- DB (Data Block): Miền chứa cỏc dữ liệu được tổ chức thành khối Chương trỡnh cú thể truy nhập miền này theo từng bit (DBX ), byte ( DBB ),
2.3.CÁC PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH THAM SỐ CỦA BỘ ĐIỀU KHIỂN 1 Mở đầu
2.3.1 Mở đầu
Mặc dự những tiến bộ của lý thuyết và cỏc phương phỏp thiết kế đang liờn tục phỏt triển trong lĩnh vực điều khiển tự động, cỏc bộ điều khiển Tỉ lệ -
Tớch phõn -Vi phõn (PID - Proportional, Integral, Derivative control) vẫn
được sử dụng rộng rói nhất trong cụng nghiệp do ưu điểm về tỉ số giỏ thành và lợi nhuận của chỳng đem lại. Thực tế, mặc dự chỳng tương đối đơn giản trong việc sử dụng, nhưng vẫn cú khả năng thỏa món về thực thi trong nhiều tỏc vụ điều khiển quỏ trỡnh. Thực ra quỏ trỡnh lịch sử lõu dài và cỏc kiến thức được để lại qua nhiều năm đó làm cho cỏch sử dụng chỳng như một bộ điều khiển phản hồi chuẩn mực. Tuy nhiờn khả năng đỏp ứng cao của cỏc bộ vi xử lý, cỏc cụng cụ phần mềm và sự tăng yờu cầu nõng cao chất lượng sản phẩm đồng thời giảm giỏ thành sản phẩm đó thỳc đẩy cỏc nhà nghiờn cứu phỏt minh
39
ra cỏc phương phỏp mới cho việc cải tiến khả năng hoạt động và sự đơn giản trong sử dụng cỏc bộ điều khiển.
Cỏc bộ điều khiển PID đó được phỏt triển trong quỏ trỡnh phỏt triển cụng nghệ, và ngày nay nú được hiện thực rất phổ biến dưới dạng số với cỏc phần tử điện hoặc khớ nộn,...Nú cú thể thấy trong hầu hết cỏc loại thiết bị điều khiển như một bộ điều khiển đơn - độc lập hoặc dưới dạng cỏc khối chức năng trong cỏc bộ điều khiển PLC (Programable Logic Controller) hoặc DCS (Distributed Control System).
Cỏc bộ điều khiển PID là cụng cụ chuẩn dựng cho tự động húa cụng nghiệp. Sự linh hoạt của bộ điều khiển tạo cho nú khả năng sử dụng trong nhiều trường hợp. Cỏc bộ điều khiển cũng cú thể được sử dụng trong điều khiển tầng và cỏc cấu hỡnh bộ điều khiển khỏc. Nhiều vấn đề điều khiển đơn giản cú thể được giải quyết rất tốt bởi điều khiển PID - với những yờu cầu chất lượng khụng quỏ cao. Thuật toỏn PID được đúng gúi trong cỏc bộ điều khiển tiờu chuẩn cho điều khiển quỏ trỡnh và cũng là cơ sở cho nhiều hệ thống điều khiển đơn giản
Thuật toỏn PID được biểu diễn (hỡnh 2.1) dạng cụng thức gồm 3 thành phần: 0 1 ( ) ( ( ) ( ) ) t c d i de u t K e t e s ds T T dt Trong đú:
- u là biến điều khiển - e = uc – y là sai số - uc là giỏ trị đặt
- y là đầu ra của quỏ trỡnh
Thuật toỏn thực tế sử dụng gồm cú nhiều sửa đổi. Nú thụng thường là tiờu chuẩn cho phộp thành phần vi phõn chỉ tỏc dụng tới đầu ra quỏ trỡnh. Cú thể rất cú lợi khi để thành phần tỉ lệ hoạt động chỉ như trong một phần của giỏ
PID Đối tƣợng điều khiển e(t) u(t)
Hỡnh 2.7.Điều khiển với bộ điều khiển PID
40
trị đặt. Tỏc dụng của thành phần vi phõn được thay thế bởi một đại lượng xấp xỉ cú thể giảm độ tăng tại tần số cao. Thành phần tớch phõn được điều chỉnh sao cho nú khụng được tiếp tục tớch lũy khi bóo hũa cỏc biến điều khiển (anti-
windup). Sự điều chỉnh này cú hiệu lực, và sẽ hạn chế sự thay đổi nhanh
chúng khi bộ điều khiển chuyển từ chế độ bằng tay sang tự động hoặc khi cỏc tham số được thay đổi.
Nếu sự phi tuyến của cơ cấu chấp hành cú thể biễu diễn bởi hàm f, thỡ một bộ điều khiển PID thực tế cú thể chấp nhận được mụ tả như sau:
( ) ( ( )) ( ) ( ) ( ) ( ) u t f v t v t P t I t D t trong đú: ( ) ( ( ) - ( )) 1 ( ( ) ( )) ( ( ) ( )) c c c c i i d c d P t K u t y t K dI u t y t v t u t dt T T T dD dy D K T N dt dt
Số hạng cuối cựng trong biểu thức di/dt được đưa vào để trỏnh hiện tượng tăng tớch lũy khi đầu ra bóo hũa (anti-windup). Điều này bảo đảm cho thành phần tớch phõn I được giới hạn. Tham số Ttlà một hằng số thời gian cho việc reset hoạt động tớch phõn khi đầu ra bóo hũa. Cỏc tham số chủ yếu để điều chỉnh là Kc , Ti , Td . Tham số N cú thể cố định, một giỏ trị điển hỡnh là N
= 10. Hằng số thời gian hiệu chỉnh là đặc trưng của một phần thời gian tớch
phõn Ti .