Điều khiển quá trình - Chương 5: Phân tích hệ điều khiển phản hồi

Cho trước các mô hình G vàGd, xác định khâu điều chỉnh K vàkhâu lọc trước P sao cho:1.Hệthống hoạt động ổn định, đảm bảo các điều kiện vận hành theo yêu cầu của quy trình công nghệ,2.Chất lượng vàtốc độ đáp ứng của đầu ra y với giátrị đặt r vànhiễu quátrình d được cải thiện, sai lệch điều khiển e = r –y nhanh chóng được triệt tiêu hoặc ít ra lànằm trong phạm vi cho phép, và3.Tín hiệu điều khiển u cógiátrịnhỏ, thay đổi chậm và trơn tru (nhằm tiết kiệm chi phí năng lượng và tăng...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Điều khiển quá trình - Chương 5: Phân tích hệ điều khiển phản hồiĐiều khiển quá trìnhChương 5: Phân tích hệ ₫iều khiển phản hồiNội dung chương 5 5.1 Cấu hình chuẩn của hệ điều khiển phản hồi 5.2 Chuẩn hóa mô hình 5.3 Phát biểu bài toán chuẩn 5.4 Đánh giá chất lượng trên miền thời gian 5.5 Đánh giá chất lượng trên miền tần sốChương 5: Phân tích hệ điều khiển phản hồi © 2006 - HMS 2Mục ₫ích bài giảng ƒ Làm rõ các yếu tố liên quan tới chất lượng của một hệ thống điều khiển phản hồi ƒ Những nguyên tắc cơ bản nhất trong thiết kế một bộ điều khiển phản hồiChương 5: Phân tích hệ điều khiển phản hồi © 2006 - HMS 3 5.1 Cấu hình chuẩn d Quá trình KT Bộ điều khiển Gdr u + y P K G – ym + n + r tín hiệu đặt, giá trị đặt G mô hình đối tượng u tín hiệu điều khiển Gd mô hình nhiễu y tín hiệu ra được điều khiển K khâu điều chỉnh ym tín hiệu đo, tín hiệu phản hồi P khâu lọc trước d nhiễu quá trình (không được đo) n nhiễu đoChương 5: Phân tích hệ điều khiển phản hồi © 2006 - HMS 4Ví dụ hệ thống ₫iều khiển nhiệt ₫ộ dT ρ ρ2 1 = 1 FT 1 1 + F T 2 2 − FT dt ρV ρV VChương 5: Phân tích hệ điều khiển phản hồi © 2006 - HMS 5Chương 5: Phân tích hệ điều khiển phản hồi © 2006 - HMS 6 ƒ Mô hình tuyến tính hóa tại điểm làm việc ⎡ ΔF2(s) ⎤ ⎢ ⎥ ΔT (s) = Gp (s)ΔF1(s) + Gd (s) ΔT1(s) ⎥ ⎢ ⎢ ⎥ ⎢ ΔT2(s) ⎥ ⎣ ⎦ kp 1 Gp (s) = , Gd (s) = [k k k ] 1 + τs 1 + τs d 1 d 2 d 3 V ρ T − ρT ρ T − ρT ρF ρF τ = , kp = 1 1 , kd 1 = 2 2 , kd 2 = 1 1 , kd 3 = 2 2 F ρF ρF ρF ρF ƒ Mô hình van điều khiển và thiết bị đo kv km Gv (s) = Gm (s) = τv s + 1 τm s + 1Chương 5: Phân tích hệ điều khiển phản hồi © 2006 - HMS 7Cấu trúc ₫ơn giản hóa hệ ĐK nhiệt ₫ộ C cần được chọn sao cho có đặc tính gần giống với Gm , ít ra là ở hệ số khuếch đại tĩnh. Trong thực tế ta có thể chọn C = Gm hoặc C = km .Chương 5: Phân tích hệ điều khiển phản hồi © 2006 - HMS 8Ví dụ hệ thống ₫iều khiển thành phần dxρAh = (w1 + w2 )((x1 − x 2 )R − x + x 2 ) dt R = w1/(w1+w2)Chương 5: Phân tích hệ điều khiển phản hồi © 2006 - HMS 9 dx ρAh = (w1 + w2 )((x1 − x 2 )R − x + x 2 ) dt Tuyến tính hóa xung quanh điểm làm việc ρV d Δx + Δx = (x1 − x 2 )ΔR + RΔx1 + (1 − R)Δx 2 w dt x1 − x 2 1 ⎡R 1 − R ⎤ Gp (s) = , Gd = τ = ρV / w τs + 1 τs + 1 ⎣ ⎦Chương 5: Phân tích hệ điều khiển phản hồi © 2006 - HMS 10Chương 5: Phân tích hệ điều khiển phản hồi © 2006 - HMS 115.2 Chuẩn hóa mô hình ƒ Mô hình ban đầu của quá trình chưa được chuẩn hóa: y(s) = Gm (s)Gp (s)Gv (s)u(s) + Gm (s)Gd (s)d(s) ƒ Chuẩn hóa tín hiệu: y = y / Sy , u = u / Su , d = d / Sd Sy là dải tín hiệu đo, Su là dải tín hiệu điều khiển và Sd là dải nhiễu quá trình ƒ Mô hình chuẩn hóa y(s) = G(s)u(s) + Gd (s)d(s) Gm (s) G(s) = Gp (s)SuGv (s) = Gm (s)Gp (s)Gv (s) Sy Gm (s) Gd (s) = SdGd (s) = Gm (s)SdGd (s) SyChương ...