ĐIều khiển tách kênh tháp chưng cất

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ******************************* LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGÀNH: ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN TÁCH KÊNH THÁP CHƯNG CẤT VÕ NGỌC MINH Người hướng dẫn khoa học: HỒNG MINH SƠN HÀ NỘI 2008 LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, xin chân thành cảm ơn quý Thầy, Cô Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội tạo điều kiện giúp đỡ suốt q trình học tập hồn thành khóa học Đặc biệt Phan Xn Minh thầy Hồng Minh Sơn dẫn giúp đỡ tận tình q trình thực luận văn tốt nghiệp Tơi xin cảm ơn người gia đình: Mẹ, Chị hai, Vợ con, gia đình nộingoại, người ln ủng hộ, động viên giúp đỡ lúc Gia đình, nơi tơi có bình an động lực phấn đấu Tôi xin cảm ơn , Anh em P Dịch vụ Kỹ thuật đồng nghiệp Trường Đào Tạo Nhân Lực Dầu Khí bạn đồng mơn ln hỗ trợ giúp đỡ tơi suốt q trình làm việc trình thực đề tài Trong trình nghiên cứu thực đề tài, thân nỗ lực cố gắng tâm cao, hạn hẹp thời gian thân hạn chế kiến thức nên đề tài khơng thể tránh khỏi sai sót khiếm khuyết Vì vậy, tơi mong nhận góp ý phê bình người Hà nội, ngày 11 tháng 04 năm 2008 Võ Ngọc Minh Trang MỤC LỤC CHƯƠNG MỞ ĐẦU ……………………………………………………………… CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ THÁP CHƯNG LUYỆN………………………… 1.1 Tổng quan .9 1.2 Hệ thống thiết bị chưng luyện 1.2.1 Tháp 10 1.2.2 Nồi (Reboiler) .10 1.2.3 Bình ngưng (Condenser) .10 1.2.4 Thùng chứa đệm (Reflux Drum) 10 1.3 Tháp chưng Luyện 10 1.3.1 Nguyên lý hoạt động tháp chưng luyện 11 1.3.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động tháp chưng luyện: .12 1.3.3 Các dạng toán điều khiển tháp chưng 13 CHƯƠNG MƠ HÌNH TỐN HỌC THÁP CHƯNG 16 2.1 Tổng quan bước tiến hành: .16 2.2 Các phương pháp tiến hành xây dựng mơ hình tốn 16 2.2.1 Phương pháp lý thuyết: .16 2.2.2 Phương pháp thực nghiệm: 17 2.3 Các khái niệm tháp chưng luyện 18 2.3.1 Tầng cân .18 2.3.2 Điểm cân lỏng-hơi: 19 2.3.3 Sự cân trạng thái pha: 19 2.4 Các điều giả định đơn giản hố mơ hình tháp chưng 21 2.5 Mơ hình môi trường cột tháp: 22 2.5.1 Trạng thái cân cân thành phần: 26 2.5.1.1 Các cân thành phần cân trữ lượng khay: .26 2.6 Khảo sát mô hình nhiều bậc 31 Học viên: Võ Ngọc Minh Luận văn Cao học Trang 2.7 Xây dựng phương trình mơ hình 32 2.8 Phân tích bậc tự 33 CHƯƠNG CÁC CẤU TRÚC VÀ SÁCH LƯỢC ĐIỀU KHIỂN THÁP CHƯNG 35 3.1 Khái niệm 35 3.2 Các sách lược điều khiển sở .36 3.2.1 Sách lược điều khiển truyền thẳng 36 3.2.2 Sách lược điều khiển phản hồi 39 3.2.3 Điều khiển tỉ lệ 42 3.2.4 Điều khiển tầng .43 3.3 Điều khiển tháp chưng với cấu trúc phi tập trung .47 3.3.1 Giới thiệu: .47 3.3.2 Một số khái niệm điều khiển phi tập trung: 49 3.3.3 Các cấu trúc điều khiển phân tán tháp chưng cất: 57 3.3.4 Điều khiển suy diễn 63 3.4 Điều khiển tháp chưng với cấu trúc tập trung: 66 3.4.1 Khái niệm: 66 3.4.2 Phân tích phương án việc thiết kế điều khiển tháp chưng: 69 CHƯƠNG CÁC PHƯƠNG PHÁP TÁCH KÊNH 71 4.1 Giới thiệu 71 4.2 Cơ sở lý thuyết 72 4.2.1 Tách kênh phần 72 4.2.2 Tách kênh hoàn toàn 74 4.2.1.1 Đặc điểm: 74 4.2.1.2 Cách tiến hành: 74 4.2.1.3 Phân tích đánh giá phương pháp: .76 4.2.3 Tách kênh động: 77 4.2.3.1 Khái niệm: 77 4.2.3.2 Đánh giá phương pháp : 78 Học viên: Võ Ngọc Minh Luận văn Cao học Trang 4.2.4 Tách kênh tĩnh 79 4.2.3.1 Khái niệm: 79 4.2.3.2 Phân tích ưu nhược điểm 80 CHƯƠNG ĐIỀU KHIỂN TÁCH KÊNH THÁP CHƯNG CẤT 82 5.1 Cơ sở thiết kế 82 5.2.1 Lựa chọn cấu trúc điều khiển tách kênh tháp chưng 82 5.2.2 Lựa chọn cấu trúc điều khiển phân tán cho điều khiển tháp chưng: 82 5.2.3 Mô thực nghiệm : 84 5.2 Thiết kế điều khiển tách kênh tháp chưng .85 5.2.1 Cơ sở xây dựng phương pháp điều khiển tách kênh 87 5.2.2 Thiết kế mô điều khiển tách kênh phần 89 5.2.3 Thiết kế vòng điều khiển theo phương pháp tách kênh hồn tồn: 102 5.2.4 Phân tích đánh giá kết thiết kế- Mô thực nghiệm .111 CHƯƠNG KẾT LUẬN 118 Mục lục hình Hình 1-1: Vùng cân 18 Hình 2-2: (a) Mơ hình mơi trường tháp chưng; (b) mơ tả tín hiệu vào ra, nhiễu 23 Hình 2-3: Mơ hình mơi trường tháp chưng cất với áp suất điều khiển 24 Hình 2-4: Bài tốn điều khiển tháp cấu tử 25 Hình 2-5: Mơ hình tháp chưng 25 Hình 2-1: Cấu trúc tổng quát điều khiển truyền thẳng 36 Hình 2-2: Cấu hình song song điều khiển truyền thẳng 36 Hình 2-3: Sơ đồ thơng tin điều khiển truyền thẳng 38 Hình 2-4: Cấu trúc điều khiển phản hồi 39 Hình 2-5: bình chứa chất lỏng với điều khiển phản hồi mức 40 Hình 2-6: Điều khiển truyền thẳng buồng đốt 43 Hình 2-7: Điều khiển vị trí van 46 Hình 2-8: Điều khiển thành phần sản phẩm chưng luyện 47 Hình 2-9: Sơ đồ cấu trúc điều khiển đơn biến 48 Hình 2-10: Thiết bị trộn 52 Hình 3-11: Sơ đồ điều khiển thiết bị trộn biến vào-ra chọn lựa 53 Học viên: Võ Ngọc Minh Luận văn Cao học Trang Hình 3-12: sơ đồ cấu trúc điều khiển hệ đa biến chọn lựa cặp biến vào-ra 54 Học viên: Võ Ngọc Minh Luận văn Cao học Trang CHƯƠNG MỞ ĐẦU Đặt vấn đề: Trong công nghiệp phát triển nước ta nay, sản phẩm cung cấp ngày nâng cao lượng lẫn chất, nhiều sản phẩm chế biến từ cột tháp chưng cất hay chưng luyện, lĩnh vực công nghiệp dầu khí Thực tiễn cho thấy, dầu thơ khai thác từ lòng đất thềm lục địa ngồi khơi sau xử lý thơ tách nước, tách tạp chất thân dầu thô hỗn hợp gồm nhiều thành phần hydrocacbon số nguyên tố khác, với hỗn hợp chưa có gía trị sử dụng, phải qua q trình chưng cất, chưng luyện Q trình thực việc tách thành phần dầu mỏ thực nhà máy lọc dầu - khí Q trình chế biến dầu mỏ nhà máy lọc dầu –khí phải qua nhiều khâu (tháp) hay nhiều khâu hình thành chuỗi hoạt động nối tiếp cách liên tục Sản phẩm đầu tháp đầu vào cấp liệu hay nhiều tháp khác Nếu tháp gặp hỏng hóc, chế độ hoạt động không đảm bảo ảnh hưởng đến chế độ hoạt động khâu Vì có yêu cầu cao đồng bộ, ổn định số lượng chất lượng khâu Ngoài ra, ta thấy tháp chưng luyện tháp nhà máy Đó đối tượng đa biến, động học có tính phi tuyến, qn tính độ trễ lớn phức tạp Một yếu tố ảnh hưởng yếu tương tác lẫn mạnh biến vào- hệ thống Do đó, để điều khiển tháp chưng cất đòi hỏi người làm lĩnh vực kỹ thuật điều khiển quan tâm đến yếu tố trên, tìm tịi phương pháp điều khiển nhằm giảm thiểu yếu tố tương tác chéo lẫn Bàn vấn đề ảnh hưởng tương tác lẫn tháp: biết, tháp chưng mơ hình đa biến (MIMO) phức tạp, khơng triệt tương tác lẫn mạnh biến vào với ảnh hưởng nhỏ nhiễu trình, thay đổi tải,…của biến đầu vào vòng điều khiển tác động tới nhiều biến vòng điều khiển khác, ngược lại, dẫn tới hệ thống ổn định Như áp suất đỉnh tháp mức đáy Học viên: Võ Ngọc Minh Luận văn Cao học Trang tháp, tỉ lệ hồi lưu dòng lạnh trở lại đỉnh tháp làm ảnh hưởng đến tốc độ bay nhiệt độ tháp thay đổi qua ảnh hưởng đến chất lượng suất sản phẩm, biến động lưu lượng nhiệt độ cấp liệu vào tháp chưng ảnh hưởng tới trình chưng cất với vai trị nhiễu Ngồi cịn ảnh hưởng tới an toàn cho hệ thống biến trạng thái áp suất nhiệt độ khơng thể kiểm sốt Trong đề tài này, tác giả tập trung vào xem xét việc thiết kế hệ thống điều khiển tháp chưng cất theo phương pháp thiết kế điều khiển tách kênh nhằm giảm thiểu tương tác chéo, hay nói cách khác tính tốn khâu bù (tách kênh) đưa vào hệ thống điều khiển sau thiết kế điều khiển đơn biến phù hợp Mục tiêu đề tài Thử nghiệm đánh giá mức độ thích hợp, hiệu phương pháp điều khiển hệ đa biến dựa tách kênh toàn phần tách kênh phần – áp dụng cho toán điều khiển thành phần sản phẩm tháp chưng cất (2 sản phẩm) Nhiệm vụ đề tài - Nghiên cứu toán điều khiển tháp chưng luyện - Nghiên cứu, đánh giá sách lược điều khiển phi tập trung tháp chưng luyện - Áp dụng phương pháp điều khiển tách kênh (decoupling control) để thiết kế hệ thống điều khiển thành phần tháp chưng (hoặc 3) sản phẩm - Đánh giá tính hợp lý phương pháp điều khiển tập trung điều khiển phân tán cho tháp chưng hệ MIMO Phương pháp thực Phương pháp thực đề tài nghiên cứu tài liệu liên quan, phân tích ưu nhược điểm số sách lược điều khiển tháp chưng áp dụng từ Học viên: Võ Ngọc Minh Luận văn Cao học Trang đề xuất phương pháp thiết kế điều khiển tách kênh (gồm tách kênh phần tách kênh hoàn toàn cho đối tượng hàm truyền đạt), tính tốn hàm tách (bù) kênh, xây dựng đối tượng sau tách kênh thiết kế điều khiển PID phi tập trung với hàm truyền đối tượng sau tách kênh, sau thực mơ phỏng, thu nhận kết đánh giá phương pháp thực hiện, hướng nghiên cứu pháp triển đề tài Đối tượng phạm vi nghiên cứu Tháp chưng luyện đối tượng có tính động học phức tạp, vơ số dạng đối tượng hệ thống điều khiển trình Chính thế, thiết kế điều khiển q trình ứng dụng vào nhằm kiểm sốt tồn hoạt động tháp Đề tài không vào phân tích sở lý thuyết điều khiển q trình mà tập trung hướng ứng dụng lý thuyết điều khiển q trình để thiết kế điều khiển mơ Tuy nhiên, đề tài giới hạn nội dung việc nghiên cứu số phương pháp tách kênh ứng dụng điều khiển đối tượng có động học phức tạp, tương tác chéo biến vào–ra Kết đạt được: Trải qua thời gian tìm tịi, nghiên cứu tài liệu, thực mảng liên quan đến yêu cầu luận văn Nhờ hướng dẫn tận tình thầy giáo hướng dẫn, thầy PGS.TS Hoàng Minh Sơn, đến luận văn: “Điều khiển tách kênh tháp chưng cất” hoàn thành Nội dung luận văn phân bố thành chương có cấu trúc sau: Chương 1: Tổng quan tháp chưng luyện Chương giới thiệu tổng quan tháp chưng luyện nhằm có khái niệm tổng quát nguyên lý hoạt động tháp chưng luyện, số phương pháp chưng luyện yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động tháp chưng luyện, sơ lược toán điều khiển tháp chưng Học viên: Võ Ngọc Minh Luận văn Cao học Trang Chương 2: Mơ hình tốn học tháp chưng Những giả định đơn giản hố mơ hình tháp chưng luyện, xây dựng phương trình cân vật chất, cân thành phần, cân lượng, định luật liên quan đến nhiệt động học tháp chưng Chương 3: Các cấu trúc sách lược điều khiển tháp chưng Chương giới thiệu tổng quan sách lược điều khiển sở Tiếp đền, điều khiển tháp chưng với cấu trúc phi tập trung: trình bày cấu trúc LV, DV, …,sách lược điều khiển suy diễn để điều khiển nhiệt độ thay cho điều khiển thành phần Và điều khiển tháp chưng với cấu trúc tập trung, vấn đề tương tác, độ khuyếch đại tương đối RGA, đưa phương án sử dụng điều khiển đa biến điều khiển tách kênh điều khiển đơn biến, phân tích ưu nhược điểm phương án làm sở lựa chọn phương pháp thiết kế điều khiển cho chương - thiết kế mô thực nghiệm Chương 4: Các phương pháp điều khiển tách kênh Chương sâu vào sở lý thuyết điều khiển tách kênh (tách kênh hoàn toàn tách kênh tưng phần, tách kênh động, tách kênh tĩnh ) sở phân tích ưu nhược điểm phương pháp Chương 5: Điều khiển tách kênh tháp chưng cất Sử dụng mơ hình đa biến 2x2 3x3 (được trích dẫn tài liệu), áp dụng lý thuyết chương bên điều khiển tách kênh phần, tách kênh hoàn toàn, sở tách kênh tĩnh phương pháp chỉnh định PID Thực mơ thực nghiệm, từ phân tích đánh giá kết thu Chương 6: Kết luận, hướng phát triển đề tài Học viên: Võ Ngọc Minh Luận văn Cao học Trang 106 119e −5 s 40e −5 s − 2,1e −5 s s11 = − 0,92 * + 1,22 * 21,7 s + 337 s + 10 s + s11 = 119e −5 s 36,8e −5 s 2,56e −5 s − − 21,7 s + 337 s + 10 s + Thực thiết kế sơ đồ simulink với điều khiển K1HT với hàm truyền s11 sau tách kênh hồn tồn mơ Matlab & Simulink Áp dụng phương pháp ziegler & Nichols tìm dao động điều hồ tới hạn, ta có sơ đồ: Hình 5.19: Sơ đồ mơ tìm dao động điều hồ nhằm tìm điều khiển K1HT ứng với hàm truyền s11 sau tách kênh hồn tồn Hình 5.20: Dao động điều hồ có độ khuyếch đại kth = 0,0053 Tth = 8s Học viên: Võ Ngọc Minh Luận văn Cao học Trang 107 - Dao động điều hồ có độ khuyếch đại k= kth = 0,0053 chu kỳ dao động Tth = 8s - Lúc áp dụng phương pháp Ziegler & Nichol ta tính: - Sử dụng tham số P I: K p = 0,45 * K th = 0,45 * 0,0053 = 0,0024 τ I = 0,85 * Tth = 6,8 Lúc đó: P = 0,0024 , I = 0,00035 Thay giá trị [ P I] với giá trị vào điều khiển PID sơ đồ simulink đây: Hình 5.21: Sơ đồ vịng kín điều khiển K1HT [P I] = [0,0024 0,00035] Và có đường cong đáp ứng cho hàm truyền s11 sau: Hình 5.22: Đường cong đáp ứng điều khiển K1HT Học viên: Võ Ngọc Minh Luận văn Cao học Trang 108 Đáp ứng có độ điều chỉnh khoảng 6% thời gian tiến tới xác lập khoảng 200s Tính toán PID ứng với hàm truyền s22 sau để thực tách kênh hoàn toàn: 5.2.3.2 Tương tự, ta nhận thấy hàm truyền s22 sau tách kênh hoàn toàn phức tạp Nên thực tính tốn lại hàm tách kênh dij trạng thái tĩnh, nghĩa là: s = jω = Ta có: s 22 = g 22 + d12 g 21 + d 32 g 23 Với : d 32 = g12 g 31 − g 32 g11 g 33 g11 − g13 g 31 (5.27) d12 = g 13 g 32 − g12 g 33 g 33 g 11 − g13 g 31 Trong d 32 = lim g12 g 31 − g 32 g11 k12 k 31 − k 32 k11 = = −0,668 g 33 g11 − g13 g 31 k 33 k11 − k13 k 31 d12 = lim g13 g 32 − g12 g 33 k13 k 32 − k12 k 33 = = −0,347 g 33 g11 − g13 g 31 k 33 k11 − k13 k 31 s →0 s →0 Hàm truyền s22 sau tác kênh trạng thái tĩnh đơn giản hố sau: Lúc đó: s 22 = g 22 + d12 g 21 + d 32 g 23 , suy ra: s 22 = g 22 + d12 g 21 + d 32 g 23 s 22 = 76,7e −3 s 77e −5 s − 5e −5 s − 0,347 * − 0,668 * 28s + 50 s + 10 s + s 22 = 76,7e −3 s 26,7e −5 s 3,34e −5 s − + 28s + 50s + 10s + Học viên: Võ Ngọc Minh (5.27) Luận văn Cao học Trang 109 Thiết kế - mô điều khiển K2HT ứng với hàm truyền s22 sau tách kênh hoàn toàn Để thực thiết kế điều khiển PID phù hợp cho điều khiển K2HT với hàm truyền s22 sau tách kênh hoàn toàn để tìm tham số điều khiển PID K2HT , ta chọn phương pháp Ziegler-Nichols kết hợp với công cụ mô Matlab simulink để mô Áp dụng phương pháp ziegler & Nichols tìm dao động điều hồ tới hạn, ta có sơ đồ: Hình5.23: Sơ đồ mơ tìm dao động điều hồ nhằm tìm điều khiển K2HT ứng với hàm truyền s22 sau tách kênh hồn tồn Hình5.24: Dao động điều hồ có độ khuyếch đại kth = 0,072 Tth = 12,5s - Dao động điều hồ có độ khuyếch đại k= kth = 0,072 chu kỳ dao động Tth = 12,5s Học viên: Võ Ngọc Minh Luận văn Cao học Trang 110 - Lúc áp dụng phương pháp Ziegler & Nichol ta tính: - Sử dụng tham số P I: K p = 0,45 * K th = 0,45 * 0,072 = 0,032 τ I = 0,85Tth = 0,85 * = 10,625 Lúc đó: P = 0,032 , I = 0,003 Thay giá trị [ P I] với giá trị vào điều khiển PID sơ đồ simulink đây: Hình 5.25: Sơ đồ vịng kín ứng với điều khiển K2HT có [P I] = [0,032 0,003] Và có đường cong đáp ứng cho hàm truyền s22 sau: Hình5-26: Đường cong đáp ứng K1HT ứng với tham số PID Đáp ứng có độ điều chỉnh khoảng 15% thời gian tiến tới xác lập 60s Học viên: Võ Ngọc Minh Luận văn Cao học Trang 111 Ngoài ra, để ý việc thiết kế điều khiển K3HT ứng với hàm truyền s33 sau thực tách kênh hoàn toàn giống điều khiển K3 phương pháp tách kênh phần mà thực thiết kế mô điều khiển phần 5.2.4 So sánh đánh giá sơ đồ thiết kế tổng hợp 5.2.4.1 Sơ đồ điều khiển phi tập trung Để dễ dàng so sánh, kết hợp kênh điều khiển phi tập trung vào sơ đồ điều khiển hình dưới, thực chỉnh định khâu rơ le, nhằm lấy số liệu PID ban đầu sau chạy tối ưu hoá Optimization/Tuned Paramaters thư viện simulink kết hợp chỉnh định tay có sơ đồ đáp ứng tổng hợp kênh sau: Chúng ta cho tác động kênh điều khiển phi tập trung, theo dõi nhiễu kênh lại - Cho tác động kênh 1: Hình 5-27: : đáp ứng kênh điều khiển phi tập trung (kênh tác động) Học viên: Võ Ngọc Minh Luận văn Cao học Trang 112 - Cho tác động kênh điều khiển phi tập trung: Hình 5-28 : đáp ứng kênh điều khiển phi tập trung (kênh tác động) Cho tác động kênh điều khiển phi tập trung, sơ đồ thu được: Hình 5-28: đáp ứng kênh điều khiển phi tập trung (kênh tác động) Học viên: Võ Ngọc Minh Luận văn Cao học Trang 113 5.2.4.2 Đáp ứng sơ đồ điều khiển tách kênh phần tổng hợp Tương tự cách thức ta xây dựng sơ đồ tổng hợp kênh, lấy tham số PID mô bên làm giá trị ban đầu, thực tối ưu hoá tinh chỉnh tay, có đáp ứng kênh sau: - Cho tác động (step) kênh 1, sơ đồ đáp ứng sau: Hình 5-30: : đáp ứng kênh điều khiển phi tập trung (kênh tác động) - Cho tác động (step) kênh 2, sơ đồ đáp ứng sau: Hình 5-31 : đáp ứng kênh điều khiển tách kênh phần (kênh tác động) Học viên: Võ Ngọc Minh Luận văn Cao học Trang 114 - Cho tác động (step) kênh 3, sơ đồ đáp ứng sau: Hình 5-32 : đáp ứng kênh điều khiển tách kênh phần (kênh tác động) 5.2.4.3 - Đáp ứng sơ đồ điều khiển tách kênh hoàn toàn tổng hợp Cho tác động (step) kênh sơ đồ điều khiển tách kênh hồn tồn, ta có đáp ứng sau: Hình 5-33 : đáp ứng kênh điều khiển tách kênh hoàn toàn (kênh tác động) Học viên: Võ Ngọc Minh Luận văn Cao học Trang 115 - Cho tác động (step) kênh sơ đồ điều khiển tách kênh hồn tồn, ta có đáp ứng sau: Hình 5-34 : đáp ứng kênh điều khiển tách kênh hoàn toàn (kênh tác động) - Cho tác động (step) kênh sơ đồ điều khiển tách kênh hồn tồn, ta có đáp ứng sau: Hình 5-35 : đáp ứng kênh điều khiển tách kênh hoàn toàn (kênh tác động) Học viên: Võ Ngọc Minh Luận văn Cao học Trang 116 5.2.4.4 Đánh giá phương pháp điều khiển Nhận xét: Về mặt lý thuyết: Đối với thiết kế điều khiển hệ đa biến theo phương pháp tách kênh hoàn toàn phương pháp tách kênh phần, mặt lý thuyết phương pháp tác kênh hiệu điều khiển phi tập trung, nhìn ma trận S sau tách kênh ta thấy phần tử nằm ngồi đường chéo bị triệt tiêu triệt tiêu phần tam giác Nên có ưu nhược điểm: Về ưu điểm: - Các vòng điều khiển đơn biến giảm bị ảnh hưởng lẫn sau thiết kế thêm bù kênh D theo phương pháp - Vì bù kênh D đặt trước ma trận hàm truyền đối tượng G giống sách lược điều khiển truyền thẳng, nên đáp ứng triệt nhiễu đầu vào nhanh vịng điểu khiển trước ảnh hưởng đến trình Mặt khác, cấu trúc thiết kế điều khiển PID (là điều khiển Ki) đơn biến, kết hợp sử dụng sách lược điều khiển phản hồi vịng kín nên có ưu điểm điều khiển phản hồi kết hợp truyền thẳng tính ổn định hệ thống kín, loại bỏ nhiễu bất định, bền vững với sai lệch mô hình… * Về nhược điểm: - Ngồi số ưu điểm trên, xét khía cạnh thực tiễn, phương pháp chưa hẳn triệt nhiễu hồn tồn Vì dựa vào mơ hình đối tượng để thiết kế bù kênh, ma trận đối tượng chưa hồn tồn xác với trình thực tế - Để tách kênh yêu cầu có kiến thức tốt mơ hình, tách kênh với tách kênh phần số tương tác yếu tồn Còn tách kênh hoàn toàn, cấu trúc đối tượng sau tách kênh phức tạp, ta tiến Học viên: Võ Ngọc Minh Luận văn Cao học Trang 117 hành thiết kế điều khiển cho vòng đơn biến mơ nó, chấp nhận thực trạng thái tách kênh tĩnh s = 0, - Các q trình hố học khơng tuyến tính khơng tĩnh tự nhiên, đó, tách kênh thực hoàn hảo, thay đổi điều kiện hoạt động mong muốn, tách kênh bị suy giảm - Cho trình đa biến với số lượng lớn, thiết kế tách kênh trở nên phức tạp Nhận xét sơ đồ mô phỏng: qua quan sát đường cong đáp ứng phương pháp - Đối với điều khiển phi tập trung: tương tác nhiễu tồn tại: tác động kênh một, ảnh hưởng lên hai kênh lại tương đối lớn khoảng 50%, nhiên tác động hai kênh nhiễu kênh lại nhỏ Như việc chọn cặp biến vào - phù hợp, nên mức độ tương tác khơng gây ảnh hưởng lớn, chấp nhận được, vậy, phương pháp thơng dụng cấu trúc đơn giản, dễ điều khiển - Đối với điều khiển phần: đáp ứng tốt so với điều khiển phi tập trung - Đối với điều khiển hoàn toàn: tác động kênh này, kênh khác bị ảnh hưởng lớn thực tách kênh tĩnh, giới hạn vai trị bù kênh Thực tế, phương pháp sử dụng với mơ hình đối tượng đơn giản mà ta tách kênh động Ngồi ra, cịn phụ thuộc vào tính phi nhân quả, thời gian trễ dương hàm tương lai (phải bỏ thời gian trễ tính tốn) Học viên: Võ Ngọc Minh Luận văn Cao học Trang 118 CHƯƠNG Kết luận Sau thời gian thực nghiêm túc đề tài, em hoàn thành Luận văn Cao học giao: “ Điều khiển tách kênh tháp chưng”, nội dung đưa luận văn gồm: • Giới thiệu tổng quan tháp chưng luyện: đưa khái niệm tổng quát nguyên lý hoạt động tháp chưng luyện, yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động tháp chưng luyện, sơ lược loại toán điều khiển tháp chưng • Xây dựng mơ hình tốn tháp chưng cất với phương trình đại số, phương trình vi phân mơ tả động lực học tháp chưng, nhằm hiểu rõ trình phục vụ lựa chọn thiết kế cấu trúc (sách lược) điều khiển • Giới thiệu tổng quan sách lược điều khiển sở, điều khiển tháp chưng với cấu trúc phi tập trung: cấu trúc LV, DV,… điều khiển tháp chưng với cấu trúc tập trung, vấn đề tương tác, độ khuyếch đại tương đối RGA • Cơ sở lý thuyết điều khiển tách kênh (tách kênh hoàn toàn tách kênh tưng phần, tách kênh động, tách kênh tĩnh) • Thiết kế - mơ thực nghiệm phương pháp điều khiển tách kênh tháp chưng cất, từ phân tích đánh giá kết thu Học viên: Võ Ngọc Minh Luận văn Cao học Trang 119 Hướng phát triển Mặc dù nhiều hạn chế hướng nghiên cứu đề tài, nhiên dựa vào điều kiện khách quan cho phép em đưa nhận xét: hướng nghiên cứu thiên ứng dụng thực tiễn cho ngành công nghiệp phát triển nước ta nay, lãnh vực mà ln tồn q trình đa biến có tương tác chéo mạnh Ngồi ra, người viết mong muốn đề tài sở để nghiên cứu chuyên sâu, từ đưa vào áp dụng thực tiễn Một lần nữa, em xin chân thành cám ơn thầy PGS.TS Hồng Minh Sơn thầy môn điều khiển tự động Trường Đại Học BKHN tận tình hướng dẫn giúp đỡ em suốt trình học tập, nghiên cứu hồn thành đề tài Xin chân thành cảm ơn! Võ Ngọc Minh (lớp Cao học Điều khiển Tự Động khoá 2005-2007) Học viên: Võ Ngọc Minh Luận văn Cao học TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Hoàng Minh Sơn – Cơ sở Hệ Thống Điều Khiển Quá Trình Nhà Xuất Bản Bách Khoa [2] Nguyễn Doãn Phước Lý thuyết điều khiển tuyến tính Nhà xuất khoa học kỹ thuật 2002 [3] SIGURD SKOGESTAD, Dynamic and Control of Distillation Column, A Tutorial Introduction, Norwegian University of Science and Technology, 1997 [4] Michael A.Johnson & Mohammad H.Moradi – PID Control, New Identification and DesignMethods – Printed in the United Statesof America [5] Nguyễn Phùng Quang - Matlab & Simulink danh cho kỹ sư điều khiển tự động - Nhà xuất khoa học kỹ thuật 2002 Lê Văn Hiếu Công nghệ chế biến dầu mỏ Nhà xuất khoa học kỹ thuật 2001 [6] [7] ... CHƯƠNG ĐIỀU KHIỂN TÁCH KÊNH THÁP CHƯNG CẤT 82 5.1 Cơ sở thiết kế 82 5.2.1 Lựa chọn cấu trúc điều khiển tách kênh tháp chưng 82 5.2.2 Lựa chọn cấu trúc điều khiển phân tán cho điều khiển. .. khiển tách kênh Chương sâu vào sở lý thuyết điều khiển tách kênh (tách kênh hoàn toàn tách kênh tưng phần, tách kênh động, tách kênh tĩnh ) sở phân tích ưu nhược điểm phương pháp Chương 5: Điều khiển. .. cụ thể tháp chưng cất, để làm rõ toán điều khiển, bước thiết kế điều khiển tháp chưng Công việc thiết kế điều khiển tiến hành theo hai bước thiết kế cấu trúc điều khiển thiết kế điều khiển Cấu