điều khiển hệ mimo. tổng hop các bộ điều khiển pid, bộ điều khiển phân ly và mô hình mô phỏng

Vào năm 1774 Jame Watt lần đầu tiên sử dụng hệ thống điều khiển có phản hồi áp dụng vào trong quả văng để điều chỉnh tốc độ động cơ hơi nước.. Tính cấp thiết của điều khiển quá trình Ng

Chương1 Tổng quan về quá trình điều khiển

1.1 Sự phát triển của kĩ thuật điều khiển quá trình

Công nghệ thiết bị đo quá trình được tiếp tục phát triển trong cả hai lĩnh vựcứng dụng và nghiên cứu Vào năm 1774 Jame Watt lần đầu tiên sử dụng hệ thống điều khiển có phản hồi áp dụng vào trong quả văng để điều chỉnh tốc độ động cơ hơi nước 10 năm sau Oliver Evans đã vận dụng kĩ thuật điều khiển để

tự động hoá nhà máy xay bột Philadenphia

Ban đầu những thiết bị đo quá trình phát triển rất chậm bởi vì có rất ít quá trình công nghệ để ứng dụng Vì vậy vào cuối thế kỉ 20 khi công nghiệp bắt đầuphát triển thì thiết bị đo quá trình phát triển theo Tuy nhiên, chỉ có thiết bị đo quá trình trực tiếp là có thể thực hiện được Cho đến cuối những năm 30 vào đầu những năm 40 , hệ thống truyền động bằng khí nén đã làm cho các hệ thốngphức tạp và các phòng điều khiển trung tâm có thể thực hiện được Thiết bị đo điện tử đã trở nên phổ biến vào những năm 50 và tính phổ biến của nó đã làm cho công nghệ thiết bịi đo quá trình phát triển nhanh chóng từ đó Và chủ yếu trong vòng 10 năm đó sự xuất hiện của công nghệ máy tính số đã giả quyết những vướng mắc của những quá trình phức tạp hơn Tuy nhiên yêu cầu đặt ra lúc này là thiết bị quá trình tương lai sẽ phải kết hợp được hệ thống và hệ thống tương tự

1.2 Tính cấp thiết của điều khiển quá trình

Ngày nay tất cả các nhà máy xí nghiệp đều được trang bị các hệ thống tự động hoá ở mức cao Các hệ thống này nhằm mục đích nâng cao chất lượng sản phẩm, năng suất lao động, giảm chi phí sản xuất,…

Các hệ thống này giúp chúng ta có thể theo dõi giám sát các quy trình côngnghệ thông qua các chỉ số của hệ thống đo lường kiểm tra Các hệ thống tự độngnày thực hiện các chức năng điều chỉnh thông số công nghệ và điều khiển toàn

bộ quá trình công nghệ của toàn bộ xí nghiệp.Hệ thống tự động hoá đảm bảo cho quá trình công nghệ xảy ra trong điều kiện cần thiết và đảm bảo nhịp độ sản xuất mong muốn của từng công đoạn trong quá trình công nghệ

Để phát triển sản xuất ngoài việc nghiên cứu hoàn thiện các quá trình công nghệ hoặc ứng dụng công nghệ mới thì nâng cao mức độ tự động hoá quá trình công nghệ cũng không kém phần quan trọng Do sự phát triển của công nghệ vi điện tử và công nghệ chế tạo cơ khí chính xác các thiết bị đo lường và điều khiển quá trình công nghệ càng được chế tạo tinh vi làm việc tin cậy và chính xác.

1.3 Các khái niệm cơ bản về điều khiển quá trình

1.3.1 Quá trình ,các biến quá trình và điều khiển quá trình

b Biến quá trình

Một quá trình thông thường được mô tả thông qua các biến vào, ra, trạng

thái Biến vào là đại lượng hay điều kiện phản ánh tác động từ bên ngoài vào quá trình Biến ra là đại lượng hay điều kiện thể hiện tác động của quá trình ra bên ngoài Biến trạng thái mang thông tin về trạng thái bên trong của quá

trình Trong nhiều trường hợp một biến trạng thái cũng có thể là một biến vào hoặc là một biến ra Quá trình một đầu vào một đầu ra gọi là quá trình SISO (Single Input – Single Output) Quá trình nhiều đầu vào nhiều đầu ra gọi là quátrình MIMO ( Multi Input – Multi Output)

Những biến mà không can thiệp trực tiếp hay gián tiếp trong phạm vi kỹ thuật ta đang quan tâm được coi là nhiễu Nhiễu tác động tới đầu ra quá một cách không mong muốn vì vậy cần phải có biệ pháp triệt tiêu hay giảm

thiểuảnh hưởng của nó

c Điều khiển quá trình

Điều khiển quá trình khác với điều khiển máy ở đối tượng điều khiển Đối tượngđiều khiển của điều khiển quá trình là quá trình kỹ thuật không phải là thiết bị máy móc Điều chỉnh là chức năng quan trọng nhất của điều khiển quá trình, song một hệ thống điều khiển quá trình có thể bao gồm các chức năng khác nhaunhư điều khiển rời rạc, điều khiển trình tự, thu nhập dữ liệu, và hiển thị Điều khiển quá trình được ngầm hiểu là điều khiển các quá trình công nghệ, tiêu biểu trong lĩnh vực công nghiệp chế biến Phạm vi của điều khiển quá trình tập trung vào các giải pháp ứng dụng trong lĩnh vực công nghiệp khai thác và chế biến, năng lượng Vì vậy khái niệm điều khiển quá trình được hiểu là ứng dụng kĩ thuật tự động trong điều khiển, vận hành và giám sát các qua trình công nghệ nhằm bảo đảm chất lượng sản phẩm hiệu quả sản xuất và an toàn cho con người,máy móc

1.3.2 Hệ thống đièu khiển quá trình

Một hệ thống điều khiển bao gồm các phần sau:

+ Thiết bị đo+ Thiết bị điều khiển + Hệ thống vận hành và giám sát

1.4 Phân loại hệ thống điều khiển quá trình

1.4.1 Hệ thống đơn giản

Một quá trình đơn giẩn nhất bao gồm một tụ và một trở kháng Các dạng quá trình đơn giản bao gồm: hệ tống điện, hệ thống khí nén, hệ thống nhiệt, hhệ thống thuỷ lực để xác định đáp ứng của các hệ thống theo thời gian ta có thể sử dụng phương pháp thay đổi theo bước ở đầu vào của quá trình và khảo sát đặc tính ở đầu ra của quá trình đường cong đáp ứng của bốn hệ thống trên có dạng hoàn toàn gống nhau Dạng đường cong hàm mũ là dạng cơ bản của điều khiển

tự động

1.4.2 Hệ thống nhiều bình chứa

Là một quá trình bao gồm nhiều phần tử điện trở và điện dung

1.5 Mạch vòng phản hồi

Mục đích của hệ thống điều khiển là duy trì sự cân bằng giưa nguồn cung cấp đầu vào và yêu cầu đặt ra trong suốt chu kì thời gian làm việc Nguồn cung cấp và yêu cầu đặt ra được xác định từ nguồn năng lươngj và nguyên liệu đầu vào, đầu ra của quá trinh Hệ thống điều khiển mạch vòng khép kín đạt được trngj thái ổn định bằng cách đo đáp ứng đầu ra và điều chỉnh nguồn cấp đầu vào để duy trì sự cân bằng trong suốt quá trình làm việc Quan điểm cơ bản củamạch vòng điều khiển phản hồi được hiểu một cách dễ dàng nhất khi ta hình dung rằng người vận hành sẽ phải làm điều này nếu việc điều khiển tự động không tồn tại

Một mạch vòng điều khiển phản hồi đơn giản đựoc biểu hiện trong hình sau

1.6 Chọn chế độ hoạt động cho bộ điều khiển

Việc chọn chế đọ hoạt động cho bộ điều khiển phụ thuộc vào hoạt động của van mà khi giá trị đo được tăng lên có thể dẫn tới sự tăng hoặc giảm giá trị đầu

ra của bộ điều khiển Tất cả các bộ điều khiển đều có thể chuyển đổi giữa hai chế độ: điều khiển thuận và điều khiển đảo

Chế độ điều khiển thuận được hiểu là khi bộ điều khiển nhận tín hiệu đưa

về từ cảm biến tăng lên thì bộ điều khiển sẽ tác động đến giá trị của nó cũng tăng tỉ lệ theo

Chế độ điều khiển đảo được hiểu là khi bộ điều khiển nhận giá trị tín hiệu đưa về từ cảm biến tăng lên thì bộ điều khiển sẽ tác động đến giá trị đầu ra của

nó giảm theo đúng tỷ lệ tăng của tín hiệu đưa tới

Để bộ điều khiển làm việc chính xác có đáp ứng đúng như yêu cầu đề ra thì việc nghiên cứu, phân tích mạch vòng điều khiển là điều bắt buộc phải làm Bước đầu tiên là phải xác định hoạt động của van Bước thứ hai là phải xác định những tác động của sự thay đổi của giá trị đo đưa về Sự lựa chọn hoạt động của

bộ điều khiển không đúng đều dẫn tới kết quả là bộ điều khiển làm việc không

ổn định ngay cả khi nó được đặt ở chế độ điều khiển tự động

Chương 2 Tổng hợp các bộ điều khiển PID

2.1 Tổng hợp theo phương pháp trực tiếp

( The direct synthesis design equation )

Cấu trúc tổng quát của hệ thống điều khiển được thể hiện ở

hình 2-1:

Hình 2-1 : Sơ đồ cấu trúc của hệ thống điều khiển Với YSP(s) là tín hiệu đặt, Y(s) là đáp ứng đầu ra của hệ thống Đáp ứng đầu ra của hệ thống được gọi là biến quá trình, thông thường biến quá trình mong muốn sẽ biến đổi theo hàm toán học có bậc từ 2 trở lên và đạt tới điểm đặt E(s) là sai lệch điều khiển G(s) là bộ điều khiển và đầu ra của bộ điều khiển là biến trạng thái điều khiển quá trình thể hiện dưới hà m truyền GP(s)

Bộ điều khiển cơ bản nhất được ứng dụng để điều khiển quá trình thường được thiết kế với dạng tổng quát PID Quá trình tính toán để tổng hợp bộ điều chỉnh dựa trên sơ đồ cấu trúc đơn giản như hình 2-1 với hàm truyền hệ kín được viết như sau:

) ( ) ( 1

) ( ) ( )

(

) (

s G s G

s G s G s

Y

s Y

P C

P C

Từ phương trình (2-1) ta giải ra và xác định hàm truyền của bộ điều khiển

) ( ) (

) ( )

(

1 ) (

SP s Y s Y

s Y s

G s G

) ( Y

Y(s) - 1

) (

) ( ) (

1 ) (

SP

SP

s

s Y

s Y s G s G

s Y

C

s CL SP

Hình 2-2 : Mô tả đáp ứng quá trình khi thay đổi giá trị đặt

Với phương trình (2-4) và đáp ứng của quá trình theo tín hiệu đặt mong muốn các hệ số và thông số được định nghĩa như sau:

KCL : Hệ số khuếch đại của hệ thống điều khiển biến quá trình theo tín hiệu đặt Ta luôn mong muốn biến điều khiển luôn cân bằng với các giá trị điểm đặt xác định Mỗi khi giá trị điểm dặt thay đổi ∆YSP(t) thì biến điều khiển quá

trình ∆Y (t) phải được phản hồi nhanh nhất và cuối cùng biến đổi với mức độ

tương đương Vì thế giả sử những phản hồi thu được tính toán bằng máy tính cho đén khi quá trình ổn định thì kết quả cuối cùng :

1 ) (

) (

t Y

K CL

θ C : Thời gian chết của mạch vòng kín

Thời gian chết trong điều khiển luôn là điều không mong muốn bất cứ khi nào

có thể chúng ta nên tránh việc thêm thời gian chết vào trong mạch vòng lặp Trong quá trình điều chỉnh các bộ điều khiển quá trình thường vẫn tồn tại thời gian chết nên lưu ý đặt thời gian chết nhỏ nhất cho bộ điều khiển mà không làm tăng thời gian chết cho quá trình vì thế :

θC(t) = θP(t)

τC : Hằng số thời gian của mạch vòng kín

Xác định tốc độ phản hồi của của quá trình khi điểm đặt thay đổi Trong quá trình thiết kế hệ thống để đáp ứng quá trình có độ quá chỉnh trong khoảng từ 10% đến 15% Khi tín hiệu đặt đầu vào của hệ thống xuất hiện thì τC lớn hơn 0,1τP hoặc 0,8θP Đáp ứng của hệ thống không có quá chỉnh khi hằng số thời gian được chọn τC lớn hơn 0,5τP hoặc 4θP

Những quy luật này chỉ ra rằng nếu thời gian chết có giá trị nhỏ quá trình phản hồi trong mạch kín sẽ nhanh hơn từ 2÷10 lần quá trình trong mạch hở Vì thế phản hồi mong muốn với vòng lặp kín của đáp ứng khi thay đổi điểm đặt đầuvào trong (2-4) trở thành :

1 )

(

) (

+

s

e s Y

s Y

C

s SP

P

τ

θ

(2-5)Thế (2-5) vào (2-3) ta được :

s P

C

P

e s G s G

P

-C s 1 - e )

(

1 )

τ +

Phương trình (2-6) là phương trình thiết kế bộ điều khiển

2.2 Tổng hợp theo mô hình nội IMC

2.2.1 Cấu trúc điều khiển của IMC ( Internal Model Control Structure )

Điều khiển theo cấu trúc mô hình nội cũng giống như phương pháp tổnghợp trực tiếp có thể sử dụng cho thiết kế bộ điều khiển PID

Sơ đồ cấu trúc hệ thống sử dụng mô hình nội:

Hình 2-3 : Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển quá trình theo mô hình nộiĐiểm độc đáo của mô hình nội là mô hình quá trình GP*(s) nối song song với quátrình thực mà nó mô phỏng.

Từ sơ đồ ta thấy GP*(s) nhận tín hiệu từ đầu ra của bộ điều khiển U(s) và

sử dụng nó để tính giá trị tiên đoán Y*(s) của biến đầu ra của quá trình Y(s) Theo lí thuyết mô hình quá trình phải được tính toán như là một phần của bộ điều khiển

2.2.2 Hàm truyền của mạch vòng kín IMC

( IMC Closed Loop Transfer Functions )

Với phương pháp tổng hợp trực tiếp bộ điều khiển điều chỉnh tương quan được thiết lập dựa vào mạch vòng kín Để xác định hàm truyền chúng ta thực hiện cân bằng cấu trúc IMC trong mô hình với sơ đồ cấu trúc như hình 2-3 đượcviết :

) ( ) ( ) ( ) ( )

) ( ) ( )

SP

G s E s

Thay các phương trình (2-7) và (2-8) vào (2-9) ta được

[ ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )] ( ) )

Mô hình quá trình

) ( )

-Y SP (s)

Giải phương trình (2-10) ta tìm ra được :

) ( ) ( ) ( 1

) ( ) ( )

( ) ( ) ( ) ( 1

) ( )

s G s G s

Y s G s G s G

s G s

U

P P

C

C D SP

P P

C

C

− +

−

− +

Thay (2-11) vào (2-7) và rút gọn ta có :

) ( ) ( ) ( 1

) ( ) ( 1 ) ( )

( ) ( ) ( ) ( 1

) ( ) ( )

s G s G s G s Y s G s G s G

s G s G s

Y

P P

C

P C D

SP P

P C

P C

− +

−

−

− +

Phương trình trên cho phép đáp ứng bám tín hiệu đặ khi nhiễu không đổi

và xác định hàm truyền của nhiễu khi tín hiệu đặt là hằng số

) ( ) ( )

(

) (

*

*

*

s G s G s G

s G s G s

Y

s Y

P P

C

P C

) ( 1

) ( ) ( 1 ) ( )

(

) (

s G s G s G s D

s Y

P P

C

C P P

− +

−

Hai phương trình (2-13) và (2-14) là cơ sở cho phương pháp tổng hợp bộ điều khiển tương quan cho hệ thống có sơ đồ cấu trúc điều khiển theo mô hình nội IMC

2.2.3 Tổng hợp bộ điều khiển theo IMC

(Deriving controller tuning correlations using the IMC method )

Gồm 3 bước cơ bản để tìm ra bộ điều khiển tương quan cho cấu trúc điều khiển theo mô hình nội Hai bước đầu nêu chi tiết về việc thành lập mô hình IMC Bước thứ 3 liên hệ IMC với một hàm truyền điều khiển phản hồi truyền thống để đạt được bộ điều khiển điều chỉnh tương quan

Bước 1: Từ phương trình (2-13) để loại trừ nhiễu thì khi tính bộ điều

khiển G C* (s) ta phải nghịch đảo G P* (s) Nếu tử số của mô hình quá trình có chứa nghiệm có phần thực dương thì bộ điều khiển sẽ không ổn định Để tranh tạo ra

bộ điều khiển không ổn định ta chia mô hình quá trình ra thành tích của thành phần : G*P(s) =G*P+(s)G*P−(s) (2-15)

Trong đó G P*+(s) là thành phần không thể nghịch đảo được ( tức là

nghiệm của tử số có phần thực dương)

Bước 2: Đặt hàm truyền của bộ điều khiển

) ( ) (

1 )

s G s G

P

C

−

Trong đó F(s) là bộ lọc thông thấp có hệ số khuếch đại tương đương bằng 1 Thuật ngữ Low-Pass để chỉ tần số cao bị triệt tiêu Để thiết lập bộ điều chỉnh tương quan thì bộ lọc F(s) có dạng :

1

1 ) (

+

=

s s

F

C

τHằng số τC cho biết tốc độ phản hồi của một quá trình khi giá trị điểm đặt

thay đổi Một phép thử thông dụng để đạt được độ quá điều chỉnh của đáp ứng

từ 10% đến 15% khi hằng số này lớn hơn 0,1τP hoặc 0,8θP Đáp ứng không có quá điều chỉnh khi hằng số thời gian τC lớn hơn 0,5τP hoặc 4θp

Bước 3 : So sánh mô hình hàm truyền IMC với hàm truyền của hệ thống

kín kinh điển.Hàm truyền kín của hệ kinh điển :

) ( ) ( ) ( 1

) ( )

( ) ( ) ( 1

) ( ) ( )

s G s G

s G s

Y s G s G

s G s G s

Y

C P

D SP

C P

C P

+

+ +

Chúng ta đặt dạng hàm truyền “Set Pointing Traking” như sau:

) ( ) ( )

(

) (

*

*

*

s G s G s G

s G s G s

Y

s Y

P P

C

P C

Kinh điển : Y Y((s s)) 1G G(s()s G)G(s()s)

C P

P C

SP = + (2-19)Cân bằng 2 phương trình trên và rút gọn lại ta được:

) ( ) ( 1

) ( )

*

s G s G

s G s

G

P C

C

Ta có thể dùng phương trình (2-20) để thiết lập bộ điều khiển phản hồi kinh điển suy luận từ cấu trúc IMC Cho phép chúng ta xác định đươc giới hạn điều chỉnh của các thông số KP ; τI ; τD

Chương 3 Bộ điều khiển phân ly và mô hình mô phỏng

3.1 Hệ điều khiển quá trình nhiều biến ứng dụng điều khiển quá trình chưng cất

Ngoại trừ điều khiển “cascade” thì các hệ thống được phân tích đều có cấutrúc là mạch vòng đơn (single – loop) Điều đó có nghĩa là các mạch vòng điềukhiển phải có tín hiệu đầu ra của bộ điều khiển đơn điều chỉnh một biến đơn đểtác động đến biến quá trình đơn được đo Trong các quá trình thực thường có 2biến hoặc nhiều hơn yêu cầu cần phải điều khiển và khi được điều khiển thì mỗibiến lại ảnh hưởng tới 1 hoặc nhiều hơn biến quá trình Để minh hoạ cho điềukhiển hệ nhiều biến ta xét điều khiển quá trình chưng cất nhằm để tách benzen

và toluen

Hình 3-1 :

nghệ điềukhiển bồn chưng cất thực hiện bằng nhiều mạch vòng điều khiển

Bồn chưng cất có 2 đầu ra cho 2 loại sản phẩm Ở lối thoát đỉnh yêu cầu tỉ

lệ benzen cao ( tỉ lệ toluen thấp) Ở lối thoát đáy yêu cầu tỉ lệ benzen thấp(tỉ lệ toluen cao)

Để đạt dược sự phân tách benzen-toluen theo yêu cầu, bộ điều khiển ở đỉnh bồn điều khiển lưu lượng ngược để điều chỉnh thành phần ở chất thoát ra ở đỉnh của bồn chưng cất Bộ điều khiển ở đáy điều chỉnh lưu lượng của hơi nước đến nồi hơi để điều khiển các thành phần chất thoát ra ở đáy ở bồn chưng cất Bất cứ sự thay đổi nào của lưu lượng cấp cho bồn chưng cất đều là một nhiễu của quá trình với hai biến phải điều khiển và hai biến đo được từ trình được gọi

là hệ hai đầu vào hai đầu ra (2x2MIMO) để minh hoạ sự tương tác của mạch vòng kín của quá trình MIMO giả sử thành phần (hoặc sự tinh khiết) của benzentrong thành phần các chất thoát ra ở đỉnh thấp hơn điểm đặt Bộ điều khiển ở đỉnh sẽ phản ứng bằng cách tăng lưu lượng ngược của chất lỏng lạnh vào trong bồn chưng cất Điều này làm tăng độ tinh khiết của benzen trong thành phần chất thoát ra ở đỉnh Tuy nhiên, chất lỏng lạnh được thêm vào sẽ ảnh hưởng xuôixuống đáy bồn, bắt đầu làm lạnh tự trên đỉnh bồn xuống đáy bồn Kết quả là tỉ lệbenzen trong thành phần chất thoát ra ở đáy nhiều hơn Ngược lại khi thành phần toluen thoát ra từ đáy bồn thấp hơn điểm đặt, bộ điều khiển đáy sẽ bù lại bằng cách tăng dòng hơi nước vào nồi hơi để làm nóng đáy bồn Nhưng hơi nóng sẽ tác động lên trên và dẫn đến đỉnh bồn cũng được làm nóng Khi đỉnh bồn nóng lên, độ tinh khiết của benzen trong thành phần chất thoát ra ở đỉnh lại giảm xuống Khi đó bộ điều khiển đỉnh phản ứng lại bắng cách tăng dòng lạnh ngược vào đỉnh của bồn chưng cất Từ đây ta thấy rõ có một sự tương tác trong quá trình điều khiển các biến

3.1.1 Sự tương tác vòng điều khiển ( Control loop interaction)

Các phần tử phân ly là các phần tử Feedforward được thiết kế để giảm thiểu sự tương tác hệ MIMO, Sự khác nhau duy nhất giữa một phần tử

Feedforward và một bộ điều khiển phân ly là nhiễu mà bộ phân ly loại trừ tác động của vòng điều khiển khác lên quá trình Xét ví dụ hình 3-2 về bồn chưng cất

Hình 3-2 : Sơ đồ cấu trúc điều khiển bồn chưng cất với sự tương tác giữa các

biến điều khiển quá trình đáy và đỉnh bồn

Nhiễu chéo của các thành phần chất thoát ra ở đỉnh là dòng hơi nóng tạo

ra do sự điều khiển ở đáy bồn Nhiễu chéo của các thành phần chất thoát ra ở đáy bồn là lưu lượng dòng chất lỏng lạnh tạo ra do sự điều khiển của bộ điều khiển đỉnh bồn

3.1.2 Thiết kế bộ điều khiển phân ly

Một bộ điều khiển Feedforward có ưu thế là sử dụng sensơ để đo giá trị biến trong khi nó vẫn ở các xa biến quá trình được đo Phần tử Feedforward thu nhận giá trị đo được này và sử dụng để tính toán ưu tiên thiết kế hành động điều khiển trước và đếm tác động trực tiếp của nhiễu khi nó xuất hiện trong đo biến quá trình Do một bộ điều khiển phân ly cũng giống như một phần tử

Bộ điều khiển đỉnh ( control top)

Quá trình đỉnh ( top process)

GTT(s)

Tương tác ( interact)

GTB(s)

Tương tác (interact)

GBT(s)

Quá trìng đáy ( bottom process)

GBB(s)

Bộ điều khiển đáy (control bottom)

-+-

Feedforward nên cấu tạo của bộ điều khiển phân ly gồm có 1 mô hình quá trình

và 1 mô hình nhiễu chéo

Mô hình nhiễu chéo nhận tín hiệu của bộ điều khiển chéo và tiên đoán tiểu sử tác động của nó hoặc khi nào và mức độ nào thì tác động đến biến quá trình

Với thứ tự của sự tác động của nhiễu này mô hình sẽ tính toán một chuỗi các hành động điều khiển để loại trừ nhiễu chéo khi nó đến vì thế biến quá trình vẫn duy trì ở điểm đặt

Sự thực hiện của một bộ điều khiển phân ly không yêu cầu sensor để đo nhiễu vì nhiễu chéo luôn có mặt khi bộ điều khiển phân ly yêu cầu

Để hiểu hơn về quá trình tính toán bộ điều khiển phân ly và mối liên hệ của nó với phần tử Feedforward chúng ta lấy vòng điều khiển cho đỉnh bồn làm

ví dụ

Hình 3-3 : Sơ đồ cấu trúc điều khiển bồn chưng cất có bộ điều khiển phân ly

Bộ điều khiển đỉnh ( control top)

Quá trình đỉnh ( top process)

GTT(s)

Tương tác ( interact)

GTB(s)

Tương tác (interact)

GBT(s)

Quá trìng đáy ( bottom process) GBB(s)

Bộ điều khiển đáy (control bottom)

−

day PLU

−

dinh

Y

Để tạo ra mô hình quá trình cho vòng điều khiển đỉnh bồn ta tạo ra một chuỗi dữ liệu bằng cách thay đổi tín hiệu đầu ra của bộ điều khiển Udinh(t) và ghi giá trị của biến đo được Ydinh(t) khi quá trình phản ứng Cả hai mạch vòng sẽ làmviệc ở chế độ hướng dẫn trong quá trình thu thập dữ liệu Quá trình nên khởi điểm ở một trạng thái ổn định Ta tìm được mô hình quá trình từ một chuỗi dữ liệu trên bằng cách chọn phù hợp các mô hình trong dải từ bậc một (FO) tới bậc hai (SOPDT w/ L) Nếu chúng ta gọi GTT là mô hình quá trình ở đỉnh bồn thì ở dạng toán tử Laplace ta có:

) ( ) ( )

Tức là với tín hiệu ra của bộ đièu khiển đỉnh thì phường trình (3.1) cho phép chúng ta tính toán được biến quá trình ở đỉnh Phương trình trên cũng có thể được viết lại như sau:

) ( ) (

1 )

s G s

) ( ) ( )

Khi tín hiệu ra của bộ điều khiển đáy bồn U day (t)

phanhoi có sự thay đổi thì tín

dinh

Y và