Tổng quát một hệ thống điều khiển tự động bao gồm ba thành phần cơ bản
đó là đối tượng điều khiển, cảm biến hay thiết bịđo lường và bộđiều khiển dùng
để hiệu chỉnh các hành vi của hệ Hình 3.5.
Tín hiệu đầu ra bộ so sánh e(t) = x(t) - y(t) trong Hình 3.5 cũng chính là
tín hiệu vào của bộđiều khiển.
+ Các nguyên tắc điều khiển
• Nguyên tắc điều chỉnh
* Nguyên tắc san bằng sai lệch
Nguyên tắc điều chỉnh này thực hiện bằng cách san bằng sai lệch giữa giá trị thực(kết quả hay đáp ứng ra hệ thống) và giá trị chuẩn cho trước. Các thiết bị
phục vụ cho mục đích này gọi là thiết bị điều chỉnh và bao giờ cũng phải dùng hồi tiếp để so sánh với tín hiệu chuẩn ở đầu vào của hệ thống.
* Nguyên tắc bù trừ các nhiễu
Sử dụng các thiết bị bù trừ nhiễu để giảm ảnh hưởng của nhiễu là nguyên nhân trực tiếp gây ra hậu quả mất ổn định cho hệ thống. Hệ thống điều khiển theo nguyên tắc bù trừ nhiễu là hệ thống điều khiển vòng hở có sai số xác lập không bằng zero.
* Nguyên tắc triệt tiêu các nhiễu
Đây là phương pháp điều chỉnh đơn giản nhất của nguyên tắc điều chỉnh, thường thực hiện bằng cách cách ly hệ thống với môi trường. Các thiết bị đảm nhiệm công việc này được áp dụng khá rộng rãi và được gọi dưới các tên khác
nhau như thiết bịđệm, thiết bị làm cô lập… Thực tế không phải lúc nào các thiết bị này cũng mang đến hiệu quả cho hệ thống. Trong trường hợp đó phải sử dụng hai nguyên tắc trên.
yNguyên tắc điều khiển * Nguyên tắc thông tin phản hồi
Trong quá trình điều khiển tồn tại hai dòng thông tin một từ cơ quan chủ
quản đến đối tượng và một từ đối tượng đị ngược về cơ quan điều khiển, được gọi là liên kết ngược hay hồi tiếp.
- Quá trình điều khiển theo nguyên tắc bù nhiễu.
Trên hình 3.7 tác động vào đối tượng là luật điều khiển u(t) theo nguyên tắc bù nhiễu để đạt được đầu ra y(t) mong muốn, nhưng không quan sát tín hiệu ra y(t). Về nguyên tắc, đối với hệ phức tạp thì điều khiển theo mạch hở với nguyên tắc bù nhiễu không cho kết quả tốt.
Hình 3.7. Điều khiển bù nhiễu vòng hở
- Điều khiển theo sai lệch.
Cơ quan điều khiển quan sát y(t), so sánh với định chuẩn mong muốn x(t)
để chọn luật điều khiển u(t). Nguyên tắc ở là đây điều chỉnh linh hoạt, loại sai lệch, thử nghiệm và sửa. Đây là một nguyên tắc cơ bản trong điều khiển.
- Điều khiển phối hợp
Là phương pháp điều khiển kết hợp của hai nguyên tắc trên sơ đồ trên Hình 3.9.
Hình 3.9. Nguyên tắc điều khiển phối hợp
* Nguyên tắc đa dạng tương xứng.
Muốn quá trình điều khiển có chất lượng thì sự đa dạng của cơ quan điều khiển phải tương ứng với sự đa dạng của đối tượng điều khiển.
Tính đa dạng của cơ quan điều khiển có thể dùng để chế ngựđối tượng thể
hiện ở: khả năng thu thập thông tin, truyền tin, lưu trữ, phân tích xử lý, chọn quyết định, tổ chức thực hiện.
* Nguyên tắc bổ sung ngoài
Một hệ thống điều khiển luôn tồn tại và hoạt động trong môi trường cụ thể
và có tác động qua lại chặt chẽ với môi trường đó. Trong điều kiện thừa nhận nguyên tắc bổ sung ngoài sau: thừa nhận có một đối tượng chưa biết(hộp đen) tác động vào hệ thống và ta phải điều khiển cả hệ thống lẫn hộp đen.
* Nguyên tắc dự trữ
Vì nguyên tắc ba luôn coi thông tin chưa đầy đủ, vì thế mà để đề phòng các bất chắc có thể xảy ra cho hệ thống điều khiển ta không được dùng toàn bộ
lực lượng trong điều kiện bình thường mà phải có một lượng dự trữ nhất định. Vốn dự trữ này là không sử dụng, nhưng cần đểđảm bảo cho hệ thống vận hành an toàn.
* Nguyên tắc phân cấp
Đối với hệ thống phức tạp cần xây dựng lớp điều khiển bổ sung cho vị trí trung tâm, để khuyếch đại khả năng điều khiển. Phải tránh hai khuynh hướng hình thức và phân cấp quá đáng, xử lý cho đúng nhiệm vụ và quyền hạn ở mỗi cấp…
* Nguyên tắc cân bằng nội
Mỗi hệ thống cần được xây dựng với cơ chế cân bằng nội để có khả năng tự giải quyết những biến động xảy ra.
+ Các loại điều khiển
• Điều khiển ổn định hoá
Mục tiêu điều khiển là kết quả đầu ra bằng đầu vào chuẩn x(t)= const với sai lệch cho phép exl (sai lệch ở chế độ xác lập)
e(t) = x(t) - y(t) ≤ exl
Đặc biệt khi đầu ra hệ thống cần giữ là hằng số, ta có hệ thống điều chỉnh hay hệ thống ổn định.
yĐiều khiển theo chương trình
Nếu hàm x(t) là một hàm định trước theo thời gian, yêu cầu đáp ứng ra của hệ thống sao chép lại các giá trị tín hiệu x(t) thì ta có hệ thống điều khiển theo chương trình. Ví dụ như điều khiển CNC, điều khiển tự động nhà máy xi măng hoàng thạch, hệ thống thu thập và truyền số liệu hệ thống điện, quản lý vật tư
nhà máy…
yĐiều khiển theo dõi
Nếu tín hiệu tác động vào hệ thống x(t) là một hàm không biết trước theo thời gian, yêu cầu điều khiển đáp ứng ra y(t) luôn bám sát được x(t) ta có hệ
thống theo dõi. Điều khiển theo dõi được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống
điều khiển vũ khí, hệ thống tàu lái, máy bay…
yĐiều khiển thích nghi
Tín hiệu vào x(t) chỉnh định lại tham số điều khiển sao cho thích nghi với mọi biến động của môi trường ngoài.
Trong phạm vi đề tài này với hệ thống thí nghiệm đã xây dựng được, cùng với yêu cầu đặt ra cho hệ thống điều chỉnh tốc độ gió. Thì để điều khiển và ổn
định tốc độ hỗn hợp dòng khí chúng tôi áp dụng phương pháp điều chỉnh đa vòng nhằm đạt được yêu cầu mong muốn. Và đã sử dụng nguyên tắc điều khiển sai lệch và ổn định hoá.
Đối tượng là hệ thống thí nghiệm quá trình sấy, trong đó biến điều khiển là tốc độ hỗn hợp dòng khí. Ta sẽ điều khiển biến này thông qua điều khiển tốc
độ động cơ xoay chiều một pha. Lúc này thông số cần điều khiển là tốc độ quay của động cơ. Do dòng khí khi được thổi từ ngoài qua hệ thống từ buồng trộn đến buồng sấy sẽ qua các thiết bị và không gian chứa hỗn hợp khí vì thế mà tốc độ
hỗn hợp dòng khí sẽ thay đổi khi đến được đối tượng sấy. Vì thế các tín hiệu
điều khiển sẽ được đưa đến đồng thời hai đầu vào là các giá trị đặt cho hai bộ
biến tần ở hai vị trí khác nhau nhưng cùng một thời điểm.