4. Cấu trúc của luận văn
2.3.Sách lược điều khiển
Sau khi xây dựng và phân tích mô hình toán học của quá trình để làm rõ bài toán điều khiển, bước tiếp theo là thiết kế điều khiển. Công việc thiết kế điều khiển được tiến hành theo hai bước cơ bản là thiết kế cấu trúc điều khiển và thiết kế bộ điều khiển. Cấu trúc điều khiển hay còn gọi là sách lược điều khiển thể hiện mối quan hệ về mặt cấu trúc giữa các biến chủ đạo, biến đo và biến điều khiển thông qua các bộ điều khiển và các phần tử cấu hình hệ thống. Kết quả của công việc thiết kế cấu trúc điều khiển là bản vẽ mô tả chi tiết cấu trúc (một phần) hệ thống sử dụng lưu đồ P&ID hoặc sơ đồ khối. Trên cơ sở cấu trúc điều khiển đã thiết kế, ta mới có thể lựa chọn cấu trúc bộ điều khiển và xác định tham số bộ điều khiển.
Dựa vào đặc điểm của đối tượng ta thấy không thể sử dụng cấu trúc điều khiển truyền thẳng, điều khiển tỉ lệ hay điều khiển lựa chọn vì:
- Điều khiển truyền thẳng không có tác dụng ổn định hệ thống. Điều khiển truyền thẳng đáp ứng rất nhanh với nhiễu, do vậy có thể dẫn đến điều khiển sai lượng đặt về mức nước trong bình.
- Điều khiển tỉ lệ thường được áp dụng cho hệ thống để duy trì quan hệ giữa hai biến nhằm điều khiển gián tiếp biến thứ 3 (Điều khiển bình mức chỉ có 1 biến điều khiển nên không áp dụng được).
- Điều khiển lựa chọn, điều khiển phân vùng yêu cầu ít nhất là hai biến điều khiển mà bình mức chỉ có một biến điều khiển nên không xác định được tín hiệu điều khiển lấn át do đó cũng không áp dụng. 6 11, s u d y + -
Trong trường hợp này, ta sử dụng sách lược điều khiển phản hồi do sách lược điều khiển này có tác dụng ổn định hệ thống, thậm chí còn có tác dụng ổn định hệ thống không ổn định.
Trong cấu trúc điều khiển này, đại lượng ra (h) được đưa về so sánh với giá trị đặt. Bộ điều khiển nhận tín hiệu sai lệch để điều khiển lưu lượng nước vào.
Lưu đồ P&ID cho cấu trúc điều khiển phản hồi vòng đơn. Một số nhược điểm của điều khiển phản hồi:
- Để đạt được chất lượng điều khiển phản hồi tốt thì phản hồi phải chính xác. Bản thân các cảm biến cũng chịu tác động của nhiễu đo, vì vậy ảnh hưởng tới chất lượng điều khiển.
- Bộ điều khiển phản hồi làm việc theo nguyên tắc phản ứng, có nghĩa là chỉ khi nhiễu được thể hiện rõ trong biến được điều khiển (biến ra) thì nó mới tác động trở lại, nên có tính động học chậm. Tuy nhiên, bài toán điều khiển mức là bài toán có đặc tính động học chậm, nên việc áp dụng điều khiển phản hồi là hợp lý.
Hình 2-4. Cấu trúc điều khiển phản hồi
SV PID ĐTĐK h F _ F0 + PV LT LC SV
Hình 2-3. Lưu đồ P&ID điều khiển mức nước bình cấp P01