3.3.1.1 Khối tỏch kờnh
Khối tỏch kờnh được thiết kế cho trạng thỏi phõn tỏch tĩnh sao cho khụng cú ảnh hưởng từ biến vào v1 lờn biến ra c2 cũng như từ biến vào v2 lờn biến ra c1. Từ đú dễ dàng thu được điều kiện xỏc lập khi s=0:
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn * 12 12 11 * 21 21 22 (0) (0) (0) 0 (0) (0) (0) 0 c c G G G G G G
Với G11, G12, G21, G22 là cỏc hàm truyền của hệ thống Theo (1.35) giỏ trị hệ số tỷ lệ của khối tỏch kờnh là:
* 12 * 21 12 21 11 22 (0) (0) (0) 0.9844 (0) 0.987 (0) (0) c c G G G va G G G
Biến vào của quỏ trỡnh tỏch kờnh giờ đõy là v1 và v2. Hàm truyền đạt của nhỏnh chớnh: * 1 11 21 12 * 2 22 12 21 2.503 ( ) ( ) ( ) ( ) 1 96.04 3.0557 ( ) ( ) ( ) ( ) 1 96.04 m c m c G s G s G s G s S G s G s G s G s S 3.3.1.2 Bộ điều khiển
Sau khi tỏch kờnh ta cú thể tiến hành thiết kế bộ điều khiển cho từng kờnh độc lập. Để làm điều này ta ỏp dụng phương phỏp xấp xỉ Ziegler – Nichols.
Hàm truyền của hệ thống nhận được chớnh là quan hệ giữa nồng độ thành phần cỏc cấu tử và lưu lượng dọng hồi lưu nhận được từ xung kiển tra mụ hỡnh động học khi xột tới sự thay đổi dũng hồi lưu ngoài trờn đỡnh và dũng hồi lưu ở đỏy thỏp.
Dựa theo cỏc đường cong nhận được từ thực nghiờm ta xỏc định được cỏc tham số K,L, T theo dạng đồ thị quỏ độ của hệ thống TL5.
Kờnh điều khiển hợp chất sản phẩm đỉnh xD , mụ hỡnh đối tượng cú đỏp ứng đầu ra dạng hỡnh chữ S, ỏp dụng phương phỏp xấp xỉ Ziegler – Nichols ta cú:
11 1 1 1 (1 ) c P I G k T S
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
Theo đặc tớnh thực nghiệm của hệ thống ta cú mụ phỏng xỏc định được:
1 1.128; 1 81.878; 1 2.503
L T k
Cỏc tham số bộ điều khiển PI được xỏc định như sau:
1 1 1 1 1 1 0.9 0.9*82 10 10*1.128 26.1; 3.76 ( ) 2.503*1.128 3 3 P I T L K T phut k L 11 1 26.1(1 ) 3.76 c G S
Với kờnh điều khiển hợp chất sản phẩm đỏy xB , mụ hỡnh đối tượng cú đỏp ứng đầu ra dạng hỡnh chữ S, ỏp dụng phương phỏp xấp xỉ Ziegler – Nichols ta cú:
22 2 2 1 (1 ) c P l G K ST Cỏc thống số :L2 0.993;T2 126.43;k2 3.0557
Cỏc tham số của bộ điều khiển PI được xỏc định như sau:
2 2 2 2 2 2 22 0.9 0.9*126.43 10 10*0.993 37.5; 3.31( ) 3.0557 *0.993 3 3 1 37.5(1 ) 3.31 P I c T L K T phut k L G S
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
3.3.2 Mụ phỏng hệ thống
Kết quả mụ phỏng điều khiển thỏp chưng cất bằng bộ điều khiển đa biến Để mụ phỏng kết quả tớnh toỏn điều khiển thỏp chưng cất ta dung phần mềm matlab 7.0. Với thụng số đó tớnh toỏn được ta lập sơ đồ mụ phỏng như sau:
Hỡnh 3.10 Sơ đồ mụ phỏng thỏp chưng cất.
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
Hỡnh 3.12 Sơ đồ mụ phỏng bộ điều khiển PI
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
Kết quả mụ phỏng được lấy từ hai khối scope 1 và scope2 như sau:
Hỡnh 3.14 Nồng độ sản phẩm đỉnh thỏp khi cú bộ tỏch kờnh (thời gian (phỳt))
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
3.4 So sỏnh và đỏnh giỏ hệ thống điều khiển thỏp lọc dầu và hoỏ lỏng khi cụng nghiệp
Sơ đồ tổng quỏt mụ phỏng sự so sỏnh giữa hai phương phỏp điều khiển thỏp bằng bộ điều khiển đa biến và phương phỏp điều khiển thỏp khụng sử dụng bộ điều khiển đa biến. Sự thay đổi nồng độ sản phẩm đỉnh thỏp khi cú bộ tỏch kờnh (đường b) và khi khụng cú bộ tỏch kờnh (đường a).
Hỡnh 3.16 Sơ đồ tổng quỏt mụ phỏng sự so sỏnh giữa hai phương phỏp điều khiển thỏp bằng bộ điều khiển đa biến và phương phỏp điều khiển thỏp khụng sử dụng bộ điều khiển đa biến.
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
Kết quả mụ phỏng sự thay đổi sản phẩm đỉnh và đỏy thỏp được thể hiện ở hai khối scope2 và scope3.
Hỡnh 3.17 Sự thay đổi sản phẩm đỉnh thỏp (thời gian (phỳt)) (đường a: chưa cú tỏch kờnh, đường b: cú tỏch kờnh)
Nhận xột
Với kết quả thu được từ sơ đồ mụ phỏng trờn ta cú thể thấy hệ thống khi chưa sử dụng bộ tỏch kờnh thỡ cú quỏ trỡnh quỏ độ lớn, thời gian quỏ độ lờn đến hơn 17phỳt, độ quỏ điều chỉnh xấp xỉ 2%, đặc tớnh đầu ra luụn dao động.
Khi cú bộ tỏch kờnh thỡ chất lượng đầu ra được nõng cao, dao động giảm đỏng kể, thời gian đạt trạng thỏi ổn định nhanh hơn chỉ cũn 11phỳt, độ quỏ điều chỉnh cũng khụng cũn và đạt cỏc yờu cầu đặt ra.
a b
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
Hỡnh 3.18 Sự thay đổi sản phẩm đỏy thỏp (thời gian (phỳt)) (đường b: cú tỏch kờnh, đường a: chưa cú tỏch kờnh)
Nhận xột
Với kết quả thu được từ sơ đồ mụ phỏng trờn ta cú thể thấy hệ thống khi chưa sử dụng bộ tỏch kờnh thỡ cú quỏ trỡnh quỏ độ lớn, thời gian quỏ độ lờn đến gẩn 19 phỳt, độ quỏ điều chỉnh cao xấp xỉ 9%, đặc tớnh đầu ra luụn dao động.
Khi cú bộ tỏch kờnh thỡ chất lượng đầu ra được nõng cao, dao động giảm đỏng kể, thời gian đạt trạng thỏi ổn định nhanh hơn chỉ cũn 11phỳt, độ quỏ điều chỉnh khụng cũn và đạt cỏc yờu cầu đặt ra.
a b
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
Kết quả mụ phỏng sai lệch hai tớn hiệu đỉnh và đỏy thỏp được thề hiện ở hai khối scope4 và scope5.
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
Hỡnh 3.20 Sai lệch hai tớn hiệu đỏy (thời gian (phỳt))
Nhận xột:
So sỏnh giữa hai tớn hiệu khi cú tỏch kờnh và chưa cú tỏch kờnh, giữa hai tớn hiệu sai lệch 1%.
Kết luận : Từ kết quả mụ phỏng ở trờn ta thấy rằng khi sơ đồ chưa cú bộ tỏch
kờnh thỡ đặc tớnh dao động mạnh và khụng ổn định, khi cú bộ tỏch kờnh thỡ chất lượng đầu ra được nõng cao, dao động giảm đỏng kể, thời gian đạt trạng thỏi ổn định nhanh hơn, độ quỏ điều chỉnh cũng nhỏ hơn và đạt cỏc yờu cầu đặt ra.
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
CHƢƠNG IV: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1. Kết luận
Luận văn đó tập trung phõn tớch đỏnh giỏ hệ thống điều khiển cỏc thỏp chưng cất hiện tại, mụ hỡnh húa, mụ phỏng , khảo sỏt và đỏnh giỏ cỏc đặc tớnh của thỏp. Trờn cơ sở đú nghiờn cứu ứng dụng điều khiển đa biến nhằm nõng cao chất lượng hệ thống điều khiển thỏp chưng cất và húa lỏng. Luận văn đó tập trung đi vào phõn tớch và giản quyết những vấn đề sau:
* Giới thiệu tổng quan về chất lượng hệ thống điều khiển thỏp chưng cất hiện tại ở Việt Nam. Giới thiệu chung về tự động húa quỏ trỡnh lọc dầu và húa lỏng khớ, nờu bật được tớnh năng và ưu điểm vượt trội của phương phỏp chế biến khớ bằng phương phỏp chưng cất.
*Đề tài đó khảo sỏt, xõy dựng được mụ hỡnh toỏn học của thỏp chưng cất và đỏnh giỏ được chất lượng hệ thống điều khiển thỏp chưng cất.
*Ứng dụng điều khiển tỏch kờnh cho phộp khắc phục được ảnh hưởng qua lại của cỏc kờnh trong cỏc đối tượng điều khiển đa biến như thỏp chưng cất. Vỡ cỏc hệ thống điều khiển hiện tai ở nhà mỏy xử lý khớ dựa trờn cơ sở của quỏ trỡnh điều khiển riờng biệt từng đại lượng, ớt chỳ ý đến ảnh hưởng qua lại của cỏc đại lượng đượng điều khiển trong cựng 1 đối tượng, mà khi tỏc động điều chỉnh 1 đại lượng nào đú trong thỏp chưng cất thỡ cũng cần phải điều chỉnh cỏc đại lượng khỏc liờn quan trong thỏp. Do đú đề tài đó ứng dụng điều khiển tỏch kờnh vào việc nõng cao chất lượng hệ thống điều khiển thỏp chưng cất và húa lỏng khớ. Sử dụng mụ hỡnh toỏn học
Đề tài đó xõy dựng được mụ hỡnh toỏn học mụ phỏng đặc tớnh thỏp chưng cất theo hệ đa biến, đó phõn tớch đỏnh giỏ được chất lượng hệ thống điều khiển thỏp chưng cất và húa lỏng khớ.
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
4.2.Kiến nghị
Tiếp tục hoàn thiện cơ sở lý thuyết về, ứng dụng điều khiển mờ, điều khiển thớch nghi để nõng cao chất lượng hệ thống điều khiển thỏp chưng cất.
Ứng dụng đề tài để phỏt triển nhận dạng tỡm ra mụ hỡnh của thỏp chưng cất nhiều thành phần.
Để nõng cao tớnh xỏc thực của đề tài, luận văn kiến nghị xõy dựng một mụ hỡnh thỏp lọc dầu và húa lỏng khớ thực tế đỏnh giỏ việc nõng cao chất lượng hệ thống điều khiển thỏp lọc dầu và húa lỏng khớ.
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
Tài liệu tham khảo
[1]. Nguyễn Thương Ngụ, Lý thuyết điều khiển tự động hiện đại, NXB Khoa học kỹ thuật, 1999.
[2]. Phạm Cụng Ngụ, Lý thuyết điều khiển tự động, NXB Khoa học kỹ thuật, 1998.
[3]. Nguyễn Doón Phước, Lý thuyết điều khiển nõng cao, NXB Khoa học kỹ thuật, 2007.
[4]. Nguyễn Doón Phước, Phan Xuõn Minh, Điều khiển tối ưu và bền vững, NXB Khoa học kỹ thuật, 2000.
[5]. Nguyễn Phựng Quang: MATLAB & Simulink dành cho kỹ sư điều khiển tự động, NXB Khoa học & kỹ thuật, 2006.
[6]. Hoàng Minh Sơn, Cơ sở hệ thống điều khiển quỏ trỡnh, NXB Đại học Bỏch Khoa Hà Nội, 2009.
[7]. Bựi Cụng Cường, Nguyễn Doón Phước, Hệ mờ mạng nơron và ứng dụng, NXB Khoa học kỹ thuật, 2000.