6. Bố cục của luận án
3.4.2 Lựa chọn tín hiệu kích thích
Theo Ljung [43] và Soderstrom [71] thì việc tiến hành thực nghiệm là bước quan trọng nhất của bài toán nhận dạng. Thực nghiệm nhận dạng là việc lựa chọn điều kiện thực nghiệm có ảnh hưởng chính đến độ chính xác của mô hình nhận dạng, trong đó việc lựa chọn tín hiệu kích thích luôn là vấn đề được đặt ra hàng đầu.
1) Kích thích bằng thay đổi giá trị đặt r(k)
Sự thay đổi tín hiệu điều khiển của lò hơi có thể được thực hiện bằng cách thay đổi r(k) (Điều kiện 3.1), tính thông tin trong hệ thống kín sẽ được đảm bảo
khi r(k) là kích thích bền. Tuy nhiên đối với yêu cầu nhận dạng lò hơi đang vận
hành, quá trình thu thập dữ liệu phải được thực hiện để cho việc vận hành quá trình đảm bảo ổn định và duy trì được chất lượng. Nếu thay đổi giá trị đặt không đủ lớn thì sự thay đổi của tín hiệu điều khiển cũng như tín hiệu đầu ra không rõ so với ảnh hưởng của nhiễu đo. Nhưng nếu thay đổi tín hiệu vào với biên độ đủ lớn có thể làm cho các thông số quá trình vượt qua khỏi phạm vi làm việc cho phép và ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng và hiệu quả hoạt động của hệ thống. Trong thực tế, giá trị đặt của các vòng điều khiển (nhiệt độ và áp suất hơi quá nhiệt) hiếm khi thay đổi khi lò hơi đang vận hành. Bên cạnh đó, việc kích thích chủ động này yêu cầu can thiệp vào phần mềm để tín hiệu đặt có thể thay đổi theo một dạng tín hiệu cho trước; điều này rất khó được chấp nhận trong thực tế công nghiệp. Do đó quá trình thu thập dữ liệu trong vòng kín được thực hiện bằng cách thay đổi giá trị đặt r(k) là không khả thi khi lò hơi đang vận hành.
2) Kích thích bằng bổ sung tín hiệu kích thích d(k) ở biến điều khiển
Theo điều kiện 3.2, có thể thực hiện nhận dạng lò hơi bằng cách bổ sung thêm tín hiệu kích thích d(k) ở biến điều khiển. Các dạng tín hiệu kích thích thông thường có thể là xung vuông, xung bậc thang, tín hiệu nhị phân giả ngẫu nhiên. Trong các công trình nhận dạng lò hơi tín hiệu kích thích bổ sung thường sử dụng là tín hiệu nhị phân giả ngẫu nhiên. Ưu điểm của phương pháp này là có thể chọn được dạng kích thích phù hợp với đặc tính động học của quá trình, điều này làm cho dữ liệu thu thập được có chất lượng rất cao.
Tuy nhiên, tương tự như kích thích tại giá trị đặt, việc nhận dạng chủ động này có nhược điểm là hệ thống điều khiển lò hơi khó thể vận hành bình thường trong khi thực hiện thu thập dữ liệu, phải can thiệp vào phần mềm điều khiển và do đó rất khó được chấp nhận trong thực tế công nghiệp. Cũng vì lý do này mà
52
đối với những hệ thống đang vận hành ổn định, việc thu thập dữ liệu bằng kích thích chủ động gần như không khả thi.
3) Kích thích qua thay đổi phụ tải
Cả hai điều kiện thực nghiệm trên được tiến hành bằng cách thay đổi một biến điều khiển tại một thời điểm nào đó, trong khi các biến điều khiển khác được giữ không đổi. Để thực hiện nhận dạng lò hơi dựa trên mô hình đa biến, cần thiết thực hiện kích thích gây “nhiễu loạn” đồng thời tất cả các tín hiệu vào của lò hơi.
Lò hơi hoạt động theo yêu cầu của phụ tải, do đó phụ tải đóng vai trò chủ đạo là cơ sở cho các tín hiệu điều khiển trong hệ thống. Do đó trong luận án nhiễu tải được sử dụng là nguồn kích thích để nhận dạng mô hình đa biến khi lò hơi
đang ở chế độ vận hành (Điều kiện 3.3). Khi hệ thống hoạt động, tín hiệu tải yêu
cầu được đưa vào hệ thống điều khiển của lò hơi, tín hiệu này là cơ sở cho các tín hiệu điều khiển nhiên liệu, không khí, nước...
Trong quá trình vận hành lò hơi thường xuyên ở trạng thái có chế độ thay đổi theo điều kiện làm việc như sự thay đổi của phụ tải, thay đổi chất lượng nhiên liệu, v, v... Khi xét đến sự thay đổi phụ tải thì các đặc tính làm việc của lò (nhiệt lượng hấp thu, nhiệt độ hơi và áp suất hơi) sẽ thay đổi theo và đây sẽ là nguồn kích thích để nhận dạng lò hơi khi vận hành.
Do đó bằng cách tiến hành thực nghiệm khi có sự thay đổi của phụ tải, sự đáp ứng đồng thời của tất cả tín hiệu đầu vào trong giới hạn cho phép của các biến lò hơi tại điều kiện làm việc bình thường sẽ tạo điều kiện tốt nhất cho quá trình thu thập dữ liệu phục vụ nhận dạng. Đó cũng là lý do mà phương pháp tiến hành thực nghiệm này được sử dụng trong luận án.