bộ điều khiển nhiều chiều. Lấy một ví dụ
minh hoạ
Công việc thiết kế cấu trúc điều khiển bao gồm các bước cụ thể sau đây:
Lựa chọn các biến được điều khiển dựa trên từng mục đích điều khiển cụ thể và dựa trên khả năng điều khiển được (dễ dàng)
Lựa chọn các biến điều khiển và các biến được đo cho một mục đích điều khiển cụ thể
Phân tích và ra quyết định sử dụng phương án điều khiển tập trung, phi tập trung hoặc phối hợp Đối với cấu trúc phi tập trung: lựa chọn một cấu hình điều khiển dựa trên cặp đơi các biến điều khiển – biến được điều khiển và các phần tử cấu hình cơ bản.
Phối hợp sử dụng các sách lược điều khiển cơ bản (điều khiển phản hồi, điều khiển truyền thẳngm diều khiển tầng, tỉ lệ,…) và thể hiện cấu trúc điều khiển trên bản vẽ.
Yêu cầu thiết kế:
Chất lượng: Đảm bảo khả năng thiết kế các bộ điều khiển để đáp ứng tốt nhất các yêu cầu về
chất lượng điều khiển như tính ổn định, tính bền vững, tốc độ đáp ứng và chất lượng đáp ứng.
Đơn giản và kinh tế: Đảm bảo khả năng thực thi, chỉnh định và đưa hệ thống điều khiển vào vận
hành một cách đơn giản và kinh tế trên các giải pháp phần cứng và phần mềm thông dụng, dựa trên những cơ sở lý thuyết dễ tiếp cận trong thực tế
Tin cậy/bền vững: Hệ thống phải làm việc tin cậy và hiệu quả ngay cả trong điều kiện khơng có
thơng tin đầy đủ và chính xác về q trình.
Ví dụ:
Số biến q trình (thơng thường là lưu lượng) có thể can thiệt được một cách độc lập, các khả năng can thiệp (thông qua các máy bơm, van điều khiển, quạt gió, dịng hồi lưu,…)
Đặc tính động học của q trình thể hiện qua quan hệ giữa các biến vào/ra, ví dụ tính ồn đinh, tính chất pha cực tiểu/khơng cực tiểu, mức độ phi tuyến và mức độ tương tác nội,…
Đặc tính của các thiết bị đo và thiết bị chấp hành, bao gồm cả đặc tính tĩnh và đặc tính động học như độ chính xác, độ trễ, dải chết, phạm vi giới hạn đo/điều khiển, hằng số thời gian,…
Đặc thù của nhiễu q trình, ví dụ mức độ ảnh hưởng, tốc độ biến thiên, khả năng đo được,… Các yêu cầu về an tồn hệ thống, ví dụ bắt buộc khống chế mức chất lỏng để tránh tràn, khống chế áp suất và nhiệt độ để tránh cháy nổ,…
Nếu đặt chất lượng là tiêu chí đầu tiên thì cấu trúc c và d tỏ ra ưu điểm hơn cả. Cấu trúc c lợi dụng kết hợp được các ưu điểm của điều khiển phản hồi, điều khiển tầng và điều khiển tỉ lệ (ở đây cũng là một hình thức bù nhiễu). Cấu trúc d cũng kết hợp sách lược phản hồi và bù nhiễu trong một bộ điều khiển đa biến, hứa hẹn chất lượn điều khiển tốt nhất nếu mơ hình q trình đủ chính xác. Nhưng nếu xét theo tiêu chí thứ hai thì cấu trúc b đơn giản và kinh tế hơn cả, bởi khả năng cài đặt dễ dàng và tiết kiệm chi phí cho thiết bị phân tích nồng độ. Xét về độ tin cậy và tính bền vững của giải pháp điều khiển thì các cấu trúc phi tập trung có ưu điểm hơn hẳn cấu trúc tập trung. Đối với cấu trúc phi tập trung, việc mất một tín hiệu đo hoặc một tín hiệu điều khiẻn chỉ ảnh hưởng tới một vòng điều chỉnh, trong khi độ tin cậy của giải pháp điều khiển tập trung phụ thuộc vào độ tin cậy và tính sẵn sàng của tồn bộ tín hiệu vào/ra trực thuộc