Tổng hợp bộ điều khiển cho đối tượng tích phân quán tính bậc nhất luận án tiến s
Tổng hợp toàn diện các bộ điều khiển cho hệ thống tích phân quán tính bậc. Tìm hiểu nguyên lý thiết kế, thuật toán và ứng dụng thực tiễn trong điều khiển.
Năm xuất bản
Số trang
62
Thời gian đọc
10 phút
Lượt xem
0
Lượt tải
0
Phí lưu trữ
40 Point
Tổng quan nhanh
- Chủ đề:
- Tổng quan về điều khiển quá trình, đối tượng tích phân.
- Số trang:
- 62 trang
- Trường:
- Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp - Đại học Thái Nguyên
- Chuyên ngành:
- Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa
- Tác giả:
- Hoàng Mạnh Hùng
- Năm:
- 2014
Tóm tắt nội dung luận án
I.
Điều khiển quá trình là lĩnh vực ứng dụng quan trọng trong các ngành công nghiệp. Nó đảm bảo các biến quá trình duy trì giá trị mong muốn. Yêu cầu điều khiển bao gồm sự ổn định, tốc độ nhanh và độ chính xác cao. Phân tích yêu cầu giúp đặt bài toán điều khiển phù hợp. Việc thiết kế chiến lược điều khiển hiệu quả là cần thiết. Mục tiêu chính là duy trì chất lượng sản phẩm và tối ưu hóa sản xuất. Nghiên cứu này tập trung vào đối tượng tích phân quán tính bậc nhất, một mô hình phổ biến trong nhiều hệ thống công nghiệp. Việc hiểu rõ cấu trúc và động học của loại đối tượng này là chìa khóa để tổng hợp bộ điều khiển thành công.
1.1. Khái niệm yêu cầu của điều khiển quá trình tự động.
Điều khiển quá trình là một lĩnh vực ứng dụng trọng yếu của kỹ thuật điều khiển tự động. Mục tiêu là giữ các biến quá trình ở điểm đặt mong muốn. Các yêu cầu chính của hệ thống điều khiển bao gồm tính ổn định, tốc độ đáp ứng nhanh và độ chính xác cao. Phân tích sâu các yêu cầu này giúp xác định bài toán điều khiển cụ thể. Từ đó, xây dựng chiến lược điều khiển phù hợp với mô hình quá trình. Điều này đảm bảo hiệu quả vận hành, chất lượng sản phẩm.
1.2. Thành phần cơ bản của hệ thống điều khiển phản hồi.
Hệ thống điều khiển phản hồi là cấu trúc điều khiển phổ biến. Các thành phần cơ bản bao gồm cảm biến, bộ điều khiển, thiết bị chấp hành và đối tượng điều khiển. Cảm biến đo lường biến quá trình thực tế. Bộ điều khiển xử lý tín hiệu từ cảm biến và điểm đặt. Nó tạo ra tín hiệu điều khiển. Thiết bị chấp hành tác động lên đối tượng. Tín hiệu phản hồi giúp hệ thống tự động điều chỉnh. Cấu trúc này đảm bảo tính ổn định và độ chính xác của hệ thống.
1.3. Vai trò của đối tượng tích phân quán tính bậc nhất.
Đối tượng tích phân quán tính bậc nhất là một mô hình toán học quan trọng. Nó đại diện cho nhiều quá trình công nghiệp. Ví dụ điển hình là hệ thống điều khiển mức chất lỏng. Nghiên cứu mô hình này giúp nắm bắt động học của hệ thống. Từ đó, phát triển các chiến lược điều khiển tối ưu. Việc tổng hợp bộ điều khiển cho đối tượng này mang lại ý nghĩa thực tiễn cao. Nó góp phần nâng cao hiệu suất và ổn định của các hệ thống tự động hóa.
II.
Mô tả toán học là bước không thể thiếu trong thiết kế hệ thống điều khiển. Nó cung cấp một khung làm việc để phân tích động học hệ thống. Việc biểu diễn chính xác đối tượng dưới dạng toán học cho phép dự đoán hành vi và thiết kế bộ điều khiển. Đối tượng tích phân quán tính bậc nhất có cấu trúc hàm truyền đặc trưng. Hàm truyền này kết hợp yếu tố tích phân và quán tính bậc nhất, phản ánh nhiều quá trình vật lý. Hiểu rõ hàm truyền giúp nhận diện các đặc tính quan trọng như độ lợi, hằng số thời gian và khả năng tích lũy. Bên cạnh đó, các thiết bị chấp hành cũng cần được mô tả toán học. Điều này đảm bảo mô hình toàn hệ thống đủ chính xác cho việc thiết kế và chỉnh định bộ điều khiển.
2.1. Khái quát chung về mô hình toán học hệ thống điều khiển.
Mô hình toán học là nền tảng để phân tích, thiết kế hệ thống điều khiển. Nó biểu diễn mối quan hệ giữa các biến của hệ thống. Mô hình có thể là phương trình vi phân hoặc hàm truyền. Việc xác định chính xác mô hình giúp dự đoán hành vi hệ thống. Nó là bước đầu tiên và quan trọng nhất. Mục tiêu là tạo ra mô hình đủ đơn giản để sử dụng, nhưng đủ phức tạp để phản ánh thực tế. Điều này hỗ trợ hiệu quả trong Thiết kế bộ điều khiển PID.
2.2. Hàm truyền đối tượng tích phân quán tính bậc nhất.
Hàm truyền của đối tượng tích phân quán tính bậc nhất có dạng cụ thể. Nó thường là K / [s(Ts + 1)]. Trong đó, K là độ lợi của quá trình, T là hằng số thời gian quán tính. Thành phần 1/s biểu thị tính chất tích phân của đối tượng. Hàm truyền đối tượng tích phân quán tính này thể hiện sự trễ và khả năng tích lũy tín hiệu. Việc phân tích hàm truyền giúp hiểu rõ đặc tính động học. Đây là cơ sở vững chắc để Chỉnh định bộ điều khiển.
2.3. Mô tả các thiết bị chấp hành trong hệ điều khiển.
Thiết bị chấp hành là bộ phận thực hiện lệnh điều khiển từ bộ điều khiển. Van điều khiển và bơm là những ví dụ phổ biến. Mô hình toán học của thiết bị chấp hành cũng cần được xác định. Đặc tính phi tuyến hoặc trễ của chúng ảnh hưởng đến hiệu suất toàn hệ thống. Việc đưa các mô hình này vào mô hình tổng thể là cần thiết. Điều này đảm bảo tính chính xác của quá trình mô phỏng và Thiết kế bộ điều khiển.
III.
Thiết kế bộ điều khiển là trọng tâm của kỹ thuật điều khiển tự động. Bộ điều khiển PID là loại phổ biến nhất do tính linh hoạt và hiệu quả. Nó được sử dụng rộng rãi trong nhiều ứng dụng công nghiệp. Việc lựa chọn luật điều khiển PID phù hợp là rất quan trọng. Đối với Đối tượng tích phân quán tính bậc nhất, bộ điều khiển PI thường mang lại hiệu suất tốt. Thành phần tích phân giúp loại bỏ Sai lệch tĩnh, còn thành phần tỷ lệ cải thiện tốc độ đáp ứng. Quá trình thiết kế bao gồm việc xác định mô hình, chọn cấu trúc và chỉnh định các tham số. Các phương pháp thiết kế cần đảm bảo tính ổn định và Đáp ứng quá độ mong muốn. Điều này đòi hỏi sự hiểu biết sâu sắc về động học đối tượng và nguyên lý điều khiển.
3.1. Giới thiệu tổng quan về các bộ điều khiển phổ biến.
Bộ điều khiển PID là loại được sử dụng rộng rãi nhất trong công nghiệp. Nó kết hợp ba thành phần: Tỷ lệ (P), Tích phân (I) và Vi phân (D). Các biến thể như Bộ điều khiển PI hoặc PD cũng phổ biến. Mỗi loại có ưu điểm riêng, phù hợp với đặc tính đối tượng khác nhau. Lựa chọn bộ điều khiển phụ thuộc vào yêu cầu điều khiển và động học của hệ thống. Các bộ điều khiển này cung cấp khả năng điều khiển linh hoạt.
3.2. Chọn luật điều khiển PID tối ưu cho hệ thống.
Lựa chọn luật điều khiển PID cần dựa trên đặc điểm của đối tượng. Đối với Đối tượng tích phân quán tính bậc nhất, Bộ điều khiển PI thường là lựa chọn tối ưu. Thành phần tích phân giúp loại bỏ hoàn toàn Sai lệch tĩnh. Thành phần tỷ lệ giúp tăng tốc độ Đáp ứng quá độ. Việc cân bằng giữa các thành phần là quan trọng. Mục tiêu là đạt được hiệu suất mong muốn mà không gây ra dao động quá mức. Đây là một phần quan trọng trong Thiết kế bộ điều khiển PID.
3.3. Phương pháp thiết kế bộ điều khiển PI PID.
Thiết kế bộ điều khiển bao gồm nhiều bước. Đầu tiên là xác định mô hình toán học của đối tượng. Tiếp theo là chọn cấu trúc bộ điều khiển thích hợp. Sau đó, tiến hành Chỉnh định bộ điều khiển các tham số P, I, D. Các phương pháp như Phương pháp tối ưu đối xứng hoặc Ziegler-Nichols có thể được áp dụng. Quá trình thiết kế cần đảm bảo tính ổn định của hệ thống. Đồng thời tối ưu hóa các tiêu chí chất lượng như thời gian xác lập và độ vọt lố.
IV.
Chỉnh định bộ điều khiển PID là một quá trình tinh chỉnh quan trọng. Mục tiêu là đạt được hiệu suất điều khiển tối ưu cho hệ thống. Nhiều phương pháp Chỉnh định bộ điều khiển đã được phát triển để phục vụ mục đích này. Phương pháp tối ưu đối xứng là một trong những kỹ thuật tiên tiến, đặc biệt hiệu quả với Đối tượng tích phân quán tính bậc nhất. Nó giúp cân bằng giữa độ ổn định và tốc độ Đáp ứng quá độ của hệ thống. Việc chỉnh định đúng cách giúp giảm thiểu Sai lệch tĩnh, đảm bảo hệ thống phản ứng nhanh chóng và chính xác. Quá trình này đòi hỏi sự hiểu biết sâu sắc về đặc tính động học của đối tượng và mục tiêu điều khiển.
4.1. Các phương pháp chỉnh định bộ điều khiển PID hiệu quả.
Chỉnh định bộ điều khiển PID là quá trình tinh chỉnh các tham số. Mục tiêu là đạt được hiệu suất điều khiển tối ưu. Nhiều phương pháp chỉnh định đã được phát triển. Ví dụ bao gồm Phương pháp Ziegler-Nichols (tần số và bậc thang) và các phương pháp dựa trên mô hình. Mỗi phương pháp có ưu nhược điểm riêng. Việc lựa chọn phương pháp phù hợp phụ thuộc vào thông tin về đối tượng. Nó cũng phụ thuộc vào yêu cầu cụ thể của hệ thống.
4.2. Ứng dụng phương pháp tối ưu đối xứng trong chỉnh định.
Phương pháp tối ưu đối xứng là một kỹ thuật chỉnh định tiên tiến. Nó tập trung vào việc cân bằng giữa độ ổn định và tốc độ Đáp ứng quá độ. Phương pháp này đặc biệt hiệu quả với Đối tượng tích phân quán tính bậc nhất. Các tham số của Bộ điều khiển PI được tính toán dựa trên đặc tính Hàm truyền đối tượng tích phân quán tính. Kết quả là một hệ thống có đáp ứng nhanh chóng, ít dao động. Nó cung cấp sự ổn định cao.
4.3. Đảm bảo đáp ứng quá độ giảm thiểu sai lệch tĩnh.
Chất lượng của hệ thống điều khiển được đánh giá qua Đáp ứng quá độ và Sai lệch tĩnh. Đáp ứng quá độ cần nhanh chóng và ít vọt lố. Sai lệch tĩnh phải được loại bỏ hoàn toàn. Chỉnh định bộ điều khiển PID đúng cách giúp đạt được các tiêu chí này. Nó đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định và chính xác. Tối ưu hóa hiệu suất hệ thống là mục tiêu chính. Điều này mang lại sự tin cậy trong vận hành.
V.
Để kiểm chứng hiệu quả của bộ điều khiển, các thử nghiệm mô phỏng và thực nghiệm được tiến hành. Mô phỏng trên Matlab – Simulink giúp đánh giá sơ bộ chất lượng hệ thống. Nó cho phép điều chỉnh tham số Bộ điều khiển PI trong môi trường ảo. Các kết quả mô phỏng cung cấp thông tin về Đáp ứng quá độ, thời gian xác lập và Sai lệch tĩnh. Sau đó, một mô hình thực nghiệm thực tế được xây dựng. Mô hình này giúp xác nhận lại các kết quả mô phỏng. Sự so sánh giữa hai bộ kết quả là rất quan trọng. Nó đánh giá tính chính xác của mô hình toán học và hiệu quả thực tế của bộ điều khiển Thiết kế bộ điều khiển PID.
5.1. Sơ đồ cấu trúc điều khiển mức mô phỏng trên Matlab.
Sơ đồ cấu trúc điều khiển mức cho Đối tượng tích phân quán tính bậc nhất được xây dựng. Việc mô phỏng được thực hiện trên môi trường Matlab – Simulink. Mô hình Simulink cho phép kiểm tra hiệu suất Bộ điều khiển PI. Các tham số của đối tượng được nhập vào mô hình. Điều này giúp phân tích hành vi của Hệ thống điều khiển phản hồi trong các điều kiện khác nhau. Mô phỏng cung cấp cái nhìn ban đầu về hiệu quả điều khiển.
5.2. Các kết quả mô phỏng đánh giá chất lượng hệ thống.
Kết quả mô phỏng cung cấp đánh giá sơ bộ về hiệu suất hệ thống. Đáp ứng quá độ, thời gian xác lập và độ vọt lố được ghi lại. Các kết quả cho thấy Bộ điều khiển PI hoạt động ổn định. Nó loại bỏ Sai lệch tĩnh hiệu quả. Mô phỏng giúp tối ưu hóa tham số trước khi triển khai thực tế. Điều này giúp tiết kiệm thời gian và nguồn lực. Nó cũng đảm bảo an toàn cho quá trình thực nghiệm.
5.3. Cấu hình mô tả mô hình thực nghiệm thực tế.
Hệ thống điều khiển mức thực nghiệm được thiết lập. Mô hình này bao gồm một bình chứa, bơm, van điều khiển và các cảm biến mức. Cấu hình phần cứng tương ứng với mô hình toán học. Mục tiêu là kiểm chứng các kết quả mô phỏng trên môi trường thực tế. Đây là bước quan trọng để đánh giá tính khả thi. Nó cũng đánh giá độ tin cậy của bộ điều khiển trong điều kiện vận hành thực tế.
VI.
Đánh giá chất lượng hệ thống là bước cuối cùng và quan trọng. Các kết quả thực nghiệm được phân tích và so sánh với dữ liệu mô phỏng. Sự tương đồng cao giữa hai bộ kết quả khẳng định tính chính xác của mô hình toán học. Nó cũng chứng minh hiệu quả của Bộ điều khiển PI được thiết kế. Mặc dù có thể có một số sai khác nhỏ do nhiễu và đặc tính phi tuyến thực tế, nhưng nhìn chung hệ thống đã đạt được các tiêu chí mong muốn. Đáp ứng quá độ nhanh, ổn định và không có Sai lệch tĩnh. Nghiên cứu này kết luận rằng giải pháp điều khiển đã tổng hợp cung cấp hiệu suất cao cho Đối tượng tích phân quán tính bậc nhất. Điều này mở ra tiềm năng ứng dụng thực tế rộng rãi.
6.1. Phân tích kết quả thực nghiệm so sánh với mô phỏng.
Kết quả thực nghiệm được so sánh chặt chẽ với dữ liệu mô phỏng. Sự tương đồng cao giữa hai bộ kết quả cho thấy tính chính xác của mô hình. Tuy nhiên, một số sai khác nhỏ có thể phát sinh. Điều này do nhiễu thực tế và đặc tính phi tuyến của thiết bị. Phân tích giúp hiểu rõ hơn các yếu tố ảnh hưởng. Nó cung cấp cái nhìn toàn diện về hiệu suất của Hệ thống điều khiển phản hồi.
6.2. Đánh giá chất lượng đáp ứng quá độ sai lệch tĩnh.
Chất lượng hệ thống được đánh giá dựa trên các tiêu chí chính. Đáp ứng quá độ phải nhanh, không có dao động lớn và độ vọt lố thấp. Sai lệch tĩnh phải bằng không trong điều kiện xác lập. Bộ điều khiển PI đã thể hiện khả năng điều khiển tốt. Nó đáp ứng các yêu cầu này một cách hiệu quả. Hệ thống đạt được độ ổn định và chính xác mong muốn. Đây là yếu tố then chốt cho hoạt động tin cậy.
6.3. Tổng kết hiệu suất bộ điều khiển cho đối tượng.
Bộ điều khiển PI tổng hợp đã chứng minh hiệu suất cao. Nó phù hợp với Đối tượng tích phân quán tính bậc nhất. Khả năng loại bỏ Sai lệch tĩnh là một ưu điểm nổi bật. Kết quả thực nghiệm củng cố tính hiệu quả của phương pháp. Nghiên cứu cung cấp một giải pháp Điều khiển tự động thực tiễn. Nó có thể áp dụng rộng rãi trong các ứng dụng công nghiệp. Điều này góp phần vào sự phát triển của kỹ thuật điều khiển.
Tải xuống file đầy đủ để xem toàn bộ nội dung
Tải đầy đủ (62 trang)Trích đoạn nội dung luận án
Tải xuống để đọc toàn bộĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP HOÀNG MẠNH HÙNG TỔNG HỢP BỘ ĐIỀU KHIỂN CHO ĐỐI TƯỢNG TÍCH PHÂN QUÁN TÍNH BẬC NHẤT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa Mã số: 6052 0216 Thái Nguyên - 2014 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.vn/ ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP HOÀNG MẠNH HÙNG TỔNG HỢP BỘ ĐIỀU KHIỂN CHO ĐỐI TƯỢNG TÍCH PHÂN QUÁN TÍNH BẬC NHẤT Chuyên ngành: TỰ ĐỘNG HÓA Mã số: 62.16 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KHOA ĐIỆN PHÒNG QUẢN LÝ ĐTSĐH NGƯỜI HDKH Thái Nguyên - 2014 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.vn/ i LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, điều khiển quá trình là một lĩnh vực ứng dụng quan trọng của kỹ thuật điều khiển tự động trong các ngành công nghiệp năng lượng và hóa chất. Điều khiển quá trình không phải lĩnh vực mới nhưng luôn chiếm hàng đầu trong tự động hóa công nghiệp. Nghiên cứu về điều khiển quá trình nhằm nắm bắt được những vấn đề chủ yếu sau: Tìm hiểu, phân tích yêu cầu điều khiển của các quá trình công nghệ; Đặt bài toán điều khiển cho từng yêu cầu cụ thể; Thiết kế sách lược điều khiển phù hợp với yêu cầu và với mô hình quá trình; Chọn lựa giải pháp thiết bị đo, thiết bị chấp hành và thiết bị điều khiển. Nhằm nâng cao hơn nữa hiểu biết về điều khiển quá trình, tôi đã lựa chọn đề tài: Tổng hợp bộ điều khiển cho đối tượng tích phân - quán tính bậc nhất.
Trong quá trình thực hiện đề tài tôi đã nhận được sự giúp đỡ nhiệt tình của các thầy, cô giáo trong khoa Điện của trường ĐH Kỹ thuật Công nghiệp thuộc ĐH Thái Nguyên và các bạn đồng nghiệp. Đặc biệt là dưới sự hướng dẫn và góp ý của thầy PGS. Nguyễn Như Hiển đã giúp cho đề tài hoàn thành mang tính khoa học cao. Tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ quý báu của các thầy, cô.
Do thời gian, kiến thức, kinh nghiệm và tài liệu tham khảo còn hạn chế nên đề tài khó tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy, cô giáo và các bạn đồng nghiệp để tôi tiếp tục nghiên cứu, hoàn thiện hơn nữa trong quá trình công tác sau này. Học viên Hoàng Mạnh Hùng Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.vn/ ii LỜI CAM ĐOAN Tên tôi là: Hoàng Mạnh Hùng Sinh ngày 25 tháng 12 năm 1971 Học viên lớp cao học khoá 14 - Tự động hoá - Trường Đại học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên – Đại học Thái Nguyên. Hiện đang công tác tại Ban tổ chức Huyện ủy huyện Phúc Thọ - TP Hà Nội Tôi cam đoan toàn bộ nội dung trong luận văn do tôi làm theo định hướng của giáo viên hướng dẫn, không sao chép của người khác.
Các phần trích lục các tài liệu tham khảo đã được chỉ ra trong luận văn. Nếu có gì sai tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm. Tác giả luận văn Hoàng Mạnh Hùng Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.vn/ iii MỤC LỤC Nội dung Trang Trang bìa phụ LỜI NÓI ĐẦU i LỜI CAM ĐOAN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU CHỮ VIẾT TẮT v DANH MUC CÁC HÌNH VẼ vi MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài 1 2.
Mục tiêu của luận văn 1 3. Kết quả thực nghiệm của luận văn 2 Chương 1: Giới thiệu về điều khiển quá trình và giản đồ công 3 nghệ cho đối tượng tích phân quán tính bậc nhất 1. Quá trình và điều khiển quá trình 3 1. Các khái niệm cơ bản 3 1.
Mục đích và yêu cầu của điều khiển quá trình 6 1. Các thành phần cơ bản của hệ thống ĐKQT 9 1. Cấu trúc cơ bản của một HT ĐKQT 9 1. Các thành phần cơ bản của hệ điều khiển quá trình 10 1.
Vai trò của bình mức chứa và cấp chất lỏng trong điều khiển 14 quá trình 1. Mục tiêu của nghiên cứu 16 1. Dự kiến các kết quả đạt được 16 1. Kết luận chương 1 17 Chương 2: Mô tả toán học cho đối tượng tích phân quán tính 18 bậc nhất 2.
Khái quát chung 18 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www. Mô tả toán học cho các thành phần trong hệ thống điều khiển 20 quá trình 2. Cấu trúc một hệ điều khiển quá trình 20 2. Thiết bị chấp hành 23 2.
Hàm truyền của mô hình 27 2. Hàm truyền của hệ thống hở 33 2. Kết luận: 33 Chương 3: Thiết kế điều khiển cho đối tượng tích phân quán 35 tính bậc nhất 3. Giới thiệu chung 35 3.
Bộ điều khiển PID 35 3. Chọn luật điều khiển PID 36 3. Phương pháp tối ưu đối xứng 39 3. Thiết kế điều khiển cho đối tượng tích phân quán tính bậc nhất 41 3.
Kết luận chương 3 42 Chương 4: Các kết quả mô phỏng và thực nghiệm cho đối tượng 44 tích phân quán tính bậc nhất 4. Sơ đồ cấu trúc điều khiển mức cho đối tượng tích phân quán 44 tính bậc nhất 4. Đánh giá chất lượng hệ thống bằng mô phỏng trên Matlab – 44 Simulink 4. Cấu trúc mô phỏng 44 4.
Các kết quả mô phỏng 45 4. Đánh giá chất lượng hệ thống bằng thực nghiệm 46 4. Cấu hình thực nghiệm về điều khiển mức tại trung tâm thí 46 nghiệm 4. Giới thiệu về mô hình thực nghiệm 49 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.
Các kết quả thực nghiệm 54 4. So sánh với kết quả mô phỏng 54 4. Kết luận chương 4 54 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO 57 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT KÝ HIỆU Ý NGHĨA CV Biến cần điều khiển CPU Khối xử lý trung tâm ĐKQT Điều khiển quá trình HTĐKQT Hệ thống điều khiển quá trình MV Biến điều khiển PID Bộ điều khiển tỷ lệ, tích phân, vi phân PLC/DCS Bộ điều khiển logic mờ/ Bộ điều khiển phân tán SP Giá trị đặt PS Khối nguồn Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.vn/ vi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Tên các hình vẽ Trang Hình 1.1: Quá trình và phân loại biến quá trình 2 Hình 1.2: Các thành phần cơ bản của một hệ thống điều khiển quá trình 8 Hình 1.3: Sơ đồ khối một vòng của hệ thống điều khiển quá trình 8 9 ều khiển 10 11 Hình 1.7: Sơ đồ mô hình tháp chưng cất hai thành phần 13 Hình 1.8: Bình chứa chất lỏng và các biến quá trình 14 Hình 2.1: Sơ đồ khối một vòng của hệ thống điều khiển quá trình 18 19 Hình 2.3: Một số hình ảnh thiết bị đo công nghiệp 20 Hình 2.4: Cấu trúc cơ bản của thiết bị chấp hành 22 Hình 2.5: C 22 ều khiển 24 Hình 2.7: Bình chứa chất lỏng và các biến quá trình 26 Hình 2.8: Sơ đồ cấu trúc cho bình mức 31 Hình 3.1: Bộ điều khiển theo quy luật PID 33 Hình 3.2: Minh hoạ tư tưởng thiết kế bộ điều khiển PID tối ưu đối xứng 37 Hình 3.3: Minh hoạ tư tưởng thiết kế bộ điều khiển PID tối ưu đối xứng 39 Hình 3.4: Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển đối tượng tích phân quán 40 tính bậc nhất Hình 4.1: Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển đối tượng tích phân quán 42 tính bậc nhất Hình 4.2: Cấu trúc mô phỏng hệ thống điều khiển đối tượng tích phân 43 quán tính bậc nhất Hình 4.3: Kết quả mô phỏng hệ thống điều khiển đối tượng tích phân 43 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.vn/ vii quán tính bậc nhất Hình 4.4: Cấu trúc thí nghiệm hệ thống điều khiển đối tượng tích phân 44 quán tính bậc nhất Hình 4.5: Bình mức trong thí nghiệm hệ thống điều khiển đối tượng tích 45 phân quán tính bậc nhất Hình 4.6: Giao diện trong thí nghiệm hệ thống điều khiển đối tượng tích 46 phân quán tính bậc nhất Hình 4.7: Giao diện lấy kết quả trong thí nghiệm hệ thống điều khiển 47 đối tượng tích phân quán tính bậc nhất Hình 4.8: Kết quả trong thí nghiệm hệ thống điều khiển đối tượng tích 52 phân quán tính bậc nhất Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.vn/ 1 ơ MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài luận văn Trong sản xuất công nghiệp, nhất là công nghiệp chế biến thực phẩm (sản xuất rượu bia, nước ngọt), chưng cất dầu mỏ,…số lượng các bình chứa dung dịch trung gian được sử dụng rất nhiều.
Là học viên cao học K14TĐH và đồng thời tham gia quản lý dây chuyền sản suất bia 727 tại thị trấn Phúc Thọ của huyện Phúc Thọ, tôi nhận thấy rằng, trong dây chuyền này có ứng dụng lý thuyết điều khiển quá trình trong nhiều công đoạn sản xuất. Về mặt mô hình hóa bằng lý thuyết hay còn gọi là mô tả toán học thì các bình chứa trong dây chuyền được gọi là các khâu tích phân quán tính bậc nhất. Tổng hợp bộ điều khiển cho đối tượng tích phân – quán tính bậc nhấ ộ dây chuyền hoạt động đó là nội dung cấp thiết của đề tài. Chính từ yêu cầu phục vụ sản xuất của cơ quan, tôi đã lựa chọn đề tài:” Tổng hợp bộ điều khiển cho đối tượng tích phân - quán tính bậc nhất”.
Mục tiêu của nghiên cứu - Từ cấu hình thực tế của một bình chứa dung dịch trong dây chuyền, được mô hình hóa thành đối tượng tích phân - quán tính bậc nhất, trên cơ sở đó lập được cấu trúc điều khiển và mô phỏng bằng phần mềm Matlab – Simulink để kiểm chứng kết quả tính toán lý thuyết. - Tiến hành thí nghiệm trong miền thời gian thực trên mô hình điều khiển quá trình tại trung tâm thí nghiệm của trường. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www. Kết quả thực nghiệm của luận văn Nghiên cứu hệ thống điều khiển mức dung dịch trong bình chứa trung gian bằng lý thuyết và kiểm nghiệm bằng mô phỏng trong miền thời gian ảo là công việc trước đây của một luận văn cao học.
Ngày nay, yêu cầu học đi đôi với hành, lý luận gắn với thực tiễn, luận văn cao học cần được kiểm chứng bằng thực nghiệm trong miền thời gian thực. Đây là một yêu cầu mới về nâng cao chất lượng đào tạo của Nhà trường. Việc áp dụng sáng tạo và linh hoạt các mô hình thí nghiệm sẵn có của Nhà trường vào công việc thực nghiệm của luận văn đã đạt kết quả tốt.
Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ
Trích dẫn luận án này
Hoàng Mạnh Hùng (2014). Tổng hợp bộ điều khiển cho đối tượng tích phân quán tính bậc [Luận án tiến sĩ, Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp - Đại học Thái Nguyên]. LuanAn.net. https://luanan.net/tai-lieu-khac/tong-hop-bo-dieu-khien-cho-doi-tuong-tich-phan-quan-tinh-bac-nhat-luan-an-tien
Câu hỏi thường gặp
Luận án "Tổng hợp bộ điều khiển cho đối tượng tích phân quán tính bậc" nghiên cứu về vấn đề gì?
Tổng hợp toàn diện các bộ điều khiển cho hệ thống tích phân quán tính bậc. Tìm hiểu nguyên lý thiết kế, thuật toán và ứng dụng thực tiễn trong điều khiển.
Luận án "Tổng hợp bộ điều khiển cho đối tượng tích phân quán tính bậc" được bảo vệ tại trường nào?
Luận án này được bảo vệ tại Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp - Đại học Thái Nguyên. Năm bảo vệ: 2014.
Luận án "Tổng hợp bộ điều khiển cho đối tượng tích phân quán tính bậc" thuộc chuyên ngành gì?
Luận án "Tổng hợp bộ điều khiển cho đối tượng tích phân quán tính bậc" thuộc chuyên ngành Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa. Danh mục: Tài liệu khác.
Luận án "Tổng hợp bộ điều khiển cho đối tượng tích phân quán tính bậc" có bao nhiêu trang?
Luận án "Tổng hợp bộ điều khiển cho đối tượng tích phân quán tính bậc" có 62 trang. Bạn có thể xem trước một phần tài liệu ngay trên trang web trước khi tải về.
Cách tải luận án "Tổng hợp bộ điều khiển cho đối tượng tích phân quán tính bậc" về máy như thế nào?
Để tải luận án về máy, bạn nhấn nút "Tải xuống ngay" trên trang này, sau đó hoàn tất thanh toán phí lưu trữ. File sẽ được tải xuống ngay sau khi thanh toán thành công. Hỗ trợ qua Zalo: 0559 297 239.