Tổng hợp bộ điều khiển mức nước trong nhà máy nhiệt điện theo phương pháp Ziegler–Reinisch

Tổng hợp và thiết kế theo phương pháp thứ nhất của Ziegler–

Hơn nữa, điều kiện để áp dụng được phương pháp xấp xỉ mô hình bậc nhất có trễ của đối tượng là đối tượng phải ổn định, không có dao động và ít nhất hàm quá độ của nó phải có dạng hình chữ S, tức đối tượng phải có tự cân bằng. Tuy nhiên, nếu ta dùng một thủ thuật nhỏ là tách phần tích phân tích phân của đối tượng và nhấp nó vào bộ điều khiển thì đối tượng trở thành có tự cân bằng và.

Tổng hợp và thiết kế theo phương pháp Reinisch

Ưu điểm của phương pháp Reinisch là ngay khi cả trong trường hợp đối tượng có thành phần tích phân (dạng 2), các giá trị cần thiết cho công việc tính toán tham số bộ điều chỉnh nhưc1, c1,, c1,,, c2, c,2, c2,,cũng được tính giống như cho đối tượng dạng 1. Đối với vấn đề điều khiển đối tượng dạng 2, Reinisch đề xuất phương pháp sử dụng bộ điều khiển P hoặc PD (không có I) và do đó theo công thức hàm truyền đạt của bộ điều khiển thì chỉ còn hai tham số kP và TD là phải xác định.

Cấu trúc chất lượng cao

Tuy nhiên chất lượng điều chỉnh của hệ thống không cao do không đánh giá đầy đủ các chỉ tiêu đánh giá chất lượng điều chỉnh và gặp khó khăn khi đối tượng có trễ vận tải, có thành phần tích phân, đối tượng bất định. Điều này chứng tỏ rằng, nếu hàm truyền hệ thống bằng 1, thì đại lượng đầu ra bám theo tín hiệu điều khiển đầu vào một cách chính xác -21-.

Cấu trúc bền vững cao

Với khả năng tốt nhất, chỉ có thể xây dựng một hệ thống tiến gần đến lý tưởng, tức là thực hiện: WK(s)≈1. Từ đó đi đến kết luận rằng, hệ điều khiển thực ổn định bền vững nhất.

Thực thi bộ điều chỉnh bền vững cao

Dễ nhận thấy rằng, khi đối tượng có trễ vận tải, mặc dù hệ thống bền vững tối ưu ban đầu là hệ vật lý khả thực, song bộ điều chỉnh có thể không khả thực, vì để thực hiện hàm dự báo eτs phải đo được đại lượng vật lý trước khi nó xảy ra một khoảng thời gian τ. Trong thực tế, hầu hết các đối tượng là những hệ vật lý ổn định hoặc trung tính nên đa thức B(s) không có nghiệm nằm bên phải trục ảo.

Tham số tối ưu của bộ điều chỉnh bền vững cao

Ý nghĩa của khái niệm chỉ số dao động mềm là cơ sở phương pháp phân tích ổn định và dự trữ ổn định của hệ thống có trễ vận tải, vì với chỉ số dao động “cứng” đặc tính tần số biên độ fa mở rộng H(−m0ω + jω) của hệ hở tiến tới vô hạn, khi ω → ∞. Theo tiêu chuẩn Nyquist, điều kiện cần và đủ để hệ kín bảo tồn độ dự trữ ổn định của hệ hở tương ứng là đặc tính mềm H(-mω + jω) của hệ hở không bao điểm (-1,j0) trên mặt phẳng phức, mà tốt nhất là đi qua điểm đó, vì khi đó hệ số truyền của bộ điều chỉnh đạt lớn nhất (h.

PHƯƠNG PHÁP HIỆU CHỈNH HỆ THỐNG ĐANG LÀM VIỆC

Vậy, để mô hình (2.15) mô tả được toàn bộ dải bất định của đối tượng, nhờ đó đảm bảo hiệu quả giải bài toán tổng hợp, thì tập các thể hiện (2.16) phải bao trùm các trường hợp biến thiên có thể của đối tượng. Qua theo dừi đồ thị vận hành của nhà máy, khi thấy sự thay đổi của tải làm cho hệ thống chuyển từ trạng thái xác lập này sang chế độ xác lập khác ta ghi lại sự thay đổi đó dưới dạng bảng số, sau đó dùng chương trình CASCAD vẽ đặc tính thời gian như các hình dưới đây rồi chuyển số liệu sang tần số biên độ pha. Đó là, tại mỗi điểm (ứng với mỗi tần số) trên đường cong đặc tính tần số cơ sở người ta lấy làm tâm và xác định một hình tròn sao cho với bán kính bé nhất mà nó chứa tất cả các điểm đặc tính tần số biến thiên.

Sau khi xác định các bán kính tối thiều nói trên, tức độ biến thiên tối đa của mô hình ứng với một loạt giá trị tần số trong giải ta cần xét, người ta tiến hành bước tối ưu hoá mô hình phần biến thiên trên các cáp theo thuật toán.

TỔNG HỢP BỘ ĐIỀU KHIỂN

Bộ điều chỉnh vòng ngoài R1(z)

Trong chương này đã trình bày phương pháp tổng hợp hệ thống điều khiển số cho hệ hai vòng dựa trên quan điểm hệ thống làm việc bền vững và có tính ổn định cao của hệ một vòng đồng thời đã nêu ra một ví dụ cụ thể áp dụng cho phương pháp đã nêu ra. Nhiễu bên ngoài thường xuất hiện do thay đổi phụ tải dưới dạng xung bậc thang, thường là đo được nên để nâng cao chất lượng điều chỉnh có thể xây dựng kênh khử C tác động vào đầu vào bộ của bộ điều chỉnh. Trong trường hợp của nhà máy nhiệt điện Phả Lại 2 khi có sự thay đổi về tải gây ra sự dao động lớn một phần lớn do không tính toán được thông số hợp lý cho bộ điều chỉnh để khử được nhiễu này.

Ta nhận thấy rằng với bộ điều khiển bền vững chất lượng cao thì kết quả tính toán cho nhà máy nhiệt điện Phả Lại 2 có độ ổn định cao thời gian điều chỉnh ít, độ tắt dần lớn Ψ≥0,9.

THÍ NGHIỆM TRÊN MÔ HÌNH VẬT LÝ

Bộ điều chỉnh khả lập trình PLC

Thiết bị điều khiển logic khả lập trình (Programmable Logic Control), viết tắt thành PLC, là loại thiết bị cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển số thông qua một ngôn ngữ lập trình, thay cho việc phải thể hiện thuật toán đó bằng mạch số. Để có thể thực hiện được một chương trình điều khiển, tất nhiên PLC phải có tính năng như một máy tính, nghĩa là phải có một bộ vi xử lý (CPU), một hệ điều hành, bộ nhớ để lưu chương trình điều khiển, dữ liệu và tất nhiên là phải có các cổng vào/ra để giao tiếp được với đối tượng điều khiển và để trao đổi thông tin với môi trường xung quanh. Những module cùng sử dụng một loại bộ vi xử lý, nhưng khác nhau về cổng vào/ra onboard cũng như các khối hàm đặc biệt được tích hợp sẵn trong thư viện của hệ điều hành phục vụ việc sử dụng các cổng vào/ra onboard này sẽ được phân biệt với nhau trong tên gọi bằng thêm cụm chữ cái IFM (viết tắt của Intergrated Function Module).

PROFIBUS – DP được phát triển nhằm đáp ứng các yêu cầu cao về tính năng thời gian trong trao đổi dữ liệu dưới cấp trường, ví dụ giữa thiết bị điều khiển khả lập trình hoặc máy tính cá nhân công nghiệp với các thiết bị trường phân tán như I/O, các thiết bị đo, truyền động và van.

Nhận dạng đối tượng mức trong mô hình thí nghiệm

Quá trình nhận dạng và mô hình hoá đối tượng thực hiện trên cơ sở các số liệu tần số hoặc các số liệu đặc tính thời gian của đối tượng cho dưới dạng bảng như trên. Thực hiện quy đồng phân thức cho biểu thức OPT(z) trên ta được:. Thay vào biểu thức trên ta có:. Thay vào công thức trên ta có:. Ứng với mỗi thời cắt mẫu cho ta một bộ tham số của bộ điều chỉnh:. Từ kết quả trên ta có đặc tính mềm của hệ hở và đặc tính quá độ của hệ thống được trình bày ở hình dưới đây:. Đặc tính mềm của hệ hở. Đặc tính biên độ của hệ kín. Trong hệ thống điều khiển mức nước trong mô hình thí nghiệm sử dụng bộ điều khiển PLC S7-300 trong bộ điều khiển này đã tích hợp sẵn modul mềm PID. Do đó ta có thể hạ bậc bộ điều khiển trên về bộ điều khiển PD dùng trong điều khiển mức quen thuộc. Bộ điều khiển PD số có dạng:. Bộ điều khiển PD trong công nghiệp có dạng:. Tiến hành tối ưu hoá ta thu được được bộ điều chỉnh:. Ta có các đặc tính như sau:. Số hoá bộ điều chỉnh ta được: ). Nhưng với bộ điều chỉnh chất lượng hệ thống giảm rừ rệt và đường đặc tớnh mềm của hệ hở sẽ bao điểm (-1;j0), do đó ta phải tính toán lại tham số bộ điều chỉnh. cùng ta thu được kết quả như sau: ).

Ta nhận thấy rằng với bộ điều khiển bền vững chất lượng cao thì kết quả tớnh toỏn cho đối tượng trờn mụ hỡnh thớ nghiệm và kết quả theo dừi thức tế vận hành với mô hình này thì thời gian điều chỉnh tương tự nhau (tđc ≤ 10.