Điều chỉnh tốc độ hỗn hợp dòng khí bằng bộ điều chỉnh đa vòng
MỤC LỤC
Phương pháp thực hiện quá trình sấy
Như trình bày ở trên thì dù đảm bảo về chất lượng, nhưng trong hai loại nông sản đó chắc chắn có một loại sẽ sấy ở chế độ, mà ở đó có các thông số về nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ thấp hơn so với loại nông sản còn lại mà vẫn đảm bảo về yêu cầu chất lượng. Ở mô hình đã xây dựng được này, để điều khiển toàn bộ quá trình thực hiện thí nghiệm, chúng tôi đã nghiên cứu và quan tâm đến 3 thông số cơ bản nhất của quá trình sấy và điều khiển nó đó là nhiệt độ, độ ẩm và tốc độ hỗn hợp dòng khí.
Cảm biến nhiệt độ
Động cơ quạt được chọn là động cơ xoay chiều 1 pha bao gồm ba chiếc tương ứng với ba vị trí trên sơ đồ với các thông số như sau. Bởi vì đầu ra của LM335 tỉ lệ với nhiệt độ tuyệt đối, bằng việc điều chỉnh biến trở, đầu ra cảm biến sẽ cho 0V tại 0oK.
Cảm biến độ ẩm
Rừ ràng, khụng khớ càng khụ hay độ ẩm tương đối φ của nú càng bộ thỡ nước xung quanh bầu nhiệt kế sẽ bay hơi càng nhiều và lớp không khí sát đó càng mất nhiều nhiệt lượng và do đó nhiệt độ nhiệt kế ướt càng bé hay độ chênh lệch giữa nhiệt độ nhiệt kế khô và nhiệt độ nhiệt kế ướt càng lớn. Hơn hết, nếu dùng độ ẩm đo được làm tín hiệu điều khiển trong các hệ thống điều khiển tự động đặc biệt là điều khiển số với việc xử lý tính toán số liệu bằng vi xử lý và đưa ra tín hiệu đi điều khiển thì việc giải tích hoá quan hệ pb = f(t) là hết sức cần thiết trong điều khiển số.
Cảm biến tốc độ
Trong tốc độ kế xung đo tốc độ quay, vật trung gian thường dùng là đĩa được chia thành p phần bằng nhau (chia theo góc ở tâm), mỗi phần mang một dấu hiệu đặc trưng như lỗ, đường vát, răng, mặt phản xạ…. Các động cơ này được cấp điện từ các bộ biến đổi chúng là các bộ nghịch lưu thyristor, các bộ biến tần thyristor, transitor, các bộ biến đổi xoay chiều thyristor, bộ băm xung điện áp transitor và thyristor.
Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp nguồn
Cụ thể trong trường hợp này ta điều khiển hai mạch vòng tốc độ ở hai vị trí khác nhau khác nhau nhưng tại cùng một thời điểm. Mặt khác do giới hạn của đề tài nên chúng tôi chỉ nêu qua ra hai phương pháp tiêu biểu hiện nay thường được sử dụng. Khi điện áp đặt vào động cơ giảm dẫn đến mô men tới hạn của các đặc tính cơ giảm, trong khi đó tốc độ không tải lí tưởng ωo giữ nguyên.
Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi tần số nguồn Từ biểu thức
Bộ biến tần (BBT) là thiết bị biến đổi năng lượng điện, từ tần số công nghiệp 50Hz sang nguồn có tần số thay đổi cung cấp cho động cơ xoay chiều. Điện áp xoay chiều có tần số công nghiệp 50Hz được chỉnh lưu thành nguồn một chiều nhờ bộ chỉnh lưu(CL) không điều khiển hoặc có điều khiển, sau đó được lọc và bộ nghịch lưu(NL) sẽ biến đổi thành nguồn điện áp xoay chiều có tần số biến đổi cung cấp cho động cơ. Các mạch nghịch lưu bằng các transitor(BJT, MOSFEST, IGBT) được điều khiển theo nguyên lý PWM đảm bảo cung cấp điện áp cho động cơ có dạng gần sin nhất.
Nguyên lý cơ bản của mạch nghịch lưu Xét mạch nghịch lưu một pha có sơ đồ khối
* Bộ biến tần với nghịch lưu dòng điện và chỉnh lưu điều khiển dùng thyristor Hình 3.2c. Nguồn một chiều cung cấp cho nghịch lưu là nguồn dòng với bộ lọc là cuộn kháng đủ lớn. Trong đề tài này chúng tôi đã chọn giải pháp sử dụng biến tần nghịch lưu nguồn áp dạng PWM và bộ chỉnh lưu diode.
Hệ thống điều khiển vòng kín
Hệ thống với một hay nhiều đường hồi tiếp như vậy gọi là hệ thống điều khiển vòng kín.
Hệ thống điều khiển đa vòng
Ngẫu nhiên có nhiễu tác động vào hệ thống làm cho trạng thái của hệ thống lệch khỏi vị trí cân bằng ban đầu, và như vậy biến đầu ra là vận tốc gió của hệ thống sẽ thay đổi có thể tăng hoặc giảm. Như vậy từ thực tế ta có thể thấy nếu như cần tăng tốc độ động cơ quạt ở buồng sấy thì cũng cần phải tăng tốc độ gió trong buồng trộn. Sở dĩ cần phải điều khiển cả quạt thổi vào buồng trộn là vì tốc độ gió ở đây khi được đưa đến vật sấy cần phải đảm bảo về chất lượng về nhiệt độ, độ ẩm và tốc độ thổi qua vật sấy.Vì thế mà hai vòng đơn điều khiển này phải có mối quan hệ mật thiết, tác động qua lại bổ trợ lẫn nhau.
Phương pháp thực hiện điều khiển
Trong quá trình điều khiển tồn tại hai dòng thông tin một từ cơ quan chủ quản đến đối tượng và một từ đối tượng đị ngược về cơ quan điều khiển, được gọi là liên kết ngược hay hồi tiếp. Tính đa dạng của cơ quan điều khiển có thể dùng để chế ngự đối tượng thể hiện ở: khả năng thu thập thông tin, truyền tin, lưu trữ, phân tích xử lý, chọn quyết định, tổ chức thực hiện. Do dòng khí khi được thổi từ ngoài qua hệ thống từ buồng trộn đến buồng sấy sẽ qua các thiết bị và không gian chứa hỗn hợp khí vì thế mà tốc độ hỗn hợp dòng khí sẽ thay đổi khi đến được đối tượng sấy.
Những vấn đề chung về nhận dạng hệ thống điều khiển
Muốn làm được điều đó ta thực hiện theo các bước sau: Xác định đặc tính động học của đối tượng(nhận dạng), xác định các thông số của bộ điều chỉnh, và cuối cùng là khảo sát hệ thống. Nếu đối tượng có thể tách rời khỏi hệ thống ta có thể tiến hành nhận dạng ngoại tuyến bằng phương pháp chủ động có nghĩa là chọn tín hiệu vào x(t) như tín hiệu nhảy cấp, ngẫu nhiên, lúc này chỉ cần đo tín hiệu ra y(t) mà thôi, như vậy bài toán nhận dạng sẽ đơn giản. Người ta mô tả hệ thống bằng một mô hình tham số và dùng phương pháp bình phương tối thiểu để hiệu chỉnh sao cho đánh giá của véc tơ tham số trùng với véc tơ tín hiệu ra của hệ thống.
Nhận dạng đối tượng bằng thực nghiệm + Phương pháp nhận dạng
Để thuận tiện cho việc tính toán tiếp theo ta ghép toàn bộ mạch điều khiển tần số vào với cơ cấu chấp hành là biến tần cùng động cơ để tạo thành đối tượng điều chỉnh. Ngoài các đối tượng nêu trên, còn một số đối tượng nữa không nói đến và các phương pháp nêu trên chỉ là hướng thực hiện cách xác định các tham số cho đối tượng chứ chưa đưa ra cách tìm cụ thể. Cách xác định sai số bình phương được thực hiện bằng việc tính tổng bình phương hiệu các tung độ tại các điểm có tung độ khác nhau và chia trung bình, sau đó lấy căn bậc hai ta sẽ được sai số cần tìm.
Phương pháp tổng hợp bộ điều khiển kinh điển
Lý do là tính đơn giản của nó kể cả về cấu trúc lẫn nguyên lý làm việc, người sử dụng nó rất linh hoạt, ví dụ như dễ dàng tích hợp các luật điều khiển như luật P, luật PI, luật PD. Ngay cả khi lý thuyết điều khiển tự động hiện đại ra đời, việc ứng dụng vào việc thiết kế các bộ điều khiển như bộ điều khiển mờ, bộ điều khiển NƠRON, bộ điều khiển bền vững, bộ điều khiển thích nghi, thì việc kết hợp giữa các phương pháp điều khiển hiện đại và bộ điều khiển PID kinh điển vẫn đem lại những hiệu quả bất ngờ mà không bộ điều khiển nào có khả năng đem lại. Phương pháp này thường được áp dụng để tổng hợp các bộ điều chỉnh trong mạch có yêu cầu vô sai cấp cao, nó cũng được áp dụng có hiệu quả để tổng hợp các bộ điều chỉnh theo quan điểm nhiễu loạn.
Xác định tham số bộ điều chỉnh
Cả hai bộ nhớ chương trình và dữ liệu đều đặt bên trong chip, tuy nhiên ta có thể mở rộng bộ nhớ chương trình và bộ nhớ dữ liệu bằng cách sử dụng các chip nhớ bên ngoài với dung lượng tối đa là 64K cho bộ nhớ chương trình và bộ nhớ dữ liệu. TL0 Byte thấp của bộ định thời 0 8AH Không TL1 Byte thấp của bộ định thời 1 8BH Không TH0 Byte cao của bộ định thời 0 8CH Không TH1 Byte cao của bộ định thời 1 8DH Không Thanh ghi chế độ định thời TMOD (Timer Mode register): nằm tại địa chỉ 89H. TCON.0 IT0 88H Cờ ngắt bên ngoài 0 (kích khởi cạnh hoặc mức) + Các thanh ghi của Port nối tiếp: Bên trong AT89C51 có một Port nối tiếp để truyền thông với các thiết bị nối tiếp như các thiết bị đầu cuối hoặc modem, hoặc để giao tiếp với các IC khác có mạch giao tiếp nối tiếp.
Khối giao tiếp bằng bàn phím
Chế độ nghỉ: Lệnh thiết lập bit IDL bằng 1 là lệnh sau cùng được thực thi trước khi đi vào chế độ nghỉ. Ở chế độ nghỉ, tín hiệu Clock nội được khoá không cho đến CPU nhưng không khoá đối với chức năng ngắt, định thời và Port nối tiếp. Trạng thái của CPU được duy trì và nội dung của tất cả các thanh ghi cũng không đổi.
Khối hiển thị
Sau khi ấn phím OK chương trình trong vi xử lý sẽ tự động tính toán và phát ra một tần số xung tác động đến đầu vào là tín hiệu đặt cho bộ biến tần điều khiển động cơ quạt hoạt động. Lúc này nhờ luật điều khiển đó mà vi điều khiển sẽ xử lí, tính toán và phát tín hiệu điều khiển tác động vào hệ biến tần sao cho triệt tiêu được sai lệch giữa giá trị đặt và đo. Sau một thời gian nghiên cứu bằng cố gắng và nỗ lực của bản thân, cùng với sự giúp đỡ tận tình chỉ bảo của thầy Nguyễn Văn Đường và các thầy cô trong bộ môn Điện kỹ thuật, đến nay đề tài tốt nghiệp của tôi đã hoàn thành.
