báo cáo thí nghiệm điều khiển quá trình

Mô phỏng trên Simulink với các khối Single-Tank và Tank GUI Lưu đồ P&ID: Sơ đồ Simulink : So sánh giá trị SP và Level bằng scope, chọn Stoptime=23910: Đường màu đen là SP Đường màu đỏ là

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH

Sinh viên: Đỗ Văn Trường MSSV: 20102391 Nhóm thí nghiệm : 05 Bài 1:Xây dựng hệ thống điều khiển một bình mức:

1)Mô phỏng đối tượng bình mức bằng khối single-tank trên matlab Sử dụng sumulink để xác định tham số của mô hình trên.

Cho tín hiệu tác động bậc thang ở đầu vào ta có đáp ứng của hàmquá độ có dạng quán tính bậc nhất

Từ đồ thị xác định được các tham số mô hình: T=1.8

K=16/(8-1.8)=2.5

Để kiểm chứng mô hình ta dùng mô hình sau:

Nhận thấy đồ thị mô phỏng và đồ thị nhận dạng có sự sai khác nhất định Để đạtđược sai số tối thiểu ta điều chỉnh các tham số K và T

Với K = 3.2 và T = 1.8, ta có đồ thị

Đường màu đen đồ thị nhận dạng

Đường màu đỏ là đồ thị mô phỏng

2) Sử dụng sách lược điều khiển truyền thẳng, xây dựng bộ điều khiển mức

cho đối tượng Mô phỏng trên Simulink với các khối Single-Tank và Tank GUI Lưu đồ P&ID:

Sơ đồ Simulink :

So sánh giá trị SP và Level bằng scope, chọn Stoptime=23910:

Đường màu đen là SP Đường màu đỏ là Level

Bộ điều khiển P (Kp=0.33)

Bộ điều khiển PI (Kp=0.3, Ti=5.33)

Bộ điều khiển PID (Kp=0.4, Ti=3.2, Td=0.8)

7 Sử dụng sách lược điều khiển phản hồi vòng đơn, xây dựng bộ điều khiển mức cho đối tượng Mô phỏng trên Simulink Thử sử dụng các loại bộ điều khiển khác nhau (P, PI, PID) cho bài toán

Lưu đồ P&ID:

Bộ điều khiển PI (Kp=0.3, Ti=5.33)

Bộ điều khiển PID (Kp=0.4, Ti=3.2, Td=0.8)

3)Sử dụng sách lược điều khiển phản hồi vòng đơn sử dụng bộ điều khiển PI - chống bão hòa tích phân và PID - chống bão hòa tích phân

So sánh giá trị SP và Level bằng scope, chọn Stoptime=23910:

Đường màu đen là SP

Đường màu đỏ là Level

Bộ điều khiển PI - chống bão hòa tích phân

Trong đó thông số khâu PI - chống bão hòa tích phân được xác định theo Ziegler–Nichols 1 như sau:

Gain: K=Kp=0.3Gain 1: K=1/Ti=0.188Gain 2: chọn khoảng từ 0-> Ti: K=4

Bộ điều khiển PID - chống bão hòa tích phân

Trong đó thông số khâu PID - chống bão hòa tích phân được xác định theoZiegler–Nichols 1 như sau:

Gain: K=Kp=0.4Gain 1: K=1/Ti=0.31Gain 2: K=Td=0.8Gain 2: chọn khoảng từ 1-> Ti: K=3

8 Sử dụng sách lược điều khiển tầng (cascade control), xây dựng bộ điều khiển cho đối tượng

Trường hợp không đo được lưu lượng ra

Lưu đồ P&ID:

Sơ đồ Simulink:

Trường hợp sử dụng bộ điều khiển P (vòng ngoài)/ P (vòng trong)

Lấy Kp vòng ngoài là 10000, Kp vòng trong là 1000

Đường màu đỏ là SP

Đường màu đen là Level

Trường hợp sử dụng bộ điều khiển P (vòng ngoài)/ PI - RW (vòng trong)

Lấy Kp vòng ngoài là 10000

Vòng trong lấy như bộ PI – RW phần điều khiển phản hồi:

Gain: K=Kp=0.3Gain 1: K=1/Ti=0.188Gain 2: chọn khoảng từ 0-> Ti: K=4

Đường màu đỏ là SP

Đường màu đen là Level

Trường hợp đo được lưu lượng ra

Lưu đồ P&ID:

Sơ đồ Simulink:

Trường hợp sử dụng bộ điều khiển P (vòng ngoài)/ P (vòng trong)

Lấy Kp vòng ngoài là 10000, Kp vòng trong là 1000

Đường màu đỏ là SP

Đường màu đen là Level

Đường màu đỏ là Out Flow

Đường màu đen là In Flow

Trường hợp sử dụng bộ điều khiển P (vòng ngoài)/ PI - RW (vòng trong)

Lấy Kp vòng ngoài là 10000

Vòng trong lấy như bộ PI – RW phần điều khiển phản hồi:

Gain: K=Kp=0.3Gain 1: K=1/Ti=0.188Gain 2: chọn khoảng từ 0-> Ti: K=4

Đường màu đỏ là SP

Đường màu đen là Level

Đường màu đỏ là Out Flow

Đường màu đen là In Flow

Bài 2: Xây dựng hệ thống điều khiển hai bình mức thông nhau

1 Đối tượng bình mức đã được mô phỏng bằng khối Single-Tank trong toolbox thí nghiệm điều khiển quá trình Sử dụng Simulink để xác định các tham số của mô hình trên, áp dụng phương pháp nhận dạng đã học

Cho tín hiệu tác động bậc thang ở đầu vào ta có đồ thị đáp ứng của hệ thống:

Với T1=1.6 K1=4.6 thì ta có đồ thị

Với T2=3.8 K2=0.42 ta có đồ thị

Đường màu đen đồ thị nhận dạng Đường màu xanh là đồ thị mô phỏng

Đường màu đỏ đồ thị nhận dạng

Đường màu xanh là đồ thị mô phỏng

2)Sử dụng sách lược điều khiển phản hồi vòng đơn cho từng bình, xây dựng

bộ điều khiển mức cho đối tượng Mô phỏng trên Simulink Sử dụng các loại

bộ điều khiển khác nhau (P, PI - RW) cho bài toán

Lưu đồ P&ID

Sơ đồ Simulink:

+) Bộ điều khiển PI-RW

Sơ đồ: Khâu PI nối tiếp với khâu chống bão hòa tích phân:

3 Sử dụng sách lược điều khiển tầng (cascade control) xây dựng bộ điều khiển cho đối tượng

Lưu đồ P&ID

Sơ đồ Simulink:

Trường hợp sử dụng bộ điều khiển P (vòng ngoài) / P (vòng trong)

Lấy Kp vòng ngoài cả 2 van là 1000

Vòng trong: Van 1 lấy Kp=0.22

Van 2 lấy Kp=2.38

Đường màu đỏ là SP

Đường màu đen là Level

Trường hợp sử dụng bộ điều khiển P (vòng ngoài) / PI - RW (vòng trong)

Bộ P/PI-RW

+)Vòng ngoài là bộ điều khiển P (Kp =1000) để tăng đáp ứng của hệ thống, vòng trong là bộ điều khiển PI-RW để triệt tiêu sai lệch tĩnh

Trong đó các thông số bộ điều khiển PI-RW lấy ở phần trên

Kết quả mô phỏng:

Đường màu đỏ là SP

Đường màu đen là Level