ĐỘ
5.1 Điều khiển kiểu ON/OFF:
- Là phương pháp điều khiển đơn giản dễ thiết kế và giá thành rẻ, nhưng điều khiển sẽ bị dao động quanh nhiệt độ đặt chứ khơng ổn định. Phương pháp này thường dùng trong những đối tượng cho phép khoảng nhiệt rộng.
- Đầu ra của bộđiều khiển chỉ cĩ hai vị trí phụ thuộc vào dấu của sai lệch. Nếu hai vị trí này là đĩng hồn tồn và mở hồn tồn thì người ta gọi đĩ là điều khiển on- off . Hầu hết các bộđiều khiển hai vị trí đều cĩ thêm vùng trung hịa để ngăn ngừa sự dao động của đầu ra (là dao động của hai vị trí đầu ra khi sai lệch quanh quẫn bên điểm đặt). Vùng trung hịa là vùng quanh điểm đặt mà tại đĩ khơng diễn ra một hành động điều khiển nào cả. Độ sai lệch phải vượt qua vùng này thì mới xảy ra hành động điều khiển.
Đồ thị mơ tả phương pháp điều khiển ON/OFF
- Bộ điều khiển ON/OFF cung cấp các xung năng lượng đến quá trình điều khiển, điều này sẽ tạo ra một chu kỳ điều khiển cĩ biên độ phụ thuộc vào ba yếu tố :
độ quán tính, thời gian trễ, và mức độ thay đổi của tải. Độ dao động sẽ giảm khi xảy ra một hay nhiều thay đổi : tăng độ quán tính, giảm thời gian trễ, giảm độ thay đổi của tải. Điều khiển hai vị trí chỉ phù hợp cho quá trình cĩ độ quán tính lớn, thời gian trễ và
độ thay đổi trên tải nhỏ (ví dụ nhưđiều khiển nhiệt độ lị nung chagng hạne. Tuy điều khiển hai vị trí hạn chếđối tượng điều khiển như vậy, nhưng do nĩ đơn giản và rẻ tiền nên người ta vẫn thích dùng nĩ
- Hệ thống điều khiển cĩ thể sử dụng P, PI, PD, hoặc PID để hiệu chỉnh sai số. Nhìn chung, vấn đề ởđây là “hiệu chỉnh” hệ thống bằng cách lựa chọn những giá trị
thích hợp trong ba cách nêu trên.
5.2.1 Điều khiển Tỉ Lệ (P)
Cách thứ nhất là P (proprotional – tỷ lệ) trong PID. Thuật ngữ này cho biết hoạt động
điều khiển của bộ vi điều khiển tỷ lệ với sai số. Nĩi cách khác, sai số càng lớn thì sự
hiệu chỉnh sai số càng cao.
- Là phương thức giảm dần tín hiệu điều khiển khi đến gần điểm đặt, cĩ nghĩa là khi nhiệt độ tiến tới gần điểm đặt thì độ rộng xung Ton sẽ giảm theo. Bộ điều khiển loại này tạo tín hiệu đầu ra tỷ lệ với độ sai lệch. Càng gia tăng độ tỷ lệ (tức độ lợi) thì lượng sai số tạo ra sự thay đổi càng nhỏ. Điều này khơng cĩ nghĩa là độ lợi càng cao thì càng tốt, bởi vì khi độ lợi càng cao thì khuynh hướng dao động của biến điều khiển càng tăng. Khi đĩ cần cĩ một sự dung hịa giữa chúng sao cho độ lợi lớn ở một mức
độ mà khơng tạo ra sự dao động.
Đồ thị mơ tả đáp ứng của bộ điều khiển Tỉ Lệ
Vì lý do đĩ, ta thấy rằng khơng thể nào loại trừ hồn tồn được sai số, mà luơn tồn tại một sai lệch tĩnh được gọi là độ sai lệch tỷ lệ (proportional offset). Độ lớn của sai lệch tĩnh này tỷ lệ thuận với độ lớn của sự thay đổi trên tải và tỷ lệ nghịch với độ
lợi. Do đĩ bộ điều khiển tỷ lệ chỉ được dùng khi độ lợi đủ lớn để giảm sai lệch tĩnh
Tuy nhiên, ưu điểm của bộđiều khiển tỷ lệ là đáp ứng ngay tức khắc. Khơng hề
cĩ một khoảng thời gian trễ nào kể từ khi xảy ra sự thay đổi trên tải cho đến khi ra tín hiệu điều khiển. Vì vậy, cĩ thể dùng bộđiều khiển tỷ lệđối với những quá trình cĩ độ
quán tính nhỏ.
Phương trình trong miền thời gian :
y(t) = Kp.e(t)+y0 Hàm truyền :
G(s) = Kp
5.2.2 Điều khiển Tích Phân (I)
Cách thứ hai là I (integral – tích phân) trong PID, để tích phân lỗi theo thời gian, cĩ nghĩa là hiệu chỉnh sai số cĩ tính đến thời gian xảy ra sai số. Nĩi cách khác, sai số xảy ra trong thời gian càng dài thì sự hiệu chỉnh lỗi càng cao.
- Bộ điều khiển tích phân tạo tín hiệu điều khiển bằng một lượng tỷ lệ với tích phân của sai lệch. Vì thế, miễn là quá trình cịn sai số thì bộđiều khiển cịn làm việc và tạo sự thay đổi của tín hiệu ra tỷ lệ với độ lớn của sai lệch.
- Bộ điều khiển tích phân cĩ thường được kết hợp nĩ với bộ điều khiển tỷ lệ
nhằm bổ sung ưu điểm : triệt tiêu sai lệch tĩnh. Phương trình trong miền thời gian:
y(t)=KI.∫t (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
0 e(t)dt + y0
thay đổi này cĩ thể là do biến đo thay đổi, thay đổi điểm đặt, hay cả hai. Điều khiển vi phân chống lại sai lệch bằng cách xem nĩ thay đổi nhanh như thế nào, và dùng tốc độ
thay đổi đĩ để tạo tín hiệu điều khiển nhằm làm giảm sai lệch.
Trong mỗi khoảng thời gian, đầu ra của bộđiều khiển vi phân tỷ lệ với độ dốc (tốc độ thay đổi) của tín hiệu sai lệch. Ta thấy rằng bộ điều khiển vi phân lỳ tưởng khơng bao giờ cĩ trong thực tế. Khi hàm nấc xuất hiện, độ dốc của sai lệch là vơ cùng.
Điều này dẫn đến đáp ứng của bộđiều khiển vi phân lý tưởng phải thay đổi với độ lớn là vơ cùng. Trong thực tế, tốc độ thay đổi của bộđiều khiển cĩ một giới hạn của nĩ.
Đây là một ưu điểm, bởi vì nĩ sẽ làm giảm độ nhạy của bộđiều khiển đối với các loại nhiễu thường gặp trong thực tế (đĩ cũng là lý do mà nếu cĩ bộ điều khiển vi phân lý tưởng thì cũng khơng nên dùng).
Tuy nhiên, bộđiều khiển vi phân khơng bao giờ dùng riêng một mình cả. Bởi vì đầu ra của bộ điều khiển chỉ thay đổi khi sai lệch thay đổi, tức là nếu sai lệch lớn mà khơng thay đổi thì bộđiều khiển chagng làm gì cả : chấp nhận sai lệch đĩ. Do đĩ, nĩ thường được dùng chung với bộđiều khiển P, hay PI.
Phương trình trong miền thời gian :
dt t de KD t y ( ) = ( ) Hàm truyền: G(s) = KD.s
5.2.4 Điều khiển Tích Phân - Tỉ Lệ (PI)
- Đây là sự kết hợp của bộ điều khiển tỷ lệ với bộ điều khiển tích phân nhằm triệt tiêu sai lệch tỷ lệ nhưđã nĩi ở trên. Khi mà bộđiều khiển tỷ lệ tạo tín hiệu