Nội dung nghiên cứu chính của đề tài Nghiên cứu xây dựng phần mềm điều khiển nhiệt độ của mô đun dòng chảy chất lỏng theo thuật toán PID là nghiên cứu vận hành tìm hiểu hoạt động của mô đun điều khiển nhiệt độ dòng chảy chất lỏng, viết chương trình điều khiển mô đun.
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Lê Anh Tuấn NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG PHẦN MỀM ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ CỦA MƠ ĐUN DỊNG CHẢY CHẤT LỎNG THEO THUẬT TỐN PID Ngành: Cơng nghệ kỹ thuật điện tử TÓM TẮT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Ngày nay, kỹ thuật điều khiển có vai trị thiết yếu hệ thống điều khiển Một hệ thống có Cơ khí – Điện – Hóa chất mơ hình tốn học, phân tích thiết kế điều khiển sử dụng lý thuyết điều khiển nhiều thời gian, tần số, lĩnh vực phức tạp tùy theo tính chất vấn đề thiết kế Lý thuyết điều khiển kiểm soát chia thành hai phần cổ điển đại Việc thực thiết kế điều khiển cổ điển so với hệ thống thiết kế cách sử dụng lý thuyết điều khiển đại dễ dàng điều khiển ưa thích hầu hết ứng dụng cơng nghiệp Các điều khiển phổ biến nhất, thiết kế sử dụng lý thuyết điều khiển cổ điển, điều khiển PID Hiện nay, phịng thí nghiệm Khoa Cơ học kỹ thuật Tự động hóa, trường Đại học Cơng nghệ, Đại học Quốc gia Hà Nội có trang bị hệ thống điều khiển nhiệt độ dòng chảy chất lỏng (RYCTAG) Nghiên cứu tập trung vào việc tìm hiểu phần cứng, sau phân tích nghiên cứu hệ thống Ý nghĩa khoa học thực tiễn RYC-TAG mô đun ứng dụng điều khiển thiết kế EDIBON Nó thiết kế để làm việc kết hợp với đơn vị RYC Nó cho phép nghiên cứu số khái niệm quan trọng Quy chế Kiểm soát cách dễ dàng nhanh chóng Đối tượng phương pháp nghiên cứu Đơn vị cung cấp thực tiễn, thơng qua người sử dụng hiểu làm để mô tả hệ thống điều khiển nhiệt độ, điều chỉnh điều khiển PID để kiểm soát nhiệt độ, quan sát phản ứng hệ thống cho cấu hình PID khác nhau, vv Tiến hành chạy, thu thập liệu đo phân tích kết có Nội dung nghiên cứu Nội dung nghiên cứu đề tài nghiên cứu vận hành tìm hiểu hoạt động mơ đun điều khiển nhiệt độ dịng chảy chất lỏng, viết chương trình điều khiển mơ đun Bố cục khóa luận chia thành chương, cụ thể sau: CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG CHƯƠNG 2: LÝ THUYẾT LIÊN QUAN CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG HỆ NGHIÊN CỨU CÁC ĐẶC TÍNH CỦA MƠ ĐUN ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ DÒNG CHẢY CHẤT LỎNG VÀ CÁC MÔ ĐUN LIÊN QUAN CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG Trong chương có nhìn khái qt tồn hệ thống thực Xem xét cấu tạo mô đun, mô tả chúng Hệ thống bao gồm mơ đun điều khiển nhiệt độ dịng chảy chất lỏng RYCTAG, mô đun điều chỉnh điều khiển với máy tính (RYC) giúp ta điều khiển mơ đun RYC-TAG máy tính với kết nối sử dụng card thu thập liệu PCIe Phần mềm Labview ứng dụng giúp ta tự xây dựng lên chương trình điều khiển cho hệ thống cách nhanh chóng hiệu CHƯƠNG LÝ THUYẾT LIÊN QUAN Toàn lý thuyết liên quan nêu cụ thể đầy đủ chương Ban đầu có phương trình cân nhiệt mơ đun điều khiển nhiệt độ dịng chảy chất lỏng Chúng ta sử dụng phép biến đổi Laplace phương trình vi phân thành phương trình đại số đơn giản Cuối có phương trình đại diện cho hệ thống Hệ thống mà sử dụng đến hệ thống bậc Điều khiển PID phương pháp điều khiển phổ biến sử dụng cho quy trình cơng nghiệp Một số phương pháp giúp điều khiển PID bao gồm tính tốn với thơng số thực tế phương pháp thực nghiệm để tìm kết Ở đây, sử dụng phương pháp thực nghiệm để tìm thơng số PID phù hợp Bộ trao đổi nhiệt mô đun coi trung tâm hệ thống, nơi nơi dịng nước nóng dịng nước lạnh trao đổi nhiệt Hình 2.5 Mơ trao đổi nhiệt CHƯƠNG XÂY DỰNG HỆ NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH MƠ ĐUN ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ DỊNG CHẢY CHẤT LỎNG Ta có thành phần hệ thống sau: Hình 3.1 Sơ đồ khối hệ thống Bao gồm mô đun RYC, RYC-TAG, card thu thập liệu NI PCIe-6321 phần mềm điều khiển viết ứng dụng LabVIEW máy tính Chúng ta có bước xây dựng giúp thực nghiệm nghiên cứu đặc tính mơ đun Các bước thực với mô đun RYC với hệ thống bậc nhất, thử nghiệm PID Mơ đun RYC-TAG với mơ hình thực để khảo sát lại kết Phần mềm viết Labview có giao diện trực quan, dễ sử dụng có giao diện tổng quan sau: Hình 3.12 Giao diện kết thực chương trình Qua thực nghiệm cho thấy phần mềm hiển thị chưa thực giải hoàn toàn sai số Việc xử lý chưa giải nhiều yếu tố gây sai số hiển thị CHƯƠNG KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM Chương cuối nêu kết điển hình hệ thống trình thực nghiệm với mô đun thân Một số kết điển hình trình thực nghiệm trình bày Hình đại diện cho phản ứng hệ thống bậc theo miền thời gian phản ứng hệ thống thực nghiệm với việc điều khiển sử dụng PID Hình 4.1 Đồ thị thể bước phản ứng hệ thống bậc theo thời gian thứ Hình 4.22 Phản ứng hệ thống điều khiển nhiệt độ dòng chảy chất lỏng Hình 4.22 cho thấy ưu việt sử dụng thuật toán PID vào việc điều khiển hệ thống Kết phản hồi hệ thống bám sát yêu cầu đặt KẾT LUẬN Trong trình thực đề tài, khóa luận rút số kết sau: - Tìm hiểu, học tập số kiến thức hệ thống bậc nhất, sử dụng phép biến đổi Laplace việc giải phương trình vi phân hệ thống - Nghiên cứu hệ thống điều khiển nhiệt độ dòng chảy chất lỏng ứng dụng điều khiển PID hệ thống điều khiển Các kết thực nghiệm cho thấy hệ thống hoạt động lý thuyết đề - Học tập sử dụng phần mềm LabVIEW để lập trình hệ thu thập tín hiệu cảm biến nhiệt độ, truyền tín hiệu đặt vào hệ thống, viết phần mềm labview điều khiển mô đun ryc-tag Tuy nhiên, số hạn chế kiến thức chuyên sâu lĩnh vực điều khiển hệ thống với PID, kinh nghiệm sử dụng PID cịn ít, nên kết dừng lại việc đánh giá phù hợp với lý thuyết, mà chưa xác định độ xác tuyệt đối Trong q trình chạy thử nghiệm, kết đo đạc thường chịu ảnh hưởng nhiễu từ bên Từ hạn chế thời gian không cho phép, nên tác giả đề xuất số hướng nghiên cứu cải tiến phần cứng, lập trình giảm tác động nhiễu hồn thiện hệ đo, có đánh giá tăng độ xác, xây dựng chức phong phú cho phép hiển thị nhiều đặc tính hơn, thiết kế giao diện dễ dàng cho việc sử dụng ứng dụng tiến hành cho nhiều thử nghiệm khác mô đun ... Xem xét cấu tạo mô đun, mô tả chúng Hệ thống bao gồm mơ đun điều khiển nhiệt độ dịng chảy chất lỏng RYCTAG, mô đun điều chỉnh điều khiển với máy tính (RYC) giúp ta điều khiển mơ đun RYC-TAG máy... - Nghiên cứu hệ thống điều khiển nhiệt độ dòng chảy chất lỏng ứng dụng điều khiển PID hệ thống điều khiển Các kết thực nghiệm cho thấy hệ thống hoạt động lý thuyết đề - Học tập sử dụng phần mềm. .. 4.1 Đồ thị thể bước phản ứng hệ thống bậc theo thời gian thứ Hình 4.22 Phản ứng hệ thống điều khiển nhiệt độ dòng chảy chất lỏng Hình 4.22 cho thấy ưu việt sử dụng thuật toán PID vào việc điều khiển