Đố án thiết bị điều chỉnh tự động

Download miễn phí Đố án thiết bị điều chỉnh tự động

Mục lục

Trang
Chương I : Tổng quan chung về thiết bị điều chỉnh tự động 4
1.1 Chất lượng của hệ thống điều khiển tự động 4
1.1.1 Nguyên tắc điều khiển và phân loại hệ thống diều khiển 5
1.1.1.1 Các nguyên tắc điều khiển . 5
1.1.1.2 Phân loại các hệ thống điều khiển tự động . 5
1.1.1.3 Đặc tính quá độ của hệ thống ĐKTĐ 5
1.1.2 Các chỉ tiêu chất lượng của hệ thống ĐKTĐ . 6
1.1.2.1 Chất lượng tĩnh .7
1.1.2.2 Chất lượng ở quá trình quá độ 7
1.1.2.3 Chất lượng hỗn hợp .9
1.2 Các quy luật điều chỉnh lý tưởng 10
1.2.1 Các quy luật điều chỉnh vị trí 10
1.2.1.1 Khái niệm về điều chỉnh vị trí 10
1.2.1.2 Quy luật điều chỉnh 2 vi trí .10
1.2.1.3 Quy luât điều chỉnh 3 vi trí .11
1.2.1.4 Quy luật điều chỉnh với cơ cấu chấp hành có tốc độ không đổi .11
1.2.2 Các quy luật điều chỉnh liên tục 13
1.2.2.1 Quy luật điều chỉnh tỉ lệ (p) 13
1.2.2.2 Quy luật điều chỉnh tích phân (I) 16
1.2.2.3 Quy luật điều chỉnh tỉ lệ tích phân (PI) 18
1.2.2.4 Quy luật điều chỉnh vi phân (PD) 20
1.2.2.5 Quy luật điều chỉnh tỉ lệ vi tích phân (PID) 21
Chương II Bộ điều khiển PID 24
2.1 Thiết bị điều khiển PID 24
2.1.1 Cấu trúc PID 24
2.1.1.1 Cấu trúc PID không có phản hổi vị trí 24
2.1.1.2 Cấu trúc PID có phản hồi vị trí 28
2.1.1.3 Cấu trúc nối tiếp PI-PD 30
2.1.1.4 Cấu trúc nối tiếp PID-D 31
2.1.1.5 Giới thiệu một số thiết bị điều chỉnh PID trong công nghiệp 32
a. Thiết bị điều chỉnh PID bằng khí nén 32
b. Thiết bị điều chỉnh PID bằng điện tử 32
c. Thiết bị điều chỉnh PID dựa trên PLC 33
2.1.2 Tác động của các thành phần P, I, D 34
2.2 Chọn thông số tối ưu cho bộ điều khiển tuyến tính 37
2.2.1 phương pháp đa thức đặc trưng có hệ số suy giảm thay đổi được 37
2.2.1.1 phương pháp đa thức đặc trưng có hệ số suy giảm thay đổi được cho hệ bậc 2 37
2.2.1.2 phương pháp đa thức đặc trưng có hệ số suy giản thay đổi được cho hệ bậc cao 38
2.2.1.3 Xét ảnh hưởng của tử số hàm truyền 39
2.2.2 phương pháp bù hằng số thời gian trội 40
2.2.2.1 Khái niệm chung 40
2.2.2.2 Thiết kế bộ điều chỉnh theo tiêu chuẩn phẳng 41
2.2.2.3 Thiết kế bộ điều chỉnh cho hệ có hành vi tích phân 44
2.2.2.4 Thiết kế bộ điều chỉnh theo tiêu chuẩn đối xứng 45
2.2.3 Phương phán thiết kế bộ bù 48
Chương III Bộ điều khiển mờ 50
3.1 Khái niệm chung 50
3.1.1 Bộ điều khiển mờ cơ bản 50
3.1.2 Ưu nhược điểm của bộ điều khiển mờ 51
3.1.3 Yêu cầu khi thiết kế bộ điều khiển mờ 51
3.2 Mờ hoá 52
3.3 Quy luật suy diễn và cơ chế suy diễn mờ 52
3.3.1 Mệnh đề hợp thành 52
3.3.2 Quy tắc hợp thành 53
3.3.3 Luật hợp thành 55
3.3.3.1 Luật hợp thành một điều kiện 56
3.3.3.2 Luật hợp thành nhiều điều kiện 59
3.3.3.3 Luật của nhiều mệnh đề hợp thành 59
3.4 Giải mờ 63
3.4.1 Giải mờ theo phương pháp cực đại 64
3.4.1.1 Nguyên lý trung bình 64
3.4.1.2 Nguyên lý cận phải 65
3.4.1.3 Nguyên lý cận trái 65
3.4.2 Phương pháp điểm trọng tâm 66
3.4.2.1 Phương pháp cho luật hợp thành SUM-MIN 67
3.4.2.2 Phương pháp độ cao 68
3.5 Thiết kế bộ điều khiển mờ 68
3.5.1 Thiết kế bộ điều khiển mờ tĩnh 68
3.5.2 Thiết kế bộ điều khiển mờ động 73
3.5.2.1 Thiết kế bộ điều khiển mờ theo luật PID 74
3.5.2.2 Thiết kế bộ điều khiển mờ theo luật I 74
3.5.2.3 Thiết kế bộ điều khiển mờ theo luật PI 75
3.5.2.4 Thiết kế bộ điều khiển mờ theo luật PD 76
Chương IV ứng dụng bộ điều khiển kinh điển và bộ điều khiển mờ cho đối tượng công nghiệp 77
4.1 Tổng quan lò nung lên tục 77
4.1.1 KháI niệm lò nung liên tục 77
4.1.2 Các thông số kỹ thuật, kinh tế 78
4.1.2.1 Nhiệt độ của kim loại 78
4.1.2.2 Lượng kim loại bị oxy hoá 79
4.1.2.3 Năng suất lò nung 79
4.1.3.4 Xuất tiêu hao nhiệt 80
4.1.3 Hệ thống đo và điều chỉnh lò nung liên tục 80
4.1.4 Xây dựng hệ thống tự động khâu lò nung – máy cán 83
4.2 Thiết kế bộ điều khiển cho đối tượng là lò nung 85
4.2.1 Mô hình toán học của đối tượng công nghiệp 85
4.2.1.1 Hàm truyền của đối tượng 85
4.2.1.2 Chọn thiết bị đo 85
4.2.2 Thiết kế bộ điều khiển PID 86
4.2.2.1 Sơ đồ cấu trúc của hệ thống 86
4.2.2.2 Thiết kế bộ điều khiển tương tự (PI) 87
4.2.3 Thiết kế bộ điều khiển mờ 88
4.2.3.1 Thiết kế bộ điều khiển mờ tĩnh 88
4.2.3.2 Thiết kế bộ điều khiển mờ động 92
4.2.4 Kết quả mô phỏng với nhiễu đầu vào và đầu ra 97
4.2.5 So sánh giữa tín hiệu ra của bộ điều khiển mờ và bộ điều khiển thiết kế theo phương pháp kinh điển

http://s1.luanvan.co/qYjQuXJz1boKCeiU9qAb3in9SJBEGxos/swf/2013/06/23/do_an_thiet_bi_dieu_chinh_tu_dong.4wiDMxNxCT.swf luanvanco /luan-van/de-tai-ung-dung-tren-liketly-32106/
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí

Tóm tắt nội dung tài liệu:

hèng ®­îc thiÕt kÕ theo tiªu chuÈn ®èi xøng:
VËy khi T1 cµng lín so víi Tb , sÏ t¨ng ®é qu¸ ®iÒu chØnh gi¶m thêi gian ®¸p øng Tm ®é t¸c ®éng nhanh chñ yÕu phô thuéc vµp Tb . ®Ón gi¶m l­îng qu¸ ®iÒu chØnh , dïng bé läc ®Çu vµo víi môc ®Ých lµ bï trõ ®iÓm 0
Ngoµi ra cßn mét sè ph­¬ng ph¸p n÷a nh­: ph­¬ng ph¸p kuhn, ph­¬ng ph¸p dïng matlap, ph­¬ng ph¸p Zieler-Nichols, ph­¬ng ph¸p modul…
Ph­¬ng ph¸p thiÕt kÕ bé bï.
X¸c ®Þnh bé ®iÒu khiÓn Wdc(p) dùa trªn c¬ së biÕt tr­íc hµm truyÒn cña ®èi t­îng vµ biÕn hµm truyÒn cña c¶ hÖ thèng W*(p), W*(p) ®­îc x¸c ®Þnh tõ yªu cÇu chÊt l­îng cña bµi to¸n ®iÒu khiÓn
Gi¶ sö ®èi t­îng cã hµm truyÒn d¹ng: s
§iÒu kiÖn : D(p) – C(p) ph¶i lµ ®a thøc HaraWith (hÖ æn ®Þnh : tÊt c¶ c¸c ®iÓm kh«ng vµ ®iÓm cùc ph¶ n»m bªn tr¸i trôc ¶o)
Gäi nA lµ bËc cña A(p)
Gäi nB lµ bËc cña B(p)
Gäi nC lµ bËc cña C(p)
Gäi nD lµ bËc cña D(p)
VËy
Muèn tÝch hîp ®­îc bé ®iÒu khiÓn bï th× bËc cña ®èi t­îng cña hÖ kÝn t­¬ng ®èi kh«ng nhá h¬n bËc t­¬ng ®èi cña ®èi t­îng.
-xÐt tr­êng hîp W*(p) cã d¹ng:
Muèn cho hÖ kh«ng cã sai lÖch tÜnh :
xÐt
mµ
vËy ®Ó hÖ kÝn kh«ng cã sai lÖch tÜnh bé ®iÒu khiÓn thiÐt kÕ theo ph­¬ng ph¸p bï chøa thµnh phÇn tÝch ph©n. nÕu ®èi t­îng ch­a cã thµnh phÇn ®ã, ng­îc l¹i. khi ®èi t­îng ®· cã s½n thµnh phÇn tÝch ph©n th× bé ®iÒu khiÓn sÏ kh«ng chøa thµnh phÇn tÝch ph©n n÷a.
Ch­¬ng III bé ®iÒu khiÓn mê
Kh¸i niÖm chung.
C¸c bé ®iÒu khiÓn mê ®­îc thiÕt kÕ dùa trªn logic mê ®­îc gäi lµ bé ®iÒu khiÓn mê (FLC : Fuzzy Logic Control)
3.1.1. Bé ®iÒu khiÓn mê c¬ b¶n
H×nh 3-1. Bé ®iÒu khiÓn mê c¬ b¶n
Bé ®iÒu khiÓn mê c¬ b¶n cã d¹ng nh­ h×nh 3-1. gåm 3 phÇn:
Khèi 1: lµm mê ho¸
Khèi 2: x¸c ®Þnh luËt hîp thµnh
Khèi 3: Gi¶i mê
Bé ®iÒu khiÓn mê c¬ b¶n gåm ba kh©u chÝnh lµ kh©u mê ho¸, thiÕt bÞ thùc hiÖn luËt hîp thµnh vµ kh©u gi¶i mê.
H×nh 3-2. Bé ®iÒu khiÓn mê ®éng
Do bé ®iÒu khiÓn mê c¬ b¶n chØ cã kh¶ n¨ng xö lý c¸c gi¸ trÞ tÝn hiÖu hiÖn thêi nªn nã thuéc nhãm c¸c bé ®iÒu khiÓn mê tÜnh. Tuy vËy, ®Ó më réng miÒn øng dông cña chóng vµo c¸c bµi to¸n ®iÒu khiÓn ®éng, c¸c kh©u ®éng häc cÇn thiÕt sÏ ®­îc nèi thªm vµo bé ®iÒu khiÓn mê c¬ b¶n h×nh 3-2. C¸c kh©u ®éng cã nhiÖm vô cung cÊp thªm cho bé ®iÒu khiÓn mê cã b¶n c¸c gi¸ trÞ ®¹o hµm hay tÝch ph©n cña tÝn hiÖu. Cïng víi c¸c kh©u ®éng bæ sung nµy, bé ®iÒu khiÓn mê c¬ b¶n sÏ ®­îc gäi lµ bé ®iÒu khiÓn mê.
3.1.2. ¦u ®iÓm nh­îc ®iÓm cña ®iÒu khiÓn mê
- Khçi l­îng c«ng viÖc thiÕt kÕ gi¶m ®I nhiÒu do kh«ng cÇn sö dông m« h×nh ®èi t­îng trong viÖc tæng hîp hÖ thèng.
- Bé ®iÒu khiÓn mê dÔ hiÓu h¬n so víi c¸c bé ®iÒu khiÓn kh¸c vµ dÔ dµng thay ®æi.
- §èi víi c¸c bµi to¸n thiÕt kÕ cã ®é phøc t¹p cao, gi¶I ph¸p dïng bé ®iÒu khiÓn mê cho phÐp gi¶m khèi l­îng tÝnh to¸n vµ gi¶m gi¸ thµnh s¶n phÈm.
- Trong nhiÒu tr­êng hîp bé ®iÒu khiÓn mê lµm viÖc æn ®Þnh h¬n, bÒn v÷ng h¬n vµ chÊt l­îng ®iÒu khiÓn cao h¬n.
- §iÒu khiÓn mê cã thÓ sö dông cho c¸c hÖ thèng kh«ng cÇn biÕt chÝnh x¸c m« h×nh ®èi t­îng.
- V× hÖ thèng ®iÒu khiÓn mê gÇn víi nguyªn lý ®iÒu khiÓn cña con ng­êi (con ng­êi kh«ng cã c¸c c¶m biÕn ®Ó c¶m nhËn chÝnh x¸c ®èi t­îng), do ®ã c¸c bé c¶m biÕn sö dông cã thÓ kh«ng cÇn ®é chÝnh x¸c cao.
+ ViÖc nghiªn cøu vÒ lý thuyÕt ®èi víi lý thuyÕt mê ch­a thËt hoµn thiÖn (tÝnh æn ®Þnh, tÝnh phi tuyÕn, tèi ­u).
+ Cho ®Õn nay ch­a cã nguyªn t¾c chuÈn mùc cho viÖc thiÕt kÕ còng nh­ ch­a thÓ kh¶o s¸t tÝnh æn ®Þnh, tÝnh bÒn v÷ng, chÊt l­îng, qu¸ tr×nh qu¸ ®é còng nh­ qu¸ tr×nh ¶nh h­ëng cña nhiÔu cho c¸c bé ®iÒu khiÓn mê.
3.1.3. Yªu cÇu khi thiÕt kÕ hÖ ®iÒu khiÓn mê
- Kh«ng thiÕt kÕ hÖ ®iÒu khiÓn mê cho c¸c bµi to¸n mµ hÖ ®iÒu khiÓn kinh ®iÓn cã thÓ dÔ dµng thùc hiÖn ®­îc nh­ c¸c bé ®iÒu khiÓn P, PI, PD, PID.
- H¹n chÕ sö dông ®iÒu khiÓn mê cho c¸c hÖ thèng cÇn ®¶m b¶o ®é an toµn cao do nh÷ng yªu cÇu vÒ chÊt l­îng vµ môc ®Ých cña hÖ thèng ®iÒu khiÓn mê chØ cã thÓ x¸c ®Þnh vµ ®¹t ®­îc qua thùc nghiÖm.
- HÖ thèng ®iÒu khiÓn mê lµ hÖ thèng ®iÒu khiÓn mang tÝnh chuyªn gia, gÇn víi nguyªn lý ®iÒu khiÓn cña con ng­êi, do ®ã ng­êi thiÕt kÕ ph¶I hoµn toµn ®ñ hiÓu biÕt vµ kinh nghiÖm vÒ hÖ thèng cÇn ®iÒu khiÓn míi cã thÓ thiÕt kÕ ®­îc hÖ ®iÒu khiÓn mê.
3.2 Mê ho¸.
Mê ho¸ ®­îc ®Þnh nghÜa nh­ lµ sù ¸nh x¹ ( sù lµm t­¬ng øng), tõ tËp mê c¸c gi¸ trÞ thùc x* Î U thµnh c¸c gi¸ trÞ mê A’ Î U, nguyªn t¾c chung viÖc thùc hiÖn mê ho¸ lµ:
Tõ tËp gi¸ trÞ thùc x ®Çu vµo sÏ t¹o ra tËp mê A’ víi hµm liªn thuéc cã gi¸ trÞ ®ñ réng t¹i c¸c ®iÓm râ x
NÕu cã nhiÔu ë ®Çu vµo th× viÖc mê ho¸ sÏ gãp phÇn khö ®­îc nhiÔu
ViÖc mê ho¸ ph¶i t¹o ®iÒu kiÖn ®¬n gi¶n tÝnh to¸n cho sau nµy
Cã 3 ph­¬ng ph¸p mê ho¸:
+ Mê ho¸ ®¬n vÞ (Singleten fuzzifier) lµ tõ c¸c ®iÓm gi¸ trÞ thùc xÎ U lÊy c¸c gi¸ trÞ ®¬n vÞ cña tËp mê A’ nghÜa lµ hµm liªn thuéc d¹ng:
+ Mê ho¸ Gaus (Gaussian fuzzifier) : lµ tõ c¸c ®iÓm gi¸ trÞ thùc x*Î U lÊy c¸c gi¸ trÞ trong tËp mê A’ víi hµm liªn thuéc d¹ng h×nh tam gi¸c hoÆc vu«ng
3.3. Quy luËt suy diÔn vµ c¬ chÕ suy diÔn mê
3.3.1. MÖnh ®Ò hîp thµnh
LuËt mê c¬ b¶n lµ luËt m« t¶ bëi quan hÖ: NÕu ... Th×...(IF....THEN....), mét c¸ch tæng qu¸t cã d¹ng:
NÕu TH×
Mét mèi quan hÖ NÕu.... Th× ..... gäi lµ mét mÖnh ®Ò hîp thµnh, trong mét mÖnh ®Ò hîp thµnh cã thÓ cã mét mÖnh ®Ò ®iÒu kiÖn hoÆc nhiÒu mÖnh ®Ò ®iÒu kiÖn vµ mét hoÆc nhiÒu mÖnh ®Ò kÕt luËn.
Mét sè d¹ng mÖnh ®Ò mê:
x = A vµ x1 = A1 vµ x2 ¹ B.
x1 = A1 vµ x2 = A2 vµ ... vµ xn = An
x1 = A1 hoÆc x2 = A2 hoÆc ... hoÆc xn = An (3.1)
(l­u ý r»ng c¸c phÐp logic vµ (and), hoÆc (or), Phñ ®Þnh (not) trong logic mê t­¬ng øng c¸c phÐp giao, hîp, bï).
Trong hÖ mê luËt mê lµ bé n·o cña nã, ng­êi thiÕt kÕ ph¶i dùa vµo kinh nghiÖm cña m×nh mµ ph¸t biÓu vµ x©y dùng cho ®­îc mét tËp mê d¹ng nµy lµm c¬ së cho viÖc triÓn khai thiÕt kÕ tiÕp theo.
3.3.2 Qui t¾c hîp thµnh
Tõ mét gi¸ trÞ ®Çu vµo x0 hay cô thÓ h¬n lµ ®é phô thuéc mA(x0) ta ph¶i x¸c ®Þnh ®­îc ®Çu ra hay ®é phô thuéc cña ®Çu ra. §é phô thuéc ®Çu ra sÏ lµ mét tËp mê gäi lµ tËp mê mB'(y), tËp mê B' cïng c¬ së víi tËp mê kÕt luËn B.
Nh­ vËy, biÓu diÔn hÖ sè tháa m·n mÖnh ®Ò kÕt luËn nh­ mét tËp mê B' cïng c¬ së víi B th× mÖnh ®Ò hîp thµnh chÝnh lµ ¸nh x¹.
mA(x0) ® mB'(y). (3.2)
M« t¶ mÖnh ®Ò hîp thµnh chÝnh lµ m« t¶ ¸nh x¹ trªn, cã nghÜa lµ ph¶i t×m ®­îc hµm liªn thuéc mAÞB(x,y) cho mÖnh ®Ò hîp thµnh AÞ B, cã nhiÒu c¸ch m« t¶ mÖnh ®Ò hîp thµnh gäi lµ c¸c qui t¾c hîp thµnh ®ã lµ:
1- C«ng thøc Zadeh: (qui t¾c hîp thµnh Zadeh)
mAÞB(x,y) = MAX{MIN{mA(x), mB(y)}, 1 - mA(x)}. (3.3a)
2- C«ng thøc Lukasiewicz: (qui t¾c hîp thµnh Lukasiewicz)
mAÞB(x,y) = MIN{1, 1 - mA(x) + mB(y)}. (3.3b)
3- C«ng thøc Kleene-Dienes: (qui t¾c hîp thµnh Kleene-Dienes)
mAÞB(x,y) = MAX{1 - mA(x), mB(y)}. (3.3c)
Theo nguyªn t¾c cña Mandani " §é phô thuéc cña kÕt luËn kh«ng ®­îc lín h¬n ®é phô thuéc cña ®iÒu kiÖn" ta cã c¸ch x¸c ®Þnh hµm liªn thuéc mAÞB(x,y) cho mÖnh ®Ò hîp thµnh AÞ B nh­ sau.
4- C«ng thøc MIN: (qui t¾c hîp thµnh MIN cña Mandani, s¸ch gäi lµ qui t¾c hîp thµnh MAX-MIN)
mAÞB(x,y) = MIN{mA(x), mB(y)}. (3.3d)
5- C«ng thøc PROD: (qui t¾c hîp thµnh MIN cña Mandani, s¸ch gäi lµ qui t¾c hîp thµnh MAX-PROD)
mAÞB(x,y) = mA(x)mB(y). (3.3e)
C¸c c«ng thøc (3.3a, ..., 3.3e) cho mÖnh ®Ò hîp thµnh AÞB ®­îc gäi lµ c¸c quy t¾c hîp thµnh. Hai quy t¾c hîp thµnh theo Mamdani lµ MIN (MAX-MIN) vµ PROD (MAX-PROD) hay ®­îc sö dông h¬n c¶.
XÐt mÖnh ®Ò hîp thµnh mét ®iÒu kiÖn: NÕu x =...