Bài giảng điều khiển quá trình 19

Sử dụng hai bộ điều khiển riêng biệt để điều khiển nhiệt độ và mức nước nhằm duy trì hệ thống làm việc ổn định tại giá trị đặt.Sử dụng một bộ điều khiển đa chức năng thực hiện cả hai chức năng điều khiển nhiệt độ và mức nước.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng điều khiển quá trình 19 Sử dụng hai bộ điều khiển riêng biệt để điều khiển nhiệt độ và mức nước- nhằm duy trì hệ thống làm việc ổn định tại giá trị đặt. Sử dụng một bộ điều khiển đa chức năng thực hiện cả hai chức năng điều- khiển nhiệt độ và mức nước. Sơ đồ sử dụng hai bộ điều khiển độc lập để điều khiển nhiệt độ và mức Sơ đồ sử dụng một bộ điều khiển đa chức năng để điều khiển nhiệt độ và mức Bài 3.4.a)a) Phân t ích hệ thống Bài toán là một quá pha trộn hai công chất lỏng nhằm duy trì nhiệt độ T và thể tíchbình V ở một giá trị không đổi. Như trên hệ thống ta thấy quá trình có các biến T1, ω1, T2,ω2, T, ω. Nhiệt độ T1, T2 thường khó có thể can thiệp nên ta không dùng nó để điều khiểnnhiệt độ trong bình mà chỉ coi là nhiễu của quá trình. Để gia nhiệt hệ thống thì ta cần thayđổi lưu lượng dòng công chất cung cấp vào hệ thống, với bài toán này tuỳ theo yêu cầuthực tế mà ta có thể chọn một trong hai biến ω1, ω2 hoặc cả hai để điều khiển nhiệt độtrong bình. Ở đây ta chọn ω1 làm biến điều khiển còn ω2 ta coi là một nhiễu. Như vậy thểtích trong bình chỉ còn có thể điều khiển được bằng lưu lượng ωĐể đơn giản hoá bài toánta đưa ra một số giả thiết sau đây: Khối lượng riêng chất lỏng cấp vào trong bình và khối lượng riêng chất - lỏng trong bình là như nhau và là hằng số của quá trình ρ1 = ρ2 = ρ = const. Nhiệt độ của bình trao đổi với môi trường xung quanh là không đáng kể. - Bình được trang bị thiết bị khuấy trộn lý tưởng, nhiệt độ tại mọi điểm trong - bình là như nhau.b) Phương trình vi phân biểu diễn hệ thống. Theo định luật bảo toàn khối lượng toàn phần ta có: d(V )  1  2   (10) dt Theo định luật bảo toàn năng lượng ta có: d (Vh )  1h1  2 h 2  h dt (11) dV dh h  V  1h 1  2 h 2  h dt dt Thay phương trình (10) vào (11) ta được: dh h (1  2  )  V  1h1  2 h 2  h dt dh V  1 (h1  h )  2 (h 2  h ) dtc) Phân t ích bậc tự do của hệ thống. Ta thấy hệ thống có 7 biến quá trình T, T1, T2, ω, ω1, ω2, V và 2 phương trình viphân. Như vậy số bậc tự do của hệ thống là 7 – 2 = 5, đúng bằng số biến vào. Điều nàycho biết mô hình ta đã xây dựng được là chính xác. Hệ thống có 5 bậc tự do nghĩa là ta có thể xây dựng được 5 vòng điều khiển độc lậpcho 5 biến vào. Tuy nhiên để điều khiển hệ thống ta chỉ cần xây dựng hai vòng điềukhiển cho hai biến điều khiển là ω và ω1 là đủ.Bài 3.4.b)a) Phân t ích hệ thống Bài toán là một quá pha trộn hai công chất lỏng nhằm duy trì nhiệt độ T ở một giátrị không đổi. Ta thấy quá trình có các biến T1, ω1, T2, ω2, T, ω = ω1 + ω2. Nhiệt độ T1, T2thường khó có thể can thiệp nên ta không dùng nó để điều khiển nhiệt độ trong bình màchỉ coi là nhiễu của quá trình. Để gia nhiệt hệ thống thì ta cần thay đổi lưu lượng dòngcông chất cung cấp vào hệ thống, với bài toán này tuỳ theo yêu cầu thực tế mà ta có thểchọn một trong hai biến ω1, ω2 hoặc cả hai để điều khiển nhiệt độ trong bình. Ở đây tachọn ω1 làm biến điều khiển còn ω2 ta coi là một nhiễu. Bình trong hệ thống là bình trànnên có V = const và ω = ω1 + ω2 tại mọi thời điểm. Để đơn giản hoá bài toán ta đưa ramột số giả thiết sau đây: Khối lượng riêng chất lỏng cấp vào trong bình và khối lượng riêng chất - lỏng trong bình là như nhau và là hằng số của quá trình ρ1 = ρ2 = ρ = const. Nhiệt độ của bình trao đổi với môi trường xung quanh là không đáng kể. - Bình được trang bị thiết bị khuấy trộn lý tưởng, nhiệt độ tại mọi điểm trong - bình là như nhau.b) Phương trình vi phân biểu diễn hệ thống. Theo định luật bảo toàn năng lượng ta có: d (Vh )  1h1  2 h 2  h dt dh V  1h1  2 h 2  (1  2 )h dt với h, h1, h2 là enthanpy của bình chứa và dòng vào 1, dòng vào 2. Thay h = CT vàcoi nhiệt dung riêng của dòng vào và của chất lỏng trong bình là như nhau C = C1 =C2 tađược: dT V  1T1  2 T2  (1  2 )T dtc) Phân t ích bậc tự do của hệ thống. Ta thấy hệ thống có 5 biến quá trình T, T1, T2, ω1, ω2 và 1 phương trình vi phân.Như vậy số bậc tự do của hệ thống là 5 – 1 = 4, đúng bằng số biến vào. Điều này cho biếtmô hình ta đã xây dựng được là chính xác. Hệ thống có 4 bậc tự do nghĩa là ta có thể xây dựng được 4 vòng điều khiển độc lậpcho 4 biến vào. Ta chọn ω1 là biến điều khiển vì thế ta ...