển K p , (min) (min) a Tìm hệ số Km thi? ??t bị đo Tìm hàm truyền tổng quát hệ? b Với điều điều khiển tỉ lệ Gc(s) = Kc Tìm điều kiện...Đồ thị đáp ứng (0.5) c Sử dụng điều khiển feedback với thuật toán điều khiển PID để điều khiển nhiệt độ dịng Lựa chọn biến q trình MV: Q CV: T (0.5) DV: T1 T1 SP