1. CHƢƠNG 1: LÝ THUYẾT PID
1.1. Khái quát bộ điều khiển PID
1.1.2.4. Điều khiển theo tỷ lệ kết hợp tích phân
Điều khiển tích phân có lợi thế là loại bỏ độ lệch của biến do kéo dài các biến thiên tải trong quá trình. Mặt khác, các tác động của điều khiển này trở nên có hiệu quả với độ trễ nhất định. Khi biến chịu sự mất cân bằng, tín hiệu tích phân sinh bởi dụng cụ bắt đầu thay đổi bởi sự mở dần van. Van này di chuyển càng nhanh thì sự mất cân bằng càng cao; tuy nhiên, trong những thời điểm đầu tiên, sự can thiệp của nó không thể hiệu chỉnh sự mất cân bằng đáng kể. Điều khiển tích phân chỉ có hiệu quả sau một thời gian nhất định và tiếp tục tiến hành hoạt động hiệu chỉnh tới khi độ lệch đƣợc triệt tiêu hoàn toàn.
Trong điều khiển tỷ lệ, tốc độ dịch chuyển của van điều khiển tỷ lệ với tốc độ biến thiên sai số theo phƣơng trình (1.7). Nếu biến lệch khỏi điểm đặt, hoạt động hiệu chỉnh phải nhanh. Ngƣợc lại, trong điều khiển tích phân, tốc độ dịch chuyển của van tỷ lệ thuận với giá trị sai số, hoạt động hiệu chỉnh có hiệu quả khi có sai số nhất định. Khi cả hai hoạt động điều khiển đƣợc thêm vào, kết quả điều khiển đƣợc đặc trƣng bởi độ nhanh và độ ổn định của điều khiển tỷ lệ, bên cạnh đảm bảo sự trùng khớp của điểm điều khiển với điểm đặt (điều khiển tích phân).
Trong bộ điều khiển theo tỷ lệ kết hợp tích phân, mối quan hệ liên kết độ mở của van điều khiển và sai số đƣợc biểu diễn qua phƣơng trình sau:
p = + + h∫ (1.11)
Trong đó số hạng đại diện điều khiển theo tỷ lệ, ∫ tƣơng ứng điều khiển tích phân.
Hình 1.16 thể hiện đáp ứng của bộ điều khiển theo tỷ lệ kết hợp tích phân khi biến chịu độ lệch bƣớc từ điểm đặt.
Hình 1.16 Đáp ứng của bộ điều khiển theo tỷ lệ kết hợp tích phân
Hình 1.16 thể hiện sự thay đổi vị trí của van tƣơng ứng do điều khiển tỷ lệ và tích phân riêng biệt và từ hai hoạt động kết hợp.
Trong loại bộ điều khiển này, cƣờng độ của hoạt động tích phân đƣợc biểu diễn bằng tỷ lệ đặt lại. Tỷ lệ này là kết quả của tỷ lệ giữa sự dịch chuyển của van điều khiển theo đơn vị thời gian (do điều khiển tích phân) và sự thay đổi tƣơng ứng về vị trí van (do điều khiển theo tỷ lệ). Trong trƣờng hợp đƣợc thể hiện hình 1.16, tỷ lệ đặt lại bằng
với P(BT). Nó chỉ ra số lần thay đổi vị trí của phần tử điều khiển cuối cùng do hoạt động tích phân (P), lặp lại do điều khiển theo tỷ lệ (B). Do đó, tỷ lệ đặt lại thƣờng đƣợc biểu diễn theo số lần lặp lại mỗi phút. Tỷ lệ đặt lại của bộ điều khiển theo tỷ lệ kết hợp tích phân xác định dốc đƣờng cong của tín hiệu đầu ra và không phụ thuộc độ lệch biến và biên độ dải tỷ lệ.
Trong hình 1.16 chỉ ra hằng số h trong phƣơng trình (1.11) tƣơng ứng với: