Từ sơ đồ công nghệ đó đưa ra ở chương 3 và việc xây dựng hàm truyền đạt của các khâu, nghiên cứu lựa chọn hệ thống điều khiển, sơ đồ cấu trúc gồm các khâu sau:
+ Khâu van điều khiển
Hàm truyền đạt van điều khiển: ts
v
V e
s T s K
W −
= + . ) 1
( =
10 ) 1 )(
20 1 (
14 n s s + +
n
+ Khâu đối tượng điều chỉnh Bao hơi Hàm truyền đạt bao hơi:
n ts
bh
n s e s
W Ts
15 ) 1 ( . 1 5 . 12 . 1
1
+
≈
= −
+ Thiết bị đo
Như phần trên đã trình bày, thông thường hằng số thời gian của thiết bị có giá trị rất nhỏ so với hằng số thời gian của quá trình (T= 0.005s), như vậy ta bỏ qua
quán tính của thiết bị đo, coi hàm truyền đạt của thiết bị đo là hệ số K. Hệ số K được xây dựng từ bảng chuyển đổi sau:
Mức: H(m) 0 0 1 1.2
Dòng: I(mA) 0 4 20 20
Bảng 4.2. Bảng chuyển đổi đo mức sang tín hiệu dòng
4.2.2. Sử dụng phần mềm Simulink và Matlab xây dựng sơ đồ cấu trúc mô tả hệ thống điều khiển một vòng điều khiển (một tầng) van điều khiển mức nước bao hơi như sau:
Hình 4.6. Sơ đồ điều khiển một vòng điều khiển van điều khiển mức nước bao hơi 4.2.2.1. Khảo sát đáp ứng của hệ thống khi chưa có bộ điều khiển thứ cấp PID
Đồ thị đáp ứng quá độ của hệ kín như sau:
Hình 4.7. Đồ thị đáp ứng quá độ của hệ thống khi chưa có PID Từ đồ thị hình 4.7 ta nhận thấy rằng hệ thống chưa có bộ điều khiển PID chất lượng của hệ thống là rất kém sai lệch điều chỉnh là rất lớn, thời gian quá độ 120s.
Do đó cần đưa thêm bộ điều khiển PID vào hệ thống nhằm cải thiện chất lượng điều khiển.
Phần mền Simulink cung cấp cho ta công cụ Simulink Response Optimization cho phép ta đánh giá, khảo sát hệ thống một cách trực quan, đồng thời công cụ này cung cấp nhiều phương pháp chỉnh định tham số PID. Ta sử dụng cách tìm tham số PID tối ưu dựa trên những chỉ tiêu chất lượng mong muốn, hệ thống tự động khảo sát các tham số PID sao cho phù hợp với yêu cầu chất lượng điều khiển mong muốn.
4.2.2.2. Giao diện công cụ tìm tham số PID tối ưu
Hình 4.8. Giao diện tìm tham số PID tối ưu 4.2.2.3. Kết quả tìm được tham số PID tối ưu
Hình 4.9. Đồ thị đáp ứng quá độ với tham số tối ưu
4.2.2.4. Hệ số PID tối ưu tìm được:
Hình 4.10. Kết quả tham số PID mong muốn
4.2.2.5. So sánh đồ thị đáp ứng quá độ của hệ thống có bộ điều khiển PID và hệ thống không có bộ điều khiển PID.
Hình 11. Kết quả so sánh đáp ứng quá độ của hệ thống điều khiển có PID và hệ thống điều khiển không có bộ PID
4.2.2.6. Thử nghiệm với các mức đặt khác nhau và so sánh các mức hệ thống điều khiển PID
Hình 12. Đặt các mức thử nghiệm khác nhau 4.2.2.7. Kết quả điều khiển các mức đặt khác nhau tính (m).
Hình 13. Kết quả với các mức đặt khác nhau
4.3. Mô phỏng hoá hệ thống điều khiển khâu cấp nước vào bao hơi hai vòng điều khiển.
4.3.1. Xây dựng cấu trúc hệ thống điều khiển mức nước bao hơi hai vòng điều khiển.
Hình 14. Sơđồđiều khiển hai vòng điều khiển mức nước bao hơi Khảo sát đáp ứng của hệ thống khi chưa có bộ điều khiển sơ cấp PID
Vòng điều khiển thứ cấp như ta đã tìm được PID như Hình 4.10. Kết quả tham số PID mong muốn với Kd=-0.0040; Ki=0.0024; Kp=0.0451 ta giữ nguyên tham số PID ở vòng điều khiển thứ cấp ta đi tìm tham số PID ở vòng điều khiển sơ cấp sử dụng công cụ tìm kiếm Simulink Response Optimization trong phần mền Simulink và Matlab.
Đồ thị đáp ứng quá độ của hệ kín như sau:
Hình 4.15. Đồ thị đáp ứng quá độ của hệ thống khi chưa có PID thứ cấp
Từ đồ thị hình 4.15 ta nhận thấy rằng hệ thống chưa có bộ điều khiển PID chất lượng của hệ thống là rất kém. Do đó cần đưa thêm bộ điều khiển PID vào hệ thống nhằm cải thiện chất lượng điều khiển.
Phần mền Simulink cung cấp cho ta công cụ Simulink Response Optimization cho phép ta đánh giá, khảo sát hệ thống một cách trực quan, đồng thời công cụ này cung cấp nhiều phương pháp chỉnh định tham số PID. Ta sử dụng cách tìm tham số PID tối ưu dựa trên những chỉ tiêu chất lượng mong muốn, hệ thống tự động khảo sát các tham số PID sao cho phù hợp với yêu cầu chất lượng điều khiển mong muốn.
4.3.2. Giao diện công cụ tìm tham số PID tối ưu sơ cấp
Hình 1.16. Giao diện tìm tham số PID tối ưu sơ cấp
4.3.3. Tìm được tham số PID tối ưu sơ cấp
Hình 4.17. Đồ thị đáp ứng quá độ với tham số tối ưu tìm PID sơ cấp
. Hệ số PID sơ cấp tối ưu tìm được:
Hình 4.18. Kết quả tham số PID mong muốn
4.3.4. Đồ thịđáp ứng quá độ của hệ thống có bộđiều khiển PID sơ cấp và.
Hình 19. Kết quả đáp ứng quá độ của hệ thống điều khiểncó PID sơ cấp
4.3.6. Kết quả điều khiển ở mức đặt 0.5 (m).
Hình 20. Kết quả với mức đặt 0.5m
4.4. Mô phỏng hoá hệ thống điều khiển khâu cấp nước vào bao hơi ba vòng điều khiển.
4.4.1. Xây dựng cấu trúc hệ thống điều khiển mức nước bao hơi ba vòng điều khiển có xét đến ảnh hưởng của nhiễu
Hình 21. Sơ đồ điều khiển ba vòng điều khiển mức nước bao hơi
4.4.2. Kết quả điều khiển mức nước bao hơi ba vòng điều khiển có xét đến ảnh hưởng của nhiễu
Hình 22. Kết quả điều khiển ba vòng điều khiển mức nước bao hơi
KẾT LUẬN
Trong các ngành khoa học kỹ thuật nhờ tiến bộ vượt bậc lĩnh vực cảm biến, điện tử công suất, vi điều khiển và vi xử lý các hệ thống điều khiển DSC, PLC trong nhà máy nhiệt điện đốt than những năm gần đây được ứng dụng phổ biến, do đó việc sử dụng phần Matlab và Simulink để nghiên cứu mô phỏng hệ thống tự động hoá cấp nước vào bao hơi của nhà máy nhiệt điện Na Dương – TKV ngày càng trở nên cấp thiết hiện nay. Đó chính là động lực thúc đẩy công trình nghiên cứu ứng dụng trong suốt thời gian qua.
Bản luận văn giới thiệu tổng quan về cấu trúc của hệ thống cấp nước vào bao hơi của nhà máy nhiệt điện đốt than Na Dưong – TKV qua đó dùng phần mền để mô phỏng hệ thống tự động hoá cấp nước vào bao hơi của nhà máy nhiệt điện Na Dương – TKV, qua đó tác giả tập trung nghiên cứu tìm hiểu:
- Nguyên lý làm việc và các thông số kỹ thuật của khâu cấp nước vào bao hơi trong nhà máy nhiệt điện .
- Nghiên cứu và xây dựng mô hình toán học hệ thống điều khiển mức nước bao hơi nhà máy nhiệt điện Na Dương - TKV.
- Nghiên cứu đưa ra hệ điều khiển thích hợp đối với việc điều khiển mức nước bao hơi trong nhà máy nhiệt điện Na Dương - TKV
- Mô phỏng cấu trúc điều khiển đã nghiên cứu và tìm ra tham số tối ưu của bộ điều khiển PID thứ cấp và sơ cấp trong sơ đồ điều khiển mức nước 2và 3 tín hiệu có bù nhiễu.
- Nắm bắt được phương pháp điều khiển mức nước bao hơi giúp cho việc vận hành chúng trong thực tế ở các nhà máy nhiệt điện nói chung và nhà máy nhiệt điện Na Dương nói riêng có hiệu quả cao hơn.
Do thời gian nghiên cứu, trình độ của tác giả, điều kiện thực nghiệm có hạn.
Bản thân tác giả rất mong nhận được ý kiến đóng góp, bổ sung của quý thầy cô, các nhà khoa học, bạn bè đồng nghiệp để bản luận văn được hoàn thiện có tính thực tiễn hơn.
Vấn đề nghiên cứu ứng dụng hệ thống tự động hoá cấp nước vào bao hơi sử dụng phần mền mô phỏng hiện được quan tâm. Tác giả hy vọng bản luận văn là tài liệu tham khảo, khêu gợi sự chú ý, quan tâm của các học viên chuyên ngành tự động hoá.
Một lần nữa tác giả xin chân thành cảm ơn sự quan tâm, tận tình chỉ bảo của PGS.TS Thái Duy Thức, sự giúp đỡ của tập thể các thầy cô giáo Trường Đại Học Mỏ Địa Chất, bạn bè đồng nghiệp đã tạo điều kiện thuận lợi để tác giả hoàn thành bản luận văn này.