Nghiên cứu phương pháp chỉnh định hệ thống đIều khiển quá trình nhiệt đIện trong đIều kiện phụ tải biến đổi

Nghiên cứu phương pháp chỉnh định hệ thống đIều khiển quá trình nhiệt đIện trong đIều kiện phụ tải biến đổi Nghiên cứu phương pháp chỉnh định hệ thống đIều khiển quá trình nhiệt đIện trong đIều kiện phụ tải biến đổi luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Đỗ Cao Trung NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP CHỈNH ĐỊNH HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐIỆN TRONG ĐIỀU KIỆN PHỤ TẢI BIẾN ĐỔI Ngành: Kỹ thuật nhiệt Mã số: 9520115 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT NHIỆT 1  – 2019 Hà Nội   Công trình hồn thành tại: Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Người hướng dẫn khoa học: PGS TSKH Nguyễn Văn Mạnh Phản biện 1: GS TSKH Nguyễn Sĩ Mão Phản biện 2: GS TSKH Nguyễn Phùng Quang Phản biện 3: PGS TS Đào Văn Tân Luận án bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp Trường họp Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Vào hồi 8h30’ giờ, ngày 30 tháng 01 năm 2019 Có thể tìm hiểu luận án thư viện: Thư viện Tạ Quang Bửu - Trường ĐHBK Hà Nội Thư viện Quốc gia Việt Nam 2    MỤC LỤC MỤC LỤC  . i  LỜI CAM ĐOAN   vi  LỜI CẢM ƠN   vii  DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CÁC TỪ VIẾT TẮT  viii  DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ  x  1.  Sự cần thiết của đề tài  1  2.  Mục đích, đối tượng và phạm vi nghiên cứu  2  3.  Phương pháp nghiên cứu  .3  4.  Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài  .3  5.  Đóng góp mới của đề tài nghiên cứu  .4  6.  Cấu trúc của luận án  4  CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CHỈNH ĐỊNH HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN QUÁ  TRÌNH NHIỆT ĐIỆN  5  1.1. Tổng quan về công nghệ nhiệt điện  5  1.1.1. Ngun lý làm việc cơ bản của NMNĐ đốt than  5  1.1.2. Cơng nghệ đốt than của lị hơi NMNĐ  7  1.1.2.1. Công nghệ đốt than phun (Pulverized Coal - PC)  7  1.1.2.2. Cơng nghệ đốt tầng sơi tuần hồn (Circulating Fluidized Bed-CFB) .8  1.2. Đặc trưng của q trình nhiệt điện  .9  1.2.1. Tính phức tạp và tương hỗ của thơng số q trình 9  1.2.2. Đặc trưng bất định và phi tuyến của q trình nhiệt điện  . 10  1.2.2.1. Phụ tải biến đổi do yêu cầu vận hành  . 10  1.2.2.2. Phụ tải biến đổi do sự cố  . 12  1.3. Hệ thống điều khiển quá trình nhiệt điện   12  1.3.1. Các hệ thống điều khiển cơ bản   14  1.3.1.1. Điều khiển phối hợp lò hơi-tuabin   14  1.3.1.2. Điều khiển cơng suất lị hơi   16  1.3.1.3. Điều khiển cấp khơng khí cho buồng đốt  . 16  1.3.1.4. Điều khiển mức nước bao hơi   17  1.3.1.5. Điều khiển nhiệt độ hơi quá nhiệt   18  1.3.2. Cấu hình đặc trưng hệ điều khiển quá trình nhiệt điện   19  i    1.3.2.1. Cấu trúc tầng hai vòng   19  1.3.2.2. Bộ điều khiển PID   20  1.4. Chỉnh định bộ điều khiển q trình nhiệt điện   21  1.4.1. Cơ bản về chỉnh định hệ hai vịng nối tầng   21  1.4.2. Phương pháp ứng dụng thực tế trong NMNĐ   21  1.4.2.1. Chỉnh định theo phương pháp cơ bản   22  1.4.2.2. Chỉnh định thực tế   24  1.4.3. Hạn chế của phương pháp chỉnh định truyền thống  24  1.4.4. Chỉnh định và vận hành ở các NMNĐ Việt Nam   25  1.4.4.1. Công tác chỉnh định và thử nghiệm  . 25  1.4.4.2. Thực tế vận hành   26  1.5. Các phương pháp chỉnh định nâng cao  . 27  1.5.1. PID tự động điều chỉnh (Auto-tuning PID)   27  1.5.2. Gain-scheduling PID   29  1.6. Đánh giá tổng quan   29  1.7. Đặc tính q độ của q trình nhiệt điện   30  1.7.1. Đặc tính q độ của q trình   30  1.7.2. Q trình nhiệt điện có tự cân bằng  . 31  1.7.2.1 Đặc tính quá độ đặc trưng . 31  1.7.2.2. Trường hợp đặc biệt   33  1.7.2.3. Đặc tính q độ của van điều chỉnh  . 34  1.7.3. Q trình nhiệt điện khơng có tự cân bằng   35  1.8. Nhận dạng q trình trong vịng kín và mơ hình bất định   36  1.8.1 u cầu nhận dạng q trình trong vịng kín   36  1.8.2. Mơ hình bất định tổng qt   37  1.9. Lý thuyết bộ điều khiển bền vững và chỉ số dao động mềm  . 39  1.9.1 Giới thiệu  . 39  1.9.2. Khái niệm chỉ số dao động và bộ điều khiển bền vững [87, 88]   39  1.9.3.  Chỉ  số  dao  động  mềm  và  hằng  số  quán  tính  của  bộ  điều  khiển  bền  vững    40  1.9.3.1 Chỉ số dao động mềm  . 40  1.9.3.2. Đường biên mềm và đặc tính mềm [87, 88]   41  1.9.3.3. Đặc tính mềm và độ dự trữ ổn định của hệ thống   42  ii    1.9.3.4. Xác định hằng số quán tính của bộ điều khiển bền vững [20, 88]   42  KẾT LUẬN CHƯƠNG 1   44  CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP NHẬN DẠNG   45  QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐIỆN   45  2.1. Giới thiệu   45  2.2. Mơ hình hóa q trình nhiệt điện trong vịng hở   45  2.2.1. Lựa chọn mơ hình   45  2.2.1.1. Q trình có tự cân bằng  46  2.2.1.2. Q trình khơng có tự cân bằng  . 47  2.2.2. Xây dựng hàm mục tiêu  . 48  2.2.2.1. Q trình có tự cân bằng  48  2.2.2.2. Q trình khơng có tự cân bằng  . 50  2.2.3. Lựa chọn mơ hình cho q trình có tự cân bằng   50  2.3. Nhận dạng q trình nhiệt điện trong vịng kín   51  2.3.1. Lựa chọn xung kích thích   51  2.3.1.1.  Xung chữ nhật   52  2.3.1.2.  Xung hàm mũ   52  2.3.1.3.  Xung tam giác   53  2.3.2. Xác định đặc tính tần số của đối tượng   53  2.3.2.1.  Công thức xác định   53  2.3.2.2.  Xác định đặc tính tần số từ đặc tính thời gian   55  2.3.3. Nhận dạng q trình vịng ngồi   57  2.3.3.1.  Xác định thành phần cơ sở   57  2.3.3.2.  Xác định thành phần bất định   59  2.3.4. Nhận dạng đối tượng vòng trong   61  2.3.5. Xác định dải tần số bản chất   61  2.4. Phương pháp giải bài toán tối ưu   63  2.4.1. Giới thiệu   63  2.4.2. Thuật tốn tối ưu hóa vượt khe nhận dạng q trình nhiệt điện   63  2.4.3. Xác định véctơ građien của hàm khơng trơn   66  2.4.4. Xác định véc tơ xuất phát cho bài tốn tối ưu   66  2.4.4.1. Bài tốn nhận dạng vịng hở   66  2.4.4.2. Bài tốn nhận dạng trong vịng kín   68  iii    2.5. Ứng dụng phương pháp nhận dạng  . 71  2.5.1. Nhận dạng q trình trong vịng hở  71  2.5.1.1. Q trình có tự cân bằng  71  2.5.1.2. Q trình khơng có tự cân bằng  . 80  2.5.2. Nhận dạng q trình trong vịng kín . 83  2.6. Kết quả và thảo luận   89  KẾT LUẬN CHƯƠNG 2   91  CHƯƠNG 3. PHƯƠNG PHÁP CHỈNH ĐỊNH BỘ ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH  NHIỆT ĐIỆN   92  3.1. Giới thiệu   92  3.2. Chỉ số bền vững của hệ thống điều khiển   92  3.3. Xác định chỉ số bền vững tối ưu theo kênh đặt   94  3.4. Chỉnh định bộ điều khiển trong vòng hở [CT1, 2]   96  3.4.1. Giới thiệu   96  3.4.2. Nhận dạng q trình và tổng hợp bộ điều khiển vịng trong   98  3.4.3. Nhận dạng q trình và tổng hợp bộ điều khiển vịng ngồi   98  3.5. Chỉnh định bộ điều khiển trong vịng kín   99  3.5.1. Giới thiệu   99  3.5.2. Đặc tính mềm của hệ tầng hai vịng  . 99  3.5.2.1. Đặc tính mềm của hệ tương đương R1   99  3.5.2.2. Đặc tính mềm của hệ tương đương R2   101  3.5.3. Tính bất định của đặc tính mềm và độ bền vững của hệ thống   102  3.5.4. Phương pháp xác định đặc tính mềm “xấu nhất”   103  3.5.5. Chỉnh định bộ điều khiển theo đặc tính mềm xấu nhất [CT6]   104  3.5.5.1. Phương pháp đề xuất   104  3.5.5.2. Tổng hợp các bộ điều chỉnh cho thành phần cơ sở  . 105  3.5.5.3. Chỉnh định bộ điều khiển theo đặc tính mềm xấu nhất   111  3.6. Minh họa phương pháp chỉnh định   113  3.6.1. Tổng hợp các bộ điều khiển cho thành phần cơ sở  . 113  3.6.2. Chỉnh định bộ điều khiển theo đặc tính mềm xấu nhất  . 115  3.6.3. Chất lượng hệ thống điều khiển   117  3.7. Kết quả và bàn luận  118  KẾT LUẬN CHƯƠNG 3   118  iv    CHƯƠNG 4. THÍ NGHIỆM KIỂM CHỨNG   119  4.1. Giới thiệu   119  4.2. Thực nghiệm từ số liệu thực nhà máy nhiệt điện   119  4.3. Thực nghiệm phương pháp trên mơ hình thí nghiệm   122  4.3.1. Mơ hình thí nghiệm   122  4.3.2. Cấu trúc điều khiển   124  4.3.3. Các thiết bị trong hệ thống thí nghiệm  . 125  4.3.4. Bộ điều khiển PID số hệ điều khiển tầng   126  4.3.5. Phần mềm điều khiển hệ thống   127  4.3.6. Thực nghiệm trên hệ thống   130  4.3.6.1. Xây dựng đặc tính thiết bị   130  4.3.6.2. Tổng hợp bộ điều khiển và kiểm tra hệ thống   132  4.4. Kết quả và thảo luận   140  KẾT LUẬN CHƯƠNG 4   141  KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ   142  Các kết quả đạt được của luận án   142  Đề xuất hướng nghiên cứu tiếp theo   142  DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐàCƠNG BỐ   150  PHỤ LỤC: Số liệu tổ máy số 1 Công ty nhiệt điện Mông Dương   151     v    LỜI CAM ĐOAN Tôi  xin  cam  đoan  đây  là  công  trình  nghiên  cứu của  riêng  cá  nhân  tơi.  Cơng  trình được thực dưới sự hướng dẫn của  PGS.TSKH Nguyễn Văn Mạnh . Kết quả  nghiên cứu trong luận án là trung thực và chưa được cơng bố bởi tác giả nào khác.                                                                                  Hà Nội, ngày 20 tháng 02 năm 2019          Người hướng dẫn khoa học           Tác giả              PGS TSKH Nguyễn Văn Mạnh Đỗ Cao Trung vi    LỜI CẢM ƠN Tơi  xin  bày  tỏ  lịng  biết  ơn  chân  thành  và  sâu  sắc  nhất  đến  Thầy  hướng  dẫn  PGS.TSKH Nguyễn Văn Mạnh đã tận tình hướng dẫn và hỗ trợ tơi trong suốt thời  gian học tập và nghiên cứu.   Tơi xin trân trọng cảm ơn Ban giám hiệu Trường ĐH Bách Khoa HN, Phịng  đào tạo Trường ĐH Bách Khoa HN, Viện KH&CN Nhiệt-Lạnh, Bộ mơn TĐH&ĐK  q trình Nhiệt-Lạnh, Xưởng chế tạo thiết bị áp lực (Viện KH&CN Nhiệt-Lạnh) đã  hỗ trợ và tạo điều kiện tốt nhất để tơi hồn thành luận án.   Tơi  xin  chân  thành  cảm  ơn  gia  đình,  bạn  bè  đồng  nghiệp  đã  chia  sẽ,  cổ  vũ  động viên để tơi có thể hồn thành luận án.                                                                                  Hà Nội, ngày 20 tháng 02 năm 2019                                                                                                        Tác giả                    vii               Đỗ Cao Trung   DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CÁC TỪ VIẾT TẮT Ký hiệu Đơn vị Ý nghĩa A(s)   Mẫu thức của thành phần phân thức  a0, a1, … an Giây; phút  Hằng số quán tính của mẫu thức  a11, a12, a13   Tham số số hóa bộ điều khiển R1(s)  a21, a22, a23   Tham số số hóa bộ điều khiển R2(s)  B(s)   Tử thức của thành phần phân thức  b0, b1, … bn Giây; phút  CCS   DCS   DPT kPas  FOPDT   H(s)   IFOPDT   IFOPDTZ   j J (x)   Kp, Ti, Td   m0   Hằng số qn tính của tử thức  Hệ thống điều  khiển phối hợp lị hơi-tuabin  (Coordinated control system)  Hệ  thống  điều  khiển  phân  tán  (Distributed  control system)  Bộ  chuyền  tín  hiệu  chênh  áp  (Diffirental  pressure transmitter)  Qn  tính  bậc  nhất  có  trễ  (First  order  plus  dead time)  Hàm truyền hệ hở  Tích  phân  qn  tính  bậc  nhất  và  có  trễ  (Integrating first order plus dead time)  Tích  phân  qn  tính  bậc  hai  có  trễ  với  một  điểm  không  dương  (Integrating  first  order  plus dead time with a zero)  Đơn vị ảo j2 = -1  Gradien của  J (x) Hằng số tỷ lệ, tích phân, vi phân của bộ điều  khiển PID  Chỉ số dao động cứng  m(ω), m   Chỉ số dao động mềm  ms   Chỉ số dao động hệ thống  mc   Δm   NMNĐ   Chỉ số dao động cắt  Độ  suy  giảm  chỉ  số  dao  động  (chỉ  số  bền  vững)  Nhà máy nhiệt điện  OPT(s)   Thành phần phân thức của đối tượng  O1  s  , O2  s    Mơ hình bất định  O1(s), O2(s)   Mơ hình cơ sở  PID   Tỷ  lệ-tích  phân-vi  phân  (Proportional-   viii    Như vậy, hệ thống điều khiển tốc độ tuabin trên hình 4.10&4.11 sẽ có các đối  tượng được nhận dạng theo mơ hình bất định tại (4.17), (4.18). Tiến hành tổng hợp  lại các bộ điều khiển theo các mơ hình mới này.  Tổng hợp điều khiển bền vững cho thành phần sở  Chọn độ bền vững ms = 0,461, bộ điều khiển vịng trong tính theo (3.27):  R2 ( s )  2,148(1  ) 0,51s (4.19)  Bộ điều khiển vịng ngồi:  +   Mơ  hình  hóa  đối  tượng  tương  đương  W1td  (hình  4.10)  theo  mơ  hình  qn  tính bậc hai có trễ, thu được:  W1td ( s)  5,816 e0,593s   (1  1,175s)(1  0,185s) +  Chọn hệ số bền vững ms = 0,461, tổng hợp bộ điều khiển theo (3.32):  R1 ( s )  0,293(1   0,16s ) 1,36s (4.20)  Đặc tính mềm hệ hở ứng với BĐK R1(s) thể hiện trên hình 4.27. Đặc tính này  bao điểm (-1, j0) nên hiệu chỉnh R1(s) theo hệ số 1/1,076, thu được bộ điều  khiển  mới có đặc tính mềm hệ hở khơng đi qua và khơng bao điểm (-1, j0).  R1 ( s )  0, 272(1   0,16s ) 1,36s (4.21)      Hình 4.27 Đặc tính mềm hệ hở ứng với R1(s) Chỉnh định theo đặc tính mềm “xấu nhất” Vẽ đặc tính mềm xấu nhất cho hệ hở của bộ điều khiển R2(s) trên hình 4.28.  136        hệ hở ứng với R2(s) Hình 4.28 Đặc tính mềm xấu Điều chỉnh bộ điều khiển (4.19) theo hệ số 1/1,909 được bộ điều khiển mới:  R2 (s )  1,125(1  ) 0,51s (4.22)  Dựng tiếp đặc tính mềm xấu nhất cho hệ một vịng tương đương của bộ điều  khiển R1(s) trên hình 4.29.      Hình 4.29 Đặc tính mềm xấu hệ hở ứng với R1(s) Chỉnh định bộ điều khiển (4.21) theo hệ số 1/1,614 được bộ điều khiển mới:  R1 ( s )  0,168(1   0,16s ) 1,36s (4.23)  Với các bộ điều khiển tại (4.22), (4.23) vẽ lại các đặc tính mềm xấu nhất cho  các hệ hở của các bộ điều khiển trên hình 4.30 và 4.31, các đặc tính này đều khơng  bao điểm (-1, j0) nên các bộ điều khiển trên sẽ là các bộ điều khiển được cài đặt cho  hệ thống.  137      Hình 4.30 Đặc tính mềm xấu   hệ hở ứng với BĐK R2(s)     Hình 4.31 Đặc tính mềm xấu nhất  hệ hở ứng với BĐK R1(s) Hệ  thống  với  mơ  hình  đối  tượng  (4.17),  (4.18)  và  các  bộ  điều  khiển  (4.22),  (4.23) có đặc tính q độ trên hình 4.32.      Hình 4.32 Đặc tính điều chỉnh hệ thống 138    Hệ thống đạt chất lượng điều chỉnh trong trường hợp đối tượng cơ sở như sau:  +   Thời gian điều chỉnh:  Tq ≈ 3 (giây)   +   Độ quá điều chỉnh:   ymax  y  4, 5%   y +   Độ suy giảm dao động:   D  0%   Hệ thống đạt chất lượng điều chỉnh trong trường hợp xấu nhất như sau:  +   Thời gian điều chỉnh:  Tq ≈ 5 (giây)   +   Độ quá điều chỉnh:   ymax  y  21%   y +   Độ suy giảm dao động:   D  5,5%      Chất  lượng  điều  chỉnh  của  hệ  đối  với  đối  tượng  cơ  sở  tốt  hơn  nhiều  so  với  trường  hợp  cài  đặt  bộ  điều  khiển  tổng  hợp  được  ở  chế  độ  khởi  động,  trong  khi  trường  hợp  biến  thiên  xấu  nhất  của  đối  tượng  bất  định  thì  chất  lượng  điều  chỉnh  kém hơn. Đây là kết quả hợp lý.   Các bộ điều khiển số được xác định từ (4.22) và (4.23) như sau:  a11  0,517 ; a12  0,845 ; a13  0,338 (4.24)  a21  1,345 ; a22  1,163 ; a23  0,338 (4.25)  Thực nghiệm  các  chế  độ  tăng,  giảm  tải  bằng  cách  bật  tắt  các  bóng  đèn.  Kết  quả đặc tính điều chỉnh trên hình 4.33 và 4.34.   Giảm cơng suất, tắt bớt bóng đèn      Hình 4.33 Đặc tính điều chỉnh tốc độ tuabin giảm 25% cơng suất tải 139     Tăng cơng suất, bật thêm bóng đèn      Hình 4.34 Đặc tính điều chỉnh tốc độ tuabin tăng 25% cơng suất tải Các đặc tính này cho thấy bộ điều khiển được chỉnh định lại cho kết quả làm  việc tốt hơn bộ điều khiển được tổng hợp ban đầu (hình 4.33 so với hình 4.23). Điều  này là do việc nhận dạng được thực hiện với số liệu đầy đủ hơn đồng thời bộ điều  khiển được chỉnh định theo đặc tính mềm xấu nhất cũng cho chất lượng tốt hơn.  4.4 Kết thảo luận  Việc  ứng  dụng  phương  pháp  nhận  dạng  đối  tượng  đang  làm  việc  từ số  liệu thực tại NMNĐ theo mơ hình bất định cho kết quả hợp lý. Bước đầu  cho  thấy  phương  pháp  nhận  dạng  là  có  thể  áp  dụng  được.  Trong  điều  kiện hiện nay, việc thu thập số liệu thực từ NMNĐ chỉ có thể thực hiện  thụ động. Chưa thể thực hiện cài đặt bộ điều khiển vào hệ thống thực.    Mơ hình thí nghiệm điều khiển tốc độ tuabin được xây dựng là phù hợp  với  cấu  trúc  mơ  hình  hệ  điều  khiển  hai  vịng  nối  tầng  được  nghiên  cứu  của luận án. Cho phép thí nghiệm đầy đủ phương pháp đề xuất  Các bước thực hiện thí nghiệm trên mơ hình đều được thực hiện theo các  bước của phương pháp đã được đề xuất, bao gồm: Thu thập dữ liệu, nhận  dạng  đối  tượng  và  chỉnh  định  bộ  điều  khiển  trong  chế  độ  khởi  động,  nhận dạng đối tượng theo  mơ hình bất định trong điều  kiện phụ tải bến  đổi và chỉnh định bộ điều khiển PID, khi hệ thống đang làm việc.  140     Kết  quả  các  bước  thí  nghiệm,  tính  tốn  đã  tổng  hợp  được  các  bộ  điều  khiển PI/PID để cài đặt cho hệ thống. Hệ thống điều khiển tốc độ tuabin  làm việc tốt với bộ điều khiển được cài đặt  Bộ điều khiển được tổng hợp trong chế độ khởi động cho chất lượng làm  việc  kém hơn bộ điều  khiển được tổng hợp từ mơ hình bất định  và đặc  tính mềm xấu nhất, là kết quả hợp lý vì dữ liệu thu thập ban đầu ít hơn,  thơng tin về mơ hình kém chính xác hơn. Bộ điều khiển này cũng sẽ điều  chỉnh hiệu quả hơn ở dải biến đổi rộng của cơng suất tải.    KẾT LUẬN CHƯƠNG Phương pháp nhận dạng được đề xuất bước đầu được áp dụng thành cơng cho  số liệu thực tế lấy từ NMNĐ cũng như từ mơ hình thí nghiệm.   Việc thử nghiệm chỉnh định trên mơ hình thí nghiệm bước đầu thành cơng đã  chứng minh hiệu quả của phương pháp được xây dựng.    141    KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Các kết đạt luận án Luận án giải quyết bài tốn chỉnh bộ điều khiển PID cho q trình nhiệt điện  khi phụ tải biến đổi làm tính chất bất định, phi tuyến của đối tượng thể hiện rõ rệt,  bằng cách sử dụng mơ hình bất định và lý thuyết bộ điều khiển bền vững [88]. Luận  án  lần  đầu  tiên  xây  dựng  hồn  chỉnh  hệ  thống  phương  pháp  nhận  dạng  và  chỉnh  định bộ điều  khiển cho hệ thống điều  khiển q trình nhiệt điện hệ  SISO cấu trúc  hai vịng nối tầng từ nền tảng lý thuyết này. Kết quả đạt được của luận án bao gồm:    1) Xây dựng phương pháp số sử dụng thuật tốn tối ưu hóa vượt khe để nhận  dạng đối tượng điều khiển q trình nhiệt điện trong vịng hở và vịng kín.  2) Xây dựng phương pháp chỉnh định bộ điều khiển PID cho q trình nhiệt  điện cấu trúc SISO hai tầng trong chế độ khởi động và chế độ đang làm việc,  cho phép lựa chọn trước “chỉ số bền vững” của hệ thống với khoảng lựa chọn  tối ưu là [0,132÷2,318].     Phương pháp xây dựng phù hợp với cấu hình hệ thống điều khiển đang được  sử dụng thực tế trong NMNĐ, có khả năng ứng dụng cao. Bộ điều khiển sẽ có khả  năng thích nghi trong điều  kiện biến thiên rộng của phụ tải  và đặc tính đối  tượng,  làm việc ổn định lâu dài theo vịng đời vận hành của NMNĐ.   Đề xuất hướng nghiên cứu 1) Ứng  dụng  các  phương  pháp  nhận  dạng,  chỉnh  định  bộ  điều  khiển  vào  NMNĐ thực tế.  2) Từ hệ thống giải pháp đã đề xuất, xây dựng hệ thống điều khiển thích nghi  cho  đối  tượng  điều  khiển  q  trình  nhiệt  điện,  trong  đó  hệ  thống  có  thể  đưa  vào tự động nhanh trong chế độ khởi động, tự động chỉnh định trong q trình  làm  việc. Đảm bảo tính chất bền vững của hệ điều khiển trong  vịng đời làm  việc của NMNĐ.  3) Phát triển phương pháp để áp dụng cho các q trình cơng nghiệp khác có  cấu trúc điều khiển SISO hai vịng nối tầng.            142    TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Bùi  Quốc  Khánh,  Phạm  Quang  Đăng,  Nguyễn  Huy  Phương,  Vũ  Thụy  Ngun Điều khiển q trình, NXB Khoa học và kỹ thuật – Hà Nội, 2014 [2] Cơng ty cổ phần nhiệt điện Quảng Ninh, Báo cáo vận hành thử nghiệm tổ máy số 1, 2012&2013 [3] Công  ty  nhiệt  điện  Mông  Dương,  Báo cáo vận hành thử nghiệm nhà máy nhiệt điện Mông Dương 1, 2014&2015 [4] Đỗ Cao Trung, Phương pháp tổng hợp điều khiển PID bền vững tối ưu cho q trình cơng nghệ nhiệt, Luận văn Thạc sỹ khoa học, 2011 [5] Hồng Minh Sơn, Cơ sở hệ thống điều khiển q trình, NXB Bách Khoa –  Hà Nội, 2006.   [6] Mạnh  N.V.,  Hoàn  V.H.  (2006)  Nhận dạng đối tượng hệ điều khiển nhiều vịng. KHCN Nhiệt, số 2006/3, trang 19-23.  [7] Nhà máy nhiệt điện Cẩm Phả, Quy trình vận hành lị hơi, tuabin.  [8] Nhà máy nhiệt điện Mơng Dương 1, Quy trình vận hành lị hơi, tuabin.  [9] Nhà máy nhiệt điện Quảng Ninh no.1&2, Quy trình vận hành lị hơi, tuabin.  [10] Nhà máy nhiệt điện ng  Bí  mở rộng no.1&2, Quy trình vận hành lị hơi, tuabin.  [11] Nguyễn  Công  Hân,  Nguyễn  Quốc  Trung,  Đỗ  Anh  Tuấn  (2002),  Nhà máy nhiệt điện. NXB Khoa học & Kỹ thuật [12] Nguyễn Doãn Phước, Lý thuyết điều khiển nâng cao, NXB Khoa học và kỹ  thuật – Hà Nội, 2009.  [13] Nguyễn  Doãn  Phước,  Phan  Xuân  Minh,  Hán  Thành  Trung,  Lý thuyết điều khiển phi tuyến, NXB Khoa học và kỹ thuật – Hà Nội, 2006 [14] Nguyễn Dỗn Phước, Lý thuyết điều khiển tuyến tính, NXB Khoa học và kỹ  thuật – Hà Nội, 2007 [15] Nguyễn  Mạnh  Đức,  Nghiên cứu chế tạo điều khiển tốc độ tuabin nước loại nhỏ nhằm ổn định tần số dòng điện đầu ra, Luận văn thạc sỹ, 2016 [16] Nguyễn Văn Mạnh, Nguyễn Mạnh Đức (2015), Một phương pháp mơ hình hóa đối tượng điều khiển q trình nhiệt khâu qn tính bậc hai có trễ, Tạp chí năng lượng nhiệt, số 125, trang 15-19, 2015 143    [17] Nguyễn  Văn  Mạnh,  Lý thuyết điều chỉnh tự động trình nhiệt,  ĐHBK,  1993.  [18] Nguyễn  Văn  Mạnh  (2010),  Nghiên cứu thiết kế chế tạo cấu chấp hành van điều chỉnh không trục, Đề tài cấp Bộ, mã số B-2008-01-203 [19] Nguyễn Văn Mạnh (2002), Nghiên cứu xây dựng tổ hợp chương trình phần mềm MT thiết kế tối ưu hệ thống điều khiển đối tượng bất định công nghiệp – (2001-2002), Đề tài cấp Bộ, mã số B-2001-28-34.  [20] Nguyễn Văn Mạnh (2002), Tổng hợp bền vững hệ điều khiển đối tượng bất định, Thơng báo Khoa học, Hội nghị tồn  quốc lần thứ 5  về Tự động hố,  Hà nội-2002, Trang 155-161 [21] Tổng công ty lắp máy Việt Nam Lilama, Báo cáo tổng kết kinh nghiệm thực dự án EPC NMNĐ ng Bí mở rộng 1, 2010.  [22] Trương  Duy  Nghĩa  (2017),  Đề án phát triển nhiệt điện than Việt Nam.  Năng lượng nhiệt, số 2017/5, trang 7-13.  [23] Vũ  Thu  Diệp  (2016),  Nghiên cứu phát triển lý thuyết hệ điều khiển nhiều tầng điều khiển trình nhiệt sở số dao động mềm, Luận  án tiến sỹ kỹ thuật nhiệt.    Tiếng Anh [24] Astrom,  K.J.,  Hagglund,  T  (1995),    PID Controllers: Theory, Design and Tuning, 2nd edn. 1995, ISA—Instrument Society of America.  [25] Cecil  L.  Smith,  Practical Process Control, Tuning and Troubleshooting, John Wiley & Sons, Inc, 2008.  [26] C.L.  Liu,  J.Z  Liu,  Y.G.  Niu    and  W.Y.  Yao  (2002),  The application of genetic algorithm model identification, in 2002 Proc. of IEEE TENCON’02,  pp. 1261–1264.  [27] Crowe J., Johnson M.A., Grimble M.J. (2003) Closed loop identification of systems within cascade connected control strategies. European  Control  Conference (ECC), pp. 399-404.  [28] D.E.  Rivera,  M.  Morari,  and  S.  Skogestad  (1986),  Internal Model Control PID Controller Design,  Industrial  Engineering  and  Chemical  Process  Design and Development, 25, p. 252-265.  [29] Dimeo  R,  Lee  KY  (1995),  Boiler-turbine control system design using a genetic algorithm. IEEE Trans Energy Conver 1995, 10:752–759.  [30] Doosan (2012), Control system Mong Duong 1 thermal power plant project.  144    [31] Eklund,  K.,  &  Åström,  K.  J.  (1971),  A Simplified Nonlinear Model of a Drum Boiler-Turbine Unit.  (Report  TFRT;  Vol.  7012).  Department  of  Automatic Control, Lund Institute of Technology (LTH).  [32] Electricity  of  Vietnam  (EVN)  –  Chengda  Group,  EPC contract of 300MW Uong Bi Extension no.2 thermal power plant project, 2006.  [33] Electricity of Vietnam (EVN) – Huynhdai E&C, EPC contract of 1000MW Mong Duong no thermal power plant project, 2011.  [34] Electricity of Vietnam (EVN) –  Lilama, EPC contract of 300MW Uong Bi Extension no.1 thermal power plant project, 2002.  [35] Eni  Oko,  Meihong  Wang,  Jie  Zhang  (2015),  Neural network approach for predicting drum pressure and level in coal-fired subcritical power plant, Fuel 151 (2015) 139–145.  [36] Fei  W,  Li  Y,  Shen  J,  Xiang  X,  Optimization of superheated steam temperature control system using extremum seeking algorithm. J  Southeast  Univ 2010, 40:952–956.  [37] FISHER  CONTROLS  INTERNATIONAL,  INC  (2001),  Control valve handbook, Third Edition.  [38] F.J. Gutiérrez Ortiz (2011), Modeling of fire-tube boilers, Applied Thermal  Engineering 31 (2011) 3463-3478.  [39] FRANCIS  T.  THOMPSON  (1967),  A Dynamic Model of a Drum-Type Boiler System, IEEE  TRANSACTIONS  ON  POWER  APPARATUS  AND  SYSTEMS VOL. PAS-86, NO. 5 MAY 1967.  [40] Garduno-Ramirez  R,  Lee  KY.  Power plant fuzzy PID scheduling control over full operating space.  In:  Proceedings  of  the  International  Conference  on  Intel-ligent  System  Application  to  Power  Systems  (ISAP  2003),  CD  ISAP03-086.pdf, Lemnos, Greece, August 31–September 3, 2003.  [41] Garduno-Ramirez R, Lee KY. Compensation of control-loop interaction for power plant wide-range operation. Control Eng Pract 2005, 13:1475–1487.  [42] Gilman  GF  (2005),  Boiler control system engineering, ISA,  Research  Triangle Park, USA.  [43] HPE-NEPDI (2002). Basic design: instrument & control system. Cao Ngan  thermal power plant project.  [44] HEIBE (2006), Control system Cam Pha thermal power plant project.  [45] Huynhdai  E&C,  Commissioning procedure of Mong Duong no thermal power plant, 2014.  145    [46] IDC Technologies’ Tech Brief, Tuning of PID Controllers in both Open and Closed Loop Control Systems.  [47] Jeng  J.C.,  Lee  M.W.  (2012)  Identification and Controller Tuning of Cascade Control Systems Based on Closed-Loop Step Responses. 8th IFAC  Symposium on Advanced Control of Chemical Processes, pp. 414-419.  [48] Jin  S.  Heo  and  Kwang  Y.  Lee  (2006) A Multi-Agent System-Based Intelligent Heuristic Optimal Control System for A Large-Scale Power Plant IEEE  Congress  on  Evolutionary  Computation,  Vancouver,  BC,  Canada, July 16-21, 2006.  [49] Ji-Zhen Liu, Shu Yan, De-Liang Zeng, Yong Hu, You Lv (2015), A dynamic model used for controller design of a coal fired once-through boiler-turbine unit, Energy 93, 2069-2078.  [50] Jian  Zhao  (1992),  Simulation of Boiler Drum Control, McGill  University Montréal, Canada.  [51] J.R.  Rodriguez  Vasqueza,  R.RivasPerezb,  J.  Sotomayor  Morianoa,  J.R.  Peran  Gonzalez  (2008),  System identification of steam pressure in a firetube boiler, Computers and Chemical Engineering 32 (2008) 2839–2848.  [52] Jyh-Cheng  Jeng,  Ming-Wei  Lee  “Identification  and  Controller  Tuning  of  Cascade Control Systems Based on Closed-Loop Step Responses,” in 2012 Proc of the IFAC Symposium on Advanced Control of Chemical Processes, pp. 414-419.  [53] K.J.  Astrom,  R.D.  Bell  (2000),  Drum-boiler dynamics,  Automatica  36  (2000) 363-378.  [54] Kaidi (2009), Control system Mao Khe thermal power plant project.  [55] Lemma  D.  Tufa,  M.  Ramasamy,  Sachin  C.  Patwardhan,  M.  Shuhaimi  (2008),  Development of Second Order Plus Time Delay (SOPTD) Model from Orthonormal Basis Filter (OBF) Model, Proceedings  of  the  UKACC  International Conference on Control, Sept. 2008.  [56] Lee  KY,  Van  Sickel  JH,  Hoffman  JA,  Jung  W-H,  Kim  S-H,  Controller design for a large-scale ultra-supercritical once-through boiler power plant. IEEE Trans Energy Conver 2010, 25:1063–1070.  [57] Lilama & Power Mechines, Commissioning procedure of Uong Bi extension no thermal power plant, 2006.  [58] Lindsey D (2000), Power-Plant Control and Instrumentation, The Control of Boilers and HRSG Systems. Stevenage, UK: IEE Press.  146    Process Dynamics and [59] Li  S,  Liu  H,  Cai  WJ,  Soh  YC,  Xie  LH  (2005),  A new coordinated control strategy for boiler-turbine system of coal-fired power plant.  IEEE  Trans.  Contr. Syst. Technol. 2005, 13: 943–954.  [60] Looij,  Johannes  Michael  Peter  van  der  (1988)  Dynamic modeling and control of coal fired fluidized bed boilers,  ISBN  90-370-0017-7,  Delft  University of Technology.  [61] Manh  N.V.  Assessing the Stabiliy Margin of Linear Multivariable Control Systems in Accordance with a “Soft” Oscillation Index,  Thermal  Enginering, 1997. Vol. 44. № 10. pp. 809-815.  [62] Maurobeni (2002), Control system Na Duong thermal power plant project.  [63] Mayuresh V. Kothare, Bernard  Mettler, Manfred Morari, Pascale Bendotti,  Clément-Marc Falinower (2000), Level Control in the Steam Generator of a Nuclear Power Plant, IEEE TRANSACTIONS ON CONTROL SYSTEMS  TECHNOLOGY, VOL. 8, NO. 1, JANUARY 2000.  [64] Mehta U., Majhi S. (2011) On-line identification of cascade control systems based on half limit cycle data. ISA Trans., vol. 50, pp. 473–478.  [65] Neng-Sheng Pai, Shih-Chi Chang, Chi-Tsung Huang (2010), Tuning PI/PID controllers for integrating processes with deadtime and inverse response by simple calculations, Journal of Process Control 20 (2010) 726–733.  [66] Nguyen Van Manh, Bui Minh Tri (1990), Method of “Cleft-Over-Step” by Perpendicular direction for solving the unconstrained non-linear optimization problem, ACTA Mathem. Vietnam, 1990. No 2. P. 73-83.  [67] OJSC “Power Machines” (2005), Power island automated regulation Uong  Bi extension no.1 thermal power plant project.  [68] OJSC  “Power  Machines”  (2005),  Power plant operating manual, AC maintenance manual Uong Bi extension no.1 thermal power plant project.  [69] O-Shin  Kwon,  Won-Hee  Jung,  Hoon  Heo  (2013),  Steam temperature controller with LS-SVR based predictor and PID gain scheduler in thermal power plant, Journal of Mechanical Science and Technology, vol. 27, no. 2,  pp. 557-565, Feb. 2013.  [70] Q.B.  Jin,  Q.  Liu  (2014),  Analytical IMC-PID design in terms of performance/robustness tradeoff for integrating processes: From 2-Dof to 1-Dof, Journal of Process Control 24 (2014) 22–32 [71] Quang  Ninh  JSC.  –  Shanghai  Electric  Company  (SEC),  EPC contract of Quang Ninh 1200MW thermal power plant project, 2006 147    [72] R.  D.  Bell,  K.  J.  Astrom,  Dynamic Models for Boiler-Turbine Alternator Units: Data Logs and Parameter Estimation for a 160 MW Unit,  Lund  Institute of Technology, Sweden, Tech. Rep. TFRT-3192, 1987 [73] R.  Garduno-Ramirez,  K.  Y.  Lee  Fuzzy Gain-Scheduling PID+Decoupling Control for Power Plant Wide-Range Operation,  The  14th  International  Conference  on  Intelligent  System  Applications  to  Power  Systems,  ISAP  2007 [74] SEC (2007), Control system Quang Ninh thermal power plant project [75] Shanghai  Electric  Company  (SEC),  Commissioning procedure of Quang Ninh thermal power plant no.1&2, 2007&2012 [76] Shu Zhang, Cyrus W. Taft, Joseph Bentsman, Aaron Hussey, Bryan Petrus  (2012)  Simultaneous gains tuning in boiler/turbine PID-based controller clusters sing iterative feedback tuning methodology ISA  Transactions  51,  pp. 609–621 [77] Sigurd  Skogestad,  Chriss  Grimholt.  The SIMC Method for Smooth PID Controller Tuning. Chapter 5 in: R. Vilanova, A. Visioli (eds.), PID Control  in the Third Millennium, Advances in Industrial Control, DOI 10.1007/9781-4471-2425-2_5, © Springer-Verlag London Limited, 2012 [78] S.  Skogestad  (2003),  Simple analytic rules for model reduction and PID controller tuning, Journal of Process Control 13 (2003) 291–309.  [79] Sun  L,  Li  D,  Lee  KY,  Xue  Y  (2016),  Control-oriented modeling and analysis of direct energy balance in coal-fired boiler-turbine unit.  Control  Engineering Practice, vol. 55, pp. 38–55 [80] Tim Leopold (2009), You can tune a boiler but you can’t tune a fish  ISBN:  1-4392-2947-3 [81] Utkal  Mehta,  Somanath  Majhi,  On-line identification of cascade control systems based on half limit cycle data,  ISA Trans.  vol.  50,  no.  3,  pp.  473– 478, July 2011.  [82] Xiao Wu, Jiong Shen, Yiguo Li, Kwang Y. Lee (2015), Steam power plant configuration, design, and control, WIREs  Energy  Environ  2015,  doi:  10.1002/wene.161.  [83] Yijian Liu, Xiongxiong He (2005), Modeling Identification of Power Plant Thermal Process Based on PSO Algorithm,  American  Control  Conference  June, 2005.  [84] Yokogawa Australia Limitted, Tuning document, 2000.  148    [85] Zigler,  J.G.;  N.B.  Nichols  (1942),  Optimum settings for automatic controllers. Trans. Am. Soc. Mech. Eng. 64, 759-768.  Tiếng Nga [86] Е.  П.  Серов,  Б.  П.  Kopoлькoв.  Динамика  паpoгенеpaтopoв.  –  «ЭHEPГИЯ» • MOCKBA 1972.  [87] Мань Н.В. Расчет робастных систем автоматического регулирования с  помощью  расширенных  комплексных  частотных  характеристик  //Теплоэнергетика, 1996. № 10. С. 69-75 Phiên bản tiếng Anh:   N. V. Manh (1996),   Calculation of Robust Automatic Control Systems by  Means    of  Expanded  Complex  Frequency-Response  Characteristics,   Thermal Engineering, p. 863.   http://www.maik.ru/contents/thermeng/thermeng10_96v43cont.htm  [88] Нгуен Ван Мань, Поисковые методы оптимизации систем управления недетерминированными объектами,  Докт.  техн.  наук.  –  М.:  МЭИ,  1999.   Tên tiếng Anh:   Nguyen Van Manh, Methods Optimization of Control System for Uncertaint Processes, Doct. tech. sciences. - Moscow: MEI, 1999.   Tên tiếng Việt:  Nguyễn  Văn  Mạnh,  Phương pháp tối ưu hóa hệ thống điều khiển đối tượng bất định, Luận án TSKH. Tr. Năng lượng Matxcơva, 1999.  Website [89] https://automationforum.in/t/what-is-cascade-control-loop-advantages-ofthe-cascade-control-loop/2423  [90] https://controlstation.com/cascade-control-cascade-control-configured/  [91] https://controlstation.com/pros-cons-cascade-control/ [92] https://en.wikiversity.org/wiki/Power_Generation/Steam_Power  149    DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH Đà CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN [CT1]    Đỗ  Cao  Trung,  Nguyễn  Văn  Mạnh  (2015),  Phương pháp chỉnh định hệ thống điều khiển q trình nhiệt tích phân trội chế độ khởi động, Tạp  chí Năng lượng nhiệt, số 125-9/2015, trang 38-42.  [CT2]    Do  Cao  Trung  (2016),  A Method Tuning Control System of Thermal Process in Startup Period, The 4th International Conference on Intelligent  and  Automation  Systems  (ICIAS  2016),  MATEC Web of Conferences 54, 04001 (4/2016). (ISI(CPCI-S)&Scopus).     //DOI: https://doi.org/10.1051/matecconf/20165404001 [CT3]    Đỗ Cao Trung, Nguyễn Văn Mạnh (2017), Về mơ hình đại diện đối tượng điều khiển q trình nhiệt, Tạp chí Năng lượng nhiệt, số 135-5/2017,  trang 14-18.  [CT4]    Do  Cao  Trung  (2017),  A Method for Process Identification and Model Reduction to Design PID Controller for Thermal Power Plant, 11th Asian  Control  Conference  (ASCC),  December  17-20,  2017,  pp.  2714-2719.  (ISI(CPCI-S)&Scopus).     //http://ieeexplore.ieee.org/document/8287606/?anchor=authors  [CT5]    Do Cao Trung, Nguyen Van Manh (2017), A Tuning Method for Uncertain Processes of Thermal Power Plant Based on the Worst Soft Characteristic, 11th Asian Control Conference (ASCC), December 17-20, 2017, pp. 594599. (ISI(CPCI-S)&Scopus)     //http://ieeexplore.ieee.org/document/8287237/?anchor=authors  [CT6]    Đỗ Cao Trung, Nguyễn Văn Mạnh (2018), Nhận dạng trực tuyến trình nhiệt điện hệ SISO cấu trúc tầng, Chuyên san Đo lường, Điều khiển và Tự  động hóa, Quyển 21, số 1, tháng 04/2018 150    ... pháp chỉnh định hệ thống điều khiển trình nhiệt điện điều kiện phụ tải biến đổi.   Nghiên? ?cứu? ?sẽ tập trung vào? ?phương? ?pháp? ?chỉnh? ?định? ?bộ? ?điều? ?khiển? ?PID nhằm  nâng cao độ bền vững của? ?hệ? ?thống? ?điều? ?khiển? ?q? ?trình? ?cơng nghệ? ?trong? ?NMNĐ, ... phạm vi nghiên cứu Mục đích nghiên cứu: 2    Xây dựng? ?phương? ?pháp? ?chỉnh? ?định? ?bộ? ?điều? ?khiển? ?q? ?trình? ?nhiệt? ?điện? ?với tính  chất bất? ?định? ?và phi tuyến cao, đặc biệt? ?trong? ?điều? ?kiện? ?phụ? ?tải? ?biến? ?đổi,  nhằm duy ... Chương 1: Tổng quan về? ?chỉnh? ?định? ?hệ? ?thống? ?điều? ?khiển? ?q? ?trình? ?nhiệt? ?điện? ? Chương 2:? ?Phương? ?pháp? ?nhận dạng q? ?trình? ?nhiệt? ?điện? ? Chương 3:? ?Phương? ?pháp? ?chỉnh? ?định? ?bộ? ?điều? ?khiển? ?q? ?trình? ?nhiệt? ?điện? ? Chương 4: Thực nghiệm kiểm chứng