Áp dụng bộ điều khiển PI đƣợc xác định trong chƣơng 2 theo phƣơng pháp Tối ƣu mô đun, ta đƣợc nhƣ sau:
) 805 , 322 1 1 ( 099 , 133 ) 1 1 ( ) ( ) ( s s T K s G s G I p PI dk Nhiệt độ đặt là 0 50 T = C
56
Đáp ứng của hệ thống gia nhiệt, và tín hiệu điều khiển:
Nhiệt độ đặt Nhiệt độ đầu ra
Khi nhiễu phụ tải: hai van điện từ 30% để cấp nƣớc lạnh vào trong bình gia nhiệt
Nhận xét: Với nhiệt độ đặt là 500C, sau khoảng thời gian 148 giây từ 3:40:40 đến 3:43:8 (3 giờ: 43 phút: 8 giây) là hệ thống đạt trạng thái xác lập. Độ quá điều chỉnh là 2.5%. Khi có nhiễu tác đông tại thời điểm 3:48:19, bộ điều khiển đƣa ra tác động cho đến khi hệ gia nhiệt đạt 500
C.
Khi có sự thay đổi tín hiệu đặt ở đầu vào, cụ thể nhiệt độ đặt 0
70C
T =
Nhiễu phụ tải Nhiệt độđặt Nhiệt độ đầu ra
58
Nhiệt độ đặt Nhiệt đầu ra
Nhiệt độ môi trƣờng
Khi có nhiễu phụ tải tác động: cụ thể mở thêm hai van điện từ 30% để cấp nƣớc lạnh vào trong bình gia nhiệt:
Nhận xét:
- Khi có sự thay đổi tín hiệu đặt cụ thể tăng 700C, bộ điều khiển tác động tín hiệu điều khiển làm cho nhiệt độ bình gia nhiệt tăng lên sau khoảng thời gian là 150 giây.
- Khi có nhiễu phụ tải tác động cụ thể tăng thêm 30% lƣợng nƣớc lạnh bơm vào bình gia nhiệt, là cho nhiệt độ trong bình giảm xuống, tuy nhiên do tác động của bộ điều khiển làm cho nhiệt độ trong bình gia nhiệt tăng lên bằng nhiệt độ đặt,
- Cả hai điều trên chứng tỏ tính ổn định và bền vững của bộ điều khiển đƣợc thực thi trên PLC S7 300
Nhiễu phụ tải Nhiệt đầu ra
60
Kết luận chƣơng 3
Chƣơng 3 tác giả đã giải quyết các vấn đề sau:
- Tìm hiểu các Modul đọc tín hiệu đầu vào FC105 và Modul xuất tín hiệu đầu ra FC 106 và bộ điều khiển PID số FB41 trong phần mềm SIMATIC S7 300 của hãng SIMEN.
- Lập trình chƣơng trình điều khiển nhiệt độ dựa trên phần mền SIMATC S7 300 trong đó giới thiệu chi tiết các bƣớc thực hiện.
- Thiết kế đƣợc giao diện ngƣời máy (HMI) dựa trên phần mền Win CC, trong đó nhiệt độ đặt và các tham số của bộ điều khiển PID có thể thay đổi đƣợc, hơn nữa ngƣời vận hành có thể theo dõi trực tiếp trên biểu đồ giao diện hiển thị trực quan.
- Các kết quả nhận dạng và thiết kế bộ điều khiển trong chƣơng 1 và chƣơng 2 là chính xác, điều này đƣợc minh chứng bằng thực nghiệm đƣợc kiểm chứng trong các trƣờng hợp thay đổi nhiệt độ đặt và khi có nhiễu phụ tải tác động vào hệ thống gia nhiệt.
- Các kết quả thực nghiệm phù hợp yêu cầu công nghệ đƣợc đƣa ra trong chƣơng 1 và các mô phỏng và khảo sát chi tiết các bộ điều khiển trong chƣơng 2.
KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN
Luận văn đã hoàn thành một số công việc sau đây:
- Tìm hiểu Toolbox Identification của Matlab và ứng dụng vào việc mô hình hóa thiết bị gia nhiệt.
- Nghiên cứu một số phƣơng pháp tổng hợp bộ điều khiển cho đối tƣợng gia nhiệt. Thực hiện tổng hợp bộ điều khiển, mô phỏng kiểm chứng và so sánh chất lƣợng hệ thống điều khiển thiết bị gia nhiệt để từ đó lựa chọn đƣợc bộ điều khiển phù hợp nhất cho đối tƣợng gia nhiệt.
- Tìm hiểu PLC S7-300, phần mềm STEP 7 và WinCC. Tổng hợp bộ điều khiển cho thiết bị gia nhiệt bằng các Module điều khiển quá trình của STEP 7. - Cài đặt phần mềm thiết kế và chạy trên hệ thống gia nhiệt trong phòng thí nghiệm của trƣờng ĐHKTCN Thái Nguyên. Chất lƣợng hệ thống thực hoàn toàn phù hợp với các kết quả mô phỏng kiểm chứng ở chƣơng 2.
Hƣớng nghiên cứu phát triển của luận văn là có thể nghiên cứu thêm một vài phƣơng pháp điều khiển khác cũng phù hợp với đối tƣợng nhiệt nhƣ:
- Vì việc nhận dạng đối tƣợng chỉ tại một điểm cụ thể cho nên mô hình đối tƣợng chỉ chính xác xung quanh điểm làm việc. Cho nên ta nên sử dụng bộ điều khiển mờ (FLC) hoặc bộ điều khiển mờ lai để điều khiển đối tƣợng gia nhiệt trên vì ƣu điểm của bộ điều khiển FLC là không cần biết chính xác mô hình đối tƣợng.
- Hệ điều khiển gia nhiệt trên có thể áp dụng phƣơng pháp điều khiển dự báo (MPC), lúc này mô hình của đối tƣợng sẽ đƣợc nhận dạng oline và chất lƣợng của hệ thống gia nhiệt sẽ đƣợc nâng cao và cải thiện tốt hơn.
62
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Nguyễn Doãn Phƣớc, (2010), Lý thuyết điều khiển tuyến tính, NXB Khoa học Kỹ thuật;
2. Nguyễn Thƣơng Ngô, (2008), Lý thuyết điều khiển thông thường và hiện đại, Quyển 1 : Hệ điều khiển tuyến tính, NXB Khoa học Kỹ thuật;
3. Camacho E. F. & Bordons C (2007), Model predictive control, Springer, London;
4. Nguyễn Doãn Phƣớc, Phan Xuân Minh, (2001), Nhận dạng hệ thống điều
khiển , NXB Khoa học Kỹ thuật,
5. Phạm Văn Thiêm, Nguyễn Thị Thanh Quỳnh, Thiết kế bộ điều khiển PID và
FLC cho hệ thống gia nhiệt, Tạp chí khoa học công nghệ ĐH Thái Nguyên
6. Nguyễn Thị Ngọc Mai, (2005), Microsoft Visual Basic 6.0 lập trình cơ sỡ dữ liệu, NXB lao động xã hội;
7. Hoàng Minh Sơn (2009), Điều khiển quá trình, NXB Khoa học Kỹ thuật 9. Nguyễn Phùng Quang (2006) MATLAB và SIMULINK dành cho kỹ sư điều
khiển tự động, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, Hà Nội.
10. Nguyễn Doãn Phƣớc, Phan Xuân Minh, Vũ Việt Hà (2007): Tự động hóa với