Điều khiển quá trình - Chương 6: Chỉnh định bộ điều khiển PID

Dựa trên đặc tính của quátrình (đặc tính thời gian hoặc tần số):Ziegler–Nichols(I vàII), phản hồi rơ-le (Åström vàHägglund),…
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Điều khiển quá trình - Chương 6: Chỉnh định bộ điều khiển PID Điều khiển quá trình Chương 6: Chỉnh ₫ịnh bộ ₫iều khiển PID Nội dung chương 6 6.1 Những vấn đề cơ bản 6.2 Các phương pháp dựa trên đặc tính 6.3 Các phương pháp dựa trên mô hình mẫu 6.4 Bù trễ sử dụng bộ dự báo Smith Chương 6: Chỉnh định bộ điều khiển PID © 2006 - HMS 2 Mục ₫ích bài giảng ƒ Nắm được những vấn đề cơ bản về chỉnh định các tham số P/PI/PID ƒ Nắm được những phương pháp chỉnh định tham số bộ điều khiển PID thông dụng nhất trong điều khiển quá trình ƒ Có khả năng lựa chọn và áp dụng phương pháp phù hợp với một quá trình thực tế Chương 6: Chỉnh định bộ điều khiển PID © 2006 - HMS 3 1. Những vấn ₫ề cơ bản ƒ Các phương pháp tiếp cận (tổng quan phương pháp chỉnh định) ƒ Vấn đề mô hình đối tượng sử dụng ƒ Vấn đề lựa chọn kiểu bộ điều khiển ƒ Đặc tính các vòng điều khiển sử dụng bộ điều khiển P/PI/PID ƒ Ý nghĩa của việc thay đổi, hiệu chỉnh các tham số Chương 6: Chỉnh định bộ điều khiển PID © 2006 - HMS 4 Các phương pháp tiếp cận ƒ Dựa trên đặc tính của quá trình (đặc tính thời gian hoặc tần số): Ziegler–Nichols (I và II), phản hồi rơ-le (Åström và Hägglund),… ƒ Dựa trên mô hình quá trình: – Tổng hợp theo mô hình mẫu (hệ kín hoặc hệ hở): tổng hợp trực tiếp (Chen và Seborg), chỉnh định lam-da (Dahlin), IMC (Morari và Zafiriou), xấp xỉ đặc tính tần,… – Nắn đặc tính tần số (hệ kín hoặc hệ hở): tối ưu mô-đun (Kessler), dự trữ biên-pha (Åström và Hägglund,...),... – Tối ưu hóa tham số (theo các chỉ tiêu IAE, ISE, H∞,...) ƒ Dựa trên kinh nghiệm: Chỉnh định mờ, hệ chuyên gia Chương 6: Chỉnh định bộ điều khiển PID © 2006 - HMS 5 Các mô hình quá trình thông dụng ke−θs ke−θs ke−θs ƒ Bậc nhất: G1(s) = G2(s) = G3 (s) = τs + 1 s τs − 1 ke−θs ƒ Bậc hai: G4 (s) = s(τs + 1) ke−θs ke −θs G5 (s ) = 2 2 G5' (s) = τ s + 2τζs + 1 (τ1s + 1)(τ2s + 1) k(τa s + 1)e−θs k(τas + 1)e−θs G6 (s ) = 2 2 G6' (s) = τ s + 2τζs + 1 (τ1s + 1)(τ2s + 1) k(−τa s + 1)e−θs k(−τa s + 1)e−θs G7 (s ) = 2 2 G7' (s) = τ s + 2τζs + 1 (τ1s + 1)(τ2s + 1) ke−θs ke−θs G8 (s) = G9 (s) = (τ1s − 1)(τ2s + 1) (τ1s − 1)(τ2s − 1) Chương 6: Chỉnh định bộ điều khiển PID © 2006 - HMS 6 Quá trình có ₫ộng học bậc cao? Ba cách tiếp cận: 1. Nhận dạng xấp xỉ về mô hình bậc thấp 2. Nhận dạng về mô hình bậc cao, sau đó xấp xỉ về mô hình bậc thấp (xấp xỉ giảm bậc) 3. Thiết kế bộ điều khiển bậc cao, sau đó xấp xỉ về cấu trúc P/PI/PID Chương 6: Chỉnh định bộ điều khiển PID © 2006 - HMS 7 Xấp xỉ theo phương pháp Skogestad - Luật chia ₫ôi (half-rule) ƒ Khi cắt bỏ các thành phần quán tính bậc cao của đối tượng, các hằng số thời gian quán tính bị cắt bỏ được cộng vào hằng số thời gian trễ. ƒ Riêng hằng số thời gian bị cắt bỏ lớn nhất được chia đôi một nửa cộng vào hằng số thời gian trễ, một nửa cộng vào hằng số thời gian quán tính được giữ lại nhỏ nhất. ƒ Đối với thành phần đáp ứng ngược bị cắt bỏ, hằng số thời gian đáp ứng ngược cũng được cộng vào hằng số thời gian trễ. Chương 6: Chỉnh định bộ điều khiển PID © 2006 - HMS 8 Công thức xấp xỉ m k ∏ ( −τzi s + 1 ) G (s ) = i =1 n e−τ0s τp1 > τp2 > τp3 … ∏ ( τ pj s + 1 ) j =1 −θs −θs ke ke G ( s ) = G ( s ) = τs + 1 ( τ1s + 1 )( τ2s + 1 ) τp2 τp3 τ = τ p1 + τ1 = τ p1, τ2 = τ p 2 + 2 2 τp2 n m τp3 n m θ = τ0 + + ∑ τ pj + ∑ τzi θ = τ0 + + ∑ τ pj + ∑ τzi 2 j =3 i =1 2 j =4 i =1 Chương 6: Chỉnh định bộ điều khiển PID © 2006 - HMS 9 Căn cứ chọn kiểu bộ ₫iều khiển? ƒ Đặc điểm của quá trình và thiết bị – Động học của quá trình – Động học của thiết bị đo – Đặc điểm của nhiễu đo – ... ƒ Mục đích, yêu cầu của bài toán điều khiển ƒ Vai trò, đặc điểm của từng luật điều khiển – Vai trò ổn định hệ thống? – Vai trò triệt tiêu sai lệch tĩnh? – Vai trò cải thiện đặc tính động học? – Tính nhạy cảm với nhiễu đo? – ... Chương 6: Chỉnh định bộ điều khiển PID © 2006 - HMS 10 c tính vòng i u khi n PI (khi t ng kc) Chư ơ ng 6: Chỉnh đ ịnh bộ đ iề u khiể n PID © 2006 - HMS 11 Đặc tính vòng ₫iều khiển PI (khi tăng τi) Chương 6: Chỉnh định bộ điều khiển PID © 2006 - HMS 12 Đặc tính ...