u Kr Kd d (3.5)
3.3.2. Mô hình hệ thống điều khiển nhiệt độ sử dụng bộ điều khiển phản hồ
Mô hình hệ thống: Từ mô hình toán học của hệ thống như đã phân tích trong phần 3.2.1, ta có hàm truyền của hệ thống hở như sau:
Hàm truyền: 0.2
(3 1)(180 1)(97 1)
HT
W
s s s (3.29)
Yêu cầu của hệ thống ở đây là phải duy trì nhiệt độ đầu ra của dung dịch keo nhũ ổn định ở 70 C. Tuy nhiên khi ta chưa áp dụng bất kỳ bộ điều khiển nào ở đây thì kết quả đầu ra sẽ là
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Hình 3.13 Kết quả mô phỏng khi chưa có bộ điều khiển phản hồi
Từ kết quả mô phỏng trên ta thấy, hệ thông đạt được trạng thái ổn định là lâu, nhưng lại không bám giá trị 70 C mà tăng lên rất nhiều. Để giải quyết được tính ổn định cũng như đưa hệ thống về giá trị mong muốn, ta áp dụng tiêu chuẩn modul tối ưu để tính toán tham số cho bộ điều khiển phản hồi
Ta có W 2 2 1 2 2 1 K s s (3.30) W W W W W 1 W W W W W C H K K C C H H H K (3.31)
Thay giá trị vào ta có được hàm truyền bộ điều khiển WC như sau:
2(10 1)(3 1)(180 1)(97 1) (10 1)(3 1)(180 1)(97 1) W 0.043(2 2 ) C s s s s s s (3.32)
Đồng thời trong quá trình làm việc như tác giả đã trình bày ở phần trước, lưu lượng dòng keo nhũ và nhiệt độ nước làm mát thường không ổn định, tuy nhiên nhiễu thành phần nhiệt độ nước làm mát trong thực tế là lớn hơn do vậy tác giả đưa thêm cả thành phần nhiễu này trong quá trình mô phỏng và xem xét đáp ứng của hệ thống như thế nào nếu dùng duy nhất bộ điều khiển phản hồi cho trường hợp này.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Sơ đồ cấu trúc toàn hệ thống như sau:
Hình 3.14 Cấu trúc cả hệ thống có thành phần nhiễu
Ở sơ đồ trên, sau khi tính toán được bộ điều khiển phản hồi và đưa thêm thành phần nhiễu, ta tiến hành mô phỏng và kết quả như sau:
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Như kết quả ở trên ta thấy đáp ứng hệ thông tiến về 70 C nhanh hơn nhiều so với trường hợp không có bộ điều khiển phản hồi, đồng thời sai lệch tiến về gần như bằng không. Tuy nhiên khi có nhiễu nhiệt độ nước làm mát tác động làm cho hệ thống khá lâu mới đưa được về ổn định, điều này không tốt cho chất lượng đầu ra của dòng keo nhũ. Chính vì vậy, tác giả đề xuất áp dụng kết hợp bộ điều khiển phản hồi và bộ điều khiển truyền thẳng (feed - forward) để giải quyết hiện tượng này, nhằm làm cho hệ thống ổn định trong suốt quá trình làm việc để giữ cho chất lượng và nhiệt độ dòng keo nhũ đầu ra được ổn định.