Xem xét một phản ứ nghiên cứu bởi Chien.
0.2 0.4 0.2 0.4 22.89 11.64 4.572 1 1.807 1 ( ) 4.689 5.8 2.174 1 1.801 1 s s s s e e s s G s e e s s Tương ứng RGA ở 0.708 0.292 0.292 0.708 Trong đó đề xuất ghép n 1 1 . Do đó trường h thời gian vòng lặp kín có th 0.33 0 0 2.33 cl Hình 6.2A Đáp - 59 -
So sánh phương pháp đề xuất với mô hình ISPR bởi Chien
ứng phản ứng trùng hợp với quy mô công nghi
0.2 0.4 0.2 0.4 22.89 11.64 4.572 1 1.807 1 4.689 5.8 2.174 1 1.801 1 s s s s e e s s e e s s trạng thái ổn định được xác định:
t ghép nối điều khiển tốt nhất nên được đ ng hợp 2 được xem là cấu trúc điều khiển đư p kín có thể có được bằng:
Đáp ứng vòng lặp kín 1 với bước thay đổi tuầ thiết lập của mô hình ISPR.
i Chien
i quy mô công nghiệp (ISPR) được
(6.5)
c đặt ở đường chéo và n được đề xuất. Hằng số
Theo hình 6.3A và bởi phương pháp đề xu gồm tất cả các thông s mới cho giá trị nhỏ nhấ
Hình 6.2B Đáp
- 60 -
6.3B, đáp ứng với bước thay đổi tuần tự xuất làm cho hệ thống cân bằng tốt và ổn đ
các thông số điều khiển và nó cũng cho thấy rằng phương pháp thi ất của IAE so với phương pháp thiết kế BLT và Chi
Đáp ứng vòng lặp kín 2 với bước thay đổi tu thiết lập của mô hình ISPR.
ự trong điểm thiết lập n định. Bảng 6.1 bao ng phương pháp thiết kế
BLT và Chien.
- 61 -
Chương 7
KẾT LUẬN
Căn cứ vào nghiên cứu, mô phỏng phương pháp đã thể hiện được hiệu quả của các thiết kế đề xuất đạt kết quả tốt so với nhiều phương pháp thiết kế nổi tiếng khác. Các quy trình tháp chưng cất nổi tiếng đã được nghiên cứu như tháp Wood và Berry (1973) và tháp Ward và Wood (Luyben, 1986). Đó là nền tảng thực tế để chứng minh rằng phương pháp đề xuất đảm bảo sự ổn định, hiệu suất mạnh mẽ. Nhiều phương pháp nổi tiếng đã được nghiên cứu một cách cẩn thận trong luận văn này như BLT, SAT.
Đối với phương pháp điều chỉnh BLT, các vòng lặp lệch cộng hưởng để loại bỏ giảm nhiễu dẫn đến quá độ kém hơn và cho kết quả kém trong tính toán sai số tuyệt đối (IAE). Tuy nhiên, nó vẫn tốt hơn so với tiêu chuẩn độ lợi pha trong trường hợp quá trình thời gian trễ lớn.
Đối với phương pháp DLT, tr thời gian tăng và thời gian để đạt đỉnh điểm đầu tiên tp thường là quá lớn; nên có những đáp ứng mất cân bằng giữa các vòng lặp. Đối với phương pháp thiết kế một tham số, nó có thể được sử dụng để thiết kế hệ thống điều khiển đa vòng mạnh mẽ và không có sự tương tác giữa các vòng. Theo các kết quả mô phỏng, chúng ta có thể nói phương pháp này là tốt hơn so với phương pháp BLT, DLT.
Đối với phương pháp SAT, các vọt lố và loại bỏ nhiễu lớn làm cho hệ thống kiểm soát các vòng lặp trước đó thường nhanh hơn so với các vòng sau. Các giá trị tham số IAE, ISE và ITAE có ý nghĩa lớn.
Đối với phương pháp thiết kế độ lợi và pha biên, nó không phù hợp cho điều khiển thích nghi và tự động điều chỉnh, nó không cần đòi hỏi sự hình thành miền Gershgorin qua phương pháp đồ họa thử và sai.
Đối với phương pháp thiết kế của miền Gershgorin, hiệu suất vòng lặp kín với f = 1 là tương tự như hiệu suất BLT và nó có nghĩa là bộ điều khiển MIMO có thể bị mất cân bằng.
- 62 -
Phương pháp thiết kế phân tích cho bộ điều khiển đa vòng PID của Lee (2004) làm cho hệ thống điều khiển MIMO nhằm đáp ứng vòng lặp kín càng gần càng tốt. Vì là phương diện đại số nên nó rất dễ hiểu và sử dụng. Một số ví dụ được minh họa cho thấy giải pháp này có ưu điểm là nhanh và hiệu suất tốt.
Đối với phương pháp Wang, các vòng lặp của bộ điều khiển PID đa vòng mà ta lợi dụng quá trình của sự tương tác nhằm cải thiện hiệu suất vòng lặp. Những giải pháp chính xác có thể được tính gần đúng bởi hàm hữu tỉ và nó mang lại một sự trao đổi hợp lý giữa các vòng lặp và hiệu suất của từng vòng. Toàn bộ kết quả mô phỏng chứng minh được phương pháp này được cân bằng và cho ra hiệu suất tốt với hệ thống điều khiển MIMO.
Trong luận văn này, một phương pháp thiết kế phân tích mới được đề xuất cho các quá trình đa biến phức tạp. Nó được chứng minh rằng sự tương tác thực sự xảy ra trong nhiều vòng lặp cấu trúc điều khiển, đó là nguồn gốc của sự không ổn định của bộ điều khiển. Vì vậy, phương pháp đề xuất nhằm sắp xếp độ lợi (RGA) giữa các phần tử trên đường chéo và các yếu tố ngoài đường chéo ma trận nhằm giảm sự tương tác năng động đó. Các nghiên cứu theo tiêu chuẩn ổn định và mô phỏng so sánh đã chỉ ra rằng hệ thống điều khiển đề xuất thực hiện có nhiều sự cân bằng, ổn định và tốt hơn so với phương pháp khác.
- 63 -
TÀI LIỆU THAM KHẢO
TIẾNG VIỆT
[1] Nguyễn Thế Hùng, Điều khiển tự động, Trường đị học sư phạm kỹ thuật TP.HCM.
TIẾNG NƯỚC NGOÀI
[1] Basualdo, M.S. and Marchetti, J.L., “Tuning method for Interactive Multiloop IMC, PI and PID controllers”, Chem. Eng. Commun.97, 47 (1990).
[2] Chen, D. and Seborg, D.E., “Multiloop PI/PID Controller Design Based On Gershgorin Bands”IEE Proc.-Control Theory App., 149, No. 1. January 2002. [3] C. Kuo, B. and Golnaraghi, F., “Automatic Control Systems” John Wiley, New York (2003).
[4] Friman, M.and Waller, K.V, “Autotuning of multiloop control system,” Ind. Eng. Chem. Res., 33, pp. 1708-1717, 1994.
[5] Goodwin, G.C., Graebe, S.F., Salgado, M.E., “Control System Design”, Prentice Hall,Inc. Upper Saddle River, New Jersey 07458 (2001).
[6] Halevi, Y., Palmor, Z.J. and Efrati, E., “Automatic tuningof decentralized PID controllers for MIMO processes, Journal of process control, vol.7, 1997, pp.119- 128.
[7] Harris, S. L. and Mellichamp, D. A., “Controller Tuning Using Optimization to Meet Multiple Closed Loop Criteria,” AIChE J., 31, 484(1985).
[8] Ho, W.K., Hang, C. C. and Cao, L. S., “Tuning of PID Controllers Based on Gain and Phase Margins Specifications,”Automatica,31, 197(1995).
[9] Jietae Lee, Wonhui Cho and T.F.Edgar, “Multiloop PI controller tuning for interacting multivariable processes”, Comp. Chem. Eng., 22, 1711-1723 (1998). [10] Jung, J., Choi, J.Y, Lee, J., “One-Parameter Method for a Multiloop Control System Design” Ind. Eng.Chem.Res. 1999, 38, 1580-1588
- 64 -
[11] Lee, Y., Lee, M., Park, S. and Brosilow, C., “PID Controller Tuning for Desired Closed Loop Responses for SI/SO Systems,” AIChE J., 44,106 (1998a). [12] Lee, Y., Park, S. and Lee, M., “PID Controller Tuning to Obtain Desired Closed Loop Responses for Cascade Control Systems,” Ind. Eng.Chem. Res., 37, 1859 (1998b).
[13] Lee, D.Y., Lee, M., Lee, Y., and Park, S., “Mp Criterion Based Multiloop PID Controllers Tuning For Desired Closed-Loop Responses,”Korean.J. Chem.Eng,20(1), 8-13, (2003).
[14] Lee, M., Lee, K., Kim, C., and Lee,J., “Analytical Design of Multiloop PID Controllers for Desired Closed-Loop Responses,”AIChE J., 50, 1631-1635, (2004). [15] Loh, A.P., Hang C.C., Quek, C.K., Vasnani, V.N.,“Autotuning of Multivariable Proportional-Integral Controllers Using Relay Feedback”. Ind. Eng. Chem. Res. 1993, 32, 1002-1007.
[16] Luyben, W. L., “Simple Method for Tuning SISO Controllers in Multivariable Systems,” Ind. Eng. Chem. Process Des. Dev., 25, 654(1986).
[17] McAvoy, T.J. “Interaction Analysis” Instrument Society of America: Research Triangle Park. NC, 1998a.
[18] Morari, M., Zafiriou, E., “Robust Process Control”, Prentice - Hall, Englewood Cliffs, New Jersey (1989).
[19] Niederlinski, A., “A Heuristic Approach to the Design of Linear Multivariable Interacting Subsystems”. Automatica, 7,691 (1971) 86
[20] Seborg, D. E., Edgar, T. F. and Mellichamp, D., “Process Dynamics and Control,” John Wiley, New York (1989).
[21] Skogestad, S. and Morari, M., “Robust Performance of Decentralized Control Systems by Independent Design,” Automatica, 25, 119.
[22] Wang, Q-G., Lee, T.H and Lin, C., “Relay Feedback analysis, identification and control,” Springer, London (2003).
[23] Yu, C-C., “ Autotuning of PID controllers – Relay feedback Approach” Springer, London (1999).