Đọc truyện pcs chuong 7

pcs chuong 7

Trước Sau

Màu nền

Font chữ

Font size

Chiều cao dòng

Điều khiển quá trình

Chương 6: Chỉnh định bộ điều 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

Mục đích bài giảng

Nắm được những vấn đề cơ bản về chỉnh định các

tham số P/PI/PID

Nắm được những phương pháp chỉnh định tham số

bộ điều khiển PID thông dụng nhất trong điều khiển quá trình

Có khả năng lựa chọn và áp dụng phương pháp phù hợp với một quá trình thực tế

6.1. Những vấn đề cơ bản

Các phương pháp tiếp cận (tổng quan phương pháp

chỉnh định)

Vấn đề mô hình đối tượng sử dụng

Vấn đề lựa chọn kiểu bộ điều khiển

Đặc tính các vòng điều khiển sử dụng bộ điều khiển

P/PI/PID

Ý nghĩa của việc thay đổi, hiệu chỉnh các tham số

Các phương pháp tiếp cận

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),...

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¥,...)

Dựa trên kinh nghiệm: Chỉnh định mờ, hệ chuyên gia

Quá trình có động 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

7

Xấp xỉ theo phương pháp Skogestad - Luật chia đôi (half-rule)

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.

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.

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.

Căn cứ chọn kiểu bộ điều khiển?

Đặc điểm của quá trình và thiết bị

- Động học của quá trình

- Động học của thiết bị đo

- Đặc điểm của nhiễu đo

- ...

Mục đích, yêu cầu của bài toán điều khiển

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?

- ...

Chọn luật điều khiển cho các bài toán tiêu biểu

Vòng điều khiển lưu lượng: Động học của đối tượng phụ

thuộc chủ yếu vào van điều khiển, nhiễu đo cao tần => hầu như chỉ cần sử dụng luật PI.

Vòng điều khiển mức: Quá trình có đặc tính tích phân, phép

đo mức thường rất bị ảnh hưởng của nhiễu => luật P cho

điều khiển lỏng và luật PI cho điều khiển chặt.

Vòng điều khiển áp suất chất khí: Động học của đối tượng

phụ thuộc chủ yếu vào thiết bị chấp hành, quá trình cũng có

đặc tính tích phân tương tự như bài toán điều khiển mức nhưng cao hơn về độ chính xác => Luật PI là chủ yếu.

Vòng điều khiển nhiệt độ: Động học chậm, phép đo ít chịu

ảnh hưởng của nhiễu cao tần => sử dụng luật PID.

Vòng điều khiển thành phần: Tương tự như vòng điều khiển nhiệt độ => thường sử dụng PID.

6.2. Các phương pháp dựa trên đặc tính

Ziegler-Nichols 1 (ZN-1): Dựa trên đồ thị đáp ứng quá

độ, cho hệ số tắt dần » 1/4, độ quá điều chỉnh » 25%

Ziegler-Nichols 2 (ZN-2): Dựa trên đặc tính dao động

tới hạn (đặc tính tần số), cho chất lượng tương đương

ZN-1

Åström-Hägglund (AH) Phản hồi rơ-le: Cải tiến cách nhận dạng đặc tính dao động tới hạn của ZN-2 (chấp nhận kém chính xác hơn)

Tyreus-Luyben (TL): Cải tiến ZN-2, giảm hệ số khuếch

đại, tăng thời gian vi phân và thời gian tích phân => bộ

tham số "thận trọng hơn"

Ziegler-Nichols 2

1. Đặt hệ thống ở chế độ điều khiển bằng tay và đưa dần hệ thống tới điểm làm việc, chờ hệ thống ổn định tại điểm làm việc

2. Chuyển hệ thống sang chế độ điều khiển tự động với bộ điều khiển P. Đặt hệ số khuếch đại kc tương đối bé.

3. Tăng dần kc cho tới trạng thái dao động điều hòa => hệ số

khuếch đại tới hạn (ku) và chu kỳ dao động tới hạn (Tu).

Các vấn đề cần giải quyết

Hàm truyền đạt nhận được không có cấu trúc PI/PID: Xấp

xỉ bộ điều khiển hoặc chọn mô hình mẫu và mô hình đối tượng phù hợp

Hệ kín có thể không ổn định nội: Chọn mô hình mẫu thích hợp, mô hình đối tượng thông thường không có điểm cực hoặc điểm không nằm bên phải trục ảo

Hệ dễ nhạy cảm với sai lệch mô hình: Chọn mô hình mẫu theo hướng "thận trọng"

Tóm lại: Hai vấn đề then chốt là chọn mô hình mẫu phù hợp và phương pháp xấp xỉ mô hình!

Các dạng mô hình mẫu thường được lựa chọn:

6.3.4. Bù trễ với bộ dự báo Smith

Mô hình lý tưởng của đối tượng:

G (s)= G 0(s)e−θs

Vấn đề: Đầu ra đo được bị chậm trễ, ảnh hưởng lớn tới

chất lượng điều khiển

Ý tưởng khắc phục: Dự báo đầu ra không có trễ dựa trên mô hình

G (s)= G 0(s)e−θs

6.3.4. Bù trễ với bộ dự báo Smith

Giả sử đầu ra thực không có trễ là y0:

yˆ0

= y0

+ (y − y0e−θs)

≈ y0

+ (y0

− y0)e−θs

≈ y0

= y0

+ y0

− y0

Ph−¬ng ph¸p nµy ®−îc sö dông khi ®èi t−îng cã thêi gian trÔ

lín

Ke- τs

- τs

WDT (s) =

= S(s)e

Ts + 1

+ Chän bé ®iÒu khiÓn I

WI (s) =

1

Tis

Nhiệm vụ luyện tập ở nhà

Sử dụng SIMULINK và mô phỏng, thử nghiệm các phương pháp dựa trên đặc tính

Đọc tài liệu về các phương pháp dựa trên mô hình mẫu, thử nghiệm mô phỏng trên MATLAB

Đọc tài liệu đi kèm và sử dụng 3 chương trình phần

mềm đã nhận được để tìm hiểu luyện tập các phương pháp chỉnh định khác

Bạn đang đọc truyện trên: Truyen2U.Pro

Trước Sau

#dfdf