Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
b, Hệ mờ lai Cascade
Một cấu trúc mờ lai khác đƣợc biểu diễn trong hình 4.16, ở đó phần bù tín hiệu điều chỉnh u đƣợc lấy từ bộ điều khiển mờ.
Trong trƣờng hợp hệ thống có cấu trúc nhƣ trên thì việc chọn các đại lƣợng đầu vào của hệ mờ phụ thuộc vào từng ứng dụng cụ thể. Tất nhiên các đại lƣợng thƣờng đƣợc sử dụng làm tín hiệu vào của hệ mờ là tín hiệu chủ đạo x, sai lệch E, tín hiệu ra y cùng với đạo hàm hoặc tích phân của các đại lƣợng này. Về nguyên tắc có thể sử dụng các đại lƣợng khác của đối tƣợng cũng nhƣ sử dụng các nhiễu xác định đƣợc.
Điều khiển cơng tắc thích nghi bằng khóa mờ
Điều khiển theo kiểu chuyển đổi khâu điều khiển có tham số và cấu trúc phù hợp với điểm làm việc của đối tƣợng đòi hỏi thiết bị điều khiển phải chứa đựng tất cả các khâu có cấu trúc và tham số khác nhau cho từng trƣờng hợp (Hình 4.17). Hệ thống sẽ tự chọn khâu điều khiển có tham số phù hợp với đối tƣợng. Điều khiển cơng tắc chuyển đổi vị trí để chọn khâu điều khiển phù hợp đƣợc thực hiện bằng khóa mờ.
Thơng thƣờng thì các khâu điều khiển đƣợc dùng trong trƣờng hợp này là các khâu có cấu trúc nhƣ nhau nhƣng tham số khác nhau. Khác với việc chỉnh định thơng
Hình 4.7: Chọn bộ điều khiển thích nghi bằng khóa mờ Hình 4.6: Cấu trúc hệ mờ lai Cascade Hình 4.6: Cấu trúc hệ mờ lai Cascade
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
số thích nghi trong các hệ tự chỉnh, các thông số ở đây đƣợc chỉnh định cứng qua công tắc chuyển đổi. Ƣu điểm chính của hệ thống này là các bộ điều khiển làm việc độc lập với nhau, do vậy có thể kiểm tra tính ổn định của hệ ứng với từng trƣờng hợp riêng biệt. Các đại lƣợng vào của hệ mờ đƣợc xác định theo từng ứng dụng cụ thể.
4.3. THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN MỜ LAI
4.3.1. Đặt vấn đề
Để áp dụng phƣơng pháp điều khiển mờ lai cho hệ điều khiển áp nhiệt độ bao hơi nhà máy nhiệt điện, tác giả sử dụng mơ hình mờ lai Cascade.
Việc thiết kế bộ điều khiển mờ lai thực hiện bằng việc thiết kế các khâu trong bộ điều khiển mờ sau đó kết hợp với bộ điều khiển PID.
4.3.2. Mờ hoá
Ta thiết kế bộ điều khiển mờ bao gồm một biến trạng thái mờ đầu vào và một biến mờ đầu ra. Mỗi biến này lại đƣợc chia thành nhiều giá trị tập mờ (Tập mờ con). Số giá trị mờ trên mỗi biến đƣợc chọn để phủ hết các khả năng cần thiết sao cho khả năng điều khiển là lớn nhất trong khi chỉ cần một số tối thiểu các luật điều khiển mờ.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
4.3.3. Sơ đồ mơ phỏng
Bộ điều khiển mờ lai có cấu trúc nhƣ sau
4.3.4. Kết quả mô phỏng
Kết quả mô phỏng đáp ứng nhiệt độ bằng bộ điều khiển mờ laic ho kết quả nhƣ sau:
Với đƣờng màu đỏ là lƣợng đặt, yêu cầu ổn đinh nhiệt độ đặt ra. Đƣờng màu xanh dƣơng là đáp ứng sử dụng bộ điều khiển mờ Đƣờng màu xanh lá là đáp ứng sử dụng bộ điều khiern PID
Hình 4.8: Cấu trúc hệ điều khiển mờ lai
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 0 20 40 60 80 100 120 t(s) T (o C)
Dap ung nhiet do
Td TMo TPID
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
4.4. KẾT LUẬN CHƢƠNG 4
Kết quả mô phỏng khi sử dụng hai bộ điều khiển là PID và mờ, ta nhận thấy: Bộ điều khiển mờ cho chất lƣợng tốt hơn. Tuy nhiên, do điều kiện còn hạn chế về thiết bị thí nghiệm, cho nên chƣa thể tiến hành thực nghiệm, để có kết luận chính xác so sánh chất lƣợng các bộ điều khiển đã thực hiện trong chƣơng ba với nhau.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1. KẾT LUẬN
Với đối tƣợng là bình bao hơi nhà máy nhiệt điện, có ba thơng số cơ bản cần đƣợc điều chỉnh thƣờng xuyên xung quanh giá trị yêu cầu. Đó là mức nƣớc, nhiệt độ hơi và áp suất hơi và lò hơi thực sự là một đối tƣợng đa biến rất phức tạp. Do đó, trong thời gian có hạn, luận văn này bƣớc đầu nghiên cứu điều khiển nhiệt độ cho bình bao hơi nhà máy nhiệt điện, đây là thông số rất quan trọng ảnh hƣởng rất lớn đến sự làm việc ổn định và hiệu suất của nhà máy. Bằng phƣơng pháp kiểm nghiệm lại hoạt động của bộ điều khiển PID sẵn có thơng qua mô phỏng và thực nghiệm cho kết quả tốt. Trên cơ sở này, luận văn đã tiến hành nâng cao chất lƣợng cho hệ bằng bộ điều khiển mờ lai. Đây là bộ điều khiển thông minh ứng dụng logic mờ để thiết kế ra bộ điều khiển và bƣớc đầu đƣợc kiểm nghiệm bằng mô phỏng.
Nội dung luận văn đã đáp ứng đƣợc đầy đủ các mục tiêu đề ra.
2. KIẾN NGHỊ
Các nghiên cứu và tính tốn lý thuyết trƣớc đây của luận văn thƣờng đƣợc kiểm chứng bằng mô phỏng trong miền thời gian ảo. Ngày nay, trƣớc yêu cầu nâng cao chất lƣợng đào tạo, luận văn đã tiến hành thí nghiệm đánh giá kết quả trong miền thời gian thực. Do sự đa dạng của các đề tài, cho nên yêu cầu thiết bị của nhà trƣờng đáp ứng đầy đủ là rất khó khăn. Mặt khác, thời gian làm luận văn có hạn nên nếu phải mua sắm thiết bị để xây dựng hệ thống và bộ điều khiển mà chỉ dùng cho một luận văn thì đầu tƣ rất lớn vƣợt quá khả năng của học viên. Nhƣ vậy, sự hỗ trợ và tạo điều kiện tối đa về thiết bị của Nhà trƣờng là hết sức to lớn.
Mặc dù chƣa có thí nghiệm cho bộ điều khiển mờ chỉnh định PID, tác giả sẽ tiếp tục nghiên cứu hồn thiện để có thể áp dụng tốt kết quả nghiên cứu vào công tác chuyên môn sau này, nhất là áp dụng các bộ điều khiển hiện đại vào các đối tƣợng trong thực tế sản xuất.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Nguyễn Nhƣ Hiển, Lại Khắc Lãi, “Hệ mờ và nơ ron trong kỹ thuật điều khiển”, NXBKHTN&CN, Hà nội (năm 2007).
[2]. Phan Xuân Minh, Nguyễn Doãn Phƣớc, “Lý thuyết điều khiển mờ”,
NXBKH&KT, Hà nội (năm 2006).
[3]. Lê Minh Sơn, “Tự động hố điều khiển q trình”, NXBKH&KT, Hà nội (năm 2007).
[4]. Lê Thị Huyền Linh, luận văn “nghiên cứu ứng dụng hệ điều khiển dự báo để điều
khiển mức nước bao hơi của nhà máy nhiệt điện” (năm 2009)
[5]. Nguyễn Phùng Quang, “Matlab- Simulink”, NXBKH&KT, Hà nội (năm 2006). [6]. Bùi Quốc Khánh, Phạm quang Đăng, Điều khiển DCS cho nhà máy nhiệt điện đốt
than, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà Nội 2013.
[7]. Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Văn Liễn, Phạm Quốc Hải, Dƣơng Văn Nghi: “Điều chỉnh tự động truyền động điện”. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, 2004.
[8]. B.G.Liptak (chủ biên); Process Control. 3rd Edition; Chilton Book Co; 1996. [9]. Allgower, F., and A. Zheng, “Nonlinear Model Predictive Control,