Giải quyết hạn chế của thuật toán đáp ứng nhanh trong hệ thống điều chỉnh tự động các đối tượng nhiệt

Bài viết nghiên cứu và xây dựng hệ thống điều chỉnh tự động (ACS) cho bộ sưởi điện bằng hệ thống điều chỉnh tự động lai, được tích hợp bộ tự động hiệu chỉnh (AT) và bộ điều khiển PID. Nghiên cứu đã đánh giá được hiệu quả của hệ thống được đề xuất, cũng như so sánh chất lượng của các quá trình hiện tại thu được với chất lượng hoạt động của hệ thống ACS với bộ điều khiển PID truyền thống.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giải quyết hạn chế của thuật toán đáp ứng nhanh trong hệ thống điều chỉnh tự động các đối tượng nhiệtKỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ Hoàng Văn Va GIẢI QUYẾT HẠN CHẾ CỦA THUẬT TOÁN ĐÁP ỨNG NHANH TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG CÁC ĐỐI TƯỢNG NHIỆT Hoàng Văn Va1* 1 Trường Đại học Đại Nam * Tác giả liên hệ: vahv@dainam.edu.vn TÓM TẮT Bài viết nghiên cứu và xây dựng hệ thống điều chỉnh tự động (ACS) cho bộ sưởi điện bằng hệthống điều chỉnh tự động lai, được tích hợp bộ tự động hiệu chỉnh (AT) và bộ điều khiển PID.Nghiên cứu đã đánh giá được hiệu quả của hệ thống được đề xuất, cũng như so sánh chất lượng củacác quá trình hiện tại thu được với chất lượng hoạt động của hệ thống ACS với bộ điều khiển PIDtruyền thống. Đồng thời, đã xác định được các trường hợp nên áp dụng, cách loại bỏ hiện tượng tựdao động và đánh giá tính khả thi của việc duy trì hoặc ngắt đảo ngược ảnh hưởng đến chất lượnghệ thống của bộ điều khiển FRA. Đã đưa ra các khuyến nghị cho lựa chọn hệ số dự báo kpr và xácđịnh sự phụ thuộc của nó vào các thuộc tính của đối tượng điều khiển. Kết quả này đã khắc phụcđược các hạn chế của thuật toán FRA và đưa ra được bộ tham số cho khối dự báo để việc ứng dụngthuật toán này hiệu quả hơn trong thực tế.Từ khóa: bộ điều khiển PI và PID, đối tượng thời gian trễ, hệ lai, hệ thống điều chỉnh tự động,nguyên lý cực đại Pontryagin, thuật toán đáp ứng nhanh nhất, tự động hiệu chỉnh. SOLVING LIMITATIONS OF THE FASTEST RESPONSE ALGORITHM AUTOMATIC CONTROLSYSTEMS FOR THERMAL OBJECTS ABSTRACT The article studies and develops an Automatic Control System (ACS) for an electric heaterusing a hybrid automatic control system, integrating an Auto-Tuning (AT) module and a PIDcontroller. The study evaluates the effectiveness of the proposed system, as well as compares theperformance of current processes with the operational quality of the ACS system using a traditionalPID controller. It also identifies scenarios where this system should be applied, how to eliminateself-oscillation phenomena, and assesses the feasibility of maintaining or switching off the inverseeffect on the system quality of the FRA controller. Recommendations are provided for selecting theforecasting coefficient kpr and determining its dependence on the properties of the controlled object.The results address the limitations of the FRA algorithm and propose parameter sets for theforecasting block to improve the practical application of this algorithm.Keywords: automatic control system, automatic tuning, fastest response algorithm, hybrid system,objects with a time delay, PI and PID controller, pontryagin maximum principle, prediction. Ngày nhận bài: 05/09/2024 Ngày nhận bài sửa: 15/10/2024 Ngày duyệt bài đăng: 30/11/20241. ĐẶT VẤN ĐỀ được coi là một trong những cách để cải thiện chất lượng hoạt động của hệ thống điều chỉnh Hiện nay, có nhiều thuật toán được phát tự động khi có sự thay đổi giá trị đầu vào.triển để nâng cao hiệu quả trong việc điềukhiển các đối tượng, một trong số đó là thuật Hiện nay, thuật toán FRA được sử dụng trong nhiều lĩnh vực như robot, hàng không, dutoán tác động nhanh nhất (FRA) (Ротач, hành vũ trụ (Geering, 2007; Cassel, 2013;2007; Аракелян & Пикина, 2003) có thể Azimov, 2018) và một số lĩnh vực khác. ViệcSố 15(2024), 100-110 100 Tạp chí Khoa học và Công nghệKỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ Hoàng Văn Vaáp dụng thuật toán FRA với bộ truyền động Thứ ba, ở đầu ra của quá trình điều chỉnhtốc độ không đổi được xem xét trong trong hệ thống thực với FRA có thể xảy ra sự(Пикина & Кочаровский, 2003; Аракелян & tự dao động do ảnh hưởng của chu kỳ thờiПикина, 2003; Кочаровский, 2010). Tuy gian đối với các biến điều khiển thăm dò, sựnhiên, việc áp dụng FRA vào thực tế có một hiện diện của các bộ lọc làm mịn, độ khôngsố khó khăn phát sinh. chính xác của mô hình đối tượng,... Thứ nhất, để ACS vận hành chất lượng Trước những hạn chế đó đang cản trởcao với FRA, cần phải biết đầy đủ, chính xác việc áp dụng rộng rãi hệ thống điều chỉnh tựvà cập nhật định kỳ mô hình của đối tượng, động bằng thuật toán đáp ứng nhanh nhất vàomô hình này được sử dụng để tính toán đường thực tiễn điều khiển các đối tượng, quá trìnhchuyển mạch và hành động điều khiển. nhiệt. Thứ hai, các đối tượng nhiệt được đặc 2. MÔ TẢ CẤU TRÚC VÀ ĐẶC ĐIỂM HỆtrưng bởi sự hiện diện của độ trễ. Trong THỐNGtrường hợp này, khối dự báo thường được sử Hệ thống được thiết kế dạng hệ lai nhưdụng nhưng hiệu quả mang lại của nó vẫn còn Hình 1 bên dưới:nhiềunghivấn. Hình 1. Sơ đồ cấu trúc hệ thống Nguồn: Tác giả Trong đó: Reg - là bộ điều khiển (thực định; z - đầu ra của cơ cấu chấp hành; LC –hiện theo thuật toán PI cho đầu vào SP và bộ điều khiển logic; S – bộ chuyển mạch.thuật toán PID cho đầu vào PV); AT - bộ điều Sơ đồ khối của hệ thống với mô ...