Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
Ứng dụng SIMULINK để tổng hợp hệ thống điều khiển tự động

Ứng dụng SIMULINK để tổng hợp hệ thống điều khiển tự động

Tải bản đầy đủ - 0trang

4.3. Sách lược điều khiển.

-



Các sách lược điều khiển có thể áp dụng được đối với hệ thống bao gồm:

Điều khiển phản hồi

Điều khiển truyền thẳng

Điều khiển tỷ lệ

Điều khiển tầng

Trong các sách lược điều khiển trên, sách lược điều khiển phản hồi là sách lược



điều khiển hợp lý nhất với hệ thống vì:

- Sách lược điều khiển truyền thẳng có nhược điểm là: đáp ứng khơng chính xác và

chất lượng thấp, thiết lập công thức của bộ điều khiển phức tạp do có nhiều biến

-



nhiễu.

Khi áp dụng sách lược điều khiển tỷ lệ, yêu cầu phải duy trì nhiệt độ khơng khí



-



đầu vào tại một nhiệt độ nhất định.

Sử dụng sách lược điều khiển tầng, mặc dù tối ưu nhưng rất phức tạp chỉ nên áp



dụng khi việc áp dụng sách lược điều khiển phản hồi vòng đơn khơng hiệu quả.

 Tóm lại áp dụng sách lược điều khiển phản hồi đáp ứng được tương đối chính xác

nhưng khơng phức tạp.

Sơ đồ khối thể hiện nguyên lý điều khiển:



Hình 4.2. Sơ đồ nguyên lý điều khiển



Lưu đồ điều khiển P&ID:

22



Hình 4.3. Lưu đồ điều khiển P&I



23



4.4. Thiết kế hệ thống điều khiển phản hồi

Bảng 4.3. Bảng số liệu ghi nhận theo dõi diễn biến của nhiệt độ theo thời gian



24



Bảng 4.3a. Bảng số liệu xử lý đưa về biến chênh lệch



-



Xác định hàm truyền của hệ thống:

Từ bảng số liệu vẽ đồ thị ∆T theo thời gian t ta nhận thấy hệ xấp xỉ là một hệ

quán tính bậc 1 có trễ nên hàm truyền của hệ thống là:

Trong đó:



K là hệ số khuếch đại

 là thời gian trễ

T là thời hằng



25



Hình 4.3. Đồ thị hệ qn tính bậc nhất của hệ thống đang xét

Từ đồ thị ta xác định được: K =50; thời gian trễ  =4 phút =240 giây; thời hằng

T =8 phút =480 giây.

Suy ra hàm truyền của hệ thống là:



4.5. Hệ thống điều khiển

4.5.1. Bộ điều khiển ON/OFF



Hình 4.4. Bộ điều khiển ON/OFF cho hệ thống



26



-



Mô tả các giá trị nhập:

Step: Final value = 50.

Relay: Switch on point = 1; Switch off point = -1 (switch on point là khi ySP –



-



y(t) > 1: ON; switch off point là khi ySP – y(t) < -1: OFF).

Transfer Fcn: Numerator coefficients = [50]; Denominator coefficients = [480



-



1].

Transport Delay: Time Delay = 240.

Kết quả Scope:



-



Hình 4.5. Đồ thị kết quả của bộ điều khiển ON/OFF

Độ vọt lố POT = 0

Thời gian xác lập txl = 3300s ( Hệ đạt 99% giá trị xác lập)

Sai số xác lập exl = 0



4.5.2. Bộ điều khiển P



Hình 4.6. Bộ điều khiển P

-



Mô tả các giá trị nhập:

Step: Final value = 50.

P(s) Controller: Proportional = 0.048.



27



-



-



Transfer Fcn: Numerator coefficients = [50]; Denominator coefficients = [480



1].

- Transport Delay: Time Delay = 240.

Kết quả Scope:



Hình 4.7. Đồ thị kết quả của bộ điều khiển P

-



Độ vọt lố POT% = .

Thời gian xác lập txl = 4000s (Hệ đạt 99% giá trị xác lập).

Sai số xác lập exl = 50-36= 14.



4.5.3. Bộ điều khiển PI



Hình 4.8. Kết quả của bộ điều khiển PI

Mô tả các giá trị nhập:

-



-



Step: Final value = 50

PI controller: Proportional = 0.022508; Integral = 4.7967×10-5.

Transfer Fcn: Numerator coefficients = [50]; Denominator coefficients = [480



1].

- Transport Delay: Time Delay = 240.

Kết quả Scope:

28



Hình 4.9. Đồ thị kết quả của bộ điều khiển PI

-



Độ vọt lố POT% = = 8%

Thời gian xác lập txl = 2300s (Hệ đạt 99% giá trị xác lập)

Sai số xác lập exl = 0



4.5.4. Bộ điều khiển PID



Hình 4.10. Sơ đồ bộ điều khiển PID

Mô tả các giá trị nhập:

-



Step: Final value = 50.

PID controller: Proportional = 0,022508; Integral = 4.7967x10 -5; Derivative =



-



0.65257.

Transfer Fcn: Numerator coefficients = [50]; Denominator coefficients = [480



-



1].

Transport Delay: Time Delay = 240

Kết quả Scope:



29



Hình 4.11. Đồ thị kết quả bộ điều khiển PID

- Độ vọt lố POT% = .

- Thời gian xác lập txl = 2000s (Hệ đạt 99% giá trị xác lập).

- Sai số xác lập exl = 0.

 Nhận xét 4 bộ điều khiển:

Bảng: So sánh các bộ điều khiển

Bộ điều khiển

Độ vọt lố (%) Thời gian xác lập(s)

Sai số xác lập

ON/OFF

0

3300

0

P

55.55

4000

17

PI

8

2300

0

PID

4

2000

0

- Bộ điều khiển ON/OFF có ưu điểm là khơng vọt lố và khơng có sai số xác lập,

-



nhưng thời gian xác lập lâu.

Bộ điều khiển P có các thông số: đô vọt lố, thời gian xác lập, sai số xác lập đều



-



lớn. Không nên sử dụng

Bộ điều khiển PI: không vọt lố, không sai số xác lập, thời gian xác lập nhanh



-



hơn gấp đôi bộ ON/OFF.

Bộ điều khiển PID: có độ vọt lố nhỏ khơng đáng kể đối với hệ thống truyền

nhiệt, thời gian xác lập chỉ bằng 1/3 bộ ON/OFF và nhanh hơn 34,4% so với bộ



PI. Đây là bộ điều khiển tốt nhất.

 Giải thích ý nghĩa bộ số P, I, D:

- Thành phần tỷ lệ P: giá trị P lớn sẽ làm giảm sai số xác lập exl nhưng khi P quá

lớn làm hệ mất ổn định như trường hợp bộ điều khiển P, thậm chí còn khơng thể

30



đạt được giá trị set-point. Ngồi ra, khi chưa có vọt lố (hoặc khơng đáng kể) thì

tăng tiếp P sẽ làm cho thời gian vọt lố t xl giảm. Thành phần tích phân I: giúp

triệt tiêu sai số xác lập, giá trị I tăng hệ xuất hiện vọt lố và có thể hệ thống mất

ổn định. Vì thế 2 bộ điều khiển PI và PID có thêm giá trị I làm cho đồ thị đạt

được giá trị setpoint = 50 so với bộ P. Và ta điều chỉnh giá trị I vừa đủ lớn để

-



hạn chế vọt lố.

Thành phần vi phân D: giá trị D lớn làm hệ chậm hơn nhưng ổn định hơn đồng

thời giảm vọt lố. Do đó, bộ PID sẽ mượt hơn, thời gian xác lập nhanh hơn bộ

PI.



31



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Ứng dụng SIMULINK để tổng hợp hệ thống điều khiển tự động

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×