Xây dựng hệ thống điều khiển nhiệt độ bằng bộ điều khiển TCU – 12004
MỤC LỤC
Các chế độ làm việc
Ở Module định dạng tham số (module chứa những tham số cơ bản nhất của bộ điều khiển - chỉ ở chế độ có bảo vệ tham số) thì ấn DSP để từ chối giá trị mới của tham số nào đó, và đến khi bộ điều khiển hiển thị "End" thì DSP sẽ giúp trở về chế độ hiển thị bình thường. Trong chế độ này người vận hành có thể truy nhập và cài đặt những tham số chung cho hệ thống điều khiển, ở cuối danh sánh khi có tham số chỉ dẫn"CNFP" người vận hành có thể truy nhập vào 9 modul chứa những tham số cơ bản nhất của bộ điều khiển cũng như cũng như hệ thống.
Các module định dạng tham số 18
Sự hoạt động của hệ thống không phải lúc nào cũng an toàn và ổn định như mong muốn, hệ thống có thể gặp sự cố, các thông số không như mong muốn… Vì vậy hoạt động cảnh báo là hết sức quan trọng, nó giúp người vận hành nhanh chóng phát hiện ra sự cố để tiến hành các biện pháp khắc phục, hay chỉ đơn giản thông báo trạng thái hệ thống hiện thời. - DE – 2 : độ chênh lệch của vòng thứ 2 (chỉ điều khiển tầng) - SP-2 : điểm đặt nhiệt độ của vòng thứ 2 (chỉ điều khiển tầng) Điều này cho phép TCU có thể giao tiếp trực tiếp với một số thiết bị khác như máy ghi biểu đồ, thiết bị đo, bộ điều khiển hoặc bộ điều khiển tuyến tính công suất….
Điều khiển PID
Bộ điều khiểu PID được mô tả dưới phương trình toán học sau đây bằng mô hình vào - ra. Để hệ thống đạt được chất lượng theo yêu cầu đặt ra thì phải phân tích đối tượng rồi trên cơ sở chọn các tham số đó sao cho phù hợp. Một điều cần chú ý là không phải mọi trường hợp đều bắt buộc xác định cả ba tham số kp, TI và ID.
Ví dụ những trường hợp mà bản thân đối tượng điều khiển đã có thành phần tích phân thì trong đó bộ điều khiểu không cần phải có thêm khâu tích phân mới khử được sai lệch tĩnh, hay nói cách khác, khi đó ta chỉ. Hoặc khi tín hiệu trong hệ thống thay đổi tương đối chậm và bản thân và bản thân bộ điều khiển không cần có phản ứng thật nhanh với sự thay đổi của sai lệch e(t) thì ta chỉ cần sử dụng bộ điều khiểu PI.
Chế độ tự chỉnh định tham số
Tuỳ thuộc vào đặc tính quá trình mà các tham số sau đây sẽ được đặt bởi chế độ tự chỉnh định tham số. Như vậy chế độ tự chỉnh định tham số này nhiều nhất là xác định được 4 tham số như trên. Trong khi đó một hệ thống muốn có chất lượng cao thì phải thoả mãn khá nhiều yêu cầu công nghệ, nên các tham số phải tương đối nhiều và đòi hỏi phải có tính toán rất cụ thể, chính xác.
Có thể bắt đầu chế độ tự chỉnh định tham số bất cứ khi nào: Khi bắt đầu khởi động, từ ngư dân điểm đặt, hay tại điểm nào đó của nhiệt độ quá trình. Thông thường thì ta hay gọi chế độ này ngay sau khi khởi động, sau đó đến khoảng nhiệt độ bằng 3/4 nhiệt độ điểm đặt thì chu kỳ chỉnh định bắt đầu làm việc.
XÂY DỰNG HOẠT ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN VỚI TCU - 12004
Mô hình hệ thống điều khiển
Biến thiên nhiệt độ lò còn có tính tự cân bằng (tất nhiên là điều này xảy ra cực kỳ chậm) nên khi mất cân bằng giữa lượng nhiệt cung cấp và nhiệt lượng tiêu thụ thì ngư dân lò có thể tiến tới một giá trị xác lập mới mà không cần có tín hiệu điều khiển từ TCU. Hệ thống này được dùng để điều khiển công suất nguồn cung cấp cho sợi đốt của lò tức là làm thay đổi nhiệt độ trong buồng lò, tín hiệu điều khiển được đưa vào đầu Y của hệ thống, còn công suất đốt được điều khiển bằng van thyristor. Khuếch đại thuật toán à A742 được sử dụng ở chế độ khuếch đại khụng cú phản hồi, vỡ vậy khi điện ỏp của xung răng cưa lớn hơn điện ỏp điều khiển thỡ điện ỏp ra của à A742 sẽ bão hoà âm còn khi điện áp của xung răng cưa nhỏ hơn điện áp điều khiển thì điện ỏp ra của à A742 sẽ bóo hoà dương.
Diod D6 sẽ dùng để chặn các xung âm tác động lên cực Bazơ của transistor T3, như vậy Baxơ của transistor T3 chỉ chịu tác dụng của các xung nhọn dương với tần số 100Hz, thời điểm có các xung nhọn này là thời điểm giao nhau của sườn sau xung răng cưa với điện áp điều khiển. Các diod D7 và D8 dùng để ngăn không cho các xung âm tác động lên cực điều khiển của các thyritor, như vậy trong một nửa chu kỳ điện áp xoay chiều chỉ có một thyritor thông, tức là chỉ có thyritor nào có điện áp thuận mới được phép mở.
XÁC ĐỊNH ĐẶC TÍNH ĐỘNG HỌC CỦA ĐỐI TƯỢNG
Tiến hành xác định đặc tính của đối tượng
Trong đó: τ: là thời gian trễ Ta: Hằng số thời gian KM: hệ số khuếch đại. Để nhận dạng đối tượng ở đây chúng em dùng phương pháp thực nghiệm để xác định đặc tính của đối tượng. Đặt vào bộ điều khiển Thyistor điện áp 3V, sau đó dùng máy tự ghi ghi lại đáp ứng đầu ra H(t) của đối tượng thông qua tín hiệu sensor.
Vật nung mà ta ta khảo sát là đối tượng một thỏi Diatomit hình trụ có đường kính là 100mm. W (p) để xác định được W (p)vËt ta sử dụng phần mềm Matlab để thực hiện phép chia.
Chất lượng điều chỉnh
+ Đối với các hệ thống làm việc trong điều kiên có rung động hoặc các chấn động có chu kỳ thì các nhiễu chu kỳ đó sẽ phân tích ra những sóng hình sin thành phần tác động vào hệ thống. Quá trình qúa độ của hệ thống xảy ra khi có tác động từ bên ngoài trong số những dạng tác động khác nhau thì xung bậc thang được coi là loại xung nguy hiểm nhất đối với một hệ thống điều chỉnh tự động vì nó làm thay đổi mạnh nhất đại lượng điều chỉnh. Đáp ứng ra của hệ thống đối với các tác động xung bậc thang (đặc tính quá độ) là đường cong biến thiên của đại lượng điều chỉnh theo thời gian bắt đầu từ thời điểm có tác động bậc thang.
Vì vậy người ta tính thời gian điều chỉnh thựcté là thời gian tối thiểu mà bắt đầu từ đó đại lượng điều chỉnh sai lệch không quá một đại lượng ∆ (∆ > 0) so với giá trị xác lập của nó. Chỉ số dao động M đặc trưng cho xu hướng dao động của hệ thống chỉ số dao động M là tỷ số giữa giá trị biên độ lớn nhất của hệ thống (tại tần số cộng hưởng) và giá trị biên độ tại tần số ω = 0.
Cơ sở lý thuyết về tổng hợp hệ thống 1. Khái niệm về bài toán tổng hợp hệ thống
Giai đoạn 4: Dựa theo sơ đồ cấu trúc của hệ thống và mô hình tính toán của phần không đổi có thể tiến hành tổng hợp phần không đổi của hệ thống. Đó là các bộ điều chỉnh, các bộ khử nhiễu… Dựa trên các yêu cầu về chất lượng điều chỉnh trong chế độ xác lập và quá trình quá độ… ta tiến hành tối ưu hoá tham số hiệu chỉnh của hệ thống. Các tham số τ (hằng số thời gian trễ), k (hệ số khuếch đại) và T (hằng số thời gian) được xác định gần đúng từ đồ thị hàm quá độ t (t) của đối tượng.
Trong trường hợp hàm quá độ h (t) không có dạng lý tưởng như trên mà có dạng gần giống chữ S của khâu quán tính bậc n (n ≥ 2) như hình vẽ dưới đây. Tuy nhiên ta có thể thấy ngay sự hạn chế của phương pháp này là: Đối tượng đã phải ổn định, không có dao động và hàm quá độ của nó phải có dạng chữ S.
Phương pháp thực nghiệm (phương pháp Ziegler - Nichols 2)
Nhìn chung phương pháp thứ hai cho chất lượng tốt hơn phương pháp thứ nhất nhưng chỉ áp dụng cho đối tượng có chế độ biên giới ổn định khi hiệu chỉnh bằng hệ số khuếch đại trong hệ kín. Một điều cần chú ý là đối tượng liên quan đến quá trình nhiệt thường có độ trễ tuyệt đối (τ > 0) hoặc mô hình hoá dưới dạng đối tượng pha chúng được mô tả bởi hệ phương trình vi phân phi tuyến. Sau đó ứng với mỗi giá trị C0 cố định tích C1 và C2 với ω thay đổi sẽ dựng được đường cong phụ thuộc giữa C1 và C2 trên toạ độ phẳng kết quả sẽ thu được một loạt các miền dự trữ ổn định.
Như vậy đối với các hệ thống mà hệ số khuếch đại của bộ điều chỉnh bị hạn chế, quán tính của hệ lớn thì việc sử dụng vòng đơn (một vòng kín) sẽ không đảm bảo chất lượng yêu cầu như ta đã sử dụng ở trên. - Nhờ cú vũng thực hiện điều chỉnh nờn sẽ làm giảm rừ rệt độ lệch pha giữa đại lượng ra và lượng vào đối tượng, do đó sẽ làm tăng độ tác động nhanh của vòng hiệu chỉnh(vòng ngoài).
