Bài giảng điều khiển quá trình 9

Phương pháp xây dựng mô hình toán học trên cơ sở các số liệu vào ra thực nghiệm được gọi là mô hình thực nghiệm hay nhận dạng hệ thống (System indentiffication). Các bước tiến hành Giống như nhiều công việc phát triển hệ thống khác, nhận dạng hầu như bao giờ cùng là một quá trình lặp.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng điều khiển quá trình 9 Chương 4.Nhận dạng quá trình4.1. Khái niệm và những nguyên tắc cơ bản Phương pháp xây d ựng mô hình toán học trên cơ sở các số liệu vào ra thực nghiệm được gọi là môhình thực nghiệm hay nhận dạng hệ thống (System indentiffication).4.1.1. Các bước tiến hành Giống như nhiều công việc phát triển hệ thống khác, nhận dạng hầu như bao giờ cùng là một quátrình lặp. Những b ước xây dựng mô hình thực nghiệm cho một quá trình bao gồm: 1. Thu thập khai thác thông tin ban đầu về quá trình, ví dụ các biến quá trình quan tâm, các phương trình mô hình từ phân tích lý thuyết, các điều kiện biên và các giả thiết liên quan. 2. Lựa chọn phương pháp nhận dạng, (trực tuyến/ngo ại tuyến, vòng hở/vòng kín, chủ động/bị động), thu ật toán ước lượng tham số và tiêu chuẩn đánh giá chất lượng mô hình. 3. Tiến hành lấy số liệu thực nghiệm cho từng cặp biến vào /ra trên cơ sở phương pháp nhận dạng đã chọn, xử lý thô các số liệu nhằm loại bỏ các số liệu kém tin cậy. 4. Kết hợp các mục đích về yêu cầu sử dụng mô hình và khả năng ứng dụng của phương pháp nhận dạng đ ã chọn, quyết định về mô hình (phi tuyến/tuyến tính, liên tục/gián đoạn...), đưa ra giả thiết ban đầu về cấu trúc ban đầu (bậc của đa thức tử số/đa thức mẫu của hàm truyền, có hay không có trễ). 5. Xác đ ịnh tham số mô hình theo phương pháp/thuật toán đã chọn. Nếu tiến hành theo từng mô hình con (ví dụ từng kênh vào – ra, từng khâu trong quá trình), thì sau đó kết hợp chúng lại thành mô hình tổng thể. 6. Mô phỏng, k iểm chứng và đánh giá mô hình nhận được theo các tiêu chuẩn đã chọn, tốt nhất là trên cơ sở nhiều tập dữ liệu khác nhau. Nếu chưa đạt yêu cầu, cần quay lại trong các b ước 1 – 4.4.1.2. Phân loại phương pháp nhận dạng Có rất nhiều phương pháp nhận dạng, vì thế trong khuôn khổ có thể nên chọn phương pháp phùhợp nhất. Các phương pháp nhận dạng theo mô hình sử dụng, d ạng tín hiệu thực nghiệm, thuật toán ápdụng...Dạng mô hình sử dụng Tu ỳ theo mô hình sử dụng mà ta có thể nhận dạng trực tiếp như mô hình liên tục, mô hình giánđo ạn, mô hình rõ, mô hình mờ, mô hình tuyến tính, mô hình phi tuyến...* Nhận dạng chủ động và nhận dạng bị động Dựa trên d ạng tín hiệu thực nghiệm ta có thể phân biệt các phương pháp nhận dạng chủ động vànhận dạng bị động. Phương pháp nhận dạng đ ược gọi là chủ động nếu tín hiệu vào được chủ động lựachọn và kích thích. Nhận dạng chủ động là phương pháp tốt nhất nếu điều kiện thực tế cho phép. Tín hiệu http://www.ebook.edu.vn 86thường sử dụng là xung vuông, b ậc thang dao động điều hoà. Tín hiệu bậc thang thường sử dụng trongcác phương pháp d ựa trên đáp ứng quá độ, trong khi tín hiệu hình sin đ ược dùng trong các phương phápnhận dạng đáp ứng tần số. Phương pháp nhận dạng chủ động có thể không khả thi với các hệ thống đang vận hành ổ n định,bởi quá trình không cho phép b ất cứ sự can thiệp nào làm ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm. Khi đóngười ta chấp nhận sử dụng các số liệu vào/ra vận hành thực và phương pháp nhận dạng được gọi là bịđộng. Những số liệu này thông thường phản ánh đặc tính hệ thống ở trạng thái xác lập mà ít có ý nghĩavới b ài toán điều khiển.* Nhận dạng vòng hở và nhận dạng vòng kín Mô hình quá trình có thể đ ược xác đ ịnh trực tiếp trên cơ sở tiến hành thực nghiệm với các tín hiệuvào/ra của nó . Phương pháp nà y đ ược gọi là nhận dạng trực tiếp hay nhận dạng vòng hở (Open-loopIdentification). Tuy nhiên trong nhiều quá trình công nghiệp việc đưa tín hiệu chủ động với biên đ ộ lớncó thể ảnh hưởng tới chất lượng sản phẩm, nhất là với quá trình không ổ n đ ịnh. Trong khi đó nếu sử dụngtín hiệu vào với b iên đ ộ nhỏ thì khó p hân biệt đ áp ứng đầu ra với ảnh hưởng của nhiễu. Phương pháp khắc phục là sử dụng nhận d ạng gián tiếp , hay nhận d ạng vòng kín (closed -loopidentification). Một bộ điều khiển p hản hồi được đưa vào đ ể duy trì hệ thống trong phạm vi làm việc chophép. Tín hiệu thử là tín hiệu chủ đ ạo đ ược đ ưa vào bộ đ iều khiển, còn tín hiệu ra đ ược đo bình thường. Cần chú ý mối liên hệ giữa nhận d ạng vòng hở với nhận dạng chủ động và nhận dạng vòng kínvới nhận d ạng chủ động. Nhận dạng vòng hở b ao giờ cũng sử dụng tín hiệu chủ động, như ng ngược lạichưa chắc đã đúng. Nhận dạng bị động luô n đ ược thực hiện trong vòng kín, như ng nhận dạng vòng kínvẫn có thể sử dụng tín hiệu kích thích chủ động. a) Nhận dạng vòng hở b) Nhận d ạng vòng kín Hình 4.1 : Nhận dạng vòng kín và nhận dạng vòng hở.* Nhận dạng trực tuyến và nhận dạng ngoại tuyến Nếu mô hình xây d ựng phục vụ chỉnh định trực tuyến và liên tục tham số của bộ điều chỉnh (điềukhiển thíc ...