- Phần hạ nhiệt độ nung: Tốc độ hạ nhiệt độ cần phải đảm bảo để không xảy ra hiện tượng “lạnh đột ngột” gây nứt sản phẩm.
Theo luật Min: µX ∩Y (b) = Min{µX (b), µY (b)}
4.3.4 Nhận xét tổng quát kết quả mô phỏng
- Bộ chỉnh định mờ tham số PID làm việc tốt, giúp cho hệ thống điều khiển rất ổn định, thời gian đáp ứng nhanh, độ quá điều chỉnh rất nhỏ, sai lệch tĩnh bằng 0, giá trị nhiệt độ thực tế cần điều chỉnh bám rất sát giá trị đặt. Ngoài ra khi hệ thống điều khiển không ổn định, sai lệch đầu vào khác 0 khi đó bộ chỉnh định mờ đã tự động chỉnh định lại ba tham số KP, TI, TD để đưa nhanh hệ thống trở về trạng thái ổn định.
- Khi thay đổi nhiều giá trị nhiệt độ đặt mong muốn khác thì bộ chỉnh định mờ PID vẫn làm việc tốt.
Luận Văn Thạc Sỹ Kỹ Thuật
- Bộ chỉnh định mờ tham số PID cũng làm việc tốt ngay cả khi thay đổi đối tượng nhiệt khác nhau với hằng số thời gian quán tính T= 90÷100, thời gian trễ
τ=5÷10s.
- Việc ứng dụng phương pháp tự chỉnh định mờ tham số PID vào trong thực tế bộ điều khiển nhiệt độ lò nung gạch Granite với dải tham số điều chỉnh rộng là phù hợp và chắc chắn sẽ đem lại chất lượng điều khiển cao cho hệ thống.
- Từ đây ta có thể rút ra được nguyên lý chỉnh định mờ thông số PID để đáp ứng các chỉ tiêu chất lượng cho hệ thống điều khiển giúp cho người vận hành lò nung có thể làm chủ tốt hơn hệ thống điều khiển dây chuyền thiết bị của mình:
Chỉ tiêu chất lượng Thay đổi thông số
Tăng KP Giảm TI Tăng TD
Thời gian quá độ Thay đổi ít Giảm Giảm
Độ quá điều chỉnh Tăng Tăng Tăng
Sai lệch tĩnh Không
kết luận
Luôn mất Không kết luận
Độ dự trữ ổn định Giảm Tăng ít Giảm
Bền vững với nhiễu đo Tăng Giảm ít Tăng
Từ đồ thị mô phỏng (hình 4.36) ta thấy trong khoảng thời gian đầu cho tới khi đạt giá trị xác lập tín hiệu điều khiển lớn nên ta cần giá trị tham số KP lớn, giá trị tham số TI lớn, giá trị tham số TD nhỏ để giá trị nhiệt độ nhanh đạt đến giá trị cài đặt. Tại thời điểm xác lập tín hiệu điều khiển nhỏ để tránh hiện tượng quá điều chỉnh do đó ta cần giảm giá trị tham số KP, giảm giá trị tham số TI, tăng giá trị tham số TD để giá trị nhiệt độ ổn định gần nhất với giá trị cài đặt.
Luận Văn Thạc Sỹ Kỹ Thuật
KẾT LUẬN
Việc nâng cao chất lượng của hệ thống điều khiển luôn là tiêu chí hàng đầu của những người làm điều khiển, vận hành. Để làm được việc đó, ngoài những thuật toán điều khiển phù hợp thì vấn đề đặt ra không kém phần quan trọng đó là việc nhận dạng mô hình toán học của đối tượng điều khiển. Tuy nhiên đối với những đối tượng điều khiển phức tạp như lò nung gạch Granite thì vấn đề này thật sự khó khăn trong việc thực hiện đối với các bộ điều khiển truyền thống để loại ra những thay đổi, sự không ổn định trong điều khiển. Nội dung luận văn này đã đưa chúng ta tới nghiên cứu áp dụng những kỹ thuật điều khiển thông minh như là điều khiển mờ, đây là một giải pháp tốt khi không bị phụ thuộc vào mô hình toán học của đối tượng điều khiển.
Bộ điều khiển PID truyền thống (không mờ) được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp với các hệ số của nó được điều chỉnh bằng tay dựa trên khối lượng nhiệt và giá trị điểm đặt và nó còn phụ thuộc nhiều vào chất lượng thiết bị, vào chuyên gia chỉnh định. Ngoài ra trong thực tế có nhiều thiết bị có dải nhiệt độ rộng yêu cầu các hệ số PID khác nhau nhiều so với những thiết bị có dải nhiệt độ hẹp. Việc điều chỉnh các tham số KP, TI, TD cho quá trình điều khiển nhiệt độ ở phạm vi rộng là khá tốn nhiều chi phí, thời gian cài đặt chỉnh định. Vấn đề sẽ phức tạp hơn khi các tham số KP, TI, TD là không chính xác được nhập vào do sự thiếu hiểu biết về quá trình điều khiển nhiệt độ điều đó còn làm cho hệ thống càng không ổn định gây ra nhiều hư hỏng cho sản phẩm. Và càng khó khăn hơn trong việc xử lý các vấn đề thời gian trễ tồn tại trong hệ thống. Sự thay đổi trong sản xuất và phát triển sản phẩm mới, sự cưỡng ép vật lý ở điểm đặt cảm biến nhiệt độ tại các vị trí khác nhau gây ra sự thay đổi thời gian trễ trong hệ thống. Nó cũng cho thấy rằng những bộ điều khiển PID truyền thống ngày càng có nhiều hạn chế khi ứng dụng trong hệ thống chứa những ẩn số phi tuyến như sự bão hòa ỏ vùng chết và hiện tượng trễ.
Sau thời gian khảo sát thực trạng, thu thập các số liệu thực tế của hệ thống điều khiển và giám sát nhiệt độ lò nung tại công ty gạch granite Đồng Nai, kết hợp với việc nghiên cứu lý thuyết mờ, thực hiện cài đặt mô phỏng trên phần mềm Matlab luận văn của tôi đã hoàn thành và đạt được những kết quả rất khả quan sau:
- Xây dựng được cấu trúc, các luật điều khiển dùng để cài đặt cho bộ điều khiển PID chỉnh định tham số mờ để ứng dụng vào điều khiển và giám sát nhiệt độ lò nung gạch granite cải thiện chất lượng điều khiển tốt hơn hệ thống điều khiển cũ, đáp ứng được yêu cầu thực tế.
- Bộ chỉnh định tham số mờ PID giúp cho việc chỉnh định tự động không cần sự can thiệp của người vận hành, thời gian đáp ứng nhanh, giá trị nhiệt độ thực tế điều khiển bám sát giá trị đặt, giảm chi phí thay thế thiết bị, chi phí thhời gian chỉnh định.
- Mở ra khả năng ứng dụng phương pháp chỉnh định tham số PID mờ của
Zhao,Tomizuka và Isaka và phương pháp cải tiến 3 đầu vào, vào các hệ thống điều khiển cần sự đáp ứng nhanh trong thực tế công nghiệp.
- Là tài liệu tham khảo giúp cho các cán bộ kỹ thuật, công nhân vận hành sản xuất tham khảo về hệ thống điều khiển khi ứng dụng logic mờ. Qua đó, có thể ứng dụng cải tiến thay thế các bộ điều khiển cũ với phương pháp điều khiển PID kinh điển bằng các bộ điều khiển có hệ logic mờ thế hệ mới như bộ điều khiển nhiệt độ
ASCON SERI – XF vào thực tế sản xuất tại doanh nghiệp nhằm nâng cao chất
lượng sản phẩm.
Tuy nhiên do thời gian và kiến thức có hạn nên luận văn còn có một số hạn chế như sau :
Mặc dù thiết kế được bộ điều khiển PID có tham số chỉnh định trên cơ sở hệ logic mờ (FUZZY PID) kết quả thu được là rất khả quan, vẫn còn nhiều tồn tại chưa được giải quyết:
Chúng ta chưa thể phân tích để đảm bảo tính ổn định và bền vững của hệ logic mờ FPID. Thêm nữa, các kết quả thu được hoàn toàn chỉ dựa trên mô phỏng sẽ có nhiều va vấp khi ứng dụng vào thực tế. Bộ PID chỉnh định tham số mờ mới chỉ đáp ứng cho đối tượng biến đổi chậm như đối tượng nhiệt còn các đối tượng điều khiển cần sự đáp ứng nhanh như: điều khiển Robot, các hệ truyền động thì chưa thực hiện được. Trong phạm vi luận văn tác giả mới nghiên cứu được sự đáp ứng tốt trong dải chỉnh định của các tham số: KP= 0÷10, TI=0÷175, TD=0÷3.75
Luận Văn Thạc Sỹ Kỹ Thuật
Hướng phát triển của luận văn:
Đối với đối tượng lò nung công nghiệp: tăng cường khả năng đáp ứng ở tầm nhiệt độ lớn, giảm thời gian xác lập, giảm sai số (chỉnh tinh) hơn nữa …
Nghiên cứu bộ điều khiển PID mờ tự động chỉnh định với dải tham số rộng hơn Nghiên cứu bộ điều khiển PID mờ chỉnh định tham số PID cho các đối tượng cần sự đáp ứng nhanh như: điều khiển Robot, các hệ truyền động.
Mở rộng phạm vi nghiên cứu ứng dụng phương pháp chỉnh định tham số PID mờ cho nhiều loại lò nung khác nhau, cho nhiều lĩnh vực.
Ứng dụng cài đặt các luật điều khiển của phương pháp chỉnh định tham số PID mờ cải tiến ba đầu vào cho bộ điều khiển Ascon Seri-XF có tích hợp nguyên lý điều khiển mờ để đưa vào thực tế hệ thống điều khiển sản xuất gạch Granite.