Báo cáo thí nghiệm điều khiển quá trình

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH PHẦN MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN Bài 1 Xây dựng hệ thống điều khiển một bình mức 1. Mục đích thí nghiệm 2. Đối tượng và yêu cầu thí nghiệm 3. Nhiệm vụ thí nghiệm Bài 2 Xây dựng hệ thống điều khiển hai bình mức thông nhau 1. Mục đích thí nghiệm 2. Đối tượng và yêu cầu thí nghiệm 3. Nhiệm vụ thí nghiệm

Trang 1

TR ƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NG Đ I H C BÁCH KHOA HÀ N I ẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ỘI

VI N ĐI N ỆN ĐIỆN ỆN ĐIỆN

PH N MÔ PH NG QUÁ TRÌNH ẦN MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH ỎNG QUÁ TRÌNH

H và tên sinh viên: Nguy n Hoàng Th chọ và tên sinh viên: Nguyễn Hoàng Thạch ễn Hoàng Thạch ạch

Trang 2

1 M c đích thí nghi m ục đích thí nghiệm ệ thống điều khiển một bình mức

2 Đ i t ống điều khiển một bình mức ượng và yêu cầu thí nghiệm ng và yêu c u thí nghi m ầu thí nghiệm ệ thống điều khiển một bình mức

Đ i tố cho bài thí nghiệm: ượng là hệ thống một bình mức với một van vào và một van ra.ng là h th ng m t bình m c v i m t van vào và m t van ra.ệm: ố cho bài thí nghiệm: ội, 2014 ức với một van vào và một van ra ớp TN: ội, 2014 ội, 2014

3 Nhi m v thí nghi m ệ thống điều khiển một bình mức ục đích thí nghiệm ệ thống điều khiển một bình mức

1) Xác đ nh bi n quá trình.ịnh biến quá trình ến quá trình

2) Xây d ng mô hình toán h c cho đ i tựng mô hình toán học cho đối tượng ọ và tên sinh viên: Nguyễn Hoàng Thạch ố cho bài thí nghiệm: ượng là hệ thống một bình mức với một van vào và một van ra.ng

3) Xác đ nh các tham sịnh biến quá trình ố cho bài thí nghiệm:

Mô ph ng đ i tỏng đối tượng bình mức bằng khối Single-Tank ố cho bài thí nghiệm: ượng là hệ thống một bình mức với một van vào và một van ra.ng bình m c b ng kh i Single-Tankức với một van vào và một van ra ằng khối Single-Tank ố cho bài thí nghiệm:

Áp d ng phương pháp nhận dạng kẻ tiếp tuyến dựa trên đáp ứng quá độ ng pháp nh n d ng k ti p tuy n d a trên đáp ng quá đ ận dạng kẻ tiếp tuyến dựa trên đáp ứng quá độ ạch ẻ tiếp tuyến dựa trên đáp ứng quá độ ến quá trình ến quá trình ựng mô hình toán học cho đối tượng ức với một van vào và một van ra ội, 2014Cho tín hi u đ u vào d ng b c thang, ta có đáp ng quá đ d ng tích phân ệm: ầu vào dạng bậc thang, ta có đáp ứng quá độ dạng tích phân ạch ận dạng kẻ tiếp tuyến dựa trên đáp ứng quá độ ức với một van vào và một van ra ội, 2014 ạchquán tính b c nh t.ận dạng kẻ tiếp tuyến dựa trên đáp ứng quá độ ất

Trang 3

Nh n th y có s sai khác, ta thay đ i K=2,7 và T=4,1 thu đận dạng kẻ tiếp tuyến dựa trên đáp ứng quá độ ất ựng mô hình toán học cho đối tượng ổi K=2,7 và T=4,1 thu được đồ thị sau: ượng là hệ thống một bình mức với một van vào và một van ra.c đ th sau: ồ thị sau: ịnh biến quá trình.

4) Xác đ nh (các) sách lịnh biến quá trình ượng là hệ thống một bình mức với một van vào và một van ra.c đi u khi n.ều khiển ể kiểm tra lại mô hình, ta mô phỏng như sau:

5) Thi t k b đi u khi n PID cho đ i tến quá trình ến quá trình ội, 2014 ều khiển ể kiểm tra lại mô hình, ta mô phỏng như sau: ố cho bài thí nghiệm: ượng là hệ thống một bình mức với một van vào và một van ra.ng

Phương pháp nhận dạng kẻ tiếp tuyến dựa trên đáp ứng quá độ ng pháp xác đ nh tham s cho b đi u khi n PID là phịnh biến quá trình ố cho bài thí nghiệm: ội, 2014 ều khiển ể kiểm tra lại mô hình, ta mô phỏng như sau: ương pháp nhận dạng kẻ tiếp tuyến dựa trên đáp ứng quá độ ng pháp d a ựng mô hình toán học cho đối tượng.trên đáp ng b c thang – Ziegler-Nichols 1 Vì quá trình bình m c là khâu tích ức với một van vào và một van ra ận dạng kẻ tiếp tuyến dựa trên đáp ứng quá độ ức với một van vào và một van ra.phân và do van là khâu quán tính nên có th x p x thành mô hình quán tính ể kiểm tra lại mô hình, ta mô phỏng như sau: ất ỉ thành mô hình quán tính tích phân b c nh t có tr v i th i gian tr nh (trận dạng kẻ tiếp tuyến dựa trên đáp ứng quá độ ất ễn Hoàng Thạch ớp TN: ời gian trễ nhỏ (trường hợp này coi trễ bằng ễn Hoàng Thạch ỏng đối tượng bình mức bằng khối Single-Tank ười gian trễ nhỏ (trường hợp này coi trễ bằng ng h p này coi tr b ng ợng là hệ thống một bình mức với một van vào và một van ra ễn Hoàng Thạch ằng khối Single-Tank0), mô hình này thu c đ i tội, 2014 ố cho bài thí nghiệm: ượng là hệ thống một bình mức với một van vào và một van ra.ng áp d ng c a Ziegler-Nichols 1.ủa Ziegler-Nichols 1

B đi u khi nội, 2014 ều khiển ể kiểm tra lại mô hình, ta mô phỏng như sau: Kp Ti Td

Trang 4

S đ mô ph ng:ơng pháp nhận dạng kẻ tiếp tuyến dựa trên đáp ứng quá độ ồ thị sau: ỏng đối tượng bình mức bằng khối Single-Tank

Mô hình b đi u khi n PID:ội, 2014 ều khiển ể kiểm tra lại mô hình, ta mô phỏng như sau:

Đ th quá đ :ồ thị sau: ịnh biến quá trình ội, 2014

+) Trười gian trễ nhỏ (trường hợp này coi trễ bằng ng h p s d ng b đi u khi n P: K(Gain)=Kợng là hệ thống một bình mức với một van vào và một van ra ử dụng bộ điều khiển P: K(Gain)=K ội, 2014 ều khiển ể kiểm tra lại mô hình, ta mô phỏng như sau: p=0,37;

Trang 5

+) Trười gian trễ nhỏ (trường hợp này coi trễ bằng ng h p s d ng b đi u khi n PID: K(Gain)=Kợng là hệ thống một bình mức với một van vào và một van ra ử dụng bộ điều khiển P: K(Gain)=K ội, 2014 ều khiển ể kiểm tra lại mô hình, ta mô phỏng như sau: p=0,44; K(Gain1)=1/

Trang 6

Mô hình b đi u khi n PID:ội, 2014 ều khiển ể kiểm tra lại mô hình, ta mô phỏng như sau:

Trười gian trễ nhỏ (trường hợp này coi trễ bằng ng h p s d ng b đi u khi n P: K(Gain)=Kợng là hệ thống một bình mức với một van vào và một van ra ử dụng bộ điều khiển P: K(Gain)=K ội, 2014 ều khiển ể kiểm tra lại mô hình, ta mô phỏng như sau: p=0,37;

Trười gian trễ nhỏ (trường hợp này coi trễ bằng ng h p s d ng b đi u khi n PI: K(Gain)=Kợng là hệ thống một bình mức với một van vào và một van ra ử dụng bộ điều khiển P: K(Gain)=K ội, 2014 ều khiển ể kiểm tra lại mô hình, ta mô phỏng như sau: p=0,33; K(Gain1)=1/

Ti=1/13,67=0,073; K(Gain2)=0

Trang 7

Trười gian trễ nhỏ (trường hợp này coi trễ bằng ng h p s d ng b đi u khi n PID: K(Gain)=Kợng là hệ thống một bình mức với một van vào và một van ra ử dụng bộ điều khiển P: K(Gain)=K ội, 2014 ều khiển ể kiểm tra lại mô hình, ta mô phỏng như sau: p=0,44; K(Gain1)=1/

Ti=1/8,2=0,122; K(Gain2)=Td=2,05

8) S d ng b đi u khi n có thành ph n tích phân.ử dụng bộ điều khiển P: K(Gain)=K ội, 2014 ều khiển ể kiểm tra lại mô hình, ta mô phỏng như sau: ầu vào dạng bậc thang, ta có đáp ứng quá độ dạng tích phân

9) Sách lượng là hệ thống một bình mức với một van vào và một van ra.c đi u khi n vòng đ nều khiển ể kiểm tra lại mô hình, ta mô phỏng như sau: ơng pháp nhận dạng kẻ tiếp tuyến dựa trên đáp ứng quá độ

Mô hình b đi u khi n PID – ch ng bão hòa tích phân:ội, 2014 ều khiển ể kiểm tra lại mô hình, ta mô phỏng như sau: ố cho bài thí nghiệm:

Trười gian trễ nhỏ (trường hợp này coi trễ bằng ng h p s d ng b đi u khi n PI – ch ng bão hòa tích phân: ợng là hệ thống một bình mức với một van vào và một van ra ử dụng bộ điều khiển P: K(Gain)=K ội, 2014 ều khiển ể kiểm tra lại mô hình, ta mô phỏng như sau: ố cho bài thí nghiệm:

K(Gain)=Kp=0,33; K(Gain1)=1/Ti=1/13,67=0,073;

Kd(Gain2)=0; K(Gain3) =1/Ti=1/13,67=0,073

Trang 8

Trười gian trễ nhỏ (trường hợp này coi trễ bằng ng h p s d ng b đi u khi n PID – ch ng bão hòa tính phân: ợng là hệ thống một bình mức với một van vào và một van ra ử dụng bộ điều khiển P: K(Gain)=K ội, 2014 ều khiển ể kiểm tra lại mô hình, ta mô phỏng như sau: ố cho bài thí nghiệm:K(Gain)=Kp=0,44; K(Gain1)=1/Ti=1/8,2=0,122;

K(Gain2)=Td=2,05; K(Gain3 )=1/Ti=1/8,2=0,122

10) Sách lượng là hệ thống một bình mức với một van vào và một van ra.c đi u khi n t ngều khiển ể kiểm tra lại mô hình, ta mô phỏng như sau: ầu vào dạng bậc thang, ta có đáp ứng quá độ dạng tích phân

Tr ường hợp không đo lưu lượng ra ng h p không đo l u l ợng và yêu cầu thí nghiệm ư ượng và yêu cầu thí nghiệm ng ra

L u đ P&ID:ư ồ thị sau:

Trang 9

+) Trười gian trễ nhỏ (trường hợp này coi trễ bằng ng h p s d ng b đi u khi n P (vòng ngoài) / P (vòng trong):ợng là hệ thống một bình mức với một van vào và một van ra ử dụng bộ điều khiển P: K(Gain)=K ội, 2014 ều khiển ể kiểm tra lại mô hình, ta mô phỏng như sau:

Mô hình b đi u khi n P (vòng ngoài):ội, 2014 ều khiển ể kiểm tra lại mô hình, ta mô phỏng như sau:

Mô hình b đi u khi n P (vòng trong):ội, 2014 ều khiển ể kiểm tra lại mô hình, ta mô phỏng như sau:

Đ th l u lồ thị sau: ịnh biến quá trình ư ượng là hệ thống một bình mức với một van vào và một van ra.ng vào và ra:

Trang 10

+) Trười gian trễ nhỏ (trường hợp này coi trễ bằng ng h p s d ng b đi u khi n P (vòng ngoài) / PI-RW (vòng trong):ợng là hệ thống một bình mức với một van vào và một van ra ử dụng bộ điều khiển P: K(Gain)=K ội, 2014 ều khiển ể kiểm tra lại mô hình, ta mô phỏng như sau:

Mô hình b đi u khi n PI-RW (vòng trong): K(Gain)=Kội, 2014 ều khiển ể kiểm tra lại mô hình, ta mô phỏng như sau: p=0,33;

K(Gain1)=1/Ti=1/13,67=0,073; Kd(Gain2)=0;

K(Gain3) =1/Ti=1/13,67=0,073

Trang 11

Tr ường hợp không đo lưu lượng ra ng h p đo đ ợng và yêu cầu thí nghiệm ượng và yêu cầu thí nghiệm ư ượng và yêu cầu thí nghiệm c l u l ng ra:

Mô hình b đi u khi n P (vòng trong): ội, 2014 ều khiển ể kiểm tra lại mô hình, ta mô phỏng như sau:

Trang 12

+) Trười gian trễ nhỏ (trường hợp này coi trễ bằng ng h p s d ng b đi u khi n P (vòng ngoài) / PI-RW (vòng trong):ợng là hệ thống một bình mức với một van vào và một van ra ử dụng bộ điều khiển P: K(Gain)=K ội, 2014 ều khiển ể kiểm tra lại mô hình, ta mô phỏng như sau:

Trang 13

Trang 14

Bài 2 Xây d ng h th ng đi u khi n hai bình m c thông nhau ựng hệ thống điều khiển một bình mức ệ thống điều khiển một bình mức ống điều khiển một bình mức ều khiển một bình mức ển một bình mức ức

1 M c đích thí nghi m ục đích thí nghiệm ệ thống điều khiển một bình mức

4 Đ i t ống điều khiển một bình mức ượng và yêu cầu thí nghiệm ng và yêu c u thí nghi m ầu thí nghiệm ệ thống điều khiển một bình mức

Đ i tố cho bài thí nghiệm: ượng là hệ thống một bình mức với một van vào và một van ra.ng là h th ng g m 2 bình m c thông nhauệm: ố cho bài thí nghiệm: ồ thị sau: ức với một van vào và một van ra

5 Nhi m v thí nghi m ệ thống điều khiển một bình mức ục đích thí nghiệm ệ thống điều khiển một bình mức

1) Xây d ng mô hình và xác đ nh các bi n quá trình.ựng mô hình toán học cho đối tượng ịnh biến quá trình ến quá trình

11) Xây d ng mô hình toán h c.ựng mô hình toán học cho đối tượng ọ và tên sinh viên: Nguyễn Hoàng Thạch

12) Mô ph ng đ i tỏng đối tượng bình mức bằng khối Single-Tank ố cho bài thí nghiệm: ượng là hệ thống một bình mức với một van vào và một van ra.ng bình m c:ức với một van vào và một van ra

S đ mô ph ngơng pháp nhận dạng kẻ tiếp tuyến dựa trên đáp ứng quá độ ồ thị sau: ỏng đối tượng bình mức bằng khối Single-Tank

Trang 15

Đ th đáp ng bình 1:ồ thị sau: ịnh biến quá trình ức với một van vào và một van ra.

T đ th xác đ nh: K1=3,2ừ độ thị xác định: K1=3,2 ội, 2014 ịnh biến quá trình ịnh biến quá trình T1=3,5

Đ th đáp ng bình 2:ồ thị sau: ịnh biến quá trình ức với một van vào và một van ra

T đ th xác đ nh: K2=1,1ừ độ thị xác định: K1=3,2 ồ thị sau: ịnh biến quá trình ịnh biến quá trình T2=10 τ=1,5=1,5

Ki m tra l i mô hình:ể kiểm tra lại mô hình, ta mô phỏng như sau: ạch

Trang 16

V i nh ng tham s đã xác đ nh, khi ti n hành ki m tra l i mô hình, ta th y có ớp TN: ' ố cho bài thí nghiệm: ịnh biến quá trình ến quá trình ể kiểm tra lại mô hình, ta mô phỏng như sau: ạch ất.sai l ch Sau khi hi u ch nh các tham s ta có:ệm: ệm: ỉ thành mô hình quán tính ố cho bài thí nghiệm:

Đ th đáp ng bình 1: K1=3,2ồ thị sau: ịnh biến quá trình ức với một van vào và một van ra T1=2,8

Đ th đáp ng bình 2: K2=1,08ồ thị sau: ịnh biến quá trình ức với một van vào và một van ra T2=10 τ=1,5=1,5

Trang 17

13) Xác đ nh các sách lịnh biến quá trình ượng là hệ thống một bình mức với một van vào và một van ra.c đi u khi nều khiển ể kiểm tra lại mô hình, ta mô phỏng như sau:

14) Thi t k b đi u khi n PID cho đ i tến quá trình ến quá trình ội, 2014 ều khiển ể kiểm tra lại mô hình, ta mô phỏng như sau: ố cho bài thí nghiệm: ượng là hệ thống một bình mức với một van vào và một van ra.ng15) Sách lượng là hệ thống một bình mức với một van vào và một van ra.c đi u khi n ph n h i vòng đ nều khiển ể kiểm tra lại mô hình, ta mô phỏng như sau: ản hồi vòng đơn ồ thị sau: ơng pháp nhận dạng kẻ tiếp tuyến dựa trên đáp ứng quá độ

+) Trười gian trễ nhỏ (trường hợp này coi trễ bằng ng h p s d ng b đi u khi n P:ợng là hệ thống một bình mức với một van vào và một van ra ử dụng bộ điều khiển P: K(Gain)=K ội, 2014 ều khiển ể kiểm tra lại mô hình, ta mô phỏng như sau:

Mô hình b đi u khi n P (bình 1):ội, 2014 ều khiển ể kiểm tra lại mô hình, ta mô phỏng như sau:

Mô hình b đi u khi n P (bình 2):ội, 2014 ều khiển ể kiểm tra lại mô hình, ta mô phỏng như sau:

Trang 18

Đ th quá đ bình 1:ồ thị sau: ịnh biến quá trình ội, 2014

+) Trười gian trễ nhỏ (trường hợp này coi trễ bằng ng h p s d ng b đi u khi n PI – RW :ợng là hệ thống một bình mức với một van vào và một van ra ử dụng bộ điều khiển P: K(Gain)=K ội, 2014 ều khiển ể kiểm tra lại mô hình, ta mô phỏng như sau:

Mô hình b đi u khi n PI-RW :ội, 2014 ều khiển ể kiểm tra lại mô hình, ta mô phỏng như sau:

Trang 19

16) Sách lượng là hệ thống một bình mức với một van vào và một van ra.c đi u khi n t ng (trều khiển ể kiểm tra lại mô hình, ta mô phỏng như sau: ầu vào dạng bậc thang, ta có đáp ứng quá độ dạng tích phân ười gian trễ nhỏ (trường hợp này coi trễ bằng ng h p có đo l u lợng là hệ thống một bình mức với một van vào và một van ra ư ượng là hệ thống một bình mức với một van vào và một van ra.ng ra):

Trang 20

Mô hình b đi u khi n Pội, 2014 ều khiển ể kiểm tra lại mô hình, ta mô phỏng như sau:

ội, 2014 ều khiển ể kiểm tra lại mô hình, ta mô phỏng như sau:(vòng trong) bình 1:

Mô hình b đi u khi n Pội, 2014 ều khiển ể kiểm tra lại mô hình, ta mô phỏng như sau:

(vòng ngoài) bình 2: Mô hình b đi u khi n P(vòng trong) bình 2:ội, 2014 ều khiển. ể kiểm tra lại mô hình, ta mô phỏng như sau:

Định dạng
Số trang	23
Dung lượng	1,84 MB