BÁO CÁO THÍ NGHIỆM ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH doc

Xây dựng hệ thống điều khiển một bình mức.1.. - Xác định các tín hiệu vào ra cho hệ thống.. - hàm truyền đạt của hệ thống ta thấy hệ có một khâu tích phân và một khâu quán tính bậc nhất

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH

2

Bài 1 Xây dựng hệ thống điều khiển một bình mức.

1 Xây dựng mô hình cho đối tượng

- Xác định các tín hiệu vào ra cho hệ thống

 Tín hiệu vào: độ mở của van vào ( invale)

 Tín hiệu ra: mức của bình (Level)

 Nhiễu: lưu lượng chảy qua van ra (out flow)

2 Xây dựng mô hình toán học

Ta có phương trình cân bằng định lượng

1

in out

dV

dt dV

dt dh

dt dh

dt A

Đặt y=h, u=F1, d=F2

Ta có

1

dy

u d

dt A 

Laplace 2 vế ta có.

Phân tích hệ thống.

- Khi kích thích hệ thống bằng một khâu step thì đồ thị quá độ h(t) của hệ tăng đến giá trị 1000(do giá trị tối đa bình 1000)

- Đồ thị quá độ có dạng cong lên Hệ thống có khâu quán tính bậc nhất

- hàm truyền đạt của hệ thống ta thấy hệ có một khâu tích phân và một khâu quán tính bậc nhất có dạng:

( ) ( s 1)

k

G s

s T





Đối tượng bình mức đã được mô phỏng bằng khối single tank trong toolbox, sử dụng simulink ta sẽ xác định được k và Ts

Mô phỏng trên simulink

Ta được đồ thị hàm quá độ như sau

1

A 1

As

( )

G s

ĐỐI TƯỢNG ĐIỀU KHIỂN

F2

Nhận dạng hệ thống bằng phương pháp đường cong tiếp tuyến.

Từ đồ thị hàm quá độ ta kẻ tiếp tuyến với đường cong đồ thị, ta nhận được

Ts=3.1

K=4/1.7=2.35

Tuy nhiên ta cần phải hiệu chỉnh lại các tham số mô hình như sau

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18

Từ đồ thị ta xác định lại các tham số như sau

Ts=3.1

K=2.68

- Các sách lược điều khiển có thể sử dụng

Điều khiển phản hồi

Điều khiển tầng

- Các sách lược không thể sử dụng

Điều khiển tỷ lệ

Điều khiển truyền thằng

Điều khiển phân vùng

Điều khiển lựa chọn

- Giải thích:

Điều khiển truyền thẳng rất dễ bị nhiễu tác động làm mất ổn định của bình mức

Điều khiển tỉ lệ được áp dụng cho hệ thống duy trì quan hệ giữa 2 biến nhằm điều khiển gián tiếp biến thứ 3, nhưng ở đây điều khiển bình mức chỉ có 1 biến điều khiển nên không được áp dụng

 Điều khiển lựa chọn và điều khiển phân vùng yêu cầu có ít nhất là 2 biến điều khiển, mà bình mức chỉ có 1 biến điều khiển, nên không xác định được tín hiệu điều khiển lấn át nên không áp dụng được các sách lược này

Lưu đồ P&ID của các sách lược điều khiển.

- Điều khiển truyền thẳng

Mô phỏng

- Điều khiển phản hồi

Mô phỏng.

- Điều khiển tầng

Mô phỏng

- Sử dụng sách lược truyền thẳng.

Ta có bộ điều khiển có các tham số tính theo công thưc ziegle-nichol 1

Mô hình bộ điều khiển

Đồ thị mô phỏng hệ thống

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

Nhận xét: khi đặt một giá trị nào đó cho bình thì mức trong bình tăng dân lên đến khi đầy chứng tỏ hệ thống không ổn định khi áp dụng sách lược này

Giải thích: do sai số khi đo lưu lượng ra của van hoặc sai số độ mở của van vào làm hệ mất ổn định

- Bộ điều khiển sử dụng sách lược điều khiển phản hồi vòng đơn.

Mô hình bộ điều khiển

Kết quả mô phỏng

 Với bộ điều khiển P

Kp=1/k=1/2.35=0.373

Kết quả mô phỏng

0

100

200

300

400

500

600

 Với bộ điều khiển PI

Kp=0.9/K=0.383

Ti=3.3T=10.23

Kết quả mô phỏng

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 0

100

200

300

400

500

600

700

800

 Với bộ điều khiển PID Kp=1,2/K =1.2/2.35= 0.51 Ti=2T= 6.2

Td= 0.5T=1.55