nquynhxuan

New Member

Download miễn phí Báo cáo Điều khiển quá trình





I./ Xây dựng mô hình cho đối tượng bình mức:
1./ Xác định các tín hiệu vào, tín hiệu ra và nhiễu hệ thống
+ Tín hiệu vào: Độ mở van vào (In Valve)
+ Tín hiệu ra: Mức của bình mức (H)
+ Nhiễu hệ thống: Độ mở van ra (Out Valve)
2./ Xây dựng mô hình toán học cho đốI tượng:
Out Flow
In Valve + H
Phân tích :
+ Khi HT được kích thích bởi khâu Step thì đáp ứng quá độ h(t) tăng dần tớI giá trị 1000(độ cao của bình mức) thì bão hòa (do bình mức bị giớI hạn trên=1000). Nếu độ cao của bình chứa là vô hạn thì đường đáp ứng h(t) vẫn tiếp tục tăng vô hạn => hệ thống có thành phần vi phân
+ Đáp ứng quá độ h(t) có dạng đường cong lên (rõ nhất trong khoảng t=0->50 s ) => hệ thống có thành phần khâu quán tính bậc nhất
+ Khi đầu vào thay đổi từ 0 -> 1 => đáp ứng h(t) thay đổI theo
=> Hệ thống có thành phần trễ không đáng kể (coi bằng không).
=> Hàm truyền của hệ thống gồm 1 khâu tích phân và 1 khâu quán tính bậc nhất có dạng:
 



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:

b¸o c¸o ĐIỀU KHIỂN QU¸ TR×NH
BÀI I
Xây dựng hệ thống điều khiển một bình mức
I./ Xây dựng mô hình cho đối tượng bình mức:
1./ Xác định các tín hiệu vào, tín hiệu ra và nhiễu hệ thống
+ Tín hiệu vào: Độ mở van vào (In Valve)
+ Tín hiệu ra: Mức của bình mức (H)
+ Nhiễu hệ thống: Độ mở van ra (Out Valve)
2./ Xây dựng mô hình toán học cho đốI tượng:
Out Flow
G(s)
In Valve + H
Phân tích :
+ Khi HT được kích thích bởi khâu Step thì đáp ứng quá độ h(t) tăng dần tớI giá trị 1000(độ cao của bình mức) thì bão hòa (do bình mức bị giớI hạn trên=1000). Nếu độ cao của bình chứa là vô hạn thì đường đáp ứng h(t) vẫn tiếp tục tăng vô hạn => hệ thống có thành phần vi phân
+ Đáp ứng quá độ h(t) có dạng đường cong lên (rõ nhất trong khoảng t=0->50 s ) => hệ thống có thành phần khâu quán tính bậc nhất
+ Khi đầu vào thay đổi từ 0 -> 1 => đáp ứng h(t) thay đổI theo
=> Hệ thống có thành phần trễ không đáng kể (coi bằng không).
=> Hàm truyền của hệ thống gồm 1 khâu tích phân và 1 khâu quán tính bậc nhất có dạng:
3./ Sử dụng SIMULINK để xác định các tham số mô hình (K , T) :0.
+ Mô hình :
3.1./ Phương pháp đường cong đáp ứng :
+ Như đã phân tích ở phần 2 : Hàm truyền hệ thống có dạng
+ Từ hàm quá độ h(t) ta kẻ tiếp tuyến với đồ thị :
Cắt trục t : ta được T=25
Lấy 2 điểm A & B bất kỳ , chiếu lên 2 trục ta được Yo=300 , T0=120
+ Xác định các tham số
+ Nhận được hàm truyền
*./ Kiểm tra lại :
+ Từ hàm truyền G(s) ta kiểm tra lạI đáp ứng quá độ bằng MATLAB
>> G=tf(2.5,[25 1 0])
Transfer function:
2.5
----------
25 s^2 + s
>> step(G)
+ Đáp ứng quá độ
=> Đáp ứng quá độ phù hợp với đáp ứng của hệ thống mô phỏng
+ Vậy hàm truyền cuả mô hình bình mức:
3.2./ Phương pháp bình phương cực tiểu
+ Giả sử bình mức có hàm truyền
+ Chuyển sang hệ gián đoạn với thời gian trích mẫu 0.1
>> G=tf(2.5,[25 1 0])
Transfer function:
2.5
----------
25 s^2 + s
>> c2d(G,0.1,'zoh')
Transfer function:
0.0004993 z + 0.0004987
-----------------------
z^2 - 1.996 z + 0.996
Sampling time: 0.1
0.0004993 z + 0.0004987
VËy G(z) = ----------------------
z^2 - 1.996 z + 0.996
+ Kích thích đầu vào tín hiệu bậc thang đơn vị ta nhận được đáp ứng
U(k)={ 0 , 1 , 1 , 1 , 1 , 1}
Y(k)={ 0 , 0 , 0.00027 , 0.0011 , 0.0024 , 0.00435}
+ Hệ thống đã biết có bậc m=n=2. Chọn giớI hạn quan sát t=6
+ Ta có ma trận:
+ Xác định các tham số của mô hình nhờ mâ trận q
0.0004993 z + 0.0004987
VËy G(z) = ----------------------
z^2 - 1.996 z + 0.996
+ Phương pháp bình phương cực tiểu cho ta hàm truyền đúng với hàm truyền của mô hình bình mức
II./ Các sách lược điều chỉnh :
1./ Các sách lược có thể sử dụng:
+ Điều khiển phản hồI
+ ĐIều khiển tầng
2./ Các sách lược không thể sử dụng:
+ Điều khiển truyền thẳng
+ Điều khiển tỉ lệ
+ Điều khiển lựa chọn
+ Điều khiển phân vùng
3./ Giải thích:
+ Điều khiển truyền thẳng không cho ta mức ổn định của bình mức
+ Điều khiển tỉ lệ được áp dụng cho hệ thống : duy trì quan hệ giữa 2
biến nhằm điều khiển gián tiếp biến thứ 3, mà điều khiển bình mức chỉ có 1 biến điều khiển nên không được áp dụng.
+ Điều khiển lựa chọn, điều khiển phân vùng yêu cầu có ít nhất là 2 biến điều khiển, mà bình mức chi có 1 biến điều khiển, nên không xác định được tín hiệu điều khiển lấn át => không được áp dụng sách lược này.
4./ Lưu đồ P&ID ®iÒu khiÓn ph¶n håi vßng ®¬n
Mô phỏng trên SIMULINK
4.2./ Điều khiển tầng:
Lưu đồ P&ID
Mô phỏng trên SIMULINK
III./ Mô hình sách lược truyền thẳng
1./ Mô phỏng trên SIMULINK
+ Đáp ứng đầu ra của bình mức (xem lai so do nay)
2./ Nhận xét về khả năng áp dụng sách lược ĐK truyền thẳng:
+ Mức nước trong bình tăng lien tục đến khi thời gian t=400(chưa hết thời gian mô phỏng) thì bình chứa đã đầy tràn chứng tỏ hệ thống không ổn định => không thể áp dụng sách lược này.
3./ Giải thích:
+ Chỉ cần sai số nhỏ trong quá trình đo lưu lượng ( rất dễ mắc phải)
hay sai số nhỏ ở van điều khiển là nguyên nhân chính gây nên HT không ổn định (tràn bình hay cạn bình)
IV./ Sách lược điều khiển vòng đơn:
1./ Mô phỏng trên SIMULINK
+ Đáp ứng đầu ra của bình mức khi chưa có bộ ĐK:
Nhận xét :
+ Độ quá điều chỉnh : = 0.57%
+ Thời gian quá độ : tqd=250 s
+ Đặc tính lưu lượng ra chưa ổn định , còn dao động
2./ Sử dụng các bộ điều khiển khác nhau
2.1./ Bộ điều khiển P : VớI Kp= 6.8
=> Nhận xét :
+ Độ quá điều chỉnh : = 0.4%
+ ThờI gian quá độ : tqd=145 s
+ Đặc tính lưu lượng ra đã ổn định
2.2./ Bộ điều khiển PI :
+ víi bé ®iÒu khiÓn PI ta ¸p dông ph­¬ng ph¸p tèi ­u ®èi xøng
Dùa vµo ph­¬ng tr×nh hµm truyÒn ë ph­¬ng ph¸p kÎ tiÕp tuyÕn lµ:
Ta cã: k=2.5; T1=25
Ta sÏ cã c¸c tham sè ®­îc chän nh­ sau :
Khi a=5 thi: Kp= =0.007155 vµ Ti=a*T1=125
Kp/Ti=0.00005724
+ Đáp ứng hệ thống vớI bộ PI
=> Nhận xét :
+ Độ quá điều chỉnh : = 1%
+ ThờI gian quá độ : tqd=140 s
+ Đặc tính lưu lượng ra kém ổn định hơn so vớI bộ P
do khâu tích phân I
2.3./ Bộ điều khiển PID:
=> K==8.16
Ti=50 =>K/Ti=0.1632
Kd=102
+ Đáp ứng hệ thống vớI bộ PID
=> Nhận xét :
+ Độ quá điều chỉnh : = 1%
+ ThờI gian quá độ : tqd=150 s
+ Đặc tính lưu lượng ra ổn định hơn so vớI bộ PI
3./ Nhận xét chung:
+ Điều khiển bình mức thực chất đã có khâu tích phân do đó khi lựa
chọn bộ ĐK ta chỉ cần dùng bộ điều khiển P là đủ .
+ Nếu dùng bộ PI hay PID do có thành phần tích phân nên dễ gây ra
hiện tượng “Reset Windup “
+ Nếu dùng nên chọn thông số khâu tích phân rất nhỏ, hay áp dụng các
phương pháp loạI bỏ hiện tượng “Reset Windup”.
4./ VớI vòng phản hồI đơn ta có thể không cần đo lưu lượng ra.
+ Trong vòng ĐK đơn thì lưu lượng ra là tín hiệu nhiễu của quá trình.
Nếu không đo lưu lượng ra thì không giảm được tốI đa ảnh hưởng của
Tín hiệu nhiễu vì vậy mà ảnh hưởng xấu tớI chất lượng của hệ thống
Mặc dù hệ thống vẫn ổn định
V./ Sách lược điều khiển tầng:
1./ GiảI thích tạI sao cần sử dụng sách lược điều khiển tầng:
+ Vòng ĐK đơn chưa đáp ứng được yêu cầu chất lượng
+ Ta có thể dễ dàng đo được & điều khiển dược biến quá trình thứ 2
(Biến đo :Hiệu của lưu lượng Out Fow & In Fow) có liên quan đến
biến thứ nhất (Mức của bình)
+ Đặc tính động học của biến thứ 2 (lưu lượng Out Fow & In Fow)
nhanh hơn biến thứ nhất.
2./ Xác định các vòng ĐK & nhiệm vụ & đặc điểm cần xây dựng:
2.1./ Vòng ĐK:
+ Vòng 1(vòng ngoài): đo mức của bình rồI phản hồI lạI so sánh vớI
SP1
+ Vòng 2(vòng trong):Đo hiệu lưu lượng Out Flow & In Flow,phản hồI
lạI so sánh vớI giá trị đầu ra của vòng 1(là giá trị Set Poit cho vòng 2)
2.2./ Nhiệm vụ & đặc điểm của từng vòng:
+ Vòng 1: so sánh giá trị SP1 vớI mức của bình chứa cho ta lưu
lượng vào mong muốn (giá trị SP2 cho vòng 2) .
+ Vòng 2 : so sánh SP2 vớI hiệu lưu lượng Out Flow & In Flow cho ta
tín hiệu điều khiển ( độ mở van phù hợp)
+ Vòng 2 có đặc tính động học biến đổI nhanh hơn đặc tính động học
của vòng 1
3./ Xây dựng vòng ĐK trong trường hợp không đo được l
 

Các chủ đề có liên quan khác

Top