CHƯƠNG TRÌNH TRÌNH ĐỘ ĐẠI HỌC CHUYÊN NGÀNH: ĐO LƯỜNG VÀ ĐIỀU KHIỂN

ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT Tên Modul: Điều khiển quá trình Mã số: MC033Số tín chỉ: 3Trình độ: Cho sinh viên năm thứ 3Biên soạn: Nguyễn Văn Diên, Phạm Đức HùngPhiên bản: 20081005 1. Mục tiêu: Sau khi hoàn thành modul này,sinh viên có khả năng Mô tả được vai trò của mô hình hoá trong các nhiệm vụ phát triển hệ thống và những nguyên tắc cơ bản trong nhiệm vụ mô hình hoá. Phân tích đặc điểm, vai trò và ứng dụng của các cấu trúc điều khiển. Phân tích những nguyên tắc cơ bản nhất trong việc thiết kế điều khiển. 2. Điều kiện tiên quyết:Đã học các modul : Lý thuyết điều khiển tự động, Điều khiển lập trình, Ngôn ngữ lập trình CC++.3. Mô tả modul:Học phần này cung cấp cho sinh viên các kiến thức:+ Lý thuyết: Bản chất, mục đích, các chức năng và thành phần cơ bản của một hệ thống ĐKQT. Các dạng mô hình thông dụng trong ĐKQT. Xây dựng mô hình hoá bằng phương pháp lý thuyết và thực nghiệm. Đặc điểm, vai trò và ứng dụng của các cấu trúc điều khiển. Phương pháp thiết kế, chỉnh định bộ điều khiển PID cho các quá trình đơn biến. Nguyên tắc cơ bản trong việc thiết kế cấu trúc điều khiển cho các quá trình đa biến. + Thí nghiệm: Điều khiển hệ thống kín để ổn định các thông số: nhiệt độ, mức, áp suất, lưu lượng sử dụng các thiết bị điều khiển công nghiệp.

Trang 1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

CHƯƠNG TRÌNH TRÌNH ĐỘ ĐẠI HỌC CHUYÊN NGÀNH: ĐO LƯỜNG VÀ ĐIỀU KHIỂN

ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT Tên Modul: Điều khiển quá trình

Mã số: MC03-3

Số tín chỉ: 3

Trình độ: Cho sinh viên năm thứ 3

Biên soạn: Nguyễn Văn Diên, Phạm Đức Hùng

Phiên bản: 20081005

1 Mục tiêu:

Sau khi hoàn thành modul này,sinh viên có khả năng

- Mô tả được vai trò của mô hình hoá trong các nhiệm vụ phát triển hệ thống và những

nguyên tắc cơ bản trong nhiệm vụ mô hình hoá

- Phân tích đặc điểm, vai trò và ứng dụng của các cấu trúc điều khiển

- Phân tích những nguyên tắc cơ bản nhất trong việc thiết kế điều khiển

2 Điều kiện tiên quyết:

Đã học các modul : Lý thuyết điều khiển tự động, Điều khiển lập trình, Ngôn ngữ lập trình C/C++

3 Mô tả modul:

Học phần này cung cấp cho sinh viên các kiến thức:

+ Lý thuyết:

- Bản chất, mục đích, các chức năng và thành phần cơ bản của một hệ thống ĐKQT

- Các dạng mô hình thông dụng trong ĐKQT

- Xây dựng mô hình hoá bằng phương pháp lý thuyết và thực nghiệm

- Đặc điểm, vai trò và ứng dụng của các cấu trúc điều khiển

- Phương pháp thiết kế, chỉnh định bộ điều khiển PID cho các quá trình đơn biến

- Nguyên tắc cơ bản trong việc thiết kế cấu trúc điều khiển cho các quá trình đa biến + Thí nghiệm:

- Điều khiển hệ thống kín để ổn định các thông số: nhiệt độ, mức, áp suất, lưu lượng

sử dụng các thiết bị điều khiển công nghiệp

Khoa Điện - Điện tử.(MC03-3) Hưng Yên, 05/2008 1

Trang 2

4 Nội dung modul:

Tín chỉ 1: Mô hình hoá điều khiển quá trình (15 tiết trên lớp + 30 tiết tự học)

viên Thời gian

1 Khái niệm

cơ bản

1.1 Điều khiển quá trình 1.1.1 Quá trình và các biến quá trình 1.1.2 Phân loại

1.1.3 Bài toán điều chỉnh và bài toán bám 1.2 Mục đích điều khiển

1.3 Phân cấp chức năng ĐKQT 1.4 Cấu trúc cơ bản một hệ thống ĐKQT

-Giáo trình Điều khiển quá trình – Trường ĐHSPKT Hưng Yên

- Cơ sở hệ thống điều khiển quá trình – Hoàng Minh Sơn

- Giảng giải

- Ví dụ minh họa

- Đàm thoại

- Hướng dẫn đọc tài liệu

Lý thuyết: 3

Tự học: 6 (LT+BT)

2 Cơ sở mô

hình hoá

2.1 Mô hình quá trình 2.1.1 Tổng quan về quy trình mô hình hoá 2.1.2 Phân loại mô hình hoá

2.2 Mô hình hoá lý thuyết 2.2.1 Nhận biết các biến quá trình 2.2.2 Xây dựng phương trình mô hình 2.2.3 Phân tích bậc tự do, tuyến tính hoá và

mô hình hàm truyền đạt 2.2.4 Mô phỏng quá trình 2.3 Mô hình thực nghiệm 2.3.1 Khái niệm và những nguyên tắc cơ bản 2.3.2 Các phương pháp mô hình hoá quá trình

- Giáo trình Điều khiển quá trình – Trường ĐHSPKT Hưng Yên

- Phân tích trực quan

Học

Lý thuyết: 12

Tự học:24

Trang 3

TT Chủ đề Nội dung Tài liệu Phương pháp Giáo

viên Thời gian Tín chỉ 2: Thiết kế điều khiển ( 15 tiết trên lớp + 30 tiết tự học)

3

Cấu trúc

điều khiển

cơ sở

3.1 Điều khiển truyền thẳng 3.2 Điều khiển phản hồi 3.3 Điều khiển Cascade 3.4 Điều khiển tỷ lệ 3.5 Điều khiển lựa chọn 3.7 Điều khiển phân vùng

- Thuyết trình

- Phân tích trực quan qua Project

Học

Lý thuyết: 6;

Tự học: 12

4

Phương

pháp thiết

kế

4.1 Chỉnh định bộ điều khiển PID 4.1.1 Phương pháp dựa trên đặc tính đáp ứng

4.1.2 Phương pháp dựa trên mô hình mẫu 4.1.3 Phương pháp nắn đặc tính tuần 4.1.4 Điều khiển PID kết hợp bù trễ 4.2 Thiết kế cấu trúc điều khiển cho quá trình đa biến

4.2.1 Giới thiệu chung 4.2.2 Lựa chọn biến quá trình 4.2.3 Điều khiển đa biến

- Giảng giải

- Phân tích

- Đàm thoại

- Hướng dẫn tự học

Học

Lý thuyết: 9;

Tự học: 18

Tín chỉ 3: Thí nghiệm (30h thí nghiệm, 30 h tự nghiên cứu)

Trang 4

5

Khảo sát

hệ thống

điều khiển

nhiệt độ

5.1 Khảo sát hệ thống 5.2 Xây dựng mô hình cho đối tượng bằng phương pháp thực nghiệm

5.3 Lưu đồ P&ID

5.4 Nghiên cứu cấu trúc điều khiển phản hồi

5.5 Thuật toán PID và bộ điều chỉnh PID thực

- Tài liệu về phần mềm Siemen, Lucas Nülle, Festo

- Giảng giải

- Làm việc nhóm

- Phòng TN: 6h

- Tự học: 6h

6

Xây dựng

hệ thống

điều khiển

một bình

mức

6.1 Xây dựng mô hình cho đối tượng bằng phương pháp lý thuyết

6.2 Xây dựng mô hình cho đối tượng bằng phương pháp thực nghiệm

6.3 Lưu đồ P&ID

6.4 Các sách lược điều chỉnh: điều khiển truyền thẳng, điều khiển phản hồi, điều khiển tầng

6.5 Thuật toán PID và bộ điều chỉnh PID thực

- Phiếu thí nghiệm

- Giảng giải

- Làm việc nhóm

- Phòng TN: 12h

- Tự học: 12h

Trang 5

7

Xây dựng

hệ thống

điều khiển

hai bình

mức thông

nhau

7.1 Xây dựng mô hình cho đối tượng MIMO (bằng phương pháp lý thuyết và phương pháp thực nghiệm)

7.2 Phân tích RGA, cặp đôi vào-ra

7.3 Thiết kế cấu trúc điều khiển tầng

7.4 Thiết kế cấu trúc điều khiển nhiều vòng (điều khiển phân tán)

- Phiếu thí nghiệm

- Giảng giải

- Làm việc nhóm

- Phòng TN: 12h

- Tự học: 12h

8

Bài tập lớn

8.1 Lập trình PLC và WinCC điều khiển, giám sát quá trình trộn và rót bể hoá chất 8.2 Sử dụng thiết bị Multimedia điều khiển nhiệt độ

8.3 Thiết kế hệ thống bơm vòng kín

- Tài liệu về phần mềm Siemen, Lucas Nülle, Festo

-Phân tích

- Làm việc nhóm

Trang 6

5 Tài liệu học và tham khảo:

* Tài liệu chính:

Nguyễn Phúc Đáo_Phạm Đình Hùng

Giáo trình Điều khiển quá trình - Đại học SPKT Hưng Yên 2008

* Tài liệu đọc thêm:

[1] Hoàng Minh Sơn

Cơ sở hệ thống điều khiển quá trình-NXB Đại học Bách khoa Hà nội 2006 [2] Liptak B G

Process control system and edition-3rd Edition, McGraw – Hill, New York 1996 [3] Seborg D.E., TF Edgar, D A Mellichamp

Process Dynamics and control- Wiley, New York 2004

6 Học liệu:

- Giáo trình chính, Sách tham khảo, máy tính, Projector, phấn bảng

- Phòng thí nghiệm và các thiết bị thực hành

7 Đánh giá:

- Kiểm tra thường xuyên/ Giữa kỳ: 10%

Trang 7

8 Kế hoạch học tập:

(giờ)

Hoạt động sinh viên

TG (giờ)

Điều kiện thực hiện Tín chỉ 1: Mô hình hoá điều khiển quá trình (15 tiết)

1

Khái niệm cơ bản

1.1 Điều khiển quá trình

1.1.1 Quá trình và các biến quá trình

1.1.2 Phân loại

1.1.3 Bài toán điều chỉnh và bài toán

bám

1.2 Mục đích điều khiển

1.3 Phân cấp chức năng ĐKQT

1.4 Cấu trúc cơ bản một hệ thống

ĐKQT

- Nắm vững các khái niệm cơ bản về ĐKQT

- Mô tả được mục đích ĐH cũng như chức năng của từng khối trong hệ thống

- Trình bày được cấu trúc cơ bản của hệ thống ĐKQT

- Trình bày (Giảng giải, phân tích)

- Hướng dẫn thảo luận nhóm (Tư vấn, thúc đẩy, trợ giúp )

- Đánh giá kết quả làm việc của cá nhân, nhóm

3

- Nghe giảng

- Ghi chép, thảo luận

- Làm bài tập và phản hồi kết quả

Phòng học lý thuyết

2 Cơ sở mô hình hoá

2.1 Mô hình quá trình

2.1.1 Tổng quan về quy trình mô hình hoá

2.1.2 Phân loại mô hình hoá

2.2 Mô hình hoá lý thuyết

2.2.1 Nhận biết các biến quá trình

2.2.2 Xây dựng phương trình mô hình

2.2.3 Phân tích bậc tự do, tuyến tính hoá và

mô hình hàm truyền đạt

2.2.4 Mô phỏng quá trình

2.3 Mô hình thực nghiệm

- Trình bày được những nguyên tắc chung, quy trình trong xây dựng mô hình toán học

- Phân tích các dạng

mô hình toán học quen thuộc

-Xây dựng mô hình hoá bằng PP lý thuyết

- Giảng giải, phân tích, đặt và giải quyết vấn đề)

- Tư vấn, thúc đẩy, trợ giúp

- Giới thiệu tài liệu tham khảo, đánh giá kết quả nhận thức của cá nhân, nhóm

12 - Nghe giảng

- Làm việc theo hướng dẫn của giáo viên

- Phản hồi kết quả nhận thức

- Tổng hợp thông tin báo cáo

36

Phòng học lý thuyết có :

- Máy chiếu

- Project

Trang 8

2.3.1 Khái niệm và những nguyên tắc cơ

bản

2.3.2 Các phương pháp mô hình hoá quá

trình

- Xây dựng mô hình hoá bằng PP thực nghiệm

Tín chỉ 2: Thiết kế điều khiển

3

Cấu trúc điều khiển cơ sở

3.1 Điều khiển truyền thẳng

3.2 Điều khiển phản hồi

3.3 Điều khiển Cascade

3.4 Điều khiển tỷ lệ

3.5 Điều khiển lựa chọn

3.7 Điều khiển phân vùng

- Thiết kế cấu trúc điều khiển

- Lựa chọn cấu trúc

bộ điều khiển

- Xác định tham số bộ điều khiển

- Hướng dẫn, giải thích, ví dụ minh họa

- Thúc đẩy, tư vấn, trợ giúp sinh viên

- Đánh gía kết quả làm việc của cá nhân, nhóm

- Giao bài tập

6

- Ghi chép, làm bài tập

- Đàm thoại, trao đổi thông tin

- Báo cáo kết quả

- Nhận xét, đưa ra các kết luận

18

- Máy chiếu

- Project

4

4.1 Chỉnh định bộ điều khiển PID

4.1.1 Phương pháp dựa trên đặc tính đáp

ứng

4.1.2 Phương pháp dựa trên mô hình

mẫu

4.1.3 Phương pháp nắn đặc tính tuần

4.1.4 Điều khiển PID kết hợp bù trễ

4.2 Thiết kế cấu trúc điều khiển cho quá

trình đa biến

4.2.1 Giới thiệu chung

4.2.2 Lựa chọn biến quá trình

4.2.3 Điều khiển đa biến

- Phương pháp thiết

kế, chỉnh định bộ điều khiển PID cho các quá trình đơn biến

- Thiết kế cấu trúc ĐK

và đưa ra những nguyên tắc cơ bản trong việc thiết kế cấu trúc ĐK cho các quá trình đa biến

- Giảng giải lý thuyết

và phân tích

- Hướng dẫn một số

ví dụ cụ thể

- Giao bài tập, hướng dẫn, kiểm tra và đánh giá kết quả

9

- Nghe giảng, ghi chép, làm bài tập Thảo luận, trao đổi thông tin (với giáo viên và các đối tượng học)

- Báo cáo kết quả -Nhận xét, kết luận

27

- Máy chiếu

- Project

Tín chỉ 3 Thí nghiệm

Trang 9

Khảo sát hệ thống điều khiển nhiệt độ

5.1 Khảo sát hệ thống

5.2 Xây dựng mô hình cho đối tượng

bằng phương pháp thực nghiệm

5.3 Lưu đồ P&ID

5.4 Nghiên cứu cấu trúc điều khiển

phản hồi

5.5 Thuật toán PID và bộ điều chỉnh PID

thực

- Trình bày (Giảng giải, trình chiếu và phân tích)

- Đưa ra các ví dụ minh họa

- Hướng dẫn thảo luận

- Tổng hợp, nhận xét

6

- Nghe giảng, ghi chép, tổng hợp

- Thảo luận, trao đổi thông tin

- Phản hồi, so sánh khả năng ứng dụng với các bộ Vi xử lý

và nhận xét

12

- Máy chiếu

- Project

6

Xây dựng hệ thống điều khiển một

bình mức

bằng phương pháp lý thuyết

bằng phương pháp thực nghiệm

6.3 Lưu đồ P&ID

6.4 Các sách lược điều chỉnh: điều

khiển truyền thẳng, điều khiển phản hồi,

điều khiển tầng

6.5 Thuật toán PID và bộ điều chỉnh

- Phương pháp xây dựng mô hình cho một đối tượng điều khiển đơn giản -Thiết kế bộ điều khiển

-Vận dụng các cấu trúc ĐK khác nhau

- Phân tích ảnh hưởng của nhiễu đến hệ thống

- Trình bày (Giảng giải, phân tích)

- Lấy ví dụ minh họa

- Đặt câu hỏi (Tư vấn, thúc đẩy, trợ giúp )

- Giao bài tập

- Đánh giá kết quả làm việc của cá nhân, nhóm

12

- Nghe giảng

- Ghi chép, tổng hợp

- Làm bài tập theo yêu cầu

- Phản hồi kết quả

- Làm việc nhóm, thảo luận

24

Phòng học lý thuyết có:

- Máy tính

- Project

Trang 10

PID thực.

7

Xây dựng hệ thống điều khiển hai

bình mức thông nhau

MIMO (bằng phương pháp lý thuyết và

phương pháp thực nghiệm)

7.2 Phân tích RGA, cặp đôi vào-ra

7.3 Thiết kế cấu trúc điều khiển tầng

7.4 Thiết kế cấu trúc điều khiển nhiều

vòng (điều khiển phân tán)

- Củng cố và nâng cao

và áp dụng các kiến thức vào các bài toán phức tạp hơn

- Giảng giải, phân tích, đưa ra và giải quyết một số bài toán điển hình

- Đưa ra bài toán và đặt câu hỏi thảo luận, hướng dẫn (Tư vấn, thúc đẩy, trợ giúp )

- Đánh giá kết quả làm việc của cá nhân, nhóm …Nhận xét…

12

- Nghe giảng

- Ghi chép, thảo luận nhóm

- Làm bài tập

- Tư đánh giá và nhận xét

24

Phòng thực hành có:

- Máy tính

- Project

8

Bài tập lớn

8.1 Lập trình PLC và WinCC điều

khiển, giám sát quá trình trộn và rót bể

hoá chất

8.2 Sử dụng thiết bị Multimedia điều

khiển nhiệt độ

8.3 Thiết kế hệ thống bơm vòng kín

- Làm quen với quy trình thiết kế hệ thống điều khiển ứng dụng theo yêu cầu thực tế

- Dẫn dắt tới khả năng làm việc độc lập và làm việc theo nhóm

- Rèn luyện kỹ năng thiết kế và tư duy sangs tạo

- Cung cấp tài liệu hướng dẫn thực hành Hướng dẫn, phân tích một số bài tập cơ bản, một số bài ứng dụng điển hình

- Tư vấn, thúc đẩy, trợ giúp )

- Đánh giá kết quả làm việc của cá nhân, nhóm …Nhận xét…

- Nghe giảng

- Giải bài tập thực hành theo yêu cầu của giảng viên

- Làm việc nhóm, thảo luận…

- Tổng hợp thông tin, tự nhận xét

Phòng học lý thuyết hoặc phòng làm

Đồ án – BTL

Định dạng
Số trang	11
Dung lượng	141,5 KB