Tải bản đầy đủ
3 Đánh giá chất lượng điều chỉnh.

3 Đánh giá chất lượng điều chỉnh.

Tải bản đầy đủ

GVHD:Ths Cao Đại Thắng
ng

Đồ án nhiệt-lạnh 2

như xung bậcc thang,xung đơn vị
v và xung dao động
ng hình sin ...
Tín hiệu bậcc thang là dạng
d
xung thường xuyên sảyy ra trong quá trình hoạt
ho
động của hệ thống diềuu khiển.
khi Sự đóng/ngắt một thiết bị nào đó sẽ
s làm thay
đổi nhanh các đại lượng
ng điều
đi chỉnh liên quan, gây ra hàng loạạt xung bậc thang
tác động
ng vào các vòng điều chỉnh. Ngoài ra, sự thay đổi không mong mu
muốn
tính chất của vòng vậtt chất
ch hoặc điều kiệnn xung quanh gây ra các ddạng nhiễu
bậc thang tác động
ng vào hệ
h thống.
Đối với các hệ thống
ng làm việc
vi trong điều kiện có rung động
ng thì th
thường tồn
tại vô số tín hiệuu sóng hình sin tác động vào hệ thống. Các đố
ối tượng điều
khiển nhiệt nốii chung có quán tính lớn
l nên hệ thốn điều chỉnh
nh thương có
tinhd chất như một bộ lọc tần số thấp, có khả triệt giảm rõ rệtt các lo
loại nhiễu
dao động tần số cao.
3.3.2 Chất lượng
ng chuy
chuyển trạng thái
Trong số những dạng
ng tín hiệu,
hi tác động vào hệ thống,
ng, thì xung bậc
b thang là
nguy hiểm nhất,
t, vì nó tác động đột ngột và duy trì ảnh hưởng
ng lâu dài đđến hệ
thống. Đáp ứng ra củaa hệ
h thống đối với tác động bậcc thang, thư
thường gội là đặc
tinh quá độ, là đường
ng cong
con biến thiên của đại lượng đầuu ra theo th
thời gian, kể
từ thời điểm xuất hiệnn xung cho thới
th vô hạn, với điều kiện đầầu không.
Chất lượng chuyểnn trạng
tr
thái thể hiện rõ rệt trên đáp ứng
ng quá độ
đ của hệ
thống. Thường các chỉỉ số chất lượng được xác định dựa theo đáp ứng quy
chuẩn, tức theo đáp ứng
ng đối
đ với xung bậc thang đơn vị.

Đặcc tính quá đđộ theo đầu ra

Sinh viên: Lê Văn Hùng

Page 51

GVHD:Ths Cao Đại Thắng
ng

Đồ án nhiệt-lạnh 2

Đặcc tính quá độ
đ theo nhiễu
a) Thời gian điềuu chỉnh
ch
Thời gian điều chỉnh
nh cho phép đánh giá độ
đ tác động
ng nhanh ccủa hệ thống.
Giá trị lý thuyết củaa thời
th gian điều chỉnh luôn luôn bằng
ng vô cùng nhưng điều
đi
đó không liên quan gìì đến tốc độ phản ứng của hệ thống.
ng. trong th
thực tế người
ta quan tâm đếnn giá trị
tr thời gian điều chỉnh thực:
c: Tq, đó là khoảng
kho
thời gian
tính từ khi xuất hiệnn xung đầu
đ vào cho đến thời điểm mà kể từ
t đó đáp ứng ra
sai lệch không quá ±∆
∆ so với
v giá trị xác lập.
| h(t) – h(∞)
h( | ≤ ∆ với mọi t ≥ Tq
Độ sai lệch thường chọ
ọn trong khoảng: ∆ = (3÷10%).
Với những chỉ tiêu chấất lượng khác nhau, một hệ thống
ng có th
thời gian điều
chỉnh càng nhỏ,thì
,thì nó càng tác động nhanh và chất lượng điềều chỉnh càng cao.
b) Sai lệch động cựcc đại
đ và độ quá điều chỉnh.
Sai lệch động cực đạii là chủ
ch tiêu phản ánh mức độ ảnh hưởng
ng của
c tác động
đầu vào nhất định,
nh, làm trệch
tr
quỹ đạo đầu ra của hệ thống. Đố
ối với đầu vào
điều khiển, khái niệm
m này có ý nghĩa
ngh để xác định tốc độ thay đđổi cho phép tối
đa của giá trị đặtt trong quá trình điều khiển các thiết bị công ngh
nghệ.

hmax max h(t)
i

Sinh viên: Lê Văn Hùng

Page 52

GVHD:Ths Cao Đại Thắng
ng

Đồ án nhiệt-lạnh 2

Đối với đầuu vào là tác động
đ
nhiễu, độ sai lệch động cực đạii ccủa đáp ứng
đầuu ra cho phép đánh giá khả
kh năng kháng nhiễu của hệ thống.
ng. Giá trị
tr sai lệch
động cực đại càng nhỏỏ thì hệ thống có khả năng kháng nhiễu
u càng cao.
Mức độ điều chỉnh đượ
ợc đánh giá bằng một chỉ số gọi là độ quá điều
đi
chỉnh:


hmax  h ( )
h ( )

trong đó, hmax – giá trị
tr lớn nhất của đáp ứng quá độ.
Trong thực tế,, tùy theo đặc điểm của quá trình công nghệ cầnn điều
đi
khiển người ta áp đặtt yêu cầu
c khác nhau về độ quá điều chỉnh,
nh, nhưng phổ
ph
biến nằm trong khoảng:
ng: δ =10 -50%.
c) Độ tắt dần dao động
ng của
c quá trình quá độ
Để đánh giá tính chấất giao động của hệ thống ngườii ta dùng khái niệm hệ
số tắt dần
n quá trình quá độ xác định từ đặc tính quá độ,, theo công thức:
th


A A1  A2
A

 1 2
A1
A1
A1

Từ hệ số tắt dần có thểể tính chỉ số giao động củaa quá trình quá độ
m

1
ln(1  )
2

Quá độ tắt dầnn càng nhanh nnếu ψ càng lớn
3.3.3 Chỉ tiêu tích phân sai số
s điều chỉnh
Để đánh giá mộtt cách tổng
t
hợp chất lượng điều chỉnh của hệệ thống có thể
Sinh viên: Lê Văn Hùng

Page 53

GVHD:Ths Cao Đại Thắng

Đồ án nhiệt-lạnh 2

căn cứ theo giá trị tích phân của sai số điều chỉnh. Chỉ tiêu tích phân sai số
động học là một tích phân xác định theo thời gian của hàm sai lệch giữa đáp
ứng ra và giá trị xác lập của nó. Tồn tại các dạng chỉ tiêu tích phân thường
gặp:


J1    (t )dt
0



J1a   |  (t ) | dt
0



J 2    2 (t )dt
0



J 2 a   [ 2 (t )   ( (t)) 2 ]dt
0

Trong đó, ε(t) =h(∞) – h(t) là sai số động học; γ – hệ số đối trọng.
Các chỉ tiêu tích phân là chỉ số chất lượng gián tiếp, nó phản ánh tương đối
tổng hợp độ tác dộng nhanh và độ quá điều chỉnh của hệ thống. Tuy nhiên
trong một số trường hợp chỉ tiêu tích phân cũng có ý nghĩa vật lý trực tiếp.

Sinh viên: Lê Văn Hùng

Page 54

GVHD:Ths Cao Đại Thắng
CHƯƠNG 4:

Đồ án nhiệt-lạnh 2
TỔNG HỢP VÀ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG
ĐIỀU CHỈNH

4.1 Xác định mô hình đối tượng
4.1.1 Xác định bằng phương pháp mô hình hóa đối tượng
Ta nhận thấy đường đặc tính quá độ của đối tượng có dạng quán tính bậc
hai có trễ:

Từ đường đặc tính của đối tượng ta lập được bảng số liệu

Sinh viên: Lê Văn Hùng

Page 55

GVHD:Ths Cao Đại Thắng
T(s)
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
5.5
6
6.5
7
7.5
8
8.5
9
9.5
10

Đồ án nhiệt-lạnh 2
 G(m 3 /h)

0
13
27
45
63
92
163
351
547
724
827
907
978
994
1000
1000
1000
1000
1000
1000
1000

- Từ mô hình hóa đối tượng, ta nhận dạng đối tượng là quán tính bậc hai có trễ. Do
vậy mô hình của đối tượng có dạng:

K1.e .s
O1 
(T1.s 1)(T2 .s 1)
Hệ số truyền:

K1 

h 1000

 100(m3 / h.Hz )
x0
10

Sinh viên: Lê Văn Hùng

Page 56

GVHD:Ths Cao Đại Thắng

Đồ án nhiệt-lạnh 2

+Nhập số liệu vào cascad:
Mở CASCAD/DATA-PROCESS
Sau đó mô hình hóa đối tượng:
M/2Lag+DT/Run_Optim

+ Sau đó sử dụng phần mềm Cascad, nhập số liệu vào phần mềm và sử dụng
những thao tác với phần mềm, ta thu được mô hình của đối tượng O1 như sau:

Sinh viên: Lê Văn Hùng

Page 57

GVHD:Ths Cao Đại Thắng

Đồ án nhiệt-lạnh 2

Mô hình hóa đối tượng điều khiển.
Mô hình đối tượng có dạng:

K1 .e  .s
O1 
(T1.s  1)(T2 .s  1)
Và xung bậc thang đầu vào x(t) = x0(t) = 10.1(t)
Nên ta được mô hình đối tượng O(s):

1024,4.e2,387.s 1 1024,4.e2,387.s
Os 
. 
(0,867.s 1)2 10 (0,867.s 1)2

Sinh viên: Lê Văn Hùng

Page 58

GVHD:Ths Cao Đại Thắng

Đồ án nhiệt-lạnh 2

+ Từ mô hình của đối tượng O1 trên, cũng với phần mềm cascad, ta xác định được
các thông số cần tìm là: K1, T1, τ1

=> K1 = 1024,4; T1 = 0,8668; T2 = 0,8668; τ = 2,387
Và xung bậc thang đầu vào x(t) = x0(t) = 10.1(t)
Vì phần mềm mặc định xung đầu vào x0 =1 nên ta phải sửa lại giá
trị của K Chọn Pm/Function/Parameters/K=4,541, các giá trị khác giữ nguyên.
- Vậy mô hình của đối tượng điều khiển lưu lượng

1024,4.e2,387.s 1 102,44.e2,387.s
Os 
. 
(0,8668.s 1)2 10 (0,8668.s 1)2

Sinh viên: Lê Văn Hùng

Page 59

GVHD:Ths Cao Đại Thắng

Đồ án nhiệt-lạnh 2

4.2 Tổng hợp và đánh giá bộ điều khiển
4.2.1 Xác định bộ điều chỉnh bền vững tối ưu nguyên bản Rz(s)
a) Tính toán thông thường
Bộ điều chỉnh bền vững tối ưu nguyên bản có dạng:
Rz ( s ) 

1 1
O pt ( s )
s

Trong đó,
m
c = 0,461 ⟶ θc =1,348
θ = θc.τ = 1,348.2,387 = 3,218
 Rz ( s ) 

1 1
1
(1  0,8668s ) 2 3,1.103 (1  0,8668s ) 2
Opt ( s ) 
.

=
s
3, 218s
100
s

0, 00539(1  0, 433s 

1
)
1, 733s

=> K p  0.0054 ,Ti=1,733,Td=0,433
b) Xác định bằng phần mềm cascad
Nhập các khâu vào cấu trúc:
Vì phần mềm mặc định xung đầu vào x0=1 nên ta phải sửa lại giá trị của K
Chọn Pm/Function/Parameters/K=102,44, các giá trị khác giữ nguyên.
Coppy Pm→O và B
Nhập z =1/s, v = 1/s
Chọn ^C/Robust/Orginal
Mô hình Rz(s) có dạng

Rz (s) 

Sinh viên: Lê Văn Hùng

K (1  c1s)(1  c2 s)  s
e
s

Page 60

GVHD:Ths Cao Đại Thắng

Sinh viên: Lê Văn Hùng

Đồ án nhiệt-lạnh 2

Page 61