TIỂU LUẬN ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ TIỂU LUẬN ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH  GVHD: Nguyễn Ngọc Minh  SVTH : 13: Vũ Văn Hiệp 14: Hoàng Minh Hiếu  Lớp : 112181.3 Nội dung Phần 1.1 Mô tả toán học của đối tượng lò nhiê ̣t điê ̣n trở 1.2Thiết kế ̣ thống điều khiển sử dụng bô ̣ điều khiển PID 1.3.Mô phỏng và đánh giá chất lượng của ̣ thống Matlab Phần 2.1 Thành lập phương trình vi phân động học 2.2 Sơ đồ khối tốn học biểu diễn phương trình vi phân 2.3 Thiết kế sơ đồ P&ID Phần  Tổng quan Nhóm t(s) (0C) 27 10 27 20 27 30 27 40 33.2 50 40.2 60 47.1 70 53 80 60.2 90 65.2 100 68.2 110 72.1 120 77.5 130 80.2 140 82.1 150 85.4 160 87.1 170 90.3 180 92.1 190 93.2 200 94 220 95.1 240 96 260 97.1 280 98.1 300 99.1 320 99.7 340 100.1 360 100.4 Phần  1.1 Mơ tả tốn học hệ thống lị nhiệt điện trở  • Từ đặc tính lị nhiệt điện trở ta thu được: k = 100.4-27=73.4 T= 128(s), L= 30(s) • Mơ tả toán học của đối tượng lò nhiê ̣t điê ̣n trở: G(s)= Phần  1.2 Thiết kế điều khiển cho hệ thống  Cách 1: Thiết kế điều khiển theo phương pháp Ziegler-Nichol G(s)= k = 73.4, T= 128(s), L= 30(s) Bộ P dạng: = kc, với kc= == 0.058 Vậy = 0.058 Bộ PI dạng = kc(1 +) kc= = = 0,052 = 3,3.L= 3,3.30= 99(s) Vậy PI dạng= 0,052(1 +) Bộ PID dạng = kc(1 + +.s ) kc= == 0.07 = 2.L= 2.30= 60(s) = 0,5.L= 0,5.30= 15(s) Vậy = 0,07(1 + +15s )  Cách 2: Thiết kế điều khiển theo phương pháp Hallman Ta có điều khiển PI dạng = kc(1 +) k = 73,4 T= 128(s), L= 30(s) kc== = 0,04 TI= T= 128(s) Vậy điều khiển PI := 0,04(1 +) Phần    1.3 Mô phỏng và đánh giá chất lượng ̣ thống bằng Matlab Đối tượng: G(s)=     Bộ điều khiển Mô Đánh giá Bộ điều khiển P: -Hệ ổn định biên độ 0,83 theo phương pháp Zigler-Nichols -Sai lệch tĩnh 0,17 = 0.058 -Số lần dao động -Lượng điều chỉnh 0,34 -Thời gian độ 380s   Bô điều khiển PI: = 0,052(1 +) theo phương pháp Zigler-Nichols   -Hệ thống ổn định -Sai lệch tĩnh -Số lần dao động -Lượng điều chỉnh 0,46 -Thời gian độ 350s   Phần  1.3 Mô phỏng và đánh giá chất lượng ̣ thống bằng Matlab Bộ điều khiển PID: = 0,07(1 + +15s ) theo phương pháp Zigler-Nichol   -Hệ ổn định -Sai lệch tĩnh -Số lần dao động 15 -Lượng điều chỉnh 0.8 -Thời gian độ 280s   Bộ điều khiển PI: = 0,04(1 +) theo phương pháp Hallman -Hệ ổn định -Sai lệch tĩnh -Số lần dao động -Lượng điều chỉnh 0.2 -Thời gian độ 210 s     Phần  1.3 Mô phỏng và đánh giá chất lượng ̣ thống bằng Matlab Phương pháp Harman   Số lần giao động Độ điều chỉnh 0,2 Thời gian độ 210   Phương pháp Zigler-Nichol Số lần giao động Độ điều chỉnh 0,46 Thời gian độ 350   => Phương pháp tối ưu chọn điều khiển theo phương pháp Harman Phần  Tổng quan Cho hệ thống trộn hóa chất hình vẽ định nghĩa: • u [A] : tín hiệu điều khiển cho máy bơm hóa chất vào bình [Ampe] • Ku[m3/A]: suất bơm theo tín hiệu u • h[m] : chiều cao cột chất lỏng • V[m3] : thể tích chất lỏng bình • A[m2] : diện tích mặt cắt ngang bình • ρ[kg/m3] : khối lượng riêng hóa chất sau trộn : hệ số van tuyến tính • Kv Viết phương trình vi phân động học cho mức chất lỏng bình? Biết lưu lượng máy bơm N.Ku.u(t), lưu lượng van vào 1/N so với lưu lượng máy bơm, lưu lượng van Kv , g gia tốc trọng trường Tuyến tính hóa phương trình tìm hàm truyền đạt, biết Ku=0,1; Kv=10-3; g=9,8 (m/s2); ρ=670(kg/m3 Vẽ sơ đồ khối tốn học biểu diễn phương trình vi phân ý mà không dùng công thức Thiết kế sơ đồ P&ID và phân tích: a Một sách lược bù nhiễu để ổn định thể tích chất lỏng bình b Một sách lược tỷ lệ để điều khiển chất lượng hóa chất sau trộn c Một sách lược phản hồi để điều khiển mức chất lỏng bình Phần  2.1 Thành lâ ̣p phương trình vi phân đợng học   Viết phương trình vi phân động học cho mức chất lỏng bình: • Lưu lượng máy bơm: W1= N.Ku.u(t) • Lưu lượng vào: W2=1/N N.Ku.u(t) • Lưu lượng van ra: W3= Kv Phương trình cân lưu lượng: -=   1+W23=   (N+1).Ku.u(t) Kv.=   = ( (N+1) Ku.u(t) Kv.) (1) Phần  2.1 Thành lâ ̣p phương trình vi phân động học  • Phương trình vi phân: • Tuyến tính hóa phương trình tìm hàm truyền đạt Tại điểm cân bằng: =0 =   Đặt (2) Trong đó: U độ biến thiên đủ nhỏ u xung quanh điểm cân H độ biến thiên đủ nhỏ h xung quanh điểm cân Phần  2.1 Thành lâ ̣p phương trình vi phân đợng học  • Từ (1) ta có = (3)   • Khai triển Taylor cho phương trình (3) quanh điểm ổn định   • Tốn tử hóa laplace phương trình (4) (với điều kiện đầu =0) ta được:     • Hàm truyền đạt   Với ; N= STT sinh viên Phần  2.2 Sơ đồ khối toán học biểu diễn phương trình vi phân   • Phương trình vi phân: = ( (N+1) Ku.u(t) Kv.) • Sơ đồ khối tốn học     Phần  2.3 Thiết kế sơ đồ P&ID a Một sách lược bù nhiễu để ổn định thể tích chất lỏng bình Phân tích: FT: Đo lưu lượng FC: Bộ điều khiển lưu lượng Lưu lượng dịng q trình thiết bị đo chuyển đổi FT đưa tới điều khiển khiển lưu lượng FC Dựa vào sai lệch giá trị đặt lưu lượng đo được, điều khiển đưa tín hiệu điều chỉnh độ mở van cấp lưu lượng, qua điều chỉnh lại lưu lượng   Phần  2.3 Thiết kế sơ đồ P&ID b Một sách lược tỷ lệ để điều khiển chất lượng hóa chất sau trộn Phân tích: FT: Đo lưu lượng RC: Bộ điểu khiển tỷ lệ Lưu lượng đầu vào giữ cố định ta điều khiển tỷ lệ lưu lượng thay đổi cho điều khiển trực tiếp để đạt giá trị mong muốn Bộ điều khiển tỉ lệ RC thực thực nhân lưu lượng đo dòng thư hai với tỉ lệ mong muốn khơng có tính tốn sai lệch điều khiển Bộ điều khiển tỷ lệ RC tính tốn xác định dựa vào tín hiệu đặt giá trị đo từ thiết bị đo FT Phần  2.3 Thiết kế sơ đồ P&ID c Một sách lược phản hồi để điều khiển mức chất lỏng bình Phân tích: LT: Thiết bị đo mức bình chứa LC: Bộ điều khiển phản hồi Thiết bị đo LT có nhiệm vụ đo mức bình chứa, chuyển thành tín hiệu chuẩn truyền điều khiển Bộ điều khiển mức LC so sánh giá trị đo với giá trị đặt mong muốn tính tốn đầu tỷ lệ với giá trị sai lệch Tín hiệu điều khiển đưa tới van điều khiển để thay đổi độ mở van tỷ lệ theo sai lệch THANKS FOR YOUR WATCHING ... sau trộn c Một sách lược phản hồi để điều khiển mức chất lỏng bình Phần  2.1 Thành lâ ̣p phương trình vi phân đợng học   Viết phương trình vi phân động học cho mức chất lỏng bình: • Lưu lượng... lượng: -=   1+W23=   (N+1).Ku.u(t) Kv.=   = ( (N+1) Ku.u(t) Kv.) (1) Phần  2.1 Thành lâ ̣p phương trình vi phân động học  • Phương trình vi phân: • Tuyến tính hóa phương trình tìm hàm truyền... xung quanh điểm cân H độ biến thiên đủ nhỏ h xung quanh điểm cân Phần  2.1 Thành lâ ̣p phương trình vi phân đợng học  • Từ (1) ta có = (3)   • Khai triển Taylor cho phương trình (3) quanh