Tóm tắt Luận án tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu phát triển lý thuyết hệ điều khiển nhiều tầng trong điều khiển quá trình nhiệt trên cơ sở chỉ số dao động mềm

Mục đích của luận án là phát triển lý thuyết hệ điều khiển nhiều tầng về các vấn đề đánh giá động học và chỉnh định các bộ điều khiển trong hệ tầng. Đối tượng mà luận án áp dụng để nghiên cứu là các đối tượng nhiệt với đặc điểm là có quán tính và có trễ.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tóm tắt Luận án tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu phát triển lý thuyết hệ điều khiển nhiều tầng trong điều khiển quá trình nhiệt trên cơ sở chỉ số dao động mềm MỞ ĐẦU1. Lý do chọn đề tài Đối tượng (quá trình) nhiệt tồn tại phổ biến trong các hệ thống điềukhiển công nghiệp. Đặc điểm của lớp đối tượng này là thường có quán tínhlớn, có trễ vận tải và thường xuyên thay đổi bất thường theo phụ tải. Ngoàira trong quá trình điều khiển thường xuất hiện các loại nhiễu ảnh hưởng khámạnh đến thông số công nghệ đầu ra. Lò hơi trong nhà máy nhiệt điện là một loại đối tượng nhiệt điển hìnhtrong đó có nhiều hệ thống điều khiển như điều khiển nhiệt độ, điều khiểnmức nước, điều khiển áp suất. Các quá trình nhiệt trong lò hơi là những quátrình rất phức tạp, chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố khác nhau. Ví dụ khithay đổi công suất lò hơi bằng cách thay đổi lưu lượng nhiên liệu cấp vàobuồng đốt, sẽ đồng thời kéo theo sự thay đổi của nhiệt độ hơi ra và áp suấttrong buồng đốt. Tác động điều khiển lưu lượng không khí cấp vào buồngđốt sẽ làm thay đổi trực tiếp áp suất trong buồng đốt. Một số hệ thống điềukhiển chính của lò hơi là hệ thống điều khiển mức nước trong bao hơi, hệthống điều khiển nhiệt độ hơi quá nhiệt, hệ thống điều khiển độ kinh tế quátrình cháy. Với các hệ thống này luôn cần phải có cơ cấu chấp hành đó làcác van điều khiển. Trong quá trình hoạt động, có nhiều nguồn nhiễu ảnhhưởng đến van và do đặc tính của chính bản thân van là phi tuyến và bấtđịnh. Do vậy giải pháp sử dụng cấu trúc điều khiển tầng là phù hợp đối vớicác hệ thống điều khiển trên bởi vì ưu điểm nổi bật của điều khiển tầng làcải thiện khả năng loại bỏ nhiễu cục bộ cũng như khử tính phi tuyến và bấtđịnh của đối tượng vòng trong. Các phương pháp chỉnh định đã biết trước đây áp dụng cho các hệ thốngđiều khiển quá trình trong nhà máy nhiệt điện còn khó khăn và/hoặc chưađạt hiệu quả cao. Ví dụ phương pháp chỉnh định Zigler – Nichols [65] dễ ápdụng nhưng dẫn đến hệ thống có độ dao động lớn. Phương pháp mô hìnhnội (IMC) [41] cho chất lượng đáp ứng giá trị đặt rất tốt nhưng khử nhiễuquá trình lại kém. Phương pháp ổn định bền vững [69] cho chất lượng hệthống tốt cả với giá trị đặt và nhiễu nhưng bộ điều khiển có cấu trúc phứctạp, khó thực thi. Vì vậy ở các nhà máy nhiệt điện người ta thường chỉnhđịnh hệ thống phần lớn dựa vào kiến thức chuyên gia và kinh nghiệm. Trên thế giới đã có nhiều công trình nghiên cứu về hệ điều khiển nhiềutầng (hệ tầng), trong đó hầu hết tập trung vào việc giải quyết bài toán tổnghợp các bộ điều chỉnh theo mục đích bám giá trị đặt và có lưu ý đến khửnhiễu. Bên cạnh đó, bài toán khảo sát về tính ổn định cũng như dự trữ ổnđịnh của hệ tầng còn ít được quan tâm nghiên cứu. Các khái niệm “chỉ số dao động mềm”, “đặc tính mềm”, “đường biênmềm” [67] được áp dụng hiệu quả để khảo sát tính ổn định của hệ thống 1điều khiển một vòng cho các đối tượng có trễ vận tải. Thêm vào đó, việc kếthợp với quan điểm“điều khiển bền vững chất lượng cao” [69] đã đơn giảnhóa bài toán chỉnh định hệ một vòng. Tuy vậy việc áp dụng các khái niệmvà quan điểm trên vẫn chưa được xét đến cho hệ tầng kể cả vấn đề đánh giáđộng học mà cụ thể là đánh giá độ dự trữ ổn định của hệ nhiều tầng cũngnhư bài toán tổng hợp và chỉnh định các bộ điều khiển trong hệ tầng. Thực tiễn nêu trên đã định hướng tác giả lựa chọn nội dung nghiên cứucủa luận án: “Nghiên cứu phát triển lý thuyết hệ điều khiển nhiều tầng trongđiều khiển quá trình nhiệt trên cơ sở chỉ số dao động mềm”.2. Mục đích, đối tượng và phạm vi nghiên cứu Mục đích của luận án là phát triển lý thuyết hệ điều khiển nhiều tầng vềcác vấn đề đánh giá động học và chỉnh định các bộ điều khiển trong hệ tầng. Đối tượng mà luận án áp dụng để nghiên cứu là các đối tượng nhiệt vớiđặc điểm là có quán tính và có trễ. Phạm vi nghiên cứu của luận án: Luận án nghiên cứu phát triển lý thuyếtcho các hệ điều khiển tầng tổng quát (hệ nhiều tầng nói chung), sau đó ápdụng để điều khiển đối tượng nhiệt.3. Ý nghĩa khoa học của luận án Luận án nêu ra phương pháp đánh giá dự trữ ổn định của hệ thống điềukhiển tầng, đóng góp thêm phần lý thuyết mới về tổng hợp các bộ điềukhiển trong hệ tầng và chỉnh định (hay lựa chọn) tham số cho chúng. Độ tincậy của kết quả nghiên cứu được đánh giá thông qua so sánh chất lượngđiều khiển của hệ thống khi sử dụng kết quả nghiên cứu này với khi sử dụngcác phương pháp nghiên khác (thể hiện trong mục 3.7 ở chương 3 của luậnán) và được chứng minh bằng thực nghiệm. Mặt khác, khi lựa chọn các tham số bộ điều khiển, các tham số này đượclựa chọn có phụ thuộc vào tham số trễ của đối tượng (thể hiện ở công thức(3.63)) nên kết quả của luận án có ý nghĩa lớn trong việc nghiên cứu điềukhiển tầng cho các đối tượng có trễ, đặc biệt là đối với các đối tượng nhiệt. Các kết quả của luận án làm cơ sở cho các nghiên cứu về sau để phá ...