Các bộ điều khiển nổi tiếng nhất đƣợc sử dụng trong quá trình điều khiển công nghiệp là bộ điều khiển tỷ lệ - tích hợp và vi phân (PI), do cấu trúc đơn giản của chúng và hiệu quả mạnh mẽ trên một khoảng rộng của các điều kiện hoạt động. Thiết kế của những bộ điều khiển yêu cầu đặc điểm kỹ thuật của hai tham số đƣợc gọi là hệ số tỷ lệ, tích phân và vi phân.
Các bộ điều khiển PI trong tài liệu có thể đƣợc chia thành hai loại. Những bộ trong loại đầu tiên là đơn giản, nhƣng có thể không phải luôn luôn có hiệu quả kiểm soát hệ thống với các thông số thay đổi và có thể cần thƣờng xuyên điều hƣớng lại on-line. Các bộ điều khiển trong thể loại thứ hai có cấu trúc tƣơng tự nhƣ bộ điều khiển PI, nhƣng các thông số của chúng là thích nghi on-line dựa trên ƣớc lƣợng thông số, chúng đòi hỏi kiến thức nhất định về quá trình. Những bộ điều khiển nhƣ vậy đƣợc gọi là điều khiển thích nghi PID để phân biệt với những bộ điều khiển khác trong thể loại này. Thể hiện phƣơng trình thời gian rời rạc cho một bộ điều khiển PI có dạng sau:
k i S I pe k K T e i K k u 0 ) ( ) ( ) ( (3.10)
GVHD: PGS TS Nguyễn Minh Tâm HVTH: Trần Thanh Phong
Trang 66
Trong đó u(k) là tín hiệu điều khiển tại thời điểm k; e(k) là tín hiệu sai lệch tại thời điểm k; Ts là khoảng thời gian lấy mẫu; cuối cùng, Kp và Ki là hệ số tỷ lệ và hệ số tích phân tƣơng ứng.
Tuy nhiên, ý đồ điều khiển đƣa ra phục vụ ∆u (k) , nhƣ là đầu ra hơn là u(k); do đó đạo hàm đầu tiên của phƣơng trình (3.13) đối với số lƣợng của k
∆u(k) = KP∆e(k) + KIe(k) (3.11)
Từ phƣơng trình (3.11), ta có thể kết luận rằng việc điều khiển ∆u (k) , xa hơn là
u(k) hoạt động nhƣ một hành động điều khiển PD, trong đó Kp và Ki thay thế cho hệ số
đạo hàm Kd và hệ số tỷ lệ Kp tƣơng ứng.
Trong nội dung luận văn này này, chúng tôi giới thiệu một cơ chế thích nghi mờ, nó có khả năng đáp ứng cho điều chỉnh Kp và Ki. Vì vậy phƣơng trình (3.14) có thể đƣợc viết lại dƣới dạng phƣơng trình (3.15), trong đó GKi và GKp là những hệ số của Ki và Kp tƣơng ứng.
∆u(k) = KP GKp∆e(k) + KIGKie (k) (3.12)
Nếu chúng ta thay thế mờ Kp và mờ Ki, sau đó phƣơng trình (3.14) có thể đƣợc viết lại nhƣ:
∆u(k)= Se FK p {e,∆e}GKp∆e(k)+ SceKKi{e,∆e}GKie(k) (3.13) Các sơ đồ khối của bộ điều khiển đề nghị đƣợc thể hiện trong hình 3.14.
GVHD: PGS TS Nguyễn Minh Tâm HVTH: Trần Thanh Phong
Trang 67