Bài thuyết trình điều khiển của các bộ điều khiển PI, PID

Báo cáo tập lớn cuối kỳ Giảng viên hướng dẫn : PGS.TS Nguyễn Huy Phương Sinh viên thực : Nguyễn Văn Chính - 20173685 Nguyễn Quang Huy - 20181529 Nguyễn Trường Khánh- 20181551 Trần Thị Thu - 20174246 Nguyễn Thị Thảo- 20181764 Nội dung • • Giới thiệu tháp chưng cất Phần : Đối với toàn hệ thống hoạt động công nghệ Yêu cầu kĩ thuật Các biến q trình hệ thống 4.Phân tích sách lược điều khiển • Phần : Thực yêu cầu hình chữ nhật màu đỏ Mơ hình hóa đối tượng 2.Lựa chọn cấu chấp hành Thiết kế mạch vịng điều khiển Mơ Kết luận đánh giá • Tài liệu tham khảo Giới thiệu tháp chưng cất Mơ hình tháp chưng cất Sơ đồ công nghệ tháp chưng cất Phần 1: Đối với toàn hệ thống Sự hoạt động cơng nghệ • Cấp liệu đưa vào đĩa tiếp liệu • Thiết bị đun sơi cung cấp nhiệt cho dịng cấp nhiên liệu • Các thành phần có nhiệt độ sơi thấp hóa từ lên qua lỗ , qua khâu làm mát ngưng tụ thành chất lỏng , phần dung dịch qua van để thu sản phẩm đỉnh , phần hồi lưu lại tháp chưng cất • Các thành phần có nhiệt độ sơi cao di chuyển phía đáy tháp dạng chất lỏng, cho sản phẩm đáy Yêu cầu kĩ thuật • Nồng độ sản phầm đầu trì theo u cầu • Mực chất lỏng bình hồi lưu trì cố định • Áp suất tháp chưng cất trì ổn định • Nhiệt độ phần tinh cất phần chưng cất tháp trì ổ định mức đặt trước Các biến q trình hệ thống •  Biến cần điều khiển : nồng độ sản phẩm đỉnh đáy • Biến điều khiển : Nhiệt độ phần tinh cất chưng cất, áp suất P , mực chất lỏng bình hồi lưu • Biến điều khiển : lượng sản phẩm đáy B, lượng sản phẩm đỉnh D, , , tỉ lệ hồi lưu R • Nhiễu : F, Áp suất P Sách lược điều khiển • Sử dụng sách lược điều khiển phi tập trung • Định nghĩa: Hệ thống điều khiển bao gồm nhiều điều khiển phản hồi độc lập, liên kết tập (không chia sẻ) biến đầu (đo được) giá trị đặt với tập biến điều khiển 4.Sách lược điều khiển • Bộ đo áp suất phản hồi điều khiển để mở van coolant • Bộ đo nhiệt độ phản hồi điều khiển để mở van FCV-1 • Bộ đo mức phản hồi điều khiển để mở van FCV-2 • Bộ đo nhiệt độ phản hồi điều khiển để mở van FCV-4 • Bộ đo mức phản hồi điều khiển để điều khiển mở van FCV-3 Lựa chọn thiết bị • Lựa chọn điều khiển PID do: - Giảm sai số xác lập đến mức tối thiểu - Hạn chế độ dao động - Giảm thời gian xác lập độ vọt lố Thiết kế mạch vòng điều khiển đối tượng a Thiết kế lưu đồ PID 3.Thiết kế mạch vòng điều khiển đối tượng Từ lưu đồ PID ta đưa mơ hình điều khiển sau : Trong Thiết kế mạch vịng điều khiển •  Coi khối lượng riêng dịng cố định - Mơ hình tuyến tính hóa điểm làm việc : =) - Mơ hình van điều khiển thiết bị đo : (s)= (s)= Thiết kế mạch vòng điều khiển •Đặt  giả thuyết - Hàm truyền đối tượng có dạng khâu qn tính bậc có trễ : - Hàm truyền van khâu quán tính bậc nhất: (s)= - Hàm truyền cảm biến đo khâu quán tính bậc nhất: (s)= - Hàm truyền nhiễu : - Hệ số chuyển đổi dòng sang áp suất : 3.Thiết kế mạch vịng điều khiển •  • Xét phương trình đặc tính : 1+ 900+1=0 Áp dụng tiêu chuẩn Routh , ta có bảng Routh : 900 43 420 420 0,798 +1 S= Hệ ổn định S>0=> =>chọn Phương trình phụ : 420với s=jw ⇒w=0,218 ,=28,79 Với hệ số khuếch đại tới hạn, chu kì dao động tới hạn Thiết kế mạch vòng điều khiển •  Áp dụng Ziegler-Nichols ta có : Bộ điều khiển Với P 0,5=11,9           _                  _ PI 0,45=10,71 T/1,2=24                  _ PID 0,6=14,28 0,5T=14,395 0,125T=3,59 Thiết kế mạch vịng điều khiển •  Nâng cao chất lượng điều khiển sử dụng điều khiển nội IMC • G(s)= • Xấp xỉ mơ hình SOPDT theo “luật chia đơi”: • Chọn Tc= 3,71 ta có: • Ta có bảng sau : Phương pháp IMC 8,4 41,5 8,3 Mô a Theo Ziegler-Nichols : Sơ đồ Simulink: Mơ •  Kết mơ phỏng: với giá trị đặt 150, nhiễu 30 , stoptime= 1000 Mô b sử dụng điều khiển nội IMC Sơ đồ Simulink : Mơ • Kết mơ : Đánh giá, kết luận • Bảng đánh giá kết : Parameters P PI PID IMC Rise time 2 Peak over shoot 112 120 146 26 Setting time 200 275 160 80 Peak time 17 19 17 20 Nhận xét :Kết điều khiển điều khiển PI, PID tốt, nhiên thời gian đáp ứng lâu, kết điều khiển nội IMC tốt nhất, thời gian đáp ứng nhanh, độ vọt lố thấp Tài liệu tham khảo • Cơ sở hệ thống điều khiển q trình – Hồng Minh Sơn, NXB Bách Khoa Hà Nội , 2009 • Bài giảng kỹ thuật cảm biến – Hồng Sĩ Hồng • Lí thuyết điều khiển tuyến tính – Nguyễn Dỗn Phước, NXB Khoa Học Và Kỹ Thuật • Comparative study of Fuzzy and IMC based controllers for heat exchanger system-Shweta Khanvilkar; Sharad P Jadhav; Vishwesh Vyawahare; Vivek Kadam • Luận án tiến sĩ : điều khiển tối ưu q trình đa biến cơng nghiệp lọc hóa dầu – Phạm Thị Thanh Loan Thank you! ... giá kết : Parameters P PI PID IMC Rise time 2 Peak over shoot 112 120 146 26 Setting time 200 275 160 80 Peak time 17 19 17 20 Nhận xét :Kết điều khiển điều khiển PI, PID tốt, nhiên thời gian... chọn điều khiển PID do: - Giảm sai số xác lập đến mức tối thiểu - Hạn chế độ dao động - Giảm thời gian xác lập độ vọt lố 3 Thiết kế mạch vòng điều khiển đối tượng a Thiết kế lưu đồ PID 3.Thiết kế... điều khiển Với P 0,5=11,9           _                  _ PI 0,45=10,71 T/1,2=24                  _ PID 0,6=14,28 0,5T=14,395 0,125T=3,59 Thiết kế mạch vịng điều khiển •  Nâng cao chất lượng điều