Điều khiển dự báo phi tập trung các quá trình nối tiếp và hồi tiếp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI -PHẠM VĂN HÙNG ĐIỀU KHIỂN DỰ BÁO PHI TẬP TRUNG CÁC QUÁ TRÌNH NỐI TIẾP VÀ HỒI TIẾP Chuyên ngành : Điều khiển tự động LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC : Ngành: Điều khiển tự động NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : HOÀNG MINH SƠN Hà Nội, 2010 Mục lục Lời cam đoan……………………………………………………………………… Danh mục kí hiệu chữ viết tắt đồ án………………………………3 Danh mục hình vẽ………………………………………………………………… Phần mở đầu…………………………………………………………………………7 Chương Tổng quan .9 1.1 Các trình hồi tiếp nối tiếp công nghiệp 1.2 Điều khiển dự báo dựa mô hình 13 1.2.1 Khái niệm chung phương pháp luận MPC 13 1.2.2 Mơ hình đối tượng 14 1.2.3 Hàm mục tiêu 22 1.2.4 Điều kiện ràng buộc 23 1.2.5 Ưu điểm phạm vi ứng dụng 23 Chương Mơ hình hóa đối tượng bình phản ứng tháp chưng luyện hai cấu tử .24 2.1 Mơ hình hóa đối tượng bình phản ứng .24 2.1.1 Trường hợp khơng có hồi tiếp 24 2.1.2 Trường hợp có hồi tiếp .27 2.2 Mơ hình hóa đối tượng tháp chưng luyện hai cấu tử 30 2.3 Mơ hình hóa bình phản ứng – tháp chưng luyện hai cấu tử .39 2.3.1 Trường hợp hồi tiếp 39 2.3.2 Trường hợp có hồi tiếp .42 Chương Phương pháp luận MPC phi tập trung cho đối tượng nối tiếp hồi tiếp .46 3.1 Trường hợp khơng có điều kiện ràng buộc 46 3.2 Trường hợp có điều kiện ràng buộc 52 3.2.1 Giới hạn giá trị tín hiệu điều khiển 52 3.2.2 Giới hạn tốc độ tăng tín hiệu điêu khiển 54 3.2.3 Giới hạn giá trị tín hiệu đầu .55 Chương Điều khiển dự báo trình phản ứng – tháp chưng luyện hai cấu tử .58 4.1 Điều khiển dự báo tập trung trình phản ứng – tháp chưng luyện hai cấu tử 60 4.1.1 Thay đổi tầm dự báo đầu N y 62 4.1.2 Thay đổi tầm điều khiển N u .70 4.1.3 Thay đổi trọng số λ 72 4.2 Điều khiển dự báo phi tập trung trình phản ứng – tháp chưng luyện hai cấu tử 74 4.2.1 Thay đổi tầm dự báo đầu N y 75   4.2.2 Thay đổi tầm điều khiển N u .88 4.2.3 Thay đổi trọng số λ 91 Kết luận…………………………………………………………………………101 Tài liệu tham khảo………………………………………………………………102 Phụ lục………………………………………………………………………… 103   Lời cam đoan Tôi xin cam đoan luận văn “ Điều khiển dự báo phi tập trung q trình nối tiếp hồi tiếp” cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu sử dụng luận văn trung thực Kết nghiên cứu trình bày luận văn chưa cơng bố cơng trình khác Hà nội, ngày 28 tháng 10 năm 2010 Tác giả luận văn Phạm Văn Hùng   Danh mục kí hiệu chữ viết tắt đồ án Kí hiệu ^ Giá trị dự báo Các biến tham số mơ hình u (t ) Biến đầu vào thời điểm trích mẫu t y (t ) Biến đầu thời điểm trích mẫu t A Ma trận hệ thống hệ liên tục B Ma trận vào hệ liên tục Ma trận hệ liên tục C D Ma trận liên thông hệ liên tục Ad Bd Cd Dd Ma trận hệ thống hệ gián đoạn Ma trận vào hệ gián đoạn Ma trận hệ gián đoạn Ma trận liên thông hệ gián đoạn Các tham số biến điều khiển Nu Khoảng dự báo giá trị tín hiệu đầu vào Ny Khoảng dự báo giá trị tín hiệu đầu vào λ Trọng số cho gia số điều khiển ∆u Độ chêch lệch tín hiệu điều khiển y Tín hiệu u Tín hiệu vào r Giá trị đặt Các từ viết tắt MPC   Model Predictive Control Danh mục hình vẽ Hình 1.1 Ví dụ q trình hồi tiếp nối tiếp nhà máy hóa chất Hình 1.2 Quá trình phản ứng tạo chất C từ A B 10 Hình 1.3 Chuỗi bình phản ứng liên tiếp .10 Hình 1.4 Quá trình phản ứng A->B 11 Hình 1.5 Quá trình phản ứng tách A,B khỏi sản phẩm C 11 Hình 1.6 Mơ hình Reactor- Column nối tiếp 12 Hình 1.7 Mơ hình Reactor- Column nối tiếp hồi tiếp 12 Hình 1.8 Mơ tả điều khiển dự báo mơ hình 13 Hình 1.9 Hàm truyền đạt gián đoạn qua hệ trích mẫu 20 Hình 2.1 Các biến trình tháp chưng luyện hai cấu tử .34 Hình 3.1 Cấu trúc điều khiển phi tập trung MPC không ràng buộc 51 Hình 3.2 Cấu trúc điều khiển phi tập trung MPC có ràng buộc 57 Hình 4.1 Đáp ứng đầu bình phản ứng-tháp chưng luyện theo sở điều khiển dự báo tập trung với N u = 1; λ = 0.01; N y = 3,5,10, 20 64 Hình 4.2 Đáp ứng đầu bình phản ứng-tháp chưng luyện theo sở điều khiển dự báo tập trung với N u = 2; λ = 0.01; N y = 3,5,10, 20 65 Hình 4.3 Đáp ứng đầu bình phản ứng-tháp chưng luyện theo sở điều khiển dự báo tập trung với N u = 5; λ = 0.01; N y = 3,5,10, 20 66 Hình 4.6 Đáp ứng đầu bình phản ứng-tháp chưng luyện theo sở điều khiển dự báo tập trung với N u = 1, 2,3,5; λ = 0.01; N y = 10 .70 Hình 2.7 Đáp ứng đầu bình phản ứng-tháp chưng cất có hồi tiếp sở điều khiển dự báo tập trung với N u = 1, 2,3,5; λ = 0.01; N y = 10 .71 Hình 4.8 Đáp ứng đầu bình phản ứng-tháp chưng luyện theo sở điều khiển dự báo tập trung với N u = 5; λ = 0.01,0.1,1,10; N y = 10 72 Hình 2.9 Đáp ứng đầu bình phản ứng-tháp chưng cất có hồi tiếp sở điều khiển dự báo tập trung với N u = 5; λ = 0.01,0.1,1,10; N y = 10 73 Hình 4.10 Đáp ứng đầu ra, tín hiệu điều khiển tốc độ thay đổi tín hiệu điều khiển bình phản ứng với N u = 1; λ = 0.01; N y = 3,5,10, 20 76 Hình 4.11 Đáp ứng đầu ra, tín hiệu điều khiển tốc độ thay đổi tín hiệu điều khiển tháp chưng luyện cấu tử ứng với N u = 1; λ = 0.01; N y = 3,5,10, 20 77 Hình 4.12 Đáp ứng đầu ra, tín hiệu điều khiển tốc độ thay đổi tín hiệu điều khiển bình phản ứng với N u = 2; λ = 0.01; N u = 3,5,10, 20 78 Hình 4.13 Đáp ứng đầu ra, tín hiệu điều khiển tốc độ thay đổi tín hiệu điều khiển tháp chưng luyện cấu tử ứng với N u = 1; λ = 0.01; N y = 3,5,10, 20 79 Hình 4.14 Đáp ứng đầu ra, tín hiệu điều khiển tốc độ thay đổi tín hiệu điều khiển bình phản ứng với N u = 5; λ = 0.01; N y = 3,5,10, 20 80   Hình 4.15 Đáp ứng đầu ra, tín hiệu điều khiển tốc độ thay đổi tín hiệu điều khiển tháp chưng luyện cấu tử ứng với N u = 5; λ = 0.01; N y = 5,10, 20 81 Hình 4.19 Đáp ứng đầu ra, tín hiệu điều khiển tốc độ thay đổi tín hiệu điều khiển bình phản ứng với N y = 10; λ = 0.01; N u = 1, 2,3,5 88 Hình 4.20 Đáp ứng đầu ra, tín hiệu điều khiển tốc độ thay đổi tín hiệu điều khiển tháp chưng luyện hai cấu tử ứng với N y = 10; λ = 0.01; N u = 1, 2,3,5 89 Hình 4.21 Đáp ứng đầu bình phản ứng-tháp chưng luyện có hồi tiếp sở điều khiển dự báo phi tập trung với N u = 1, 2,3,5; λ = 0.01; N y = 10 90 Hình 4.22 Đáp ứng đầu ra, tín hiệu điều khiển tốc độ thay đổi tín hiệu điều khiển bình phản ứng với N y = 10; N u = 5; λ = 0.01,0.1,1,10 91 Hình 4.23 Đáp ứng đầu ra, tín hiệu điều khiển tốc độ thay đổi tín hiệu điều khiển tháp chưng luyện cấu tử với N y = 10; N u = 5; λ = 0.01,0.1,1,10 .92 Hình 2.25 So sánh đáp ứng đầu bình phản ứng – tháp chưng luyện nối tiếp sử dụng điều khiển MPC phi tập trung sử dụng MPC tập trung với Nu = 5; λ = 0.01; N y = 10 .94 Hình 2.26 So sánh tín hiệu điều khiển bình phản ứng – tháp chưng luyện nối tiếp sử dụng điều khiển MPC phi tập trung sử dụng MPC tập trung với Nu = 5; λ = 0.01; N y = 10 .95 Hình 2.27 So sánh đáp ứng đầu bình phản ứng – tháp chưng luyện nối tiếp sử dụng điều khiển MPC phi tập trung sử dụng MPC tập trung với Nu = 5; λ = 0.01; N y = 10 ràng buộc đầu ∆x1 đoạn [0 0.012] 96 Hình 2.28 So sánh tín hiệu điều khiển bình phản ứng – tháp chưng luyện nối tiếp sử dụng điều khiển MPC phi tập trung sử dụng MPC tập trung với Nu = 5; λ = 0.01; N y = 10 ràng buộc đầu ∆x1 đoạn [0 0.012] 97 Hình 2.29 So sánh đáp ứng đầu bình phản ứng – tháp chưng luyện nối tiếp hồi tiếp sử dụng điều khiển MPC phi tập trung sử dụng MPC tập trung với N u = 5; λ = 0.01; N y = 10 .98 Hình 2.30 So sánh tín hiệu điều khiển bình phản ứng – tháp chưng luyện nối tiếp hồi tiếp sử dụng điều khiển MPC phi tập trung sử dụng MPC tập trung với N u = 5; λ = 0.01; N y = 10 .99 Hình 2.31 So sánh đáp ứng đầu bình phản ứng – tháp chưng luyện nối tiếp hồi tiếp sử dụng điều khiển MPC phi tập trung sử dụng MPC tập trung với N u = 5; λ = 0.01; N y = 10 ràng buộc đầu ∆x1 đoạn [0 0.012] .100   Phần mở đầu Ngày lĩnh vực điều khiển q trình tồn nhà máy “Plantwide process control”, đặc biệt nhà máy hóa chất, thường gặp dây chuyền cơng nghệ phức tạp gồm trình nối tiếp hồi tiếp, sản phẩm công đoạn đưa làm nguyên liệu vào cho công đoạn hay hồi lưu cơng đoạn trước Ví dụ chuỗi bình phản ứng hóa học liên tiếp tạo chất từ chất ban đầu, hay dãy thiết bị thực quy trình tách chất khơng mong muốn khỏi sản phẩm… Nhìn chung q trình đa biến tương đối phức tạp, hướng giải thường dùng để thiết kế điều khiển cho trình này: coi trình hồi tiếp hồi tiếp hệ đa biến nhiều vào nhiều sử dụng phương pháp thiết kế điều khiển đa biến, giải pháp điều báo dựa mơ hình (Model Predictive Control-MPC) thích hợp cho q trình đa biến có tương tác mạnh có điều kiện ràng buộc giá trị tín hiệu vào/ ra; hai thiết điều khiển phi tập trung cho đối tượng riêng rẽ Ở phương án thứ nhất, thiết kế điều khiển đa biến MPC tập trung, điều khiển đòi hỏi phải xử lý khối lượng tính tốn lớn số lượng biến vào/ tăng lên Với phương án thứ hai, khối lượng tính tốn giảm nhiều chưa tận dụng hiểu biết đầu từ đối tượng khác hệ thống đối tượng nối tiếp- hồi tiếp Liệu thiết kế điều khiển dự báo phi tập trung cho đối tượng với khối lượng tính tốn đảm bảm chất lượng điều khiển dự báo tập trung ? lý tơi lựa chọn đề tài “Điều khiển dự báo phi tập trung trình nối tiếp hồi tiếp” làm đề tài cho luận văn cao học Nhiệm vụ luận văn phát triển phương pháp luận MPC để thiết kế điều khiển dự báo phi tập trung cho dây chuyền cơng nghệ gồm q trình nối tiếp hồi tiếp Trên sở đó, luận văn tìm hiểu số q trình hồi tiếp nối tiếp cơng nghiệp, phát triển phương pháp luận MPC dựa mô hình trạng   thái gián đoạn với thành phần nhiễu để thiết kế điều khiển dự báo phi tập trung Bộ điều khiển dựa báo đề xuất sử dụng giá trị dự báo đầu dựa báo tín hiệu điều khiển đối tượng nối tiếp, hồi tiếp với để tính nhiễu dự báo, từ tính tốn tối ưu hàm mục tiêu để đưa tín hiệu điều khiển đối tượng, đưa giá trị dự báo cần thiết cho điều khiển khác liên kết với Để mô kiểm chứng kết quả, luận văn tiến hành mơ hình hóa đối tượng bình phản ứng – tháp chưng luyện hai cấu tử trường hợp khơng có hồi tiếp có hồi tiếp làm đối tượng mơ Sau tiến hành thiết kế điều khiển dự báo phi tập trung cho hai đối tượng bình phản ứng tháp chưng luyện, điều khiển dự báo tập trung để so sánh Tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo, PGS TS Hồng Minh Sơn, người tận tình hướng dẫn đưa lời khuyên quý báu cho suốt thời gian làm luận văn Tôi xin cảm ơn môn Điều khiển tự động- Khoa Điện Viện đào tạo sau đại học trường Đại học Bách khoa Hà nội tạo điều kiện cho hoàn thành luận văn   Chương 1.1 Tổng quan Các trình hồi tiếp nối tiếp công nghiệp Một đối tượng thường gặp lĩnh vực điều khiển q trình tồn nhà máy, đặc biệt nhà máy hóa chất q trình hồi tiếp nối tiếp Nhà máy hóa chất bao gồm nhiều công đoạn vận hành tương tác với nhau, đầu q trình đầu vào trình khác Chúng ta thường gặp sơ đồ trình phức tạp bao gồm nhiều dòng hồi lưu, tương tác lượng đối tượng khác như: tháp chưng luyện, bình phản ứng , thiết bị gia nhiệt, thiết bị ngưng tụ Hình 1.1 Ví dụ q trình hồi tiếp nối tiếp nhà máy hóa chất   4.2.2 Thay đổi tầm điều khiển N u Theo kết mô mục 4.1.1 chất lượng hệ thống cải thiện tăng tầm dự báo đầu N y , N y > N u đủ lớn chất lượng khơng đổi Do ta ta chọn cố định N y =10 , λ =0.01 cho tầm dự báo điều khiển thay đổi N u =1,2,3,5 để khảo sát a Trường hợp khơng có hồi tiếp %Ny=10;lamda=0.01;Nu=1,2,3,5 [u11,du11,x11,y11,u12,du12,x12,y12]=s(1,10,0.01); [u21,du21,x21,y21,u22,du22,x22,y22]=s(2,10,0.01); [u31,du31,x31,y31,u32,du32,x32,y32]=s(3,10,0.01); [u41,du41,x41,y41,u42,du42,x42,y42]=s(5,10,0.01); output y[11](delta ZF) 0.02 0.01 0 Nu=1,Ny=10,lamda=0.01 Nu=2,Ny=10,lamda=0.01 Nu=3,Ny=10,lamda=0.01 Nu=5,Ny=10,lamda=0.01 10 15 10 15 10 15 10 15 output y[21](delta Vr) 0.1 0.05 0 input u[11](delta F0) 0.5 0 input u[21](delta F) 0.5 -0.5 Hình 4.19 Đáp ứng đầu ra, tín hiệu điều khiển tốc độ thay đổi tín hiệu điều khiển bình phản ứng với N y = 10; λ = 0.01; N u = 1, 2,3,5 Nhận xét: với N y =10 tăng tầm dự báo điều khiển chất lượng điều khiển cải thiện đáng kể: thời gian độ ngắn, khơng cịn sai lệch tĩnh   88 -3 15 output y[12](delta X1) x 10 10 Nu=1,Ny=10,lamda=0.01 Nu=2,Ny=10,lamda=0.01 Nu=3,Ny=10,lamda=0.01 10Nu=5,Ny=10,lamda=0.01 15 0 output y[21](delta X3) 0.02 0.01 0 10 15 10 15 10 15 input u[11](delta L) 0.4 0.2 0 input u[21](delta V) 0.4 0.2 0 Hình 4.20 Đáp ứng đầu ra, tín hiệu điều khiển tốc độ thay đổi tín hiệu điều khiển tháp chưng luyện hai cấu tử ứng với N y = 10; λ = 0.01; N u = 1, 2,3,5 Nhận xét: - Đối với bình phản ứng: chất lượng hệ thống tốt lên tăng Nu, Nu đủ lớn ( N u =3) chất lượng gần khơng đổi -   Đối với tháp chưng luyện: chất lượng hệ thống tốt lên N u tăng lên đủ lớn 89 b Trường hợp có hồi tiếp output y[11](delta ZF) 0.02 Nu=1,Ny=10,lamda=0.01 Nu=2,Ny=10,lamda=0.01 Nu=3,Ny=10,lamda=0.01 Nu=5,Ny=10,lamda=0.01 0.01 0 10 15 10 15 10 15 10 15 output y[21](delta Vr) 0.1 0.05 0 output y[12](delta X1) 0.02 0.01 -0.01 output y[21](delta X3) 0.02 0.01 0 Hình 4.21 Đáp ứng đầu bình phản ứng-tháp chưng luyện có hồi tiếp sở điều khiển dự báo phi tập trung với N u = 1, 2,3,5; λ = 0.01; N y = 10 Nhận xét: Chất lượng hệ thống cải thiện tăng Nu thời gian độ độ điều chỉnh, nhiên so với trường hợp nối tiếp khơng hồi tiếp đáp ứng đầu bình phản ứng tháp chưng luyện giá trị Nu nhỏ   90 4.2.3 Thay đổi trọng số λ Cố định tầm dự báo điều khiển N u =5, tầm dự báo đầu N y =10 cho λ =0.01,0.1,1,10 a Trường hợp khơng có hồi tiếp %Ny=10;lamda=0.01,0.1,1,10;Nu=5 [u11,du11,x11,y11,u12,du12,x12,y12]=s(5,10,0.01); [u21,du21,x21,y21,u22,du22,x22,y22]=s(5,10,0.1); [u31,du31,x31,y31,u32,du32,x32,y32]=s(5,10,1); [u41,du41,x41,y41,u42,du42,x42,y42]=s(5,10,10); output y[11](delta ZF) 0.02 0.01 -0.01 10 Nu=5,Ny=10,lamda=0.01 Nu=5,Ny=10,lamda=0.1 Nu=5,Ny=10,lamda=1 15 Nu=5,Ny=10,lamda=10 output y[21](delta Vr) 0.1 0.05 0 10 15 10 15 10 15 input u[11](delta F0) 0.4 0.2 0 input u[21](delta F) 0.5 -0.5 Hình 4.22 Đáp ứng đầu ra, tín hiệu điều khiển tốc độ thay đổi tín hiệu điều khiển bình phản ứng với N y = 10; N u = 5; λ = 0.01,0.1,1,10   91 Nu=5,Ny=10,lamda=0.01 Nu=5,Ny=10,lamda=0.1 Nu=5,Ny=10,lamda=1 Nu=5,Ny=10,lamda=10 output y[12](delta X1) 0.02 0.01 0 10 15 10 15 10 15 10 15 output y[21](delta X3) 0.02 0.01 0 input u[11](delta L) 0.5 -0.5 input u[21](delta V) 0.5 -0.5 Hình 4.23 Đáp ứng đầu ra, tín hiệu điều khiển tốc độ thay đổi tín hiệu điều khiển tháp chưng luyện cấu tử với N y = 10; N u = 5; λ = 0.01,0.1,1,10 Nhận xét: N u =5, N y =10 thay đổi giá trị λ tăng dần hệ thống mịn hớn, λ đủ lớn làm đặc tính hệ thống xấu đi: thời gian đáp ứng tăng lên, sai lệch tĩnh tăng lên có xuất đáp ứng ngược   92 b Trường hợp có hồi tiếp %Ny=10;lamda=0.01,0.1,1,10;Nu=5 [u11,du11,x11,y11,u12,du12,x12,y12]=s(5,10,0.01); [u21,du21,x21,y21,u22,du22,x22,y22]=s(5,10,0.1); [u31,du31,x31,y31,u32,du32,x32,y32]=s(5,10,1); [u41,du41,x41,y41,u42,du42,x42,y42]=s(5,10,10); output y[11](delta ZF) 0.02 0.01 10 Nu=5,Ny=10,lamda=0.01 Nu=5,Ny=10,lamda=0.1 Nu=5,Ny=10,lamda=1 Nu=5,Ny=10,lamda=1015 10 15 10 15 10 15 0 output y[21](delta Vr) 0.1 0.05 0 -3 output y[12](delta X1) x 10 20 10 0 output y[21](delta X3) 0.02 0.01 0 Hình 4.24 Đáp ứng đầu bình phản ứng-tháp chưng luyện có hồi tiếp sở điều khiển dự báo phi tập trung với N u = 5; λ = 0.01,0.1,1,10; N y = 10 Nhận xét: N u =5, N y =10 thay đổi giá trị λ tăng dần hệ thống mịn hớn, λ đủ lớn làm đặc tính hệ thống xấu đi: thời gian đáp ứng tăng lên, sai lệch tĩnh tăng lên có xuất đáp ứng ngược   93 Như nhìn chung chất lượng hệ thống điều khiển dự báo tập trung mô với việc thay đổi thông số N u , N y hay λ so với việc thiết kế điều khiển phi tập trung tương đương Để rõ ta tiến hành mô vẽ đáp ứng đầu điều khiển MPC phi tập trung MPC tập trung đồ thị để so sánh a Trường hợp bình phản ứng nối tiếp với tháp chưng luyện cấu tử Nu=5,Ny=10,lamda=0.01 output y[1](delta ZF) 0.02 MPC phi tap trung MPC tap trung 0.01 0 10 15 10 15 output y[2](delta Vr) 0.1 0.05 0 -3 15 output y[3](delta X1) x 10 10 -5 10 output y[4](delta X3) 0.02 0.01 0 10 15 Hình 2.25 So sánh đáp ứng đầu bình phản ứng – tháp chưng luyện nối tiếp sử dụng điều khiển MPC phi tập trung sử dụng MPC tập trung với Nu = 5; λ = 0.01; N y = 10   94 Nhận xét: Đáp ứng đầu sử dụng điều khiển dự báo tập trung dùng điều khiển dự báo tập trung có chất lượng giống nhau, có đầu ∆x1 có khác gộp chung đầu vào vào điều khiển tập trung mơ hình chung ta coi đầu vào nhau, thực tế chúng có dải làm việc khác độ tương tác khác Nu=5,Ny=10,lamda=0.01 input u[1](delta F0) 0.4 MPC phi tap trung MPC tap trung 0.2 0 10 15 10 15 10 15 10 15 input u[2](delta F) 0.5 -0.5 input u[3](delta L) 0.5 -0.5 input u4](delta V) 0.4 0.2 0 Hình 2.26 So sánh tín hiệu điều khiển bình phản ứng – tháp chưng luyện nối tiếp sử dụng điều khiển MPC phi tập trung sử dụng MPC tập trung với Nu = 5; λ = 0.01; N y = 10   95 output y[1](delta ZF) MPC phi tap trung MPC tap trung 0.02 0.01 0 10 15 10 15 output y[2](delta Vr) 0.1 0.05 0 -3 15 output y[3](delta X1) x 10 10 -5 10 output y[4](delta X3) 0.02 0.01 0 10 15 Hình 2.27 So sánh đáp ứng đầu bình phản ứng – tháp chưng luyện nối tiếp sử dụng điều khiển MPC phi tập trung sử dụng MPC tập trung với Nu = 5; λ = 0.01; N y = 10 ràng buộc đầu ∆x1 đoạn [0 0.012] Nhận xét: Trong trường hợp ràng buộc đầu đoạn [0 0.012] đặc tính đầu ∆x1 sử dụng điều khiển tập trung khơng cịn đáp ứng ngược độ điều chỉnh nhỏ 20%   96 Nu=5,Ny=10,lamda=0.01 input y[1](delta F0) MPC phi tap trung MPC tap trung 0.5 0 10 15 10 15 input u[2](delta F) 0.5 -0.5 input u[3](delta L) 0.5 -0.5 10 input u[4](delta V) 0.4 0.2 0 10 Hình 2.28 So sánh tín hiệu điều khiển bình phản ứng – tháp chưng luyện nối tiếp sử dụng điều khiển MPC phi tập trung sử dụng MPC tập trung với Nu = 5; λ = 0.01; N y = 10 ràng buộc đầu ∆x1 đoạn [0 0.012] Nhận xét: tín hiệu điều khiển bình phản ứng trường hợp sử dụng điều khiển dự báo MPC tập trung phi tập trung giống   97 15 b Trường hợp bình phản ứng -tháp chưng luyện cấu tử nối tiếp hồi tiếp Nu=5,Ny=10,lamda=0.01 output y[1](delta ZF) MPC phi tap trung MPC tap trung 0.02 0.01 0 10 15 10 15 output y[2](delta Vr) 0.1 0.05 0 -3 15 output y[3](delta X1) x 10 10 -5 10 output y[4](delta X3) 0.02 0.01 0 10 15 Hình 2.29 So sánh đáp ứng đầu bình phản ứng – tháp chưng luyện nối tiếp hồi tiếp sử dụng điều khiển MPC phi tập trung sử dụng MPC tập trung với N u = 5; λ = 0.01; N y = 10 Nhận xét: Đáp ứng đầu sử dụng điều khiển dự báo tập trung dùng điều khiển dự báo tập trung có chất lượng giống nhau, có đầu ∆x1 trường hợp dùng điều khiển tập trung xuất đáp ứng ngược có độ điều chỉnh tương đối lớn 35%   98 Nu=5,Ny=10,lamda=0.01 input y[1](delta F0) 0.4 MPC phi tap trung MPC tap trung 0.2 0 10 15 10 15 10 15 10 15 input u[2](delta F) 0.5 -0.5 input u[3](delta L) 0.5 -0.5 input u[4](delta V) 0.4 0.2 0 Hình 2.30 So sánh tín hiệu điều khiển bình phản ứng – tháp chưng luyện nối tiếp hồi tiếp sử dụng điều khiển MPC phi tập trung sử dụng MPC tập trung với N u = 5; λ = 0.01; N y = 10 Nhận xét: Tín hiệu điều khiển hai trường hợp điều khiển đối tượng bình phản ứng- tháp chưng luyện nối tiếp hồi tiếp sử dụng điều khiển dự báo tập trung phi tập trung giống   99 output y[1](delta ZF) MPC phi tap trung MPC tap trung 0.02 0.01 0 10 15 10 15 output y[2](delta Vr) 0.1 0.05 0 -3 15 output y[3](delta X1) x 10 10 -5 10 output y[4](delta X3) 0.02 0.01 0 10 15 Hình 2.31 So sánh đáp ứng đầu bình phản ứng – tháp chưng luyện nối tiếp hồi tiếp sử dụng điều khiển MPC phi tập trung sử dụng MPC tập trung với N u = 5; λ = 0.01; N y = 10 ràng buộc đầu ∆x1 đoạn [0 0.012] Nhận xét: Trong trường hợp ràng buộc đầu đoạn [0 0.012] đặc tính đầu ∆x1 sử dụng điều khiển tập trung khơng cịn đáp ứng ngược độ q điều chỉnh nhỏ 20%, đầu cịn lại có đáp ứng giống   100 Kết luận Sau trình nghiên cứu thực tơi hồn thành luận văn “ Điều khiển dự báo phi tập trung trình nối tiếp hồi tiếp” với nội dung sau: Nghiên cứu trình nối tiếp hồi tiếp cơng nghiệp phương pháp luận MPC Phát triển phương pháp luận MPC để thiết kế điều khiển dự báo phi tập trung cho trình hồi tiếp nối tiếp, từ đề xuất cấu trúc điều khiển dự báo phi tập trung cho trường hợp không ràng buộc có ràng buộc Tiến hành phân tích, mơ hình hóa đối tượng tiêu biểu: bình phản ứng – tháp chưng luyện hai cấu tử nối tiếp nối tiếp – hồi tiếp Tiến hành mô kiểm chứng kết điều khiển dự báo phi tập trung đề xuất cho đối tượng bình phản ứng – tháp chưng luyện, so sách với kết áp dụng điều khiển dự báo tập trung điều khiển trình nối tiếp hồi tiếp Qua kết thu cho thấy, việc điều khiển trình hồi tiếp nối tiếp điều khiển dự báo phi tập trung, đề xuất, có khả cho chất lượng điều khiển tương đương với điều khiển dự báo tập trung với khối lượng tính tốn   101 Tài liệu tham khảo [1] Rossiter JA (2003) Model Based Predictive Control – A Practical Approach CRC Press Boca Raton [2] Sơn, H.M.: Cơ sở hệ thống điều khiển trình, NXB Bách Khoa – Hà Nội, 2006 [3] Phước, N.D.: Lý thuyết điều khiển tuyến tính, NXB Khoa học & kỹ thuật, 2005 [4] Maciejowski JM (2002) Predictive Control with Constraints Pearson Education Limited, England [5] Eduardo F.Camacho and Carlos Bordons, Model Predictive Control [6] W.H.Kwon and S.Han, Receding horizon control [7] Paul Serban Agachi, Zoltan K.Nagy and Mircea Vasile Cristea, Model Based control, Case Studies in Process Engineering [8] Sigurd Skogestad: “Dynamics and Control of Distillation Columns – A Tutorial Introduction” Trans IchemE, Vol 75, Part A, Sept.1997 [9] William L Luyben (1997), Essentials of Process Control, McGraw-Hill [10] William L Luyben (1997), Plantwide process control, McGraw-Hill   102 ... nối tiếp- hồi tiếp Liệu thiết kế điều khiển dự báo phi tập trung cho đối tượng với khối lượng tính tốn đảm bảm chất lượng điều khiển dự báo tập trung ? lý lựa chọn đề tài ? ?Điều khiển dự báo phi. .. thiết kế điều khiển dự báo phi tập trung Bộ điều khiển dựa báo đề xuất sử dụng giá trị dự báo đầu dựa báo tín hiệu điều khiển đối tượng nối tiếp, hồi tiếp với để tính nhiễu dự báo, từ tính tốn... luận văn “ Điều khiển dự báo phi tập trung trình nối tiếp hồi tiếp? ?? cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu sử dụng luận văn trung thực Kết nghiên cứu trình bày luận văn chưa cơng bố cơng trình khác