Bài giảng điều khiển quá trình 3

Mô hình hoá là một hình thức biểu diễn các quá trình thực dưới dạng các phương trình toán học, phương trình đại số hay các mô hình đơn giản hơn nhằm mục đích giúp người kỹ sư nắm bắt tốt hơn về hệ thống, thực hiện thử nghiệm được các sách lược điều khiển trước khi áp dụng vào mô hình thực. Điều khiển hiện đại đều dựa trên cơ sở toán học.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng điều khiển quá trình 3 Chương 2. Mô hình quá trình Mô hình hoá là một hình thức biểu diễn các quá trình thực dưới dạng các phương trình toán học,phương trình đ ại số hay các mô hình đơn giản hơn nhằm mục đích giúp người kỹ sư nắm bắt tốt hơn vềhệ thống, thực hiện thử nghiệm được các sách lược điều khiển trước khi áp dụng vào mô hình thực. Điều khiển hiện đại đều dựa trên cơ sở toán học. Mục đích của chương này nhằm giúp người họcnắm rõ về vai trò của của mô hình trong nhiệm vụ phát triển hệ thống về phân tích, thiết kế hệ thống.Đồng thời nắm đ ược những nguyên tắc cơ bản trong nhiệm vụ mô hình hoá quá trình. Chương này baogồ m các nội dung sau: Giới thiệu những nhiệm vụ của b ài toán mô hình hoá. - Nguyên tắc chung xây dựng những mô hình toán học cho các quá trình công nghệ. - Bàn luận những vấn đề thế nào là mô hình hoá quá trình công nghệ. - Các phương pháp mô hình hoá. - Các phương pháp tiếp cận mô hình hoá - Từ nhiệm vụ mô hình hoá tạo nên cái nhìn tổng quát về các quá trình công nghệ, rút ngắn thời - gian phân tích và thiết kế hệ thống.2.1. Giới thiệu chung2.1.1. Mô hình và mục đích mô hình hoá Mô hình là một hình thức mô tả khoa học và cô đọng các khía cạnh thiết yếu của một hệ thốngthực. Nghiên cứu thiết kế các hệ thống điều khiển không phải trên mô hình chạy thực, mà trên cơ sở môhình là một phương pháp làm việc không thể thiếu của người kỹ sư. Mô hình giúp cho việc phân tích,kiểm chứng tính đúng đắn của một giải pháp kỹ thuật thuận tiện và ít tốn kém trước khi đưa giải pháp vàotriển khai. Nó cho phép ta thực hiện một số nhiệm vụ p hát triển hệ thống mà khô ng cần sự có mặt của hệthống thực. Một mô hình không bao giờ và cũng không cần phản ánh đầy đủ các khía cạnh của hệ thống thực.Một mô hình tốt cần đơn giản nhưng thâu tóm được các đặc tính thiết yếu cần quan tâm của mô hình thựctrong phạm vi yêu cầu. Mô hình được hiểu gồm hai phạm trù: Mô hình vật lý và mô hình trừu tượng. Mô hình vật lý là sựthu nhỏ và đơn giản hoá hệ thống thực. Mô hình vật lý là phương tiện tốt nhất phục vụ công tác đ ào tạovà nghiên cứu . Mô hình trừu tượng thường mô tả bằng các ngôn ngữ b ậc cao nhằm mô tả một cách logícquan hệ của các mặt của một quá trình. Trong k ỹ thuật mô hình hoá có bốn dạng mô hình trừu tượng sau: Mô hình đồ hoạ: Dùng các ngôn ngữ đồ hoạ như lưu đồ công nghệ, lưu đ ồ P&ID, sơ đ ồ khối, - mạng Petri, biểu đồ SFC... Mô hình hoá phù hợp cho biểu diễn trực quan một hệ thống về cấu trúc liên kết và tương tác giữa các thành phần. http://www.ebook.edu.vn 20 Mô hình toán học: Với ngôn ngữ toán học như phương trình vi phân, p hương trình đ ại số, - hàm truyền đạt, p hương trình trạng thái. Mô hình toán học phục vụ mục đích nghiên cứu sâu sắc đặc tính, các mối liên kết và các tương tác. Mô hình suy luận: Mô tả bằng thông tin và đặc tính hệ thống thực dưới dạng suy diễn theo tư - duy con người. Mô hình máy tính: là các chương trình phần mềm mô tả hệ thống, biểu thị các mặt cần quan - tâm. Các phần mềm được xây dựng trên cơ sở mô hình toán học kết hợp với mô hình suy luận. Mô hình toán học đ ược xếp vào lo ại mô hình định lượng, trong khi đó mô hình đồ hoạ biểu diễnmột cách đ ịnh tính. Mô hình định tính thường quan tâm tới cấu trúc và mối liên quan giữa các thành phầnhệ thống về mặt định tính. Trong khi mô hình đ ịnh lượng cho phép thực hiện các phép tính để xác định rõhơn về mặt đ ịnh lượng giữa các thành p hần bên trong hệ thống và của hệ thống với bên ngo ài. Ngư ời tathường sử dụng mô hình toán học như một khâu then chốt trong nghiên cứu và thiết kế điều khiển. Nógiúp cho kỹ sư: Hiểu rõ về quá trình cần được điều khiển và vận hành. - Tối ưu hoá thiết kế công nghệ và điều kiện vận hành. - Thiết kế sách lược và cấu trúc điều khiển. - Lựa chọn bộ điều khiển và tham số cho bộ điều khiển. - Phân tích và kiểm chứng kết quả thiết kế. - Mô phỏng trên máy tính phục vụ đ ào tạo và vận hành. - Mô hình hoá là vấn đề hết sức cần thiết cho vấn đề lựa chọn mô hình, cấu trúc điều khiển và đơngiản hoá vận hành.2.1.2. Nguyên tắc chung của mô hình quá trình Mô hình hoá là công việc để phát triển hệ thống. Mô hình hoá đ ược xây dựng trên phương phápxử lý thông tin có từ hệ thống thực. Cần lưu ý rằng, mô hình nhận đ ược từ hệ thống thực cũng là một hệthống đ úng nghĩa của nó, một hệ thống lý tưởng đại diện cho hệ thống thực, quá trình thực đang đ ượcquan tâm. Toàn bộ công việc tìm ra tham số của bộ điều khiển cho hệ thống thực trên cơ sở c ...