CHƯƠNG I. NGHIÊN CỨU TỔNG QUÁT CHUNG VỀ HỆ THỐNG ðIỀU CHỈNH TRONG CÔNG NGHIỆP
2.3. KHẢO SÁT TỔNG HỢP HỆ THỐNG MỘT MẠCH VềNG Xột ủối tượng là lũ sấy cú hàm truyền ủạt như sau
) 1 264 3( , 0 ) ( W
5 . 27
= − + s s e
s
Ta xỏc ủịnh ủược: K= 0,3; τ = 27.5; T= 264(s) y
x δ
t 0
y∞
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……….. 49
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35
Hỡnh 2-29. ðặc tớnh quỏ ủộ của ủối tượng 2.3.1. Tổng hợp theo phương pháp Ziegler - Nichols 1
Sử dụng bộ ủiều khiển PI ta cú cỏc thụng số bộ ủiều khiển như sau:
Kp= τ K
9T ,
0 = =
5 , 27 . 3 , 0
264 . 9 ,
0 28.8; Ti=
3 5 , 27 . 10 3 10τ =
= 91.67(s); Td = 0
Khảo sỏt ủối tượng với quy luật PI ta cú ủặc tớnh mụ tả trờn hỡnh 2-30:
=
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……….. 50
0 200 400 600 800 1000 1200
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8
Hình 2-30. ðặc tính của hệ thống theo phương pháp Ziegler - Nichols 1 Các chỉ tiêu chất lượng của hệ thống:
- ðộ quỏ ủiều chỉnh 62%
- Thời gian quỏ ủộ 400s
Dưới tỏc ủộng của nhiễu với biờn ủộ là 2 thỡ sai lệch ủộng cực ủại là 0.08 2.3.2. Tổng hợp theo phương pháp tổng T của Kuhn
Hàm truyền ủạt:
) 1 264 3( , 0 ) ( W
5 . 27
= − +
s s e
s
Ta có TΣ= 264 + 27.5= 291.5 (s)
Sử dụng bộ ủiều khiển PI cú cỏc thụng số sau:
Kp= = = 3 , 0 . 2
1 2
1
K 1.667; Ti = ∑ = = 2
5 , 291 2
T 145.75(s); Td = 0
Mụ phỏng ủược ủặc tớnh trờn hỡnh 2-31.
Nhiễu
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……….. 51
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4
Hỡnh 2-31. ðặc tớnh của ủối tượng khi cú nhiễu phụ tải
Thời gian tỏc ủộng dài, ủộ quỏ ủiều chỉnh ớt và cú thể xem như hệ thống khụng dao ủộng.
Thời gian quỏ ủộ 1750s. Khi cú nhiễu phụ tải với biờn ủộ 2 thỡ sai lệch ủộng cực ủại là 0.3. Hệ thống này chống nhiễu kộm.
2.3.3. Tổng hợp theo phương pháp Chien, Reswish và Hrones.
Từ ủường ủặc tớnh quỏ ủộ của ủối tượng mụ tả trờn hỡnh 2-29 kẻ tiếp tuyến tại ủiểm uốn ta xỏc ủịnh ủược a = 40, b =350 thỏa món tỉ số b/a = 350/40 = 8.75 > 3 (hình 2-32).
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35
Hỡnh 2-32. Cỏch xỏc ủịnh thụng số a, b theo phương phỏp C-R-H
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……….. 52 a. Tối ưu theo nhiễu: giảm ảnh hưởng nhiễu, hệ kớn khụng cú ủộ quỏ ủiều chỉnh. Thay thụng số của ủối tượng vào tớnh toỏn ta cú tham số của bộ ủiều khiển:
- Với quy luật ủiều khiển PI ta xỏc ủịnh ủược: Kp= = = 3 , 0 . 40 . 10
350 . 6 10
6 ak
b 17.5,
Ti= 4a=4.40=160(s), Td= 0.
0 200 400 600 800 1000 1200
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4
Hình 2-33. ðặc tính của hệ thống theo phương pháp C-R-H 1 Các chỉ tiêu chất lượng của hệ thống:
- ðộ quỏ ủiều chỉnh 18%
- Thời gian quỏ ủộ 380s
Dưới tỏc ủộng của nhiễu với biờn ủộ là 2 thỡ sai lệch ủộng cực ủại là 0.1 b. Tối ưu giảm ảnh hưởng nhiễu, hệ kớn cú ủộ quỏ ủiều chỉnh khụng vượt quỏ 20% so với h∞.
Sử dụng quy luật ủiều khiển PI ta xỏc ủịnh ủược:
Kp= = = 3 , 0 . 40 . 10
350 . 7 10
7 ak
b 20.417, Ti= 2.3 a = 92(s)
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……….. 53
0 200 400 600 800 1000 1200
0 0.5 1 1.5
Hình 2-34. ðặc tính của hệ thống theo phương pháp C-R-H 2 - ðộ quỏ ủiều chỉnh là 41%
- Thời gian quỏ ủộ 280s
Dưới tỏc ủộng của nhiễu với biờn ủộ là 2 thỡ sai lệch ủộng cực ủại là 0.045 c. Tối ưu theo tớn hiệu ủặt trước (giảm sai lệch bỏm) và hệ kớn khụng cú ủộ quỏ ủiều chỉnh ∆hmax.
Thay thụng số của ủối tượng vào tớnh toỏn ta cú tham số của bộ ủiều khiển PI như sau: Kp= = =
3 , 0 . 40 . 20
350 . 7 20
7 ak
b 10.21, Ti= 1.2a = 48(s) Mụ phỏng ta cú ủường ủặc tớnh của hệ thống như sau:
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8
Hình 2-35. ðặc tính của hệ thống theo phương pháp C-R-H 3
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……….. 54 d. Tối ưu theo tớn hiệu ủặt trước (giảm sai lệch bỏm) và hệ kớn cú ủộ quỏ ủiều chỉnh ∆hmax không vượt quá 20% so với h∞.
Sử dụng quy luật ủiều khiển PI tớnh toỏn ta cú thụng số như sau:
Kp= = = 3 , 0 . 40 . 5
350 . 6 5
6 ak
b 35, Ti= b =350(s).
0 200 400 600 800 1000 1200
0 0.5 1 1.5
Hình 2-36. ðặc tính của hệ thống theo phương pháp C-R-H 4 2.3.4. Theo phương pháp kinh nghiệm
Sử dụng quy luật PI với 20% dao ủộng xỏc ủịnh ủược
d d
m K R
K = 0,6 = 19.2 264
5 . 327 . 0
6 .
0 = , Ti = 1.1T= 1.1*264= 290.4(s) Mụ phỏng ủược ủặc tớnh trờn hỡnh 2-37.
0 200 400 600 800 1000 1200
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4
Hỡnh 2-37. ðặc tớnh quỏ ủộ ủiều khiển khi sử dụng phương phỏp kinh nghiệm
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……….. 55 2.3.5. Theo phương pháp thực nghiệm
- Khi sử dụng quy luật tỉ lệ thỡ xỏc ủịnh ủược ủường quỏ ủộ ủiều khiển ủược mụ tả trờn hỡnh 2-38 với hệ số khuếch ủại Km= 13.
0 50 100 150 200 250 300 350 400
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
Hỡnh 2-38. ðường quỏ ủộ ủiều khiển khi sử dụng quy luật P
Từ ủồ thị xỏc ủịnh ủược sai lệch tĩnh δ = 0.2 như vậy tỏc ủộng ủiều khiển 8
.
=0
y∞ , Ud∞ =0.2*13=2.6. Hệ số khuếch ủại ủối tượng Kdt = 0.8/2.6= 0.307 - Khi sử dụng quy luật PI, tỏc ủộng ủiều khiển ở trạng thỏi xỏc lập 3.257
307 . 0
1 =
=
∞
Ud
Diện tích 63
0
=
=t∫qedt
s
Hằng số thời gian tích phân 251.4
1
307 . 0
* 63
* . 13
. = =
= x
K s
Ti Km dt (s)
Hỡnh 3-39 mụ tả ủường quỏ ủộ ủiều khiển sử dụng quy luật PI với Km=13, Ti= 251.4(s).
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……….. 56
0 200 400 600 800 1000 1200
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4
Hỡnh 2-39. ðường quỏ ủộ ủiều khiển khi sử dụng quy luật PI