Báo cáo thí nghiệm về điều khiển quá trình

Điều khiển truyền thẳng không có tác dụng ổn định hệ thống không ổn định như hệ thống ở trên (do có thành phần tích phân). Điều khiển truyền thẳng đáp ứng rất nhanh với nhiễu, do vậy nếu cảm biến đo lưu lượng ra không chính xác hoặc sai số mô hình lớn thì sẽ làm mực nước trong bình bị tràn quá hoặc cạn hết. Điều khiển tỉ lệ được áp dụng cho hệ thống : duy trì quan hệ giữa hai biến nhằm điều khiển gián tiếp biến thứ 3. (Điều khiển bình mức chỉ có 1 biến điều khiển nên...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Báo cáo thí nghiệm về điều khiển quá trình Báo cáo thí nghi ệ m đi ề u khi ể n quá trình BÁO CÁO THÍ NGHIỆM ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH Hiệu chỉnh : + Start time : 0.0s , Stop time : 7000s , Type : Fixed Step , Solve : Ode 4 , Fixed Step size : 0.5s Các tham số trong khối single tank: + couse number : 54 + class number : 16 + name list number : 70 BÀI 1: 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/ra và nhiễu hệ thống. + Tín hiệu vào : Độ mở van vào (In Valve) – F1 + Tín hiệu ra : Mức nước trong bình mức – h. + Nhiễu hệ thống : Độ mở van ra (Out Valve) – F2. + Số biến vào : 2 + Số bậc tự do: 3-1=2 2.Xây dựng mô hình toán học cho đối tượng với các tham số hình thức. Phương trình cân bằng: Biến đổi Laplace: A.s.h(s) = F1(s) – F2(s) Khi không có nhiễu: A.s.h(s) = F1(s) Báo cáo thí nghi ệ m đi ề u khi ể n quá trình Do đặc tính van nên hàm truyền của hệ thống là một khâu tích phân quán tính bậc nhất có dạng: 3.Sử dụng Simulink để xác định các tham số mô hình. Cho tín hiệu tác động bậc thang ở đầu vào: Level In Valve SINGLE- In Flow Scope Step TANK Out Valve Out Flow Single-Tank Course = 54 Class = 16 Number = 70 Ta có đáp ứng của hàm quá độ như sau: 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Xác định các hệ số k, T: + Từ đồ thị ta kẻ tiệm cận cắt trục t tại điểm ứng với tọa độ (2.8;0). Chọn T=2.8 Như vậy ta xác định được hàm truyền của hệ là : Báo cáo thí nghi ệ m đi ề u khi ể n quá trình Kiểm tra lại đáp ứng quá độ bằng Matlab: 2.28 1 2.9s+1 s Transfer Fcn Integrator Level In Valve SINGLE- Scope In Flow Step TANK Out Valve Out Flow Single-Tank Course = 54 Class = 16 Number = 70 Ta thấy đồ thị đáp ứng quá độ gần trùng với đồ thị đáp ứng của hệ thống mô phỏng. 18 Dap ung mo phong 16 dap ung qua do 14 12 10 8 6 4 2 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 t 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 chọn. Giải thích: Báo cáo thí nghi ệ m đi ề u khi ể n quá trình + Điều khiển truyền thẳng không có tác dụng ổn định hệ thống không ổn định như hệ thống ở trên (do có thành phần tích phân). Điều khiển truyền thẳng đáp ứng rất nhanh với nhiễu, do vậy nếu cảm biến đo lưu lượng ra không chính xác hoặc sai số mô hình lớn thì sẽ làm mực nước trong bình bị tràn quá hoặc cạn hết. + Điều khiển tỉ lệ được áp dụng cho hệ thống : duy trì quan hệ giữa hai biến nhằm điều khiển gián tiếp biến thứ 3. (Điều khiển bình mức chỉ có 1 biến điều khiển nên không được áp dụng). + Điều khiển lựa chọn, điều khiển phân cùng yêu cầu ít nhất là hai biến điều khiển mà bình mức chỉ có 1 biến điều khiển nên không xác định được tín hiệu điều khiển lấn át => không áp dụng. Trong trường hợp nay, ta nên sử dụng sách lược điều khi ển phản h ồi ho ặc đi ều khi ển t ầng do các sách lược điều khiển này có tác dụng ổn định hệ th ống không ổn đ ịnh, trong tr ường hợp này là bình mức. III.THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN PID. 1.Tính toán dựa theo công thức Ziegler – Nichol. Dạng hàm truyền PID Kp Ti Td P 1/k = 0.4386 - - PI 0.9/k = 0.395 3.3T = 9.57 - PID 1.2/k = 0.5263 2T = 5.8 0.5T = 1.45 2.Mô phỏng bộ điều khiển trên Simulink 1 1 s ...