KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH
4.5. Bộ xử lý điều khiển hồi tiếp
Trong phầnnày, môđun bộ xử lý điều khiển hồi tiếp được mô tả.
Hầu hết hệ thống điều khiển hiện thời cho NLNLT cơ bản là cấu hình nhiều
vòng điều khiển hồi tiếp SISO với các bộ bù thuận. Những vòng lặp điều khiển
thực hiện những thuật toán truyền thống là PI hay PID và những hàm bù thuận được thêm vào để tối thiểu những ảnh hưởng tương tác giữa những vòng điều
khiển. Nhiều cấu hình hệ thống điều khiển khác nhau đã được phát triển sau rất
nhiều thập kỷ nghiên cứu và thực nghiệm. Hiệu quả của chúng là để điều chỉnh
quá trình dưới những nhiễu tải ngẫu nhiên được chứng minh hằng ngày trên khắp thế giới. Tuy nhiên, những yêu cầu hiện thời cho vận hành diện rộng đã thách thức gay gắt hầu hết những cấu hình này, mà chỉ phù hợp tốt hơn cho vận
hành xung quanh một điểm vận hành đơn. Thông thường, những thông số của
bộ điều khiển và những hàm bù được tinh chỉnh tại vài điểm vận hành được xác định trước và được giả định là những điều kiện tải gần nhưkhông đổi và để cố định từ đó về sau. Do đó hiệu suất của tổ hợp có thể giảm do tính phi tuyến và
động tương tác của quá trình mà thay đổi so với điểm vận hành thực. Vì thế do
sự không phù hợp giữa điểm tinh chỉnh và điểm vận hành thực, thiết bị có thể
Vì thế, cần mở rộng khoảng vận hành của một chiến lược điều khiển, với hiệu
suất đã cho và với cùng cấu trúc những bộ điều khiển của cùng một dạng tổng quát. Phương pháp này có thể cải tiến hiệu suất của máy, trong khi tối thiểu ảnh hưởng trên những chương trình vận hành hiện thời.
Trong chương này, mục đích của bộ xử lý bù hồi tiếp(FBCP) (hình 4.7)là cung cấp những hành động điều khiển đúng dọc theo những quỹ đạo setpoint để
giải quyết ảnh hưởng của nhiễu và bất định trong toàn bộ khoảng vận hành của
tổ hợp. Môđun FBCP cũng cung cấp những phương tiện cho tinh chỉnh theo
yêu cầu người vận hành off-line để mà đường hồi tiếp có thể được cập nhật để để đạt được vận hành tối ưu. FBCP gồm một đường điều khiển hồi tiếp và một
hệ thống tinh chỉnh giám sát. Đường điều khiển hồi tiếp thực thi một sơ đồ điều
khiển nhiều vòng mở dựa trên những bộ điều khiển PID mờ và một bộ bù tương
tác nhiều biến, cả hai giúp cho đạt được vận hành diện rộng. Hệ thống tinh
chỉnh giám sát hiệu chỉnh những thông số của những bộ điều khiển PID mờ
dùng giải thuật di truyền và tính toán những thành phần của bộ bù tương tác bất
cứ khi nào chính sách vận hành công suất-áp suất thay đổi và theo yêu cầu của người vận hành.
Hình 4.7. Bộ xử lý điều khiển hồi tiếp
Để đạt được tính mở trong việc thiết kế của môđun FBCP, người ta đã đề
xuất cho đường điều khiển hồi tiếp một cấu trúc có thể dễ dàng và hệ thống mở
rộng cũng như thu hẹp, theo yêu cầu của phạm vi ứng dụng hệ thống điều khiển
hoà hợp. Nói chung, cấu trúc điều khiển hồi tiếp là một sơ đồ nhiều vòng dựa
trên PID với bù tương tác giữa những bộ điều khiển và qua trình. Những vòng
điều khiển có thể bao gồm hay loại bỏ và bộ bù có thể thêm vào hay giảm đi
theo yêu cầu. Trong đề tài này, có ba bộ điều khiển mờ PID và một bộ bù 3 vào-3 ra(hình 4.8). Những bộ điều khiển công suất, áp suất và mức cung cấp
những tín hiệu điều khiển cho những van nhiên liệu u1fb, hơi u2fb, nước u3fb. Sau
đó bộ bù cập nhật những tín hiệu này để tạo ra những tín hiệu điều khiển hồi
tiếp được bù u1fbc,u2fbc và u3fbc.
Hình 4.8. Đường điều khiển hồi tiếp
Cần lưu ý rằng mục đích của bộ bù là không để tạo ra một hệ thống tách rời
hoàn hảo mà để giảm ảnh hưởng tương tác vòng điều khiển đến một mức độ có
thể quản lý được bởi những bộ điều khiển. Điều này làm đơn giản hoá việc thiết
kế bộ bù mà được xây dựng theo đường của vòng điều khiển và những hệ số bù
tương tác chỉ được thêm vào giữa những tín hiệu điều khiển. Những giá trị hệ
số được xác định dữ liệu quá trình vào-ra xác lập dùng kỹ thuật ma trận độ lợi
liên quan, không có mô hình động nào của quá trình hay cách giải một bài toán tối ưu phi tuyến được yêu cầu để thiết kế bộ bù.
Những bộ điều khiển mờ kết hợp những kỹ thuật điều khiển gain-scheduling và multimode thành một cơ cấu đơn mà sẽ đạt được ưu điểm của cả hai phương
pháp. Với mỗi bộ điều khiển, sẽ được thực thi bởi hệ mờ loại Takagi-Sugeno bậc nhất mà cơ cấu suy luận của nó thực hiện nội suy thông số và chuyển mạch đồng thời. Trong cấu hình của nó, bộ điều khiển dùng setpoint công suất là biến
hoạch định. Khoảng vận hành công suất được phân chia để theo độ phi tuyến
của động quá trình. Việc phân chia dùng những tập mờ với những hàm liên thuộc chồng nhau một phần.
Cả hai bộ điều khiển và bù tương tác được hoạch định để đạt được vận hành diện rộng. Phần sau sẽ đề cập đến thiết kế chi tiết của bộ điều khiển mờ PID và bộ bù tương tác.