Giả định đây là một khâu pha trộn dung dịch trong dây truyền sản xuất nước ngọt. Các biến cần điều khiển là nồng độ, thành phần các chất, nhiệt độ, và mức dung dịch trong bình trộn... để đảm bảo cho chất lượng sản phẩm đầu ra là cao nhất và đảm bảo an toàn trong suốt quá trình sản xuất. Có rất nhiều bài toán được đặt ra trong dây truyền công nghệ sản xuất này đó có thể là bài toán điều khiển nhiệt độ dung dịch trong bình ổn định đảm bảo được sự lên men và đồng nhất các thành phần hóa học trong dung dịch hoặc là bài toán điều khiển tối ưu lượng nguyên liệu cấp ban đầu sao cho tỷ lệ các chất trong dung dịch là phù hợp nhất và tiết kiệm nguyên liệu nhất... Trong luận văn này chỉ đề cập tới việc điều khiển mức dung dịch H sao cho ổn định nhất nhằm đảm bảo sự ổn định và an toàn của dây truyền sản xuất trong suốt quá trình vận hành.
Bài toán đặt ra là có hai dòng dung dịch độc lập, một là hỗn hợp dòng nhiên liệu gồm: đường, chất phụ gia, hương liệu... và dòng thứ hai là nước tinh khiết cùng được điều chỉnh lưu lượng Q1, Q2 qua van khí nén đổ vào bể trộn khuấy liên tục. Đầu ra của bình trộn là lưu lượng dung dịch Q3 thay đổi liên tục và phụ thuộc vào sự vận hành nhanh hay chậm của các công đoạn tiếp theo trong dây truyền. Sự thay đổi liên tục của Q3 làm cho mức dung dịch H thay đổi theo. Do vậy trong quá trình sản xuất thì mức dung dịch H liên tục biến động, nên vấn đề giữ cho mức H ổn định nhanh chóng và chính xác được quan tâm. Từ sơ đồ cấu trúc của dây truyền ta đưa ra hai hàm mục tiêu nhằm đáp ứng tối ưu các vấn đề trên như sau:
+ Mục tiêu 1: Để ổn định mức dung dịch H chính xác nhất (tức là sai lệch tĩnh e(t) là nhỏ nhất) ta sử dụng phiếm hàm:
J1 =∫E t dt2( ) → min (3.1)
+ Mục tiêu 2: Để mức dung dịch H ổn định nhanh nhất (tức là thời gian quá độ bé nhất) ta sử dụng phiếm hàm:
J2 = ∫E t dt( ) → min (3.2)
Từ đó dùng giải thuật di truyền giải bài toán hai mục tiêu tối ưu trên với ẩn bài toán là bộ thông số của bộ điều khiển (có thể là cả 3 hệ số: KP; KI; KD của bộ điều khiển PID). Sau đó lấy nghiệm của bài toán tối ưu hai mục tiêu trên lắp vào bộ điều khiển từ đó mô phỏng kết quả điều khiển mức dung dich H trên Matlab Simulink và quan sát và đánh giá kết quả.
Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp TN Đặng Ngọc Trung
Luận văn thạc sĩ