Mô Hình hóa Lò điện cảm ứng. Mô phỏng trên visual basic 6

Như trong sơ đồ hình 2.2, phần tử Feedforward nhận giá trị đo được của tín hiệu nhiễu và sử dụng nó để tính toán, sắp xếp các hành động điều khiển ưu tiên để giảm thiểu tác động của nhiễ

CHƯƠNG 1 NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ

LÒ PHẢN ỨNG 1.1 KHÁI NIỆM VỀ LÒ PHẢN ỨNG

1.1.1 Lịch sử lò phản ứng

Các khái niệm về một phản ứng dây chuyền hạt nhân lần đầu tiên được nhận ra ở Hungary bởi nhà khoa học Leó Szilárd n năm 1933 Ông đã nộp một bằng sáng chế cho ý tưởng của ông về một lò phản ứng hạt nhân đơn giản vào năm sau Các lò phản ứng hạt nhân nhân tạo đầu tiên, Chicago Pile-1 , được xây dựng tại Đại học Chicago bởi một nhóm do Enrico Fermi vào năm 1942 Nó đạt được criticality ngày 02 tháng 12 năm 1942 lúc 03:25 Cơ cấu lò phản ứng hỗ trợ đã được làm bằng gỗ, trong đó hỗ trợ một đống các khối than chì, nhúng vào trong

đó được tự nhiên Uranium-oxide 'pseudospheres' Nguồn sáng tạo cho một lò phản ứng như vậy được cung cấp bởi nhà phát hiện bởi Lise Meitner , Fritz

Strassman và Otto Hahn trong năm 1938 bằng cách bắn phá uranium bằng các nơtron (được cung cấp bởi một Alpha-on phản ứng nhiệt hạch Berili-, một " neutron howitzer ") sản xuất một Bari dư lượng, mà họ lý luận đã được tạo ra bởi các fissioning của hạt nhân Uranium các nghiên cứu tiếp theo cho thấy một số nơtron cũng đã được phát hành trong fissioning, làm cho có sẵn cơ hội cho một phản ứng dây chuyền

1.2 MÔ TẢ CÔNG NGHỆ LÒ PHẢN ỨNG

1.2.1.Lò phản ứng hat nhân trong thực tế

Ngày nay, công nghệ lò phản ứng hạt nhân phát triển rất phong phú và đa dạng Hiện có trên 10 loại lò đang được sử dụng, nghiên cứu phát triển

Lò nước nhẹ: (bao gồm cả lò nước sôi - BWR và lò nước áp lực - PWR):

Đóng vai trò chủ đạo, chiếm tỷ trọng lớn tại nhiều nước có ĐHN Đây là công nghệ không những đã được phát triển, hoàn thiện và thương mại hóa rộng rãi trên thế giới mà còn là công nghệ tiềm năng cho những cải tiến mạnh mẽ trong tương

lai gần Các lò nước nhẹ công suất lớn đang được nâng cấp thành các lò cải tiến với công suất lớn hơn.

Lò nước nặng: Bắt đầu phát triển từ Canada, cho đến nay công nghệ lò này

cũng được áp dụng tại nhiều nước, đặc biệt một số nước bắt đầu phát triển công nghệ hạt nhân từ kiểu nước nặng như Trung Quốc, Ấn Độ chú trọng phát triển lò nước nặng và đã tự chủ trong công nghệ này Gần đây nhất, Rumani đã nhập công nghệ này và xây dựng hai tổ máy Lò nước nặng có chu trình nhiên liệu linh hoạt,

có thể sử dụng urani tự nhiên, urani có độ giàu thấp hoàn nguyên từ tái chế nhiên liệu đã cháy của PWR, nhiên liệu oxide hỗn hợp, thorium

Lò khí nhiệt độ cao: Được phát triển ở Mỹ, Anh và Tây Đức, lò này sử

dụng Graphit làm chậm nơtron, heli làm chất tải nhiệt và nhiên liệu là viên thorium có độ giàu cao được bao bọc bởi graphit Tuy nhiên, công nghệ lò khí hiện nay dường như chững lại Các hướng nghiên cứu phát triển tập trung vào lò khí nhiệt độ cao, lò tầng cuội kiểu nhiên liệu viên tròn với vỏ bọc Graphite Một khả năng lớn cho việc ứng dụng lò khí là dùng để sản xuất Hydro cho pin nhiên liệu

urani-Hình1.1 Lò phản ứng hạt nhân trong thực tế

Lò nơron nhanh: Sử dụng urani hoặc plutoni có độ giàu cao làm nhiên

liệu, vùng hoạt được bao bọc xung quanh bởi urani tự nhiên và kim loại lỏng được dùng làm chất tải nhiệt Tổ máy dùng lò nơtron nhanh có 3 vòng tuần hoàn, vòng 1 qua vùng hoạt, vòng 2 qua trung gian và vòng 3 là vòng của chất sinh công, qua tuốc bin

Hệ lò dùng máy gia tốc: Một phát triển gần đây là kết hợp công nghệ lò

phân hạch và máy gia tốc để phát điện và chuyển hóa các đồng vị sống lâu trong chất thải phóng xạ Chùm proton năng lượng cao đập vào bia kim loại nặng làm sản sinh nơtron

1.2.1 Lò phản ứng hạt nhân trong phòng thí nghiệm

a.Lò phản ứng nhanh làm mát bằng natri (sodium-cooled fast reactor – SFR

Hình 1.2 Lò phản ứng nhanh làm mát bằng natriMục tiêu ban đầu của chương trình lò SFR (xem hình 1.2) là quản lý các actinide, cắt giảm các sản phẩm thải, và tiêu thụ uran một cách hiệu quả hơn Tuy nhiên theo dự kiến, các thiết kế lò trong tương lai không chỉ sản xuất ra điện năng mà còn cung cấp nhiệt, sản xuất hyđro, và có thể còn để khử mặn nữa Phổ nơtron nhanh của lò SFR có thể cho phép sử dụng các vật liệu phân hạch hữu ích, kể cả uran yếu, một cách hiệu quả hơn nhiều so với các lò LWR hiện nay Ngoài ra, hệ

thống SFR có thể không cần phải nghiên cứu thiết kế nhiều như các hệ thống thế

hệ IV khác

b Lò phản ứng muối nóng chảy (molten salt reactor – MSR)

Lò MSR (xem hình 1.3) là lò nhiên liệu lỏng có thể sử dụng để đốt các actinide, sản xuất điện năng, hyđro, và nhiên liệu phân hạch Trong hệ thống này, nhiên liệu muối nóng chảy chảy qua các kênh lõi graphít Nhiệt tạo ra trong muối nóng chảy được truyền sang hệ thống chất làm mát thứ cấp thông qua bộ trao đổi nhiệt trung gian, sau đó qua một bộ trao nhiệt nữa tới hệ thống biến đổi năng lượng Các actinide và phần lớn các sản phẩm phân hạch tạo nên các florua trong chất lỏng làm mát Nhiên liệu lỏng đồng nhất cho phép bổ sung actinide mà không yêu cầu phải chế tạo nhiên liệu

Hình 1.3 Lò phản ứng muối nóng chảyTrong những năm 1960, Mỹ đã phát triển lò phản ứng tái sinh muối nóng chảy như là phương án chính hỗ trợ cho lòphản ứng tái sinh truyền thống Công tác nghiên cứu gần đây tập trung vào các chất làm mát florua lithi và berylli vớithori hoà tan và nhiên liệu U 233 Bộ Năng lượng Mỹ có kế hoạch tiếp tục hợp tác trong tương lai với các chương trình lò phản ứng muối nóng chảy của Euratom

c Lò phản ứng làm mát bằng nước siêu tới hạn (supercritical water-cooled reactor - SCWR)

Hình 1.4 Lò phản ứng làm mát bằng nước siêu tới hạn

Lò SCWR (xem hình 1.4) hứa hẹn nhiều ưu thế đáng kể về mặt kinh tế, với hai lý do: có thể đơn giản hoá thiết kế nhà máy và hiệu suất nhiệt tăng cao Nhiệm vụ chính của SCWR là phát điện với chi phí thấp nhờ kết hợp hai công nghệ đã qua thử thách: công nghệ LWR truyền thống và công nghệ lò hơi siêu tới hạn đốt nhiên liệu hoá thạch Căn cứ các nghiên cứu thiết kế có thể tiên đoán hiệu suất nhiệt của nhà máy sẽ cao hơn các lò LWR hiện nay khoảng một phần ba

Từ hình vẽ có thể thấy các hệ thống còn lại của nhà máy và các đặc điểm an toàn thụ động của lò SCWR cũng tương tự như đối với lò BWR, nhưng lại đơn giản hơn nhiều do chất làm mát không thay đổi về pha trong lò phản ứng Nước siêu tới hạn làm quay trực tiếp tuabin, không cần đến hệ thống hơi trung gian Trên thế giới, dẫn đầu là Nhật Bản, người ta đang tìm cách giải quyết các vấn đề cấp bách nhất về vật liệu và tính bất định trong thiết kế hệ thống nhằm chứng minh tính khả thi về kỹ thuật của lò SCWR

CHƯƠNG 2 THÀNH LẬP MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN FEED FORWARD

CHO LÒ PHẢN ỨNG 2.1 MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM CỦA MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH FEED FORWARD

Trong mô hình cấu trúc điều khiển nối tầng cho phép loại bỏ nhiễu tác động lên quá trình Tuy nhiên để loại bỏ được nhiễu với điều kiện biến phụ là nhiễu tác động trực tiếp lên biến điều khiển chính Mạch vòng kín của hệ thống điều khiển theo cấu trúc nối tầng vì vậy ma được thiết kế thống nhất với hai mạch vòng điều khiển để thực hiện cùng một mục tiêu Tuy vậy còn tồn tại các nhiễu khác xuất hiện trong giai đoạn cuối của quá trình thì việc điều khiển nối tần dạng vòng lặp đơn không ,loại bỏ được

Mặt khác trong điều khiển quá trình việc xác định các biến phụ không phải lúc nào cũng thực hiện được, khii đó giải pháp nối tầng sẽ gặp khó khăn Vì vậy

mô hình điều khiển feed forward cho phép khắc phục được các nhược điểm của điều khiển mô hình cấu trúc nối tầng Đồng thờì mô hình điều khiển Feed forward

có thể loạ bỏ được nhiễu ngẫu nhiên, nhiễu có chu kỳ khác

2.2 CẤU TRÚC ĐIỀU KHIỂN FEED FORWARD

Set ponit

Feeback Controler

Element

Secondary Process

Primary Process

Disturbance Process II

measured process variable

Disturbance variable II Disturbance

variable I Disturbance

Process I

feed foward can improve

rejection of either disturbance

Hình 2.1: Sơ đồ cấu trúc tổng quát của hệ thống điều khiển Feedforward.

Một cách khác để loại trừ tác động của nhiễu là dùng cấu trúc điều khiển Feed Forward Cấu trúc điều khiển Feed Forward có thể được dùng để loại bỏ được cả nhiễu không đo được Sơ đồ cấu trúc điều khiển FeedForward tổng quát được biểu diễn trên hình 2.1.

Hình 2.2: Sơ đồ cấu trúc điều khiển Feedforward sử dụng Sensor quan sát nhiễu

và bố trí bộ điều khiển Feedforward

Dùng cấu trúc Feedforward ta có thể loại trừ ảnh hưởng của cả hai tín hiệu nhiễu ở trên Khi dùng hệ phản hồi truyền thống, đáp ứng điều khiển chỉ được đưa

ra sau khi có tín hiệu phản hồi từ quá trình thực tế Nên phản ứng xảy ra thường là chậm và có thể ảnh hưởng xấu tới tính ổn định của hệ thống

Bộ điều khiển Feedforward sử dụng sensor để đo trực tiếp tín hiệu nhiễu trước khi nó ảnh hưởng đến quá trình

Như trong sơ đồ hình 2.2, phần tử Feedforward nhận giá trị đo được của tín hiệu nhiễu và sử dụng nó để tính toán, sắp xếp các hành động điều khiển ưu tiên

để giảm thiểu tác động của nhiễu khi nó tác động lên quá trình

Phần tử Feedforward gồm có mô hình nhiễu ( Disturbance model) và mô hình quá trình ( ProcessModel) Cả hai mô hình đề là tuyến tính Sự tính toán được thực hiện bởi phần tử Feedforward được thực hiên theo hai bước sau:

- Mô hình nhiễu nhận giá trị đo của nhiễu D(t) và tiên đoán ảnh hưởng khi nào và

mức độ mà biến quá trình y(t) sẽ bị ảnh hưởng

- Đưa ra thứ tự tiên đoán ảnh hưởng đến biến quá trình y(t), mô hình quá trình

(Process Model) sau đó sẽ tính lại một chuỗi các hành động điều khiển

Ufeedforward(t) để làm mất tác dụng của nhiễu khi nó đến

Sự thực hiện này đòi hỏi các mô hình tuyến tính được lập trình trong máy tính điều khiển Nhưng mô hình tuyến tính không thể thiết kế chính xác hành vi của quá trình thực Nên cấu trúc này sẽ không bao giờ loại trừ được hoàn toàn ảnh hưởng của nhiễu

Như trên hình 2.2, ta thấy hành động điều khiển Feedforward được tính toán

Ufeedforward(t) được đảo dấu Nó sẽ được cộng với tín hiệu ra từ bộ điều khiển phản hồi truyền thống Ufeedback(t) để tạo ra tín hiệu điều khiển tổng :

Utotal(t) = Ufeedback(t)- Ufeedforward(t) (2.1)

2.3 THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN FEED FORWARD.

Tiêu chuẩn thiết kế điều khiển quá trình với kỹ thuật điều khiển Feedforward:

Mô hình điều khiển Feedforward bao gồm một cảm biến đo trực tiếp biến nhiễu và mô hình tính toán Feedforward được xây dựng từ mô hình động học quá trình và nhiễu Hai tiêu chuẩn thiết kế đảm bảo cho sự thành công là:

- Mô hình động học quá trình và nhiễu thể hiện ở đầu ra của bộ điều khiển để điều khiển biến quá trình được đo và nhiễu ảnh hưởng đến hoạt động của biến quá trình đo được.

- Thời gian chết của quá trình phải nhỏ hơn thời gian chết của nhiễu.

Tiêu chuẩn 1 cho thấy: Nếu mô hình không mô tả chính xác sự hoạt động của thiết bị kỹ thuật thì việc lập trình Feedforward khó tin cậy

Tiêu chuẩn thứ 2 thực hiện khó khăn hơn Giả sử thiết bị kỹ thuật có thời gian chết do nhiễu ngắn hơn thời gian chết của quá trình, hay tồn tại nhiễu mà bộ điều

khiển Feedforward phản hồi liên tục với hoạt động điều khiển Do có sự khác biệt

về thời gian chết, nhiễu sẽ ảnh hưởng đến quá trình được đo trước khi bộ điều khiển kiểm soát, mặc dù cả hai cùng xẩy ra như trong ví dụ minh hoạ Nhiễu sẽ làm gián đoạn quá trình trước khi hoạt động điều khiển loại bỏ nhiễu đầu tiên diễn ra

Tại giới hạn, hoạt động điều khiển cần diễn ra cùng thời điểm với nhiễu Nếu những điều kiện mà hoạt động điều khiển có thể diễn ra trước (Nếu thời gian chết quá trình là ngắn hơn) thì bộ điêù khiển Feedforward sẽ có hiệu quả loại bỏ nhiễu tốt nhất

2.4 LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN FEED FORWARD

2.4.1 Thiết lập mô hình quá trình và mô hình nhiễu

Phép biến đổi Laplace được sử dụng trong quá trình thiết lập mô hình toán học cấu thành Feedforward Vì vậy phương pháp thành lập thuật toán cơ bản cho

mô hình Feedforward là hết sức cần thiết trong quá trình nghiên cứu

Phương pháp thiết lập mô hình quá trình đã được trình bày trong phần trước Có thể tóm tắ như sau: Dữ liệu quá trình được lưu giữ và đánh giá sự tăng, giảm của nó hoặc nếu không có sự nhảy bậc (perturbing) tín hiệu ra của bộ điều khiển U(t) và ghi lại biến số đo được y(t) khi đáp ứng quá trình được phản hồi Trạng thái ban đầu của chu trình được coi là ổn định và trạng thái được xác định tại thời điểm đo

Mô hình quá trình sử dụng các phương trình động học tuyến tính từ khâu bậc nhất (Firt order) có thời gian chết (FO), cho đến khâu bậc hai (Second order) với thời gian chết và thời gian giữa các giai đoạn đo được Nếu ta gọi mô hình quá trình GP(s), thì trong không gian Laplace có thể viết:

Y(s)=GP(s).U(s) (2.2)

Đó là biểu thức tính đầu ra của bộ điều khiển, phương trình (2.2) có thể tính toán biến số quá trình đo được Từ phương trình này dự đoán sự thay đổi của biến

số quá trình, được so sánh với tín hiệu đo được và tín hiệu ra của bộ điều khiển sẽ được tính toán lại nếu còn có sự sai khác:

Tín hiệu điều đầu ra của bộ điều khiển theo mô hình nhiễu viết được:

Ufeedforwad(s)=[1/GP(s)]Ydisturb(s) (2.6)

Thay phương trình (2.5) vào phương trình (2.6) ta được:

Ufeedforwad=[GD(s)/GP(s)].D(s) (2.7)

Cuối cùng ta tính được tính hiệu điều khiển quá trình loại bỏ được nhiễu dựa trên mạch vòng kín phản hồi truyền thống:

Utotal=Ufeedback- Ufeedforwad (2.8)

2.5 KHẢ NĂNG ĐIỀU KHIỂN THEO MÔ HÌNH FEED FORWARD.

điều khiển đạt được rất khả quan và mô hình FOPDT chính xác thường có khả năng loại bỏ những nhiễu loạn Feed Forward hiệu quả Có được bộ dữ liệu giàu thông tin động và loại trừ ảnh hưởng của nhiễu có thể điều khiển những giá trị chính xác cho 5 tham số của mô hình SOPDT w/L là rất khó cho những ứng dụng thực tế và đẩy nhanh thực thi một cách thực tế gần giới hạn cho phép Chỉ một số rất ít những ứng dụng là có lợi từ mô hình so với sự phức tạp mà mô hình qúa trình được thiết lập ở trạm điều khiển Feed Forward

Mô hình quá trình bậc hai SOPDT w/L trong khoảng thời gian nghiên cứu

có dạng như sau:

t du t

u K t y dt

t dy dt

t y

PL P P

P P P

P

) ( )

( )

( ) ( ) (

) (

2 1 2

2 2 1

θ τ

θ τ

τ τ

Trong không gian Laplace mô hình quá trình được biểu diễn như sau:

) ( ) 1 )(

1 (

) 1 (

) (

2 1

s U s s

e s K

s Y

P P

S PL

+ +

+

τ τ

(2.9)

Mô hình của phương trình (2.8) giống với mô hình của phương trình (2.9)

cả hai đều là phương trình vi phân tuyến tính có các hệ số là hằng số Nếu mô hình SOPDT w/L đều sử dụng cả hai mô hình nhiễu và quá trình theo phương trình (2.7), thành phần Feed Forward trở thành:

) ( )

1 )(

1 )(

1 (

) 1 )(

1 )(

1

2 1

2

s s

s

s s

s K

K

PL D

D

DL P

P P

D d

+

+ +

τ

τ τ

τ

(2.10)

Chú ý rằng cả 2 hằng số thời gian quá trình ở tử số và cả hai hằng số thời gian nhiễu ở mẫu số của mô hình điều khiển quá trình Mô hình này có thể được xem như thành phần cấu thành Feed Forward động bởi vì các biến phụ thuộc thời gian bao gồm các hằng số thời gian và thời gian chết đều bao gồm trong tính toán theo mô hình Feed Forward

2.5.2 Sự khác biệt của thời gian chết trong điều khiển Feed Forward

Như chúng ta đã nghiên cứu ở trên thời gian chết quá trình phải ngắn hơn thời gian chết của nhiễu thì mô hình điều khiển Feed Forward loại bỏ tác động của nhiễu lên biến quá trình Thực tế, cấu trúc điều khiển không cho phép nhập vào thời gian chết quá trình lớn Đây là một hạn chế của phần mềm điều khiển theo mô hình nhưng là yêu cầu của thuật toán điều khiển.

Nếu θP >θD , khi đó phương trình của mô hình quá trình (2.10) với bộ điều khiển được tổng hợp theo phương pháp mô hình nội IMC thì những tín hiệu điều khiển đầu tiên sẽ không có tác dụng và không có sự chính xác vì thông tin biến đổi của quá trình không được cập nhật Sự khả năng quan sát những thông tin ban đầu là không phù hợp với quá trình thực Như vậy đối với mô hình điều khiển Feed Forward đòi hỏi hằng số thời gian của quá trình phải nhỏ hơn hằng số thời gian của nhiễu thì khả năng điều khiển mới trở thành hiện thực

2.5.3 Dạng mô hình của các khâu quán tính phần tử Feed forward

Một tình huống thứ hai mà một mô hình feed forward khó thực hiện hoặc khó nhận biết được gây ra là nối nhầm hằng số thời gian và lead time terms của

mô hình quá trình và mô hình nhiễu Như được đề cập ở phần trước, cả hai hằng

số thời gian quá trình đều ở tử số cùng với lead time nhiễu và cả hai hằng số thời gian nhiễu đều ở mẫu số cung với lead time quá trình Một mô hình mà nhận biết được về mặt vật lí đòi hỏi rằng số lượng hằng số thời gian ở tử số phải nhỏ hơn hoặc bằng lượng hằng số thời gian ở mẫu số Trạm điều khiển có khả năng thực hiện nhưng còn phụ thuộc mô hình toán mô tả các bước Có nhiều phương pháp

để tạo ra một phần tử feed forward nhận biết được Một vài ví dụ về những dạng phù hợp và không phù hợp được mô tả như sau:

Khi mô hình quá trình có dạng FO hoặc FOPDT và mô hình nhiễu có dạng

SO hoặc SOPDT thì U(s) ở đầu ra phần tử Feed Forwarrd như sau:

) ( )

1 )(

1 (

) 1 (

)

2 1

s s

s K

K s

D D

P P

D d

τ

(2.11)

Khi mô hình quá trình có dạng FO hoặc FOPDT và mô hình nhiễu có dạng SOw/L hoặc SOPDTw/L thì U(s) ở đầu ra phần tử Feed Forwarrd như sau:

) ( )

1 )(

1 (

) 1 )(

1 (

)

2 1

s s

s s

K

K s

D D

DL P

P

D d

+ +

τ τ

(2.12)Khi mô hình quá trình có dạng SO hoặc SOPDT và mô hình nhiễu có dạng

SO hoặc SOPDT thì U(s) ở đầu ra phần tử Feed Forwarrd như sau:

) ( )

1 )(

1 (

) 1 )(

1 (

)

2 1

2

s s

s s

K

K s

D D

P P

P

D d

+ +

τ τ

(2.13)

Dạng không phù hợp: Khi mô hình quá trình có dạng SO hoặc SOPDT và

mô hình nhiễu có dạng SOw/L hoặc SOPDTw/L thì U(s) ở đầu ra phần tử Feed Forwarrd như sau:

) 1 )(

1 (

) 1 )(

1 )(

1 (

)

2 1

2

s s

s s

s K

K s

D D

DL P

P P

D d

+ +

τ τ

τ

(2.14)

Dạng này không nhận biết được bởi vì có nhiều hằng số thời gian ở tử số hơn ở mẫu số, do đó đòi hỏi lập trình những hoạt động không khả thi về mặt vật lí

2.5.4 Yêu cầu đối với hằng số thời gian của quá trình

Mô hình theo phương trình 2.8, được gọi là hàm truyền trong không gian Laplace, cũng có thể được mô tả như một phương trình vi phân tuyến tính thuần nhất khá phức tạp với hệ số là hằng số trong không gian thực Kết quả của phương trình vi phân này không ổn định nếu bất cứ hằng số thời gian nào ở mẫu

Nếu quá trình của bạn bị đảo pha và vì thế cho một τPL âm sau khi mô hình được xác lập, hướng đi tốt nhất là dùng mô hình FOPDT và ước lượng phần đảo pha là thời gian chết dài Điều lý thú là nhiễu có thể có phần tử lead âm bởi vì lead term của nhiễu nằm ở tử số của phần tử feed forward.

2.6 ĐIỀU KHIỂN FEED FORWARD LOẠI TRỪ NHIỄU Ở LÒ PHẢN ỨNG.

Để hiểu rõ ràng hơn điều khiển Feed Forwarrd có khả năng loại bỏ nhiễu, chúng ta thông qua ví dụ điều khiển nhiệt độ cho lò phản ứng jacket Trong ví dụ này chúng ta tìm cách duy trì nhiệt độ dòng chảy ra ở lò phản ứng bằng giá trị đặt, nhưng phải loại trừ nhiễu gây ra bởi sự thay đổi nhiệt độ đầu vào jacket làm mát Mức thiết kế của hệ thống là đo nhiệt độ dòng chảy ra từ lò phản ứng ở 86o C Nhiệt độ đầu vào jacket làm mát được thiết kế với giá trị đặt 46oC, phải được hạ thấp xuống 40oC Những nghiên cứu hệ hở nhận thấy rằng 50% đầu ra bộ điều khiển làm cho lò phản ứng ổn định ở nhiệt độ đầu ra thiết kế đo được là 86oC khi nhiệt độ đầu vào jacket làm mát thường có giá trị là 46oC Như vậy việc điều chỉnh nhiệt độ cho lò phản ứng cần phải được thiết kế điều khiển theo mạch vòng kín

Hình 2.3: Sơ đồ mô tả công nghệ điều khiển Feed Forward lò phản ứng khi dùng

Sensor quan sát nhiễu.

Mô hình FOPDT miêu tả một cách hợp lí tính chất động của đầu ra bộ điều khiển so với biến quá trình đo

Nếu biến nhiễu không thể được điều chỉnh như yêu cầu thì việc tạo ra nhiễu nhằm định hướng dữ liệu trở nên phức tạp trong các quá trình thực Mô hình FOPDT của quá trình thể hiện một cách hợp lí khi có nhiễu so với tính chất động của biến quá trình đo được Tham số mô hình nhiễu này được sử dụng để xây dựng mô hình nhiễu cho thiết bị Feed Forward

Tóm lại: Khi dùng phần tử Feed Forward tham gia vào điều khiển quá trình khả năng loại bỏ nhiễu đã được tăng lên rõ rệt Đồng thời trong điều khiển không cần phải quan tâm đến việc tìm kiếm và thiết lập các biến phụ như điều khiển Cascade Tuy nhiên loại trừ nhiễu hoàn toàn là không thể có được bởi vì mô hình FOPDT chỉ xấp xỉ khâu quán tình bậc cao và tác động phi tuyến của quá trình lò phản ứng có vỏ làm mát

2.7 ĐIỀU KHIỂN FEED FORWARD TRẠNG THÁI TĨNH.

Khi nghiên cứu chi tiết khả năng thực thi của bộ điều khiển feed forward ở chế độ động Bộ điều khiển feed forward động sử dụng biến mô hình phụ thuộc thời gian trong tính toán feed forward khi có yêu cầu tính tác động chính xác Những tính toán này bao gồm hằng số thời gian và điều kiện thời gian đưa ra đáp ứng của quá trình, và điều kiện thời gian chết miêu tả thời gian trễ trước khi đáp ứng của quá trình bắt đầu

Bộ điều khiển feed forward tĩnh không xem xét đến các thông tin phụ thuộc thời gian trong tính toán feed forward Chỉ có độ lớn của đáp ứng như được

dự đoán bằng tỷ lệ của hệ số khuếch đại quá trình ở trạng thái ổn định được sử

dụng Khi đó, mô hình động chung của Feed Forwarrd như phương trình (2.48) còn với phương trình feed forward tĩnh đơn giản hơn như sau:

( ) D(s)

K

K s U

P

D rd

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN

FEED FORWARD CHO LÒ PHẢN ỨNG 3.1 CƠ SỞ TÍNH.

Giả sử mô hình qúa trình với dạng FOPDT như sau:

1 )

P

S P P

G

P

P P

1 )

s G s G

P

−

∗ = (3.3)Trong đó bộ lọc IMC có dạng:

( ) 1 1

+

=

s s