Đọc truyện pcs chuong 4

Chào các bạn! Truyen4U chính thức đã quay trở lại rồi đây!^^. Mong các bạn tiếp tục ủng hộ truy cập tên miền Truyen4U.Com này nhé! Mãi yêu... ♥

pcs chuong 4

Trước Sau

Màu nền

Font chữ

Font size

Chiều cao dòng

Chương 4: Đặc tính các thành phần cơ bản của hệ thống

4.1 Thiết bị đo quá trình

- Cấu trúc cơ bản

- Các đặc tính của thiết bị đo

4.2 Thiết bị chấp hành và van điều khiển

- Cấu trúc cơ bản

- Các đặc tính của van điều khiển

- Bộ định vị van

4.3 Thiết bị điều khiển

- Sơ lược các thiết bị điều khiển công nghiệp

- Bộ điều khiển hai vị trí

- Các bộ điều khiển P/PI/PID

Các thành phần cơ bản của hệ thống

Giá trị đặt

(SP) Thiết bị

Tín hiệu

điều khiển

(CO)

Thiết bị

Biến

điều khiển

(MV)

Biến được

điều khiển

(CV)

điều khiển

chấp hành Quá trình

Tín hiệu đo

(PM)

Thiết bị đo

Đại lượng đo

Giá trị đặt Set Point (SP), Set Value (SV)

Tín hiệu điều khiển Control Signal, Controller Output (CO)

Biến điều khiển Control Variable, Manipulated Variable (MV) Biến được điều khiển Controlled Variable (CV)

Đại lượng đo Measured Variable, Process Value (PV)

Tín hiệu đo Measured Signal, Process Measurement (PM)

Chuẩn tín hiệu

Tín hiệu tương tự:

- Điện: 0-20mA, 4-20mA, 10-50mA, 0-5V, 1-5V, ...

- Khí nén: 0.2-1bar (3-15 psig)

Tín hiệu logic:

- 0-5 VDC, 0-24 VDC, 110/120 VAC, 220/230 VAC,...

Tín hiệu xung/số:

- Tín hiệu điều chế độ rộng xung, tần số xung

- Chuẩn bus trường: Foundation Fieldbus, Profibus-PA,...

- Chuẩn nối tiếp thông thường: RS-485, RS-422

4.1 Thiết bị đo quá trình

4.1.1 Đặc tính vận hành

Phạm vi đo và dải đo

Độ phân giải, dải chết và độ nhạy

Độ tin cậy

Ảnh hưởng do tác động môi trường

4.1.2 Đặc tính tĩnh

Sai số và độ chính xác

Dải chết và độ trễ

Tính trung thực và khả năng tái tạo

Độ tuyến tính

Độ nhạy

Sai số đo, độ chính xác và độ phân giải

Sai số đo: sai lệch giữa giá trị quan sát được và

giá trị lý tưởng của đại lượng đo

- Sai số hệ thống

- Sai số ngẫu nhiên

Độ chính xác, cấp chính xác: mức độ phù hợp

của đầu ra của một thiết bị đo so với giá trị thực

(lý tưởng) của đại lượng đo xác định bởi một số

tiêu chuẩn

- Theo đại lượng đo, ví dụ +1˚C/-2˚C

- Tỉ lệ phần trăm của dải đo, ví dụ ±0.5% dải đo

- Tỉ lệ phần trăm của đầu ra, ví dụ ±1% đầu ra.

Định chuẩn (calibration): Qui trình xác định độ chính xác của một thiết bị đo và thực hiện hiệu chuẩn cho phù hợp với ứng dụng

Tính trung thực, khả năng lặp lại

Tính trung thực hay khả năng lặp lại (repeatability): Độ lệch lớn nhất của các giá trị quan sát được sau nhiều lần lặp lại so với giá trị trung bình của một đại lượng đo

Tính trung thực ¹ Độ chính xác

Độ tuyến tính

Đặc tính tuyến tính

y - đại lượng đo (đầu vào)

v = k

(y − y

) + v

= k y + v 1

y0 - điểm không đầu vào

m 0 0

m c 2

v - tín hiệu đo (đầu ra)

v0 - điểm không đầu ra

km - độ nhạy

Ví dụ: Một cảm biến điện trở thay đổi điện trở R của nó một

cách tuyến tính từ 100 đến 180 khi nhiệt độ T thay đổi từ 20o

tới 120oC. Phương trình đặc tuyến vào-ra là:

80

R = (T

100

− 20)

+ 100

= 0.8T

+ 84

Chuẩn hóa tín hiệu đo

Thông thường về % của dải đầu ra hoặc chuẩn hóa đơn vị

Ví dụ: Một thiết bị đo áp suất có đặc tính tuyến tính, phạm

vi đo từ 20 đến 220 psig và phạm vi tín hiệu ra từ 4 đến 20 mA. Phương trình đặc tuyến vào-ra cho tín hiệu đo chưa chuẩn hóa là:

y[mA] =

16 (P

200

− 20 ) + 4

= 0.08P

+ 5.6

(km

= 0.08 [mA/ psig])

Chuẩn hóa tín hiệu đo theo phần trăm của dải tín hiệu ra:

y [%] =

100 (P

200

− 20)

= 0.5P

− 10

km =

0.5 [%/ psig]

Chuẩn hóa đơn vị:

km =

0.005 [psig -1 ]

Tuyến tính hóa đặc tính tĩnh

Tuyến tính hóa từng đoạn: Đường cong định chuẩn được xấp xỉ bằng một đường gấp khúc.

Tuyến tính hóa độc lập: Đường cong định chuẩn

được xấp xỉ bằng một đường thẳng sao cho giá trị

tuyệt đối của sai số lớn nhất được cực tiểu hóa.

Tuyến tính hóa theo điểm không: Đường xấp xỉ

tuyến tính đi qua điểm đầu của đường cong định

chuẩn (điểm không) và có độ dốc sao cho giá trị

tuyệt đối của sai số lớn nhất được cực tiểu hóa.

Tuyến tính hóa theo điểm đầu-cuối: Đường xấp xỉ

tuyến tính đi qua điểm đầu và điểm cuối của

đường cong định chuẩn.

Tuyến tính hóa bình phương cực tiểu: Đường xấp xỉ

tuyến tính được xác định sao cho tổng bình

phương các sai số là cực tiểu.

4.1.3 Đặc tính động học

Đặc tính động học của hầu hết các thiết bị đo có

thể biểu diễn bằng một khâu quán tính bậc nhất

k

Nếu đặc tính động học của thiết bị đo không thể

bỏ qua:

- đưa vào mô hình đối tượng điều khiển, hoặc

- Vẫn sử dụng mô hình tĩnh của thiết bị đo, coi sai số đo

(động) là nhiễu đo

Đáp ứng tín hiệu dốc

4.1.4 Các loại cảm biến quá trình tiêu biểu

Các tiêu chuẩn lựa chọn:

- Các đặc tính vận hành: phạm vi đo, dải đo, độ tin cậy vận hành, dải chết, độ nhạy

- Các đặc tính tĩnh: Độ chính xác, tính trung thực, độ

tuyến tính

- Các đặc tính động: Độ trễ, tốc độ đáp ứng, đặc tính tần số...

- Vật liệu chế tạo: phù hợp với môi trường làm việc (nhiệt

độ, áp suất, xâm thực, ăn mòn, ...)

- Kinh nghiệm sử dụng

- Đặc tính điện-cơ: mức độ an toàn cháy nổ, cấp bảo vệ

(IP), vỏ bọc

- Mức độ can thiệp ngược trở lại quá trình (làm giảm độ

chính xác)

Cảm biến nhiệt độ

Các nhiệt kế giãn nở: Giãn nở một chất theo nhiệt

độ làm thay đổi chiều dài, thể tích hoặc áp suất,

ví dụ trong nhiệt kế thủy ngân và nhiệt kế lưỡng kim

Điện trở thay đổi theo nhiệt độ, sử dụng trong

nhiệt điện trở kim loại (RTD) hoặc nhiệt điện trở

bán dẫn (Thermistor)

Điện thế thay theo nhiệt độ tại điểm tiếp xúc giữa

hai kim loại khác nhau, áp dụng trong cặp nhiệt

(Thermocouple, TC)

Nhiệt bức xạ, bước sóng nhiệt bức xạ thay đổi

theo nhiệt độ, ví dụ hỏa kế bức xạ (Pyrometer) áp dụng cho đo nhiệt độ cao (quá trình đốt cháy)

Các loại cảm biến áp suất thông dụng

Các phần tử cảm biến đàn hồi: Ống Bourdon, màng mỏng

Các phần tử cảm biến dịch chuyển:

- Thay đổi điện trở (cảm biến sức căng, chiết áp)

- Thay đổi điện dung (cảm biến tụ điện)

- Thay đổi điện cảm (cảm biến cảm ứng)

- Thay đổi từ thông (biến áp vi sai, LVTD)

Cảm biến piezo:

- Áp điện (piezo-electric): hiệu ứng tích điện khác dấu trên

hai bề mặt tinh thể thạnh anh khi chịu một lực tác động

- Áp trở: hiện tượng thay đổi điện trở của tinh thể thạch anh dưới tác động của một lực lên bề mặt

Cảm biến đo chân không

- Chân không kế Pirani (Pirani gauge)

- Chân không kế ion hóa (Ionisation gauge)

Cảm biến lưu lượng

Lưu lượng kế chênh áp

Lưu lượng kế turbin

Lưu lượng kế biến diện

Lưu lượng kế che luồng xoáy

Lưu lượng kế điện từ

Lưu lượng kế siêu âm

Lưu lượng kế khối

Cảm biến mức

Phương pháp tiếp xúc bề mặt: phao, que dò, dịch chuyển

Phương pháp điện học: Điện trở, điện dung

Phương pháp chênh áp

Phương pháp siêu âm

Phương pháp quang học

Phương pháp đo khối lượng

...

Cảm biến đo nồng độ, thành phần

Phép đo phức tạp nhất, tốn kém nhất, thời gian

trễ cũng lớn nhất, độ tin cậy thấp có thể ảnh hưởng rất xấu tới chất lượng điều khiển

Rất nhiều phương pháp đo khác nhau: Ghi sắc ký

(gas-ligquid chromatography, GLC), phép đo phổ

và hấp thụ bức xạ (cực tím, siêu âm, ánh sáng thường ) là các phương pháp thông dụng nhất

Lựa chọn phương pháp đo phụ thuộc rất nhiều vào đặc điểm riêng của lưu chất

Nhiều phép đo phân tích cần sự phối hợp của nhiều phương pháp khác nhau

4.2 Thiết bị chấp hành

Tín hiệu điều

Thiết bị chấp hành

khiển

(Đầu ra của

bộ điều khiển)

Cơ cấu

chấp hành

Phần tử

điều khiển

Biến điều khiển

Thiết bị chấp hành (actuator system, final control element):

thay đổi đại lượng điều khiển theo tín hiệu điều khiển, ví

dụ van điều khiển, máy bơm, quạt gió, hệ thống băng tải

Phần tử điều khiển (control element): Can thiệp trực tiếp tới

đại lượng điều khiển, ví dụ van tỉ lệ, van on/off, tiếp điểm,

sợi đốt, băng tải

Cơ cấu tác động, cơ cấu chấp hành (actuator, actuating element): cơ cấu truyền động, truyền năng cho phần tử

chấp hành, ví dụ động cơ (điện), cuộn hút, cơ cấu khí nén

4.2.1 Van điều khiển và các phụ kiện

Van điều khiển (control valve):

- Thiết bị chấp hành quan trọng và phổ biến nhất trong hệ thống

điều khiển quá trình, cho phép điều chỉnh lưu lượng lưu chất qua các đường ống dẫn.

- Bao gồm thân van nối với một cơ chế chấp hành (cùng với các phụ kiện liên quan) có khả năng thay đổi độ mở van theo tín

hiệu từ bộ điều khiển.

Cơ chế chấp hành (actuator):

- Một cơ chế truyền động khí nén, thủy lực hoặc điện để định vị

thành phần đóng mở van.

Các phụ kiện van:

- Khâu chuyển đổi (transducer)

- Bộ định vị (positioner)

- Rơ le tăng áp (booster relay)

- Cảm biến giới hạn (limit switches)

- Van cuộn hút (solenoid valve)

- ...

Chân van (Valve seat)

Phân loại van điều khiển

Phân loại theo kiểu truyền động

- Điện-cơ: sử dụng động cơ servo hoặc động cơ bước

- Thủy lực: sử dụng bơm dầu kết hợp màng chắn hoặc piston

- Khí nén: sử dụng khí nén kết hợp màng chắn hoặc piston

- Kết hợp điện-thủy lực, điện-khí nén

- Từ: sử dụng cuộn hút kết hợp lò xo

Phân loại theo tính chất chuyển động

- Van trượt (linear valve): cần van (stem) chuyển động thẳng

- Van xoay (rotary valve): trục van (shaft) chuyển động xoay

Phân loại theo thiết kế chốt van

- Van cầu (globe valve): Chốt trượt đầu hình cầu/hình nón

- Van nút (plug valve): Chốt xoay hình trụ

- Van bi (ball valve): Chốt xoay hình cầu hoặc một phần hình cầu

- Van bướm (butterfly valve): Chốt xoay hình đĩa

Phân loại theo loại tín hiệu vào

- Van tương tự: đầu vào 4-20mA, 3-15psi

- Van số: đầu vào số trực tiếp hoặc qua bus trường

(truyền động điện-khí nén)

Cơ cấu chấp hành (actuators)

Phân loại theo năng lượng truyền động (điện, thủy lực, khí nén, điện-khí nén, điện-thủy lực)

Phân loại theo cơ cấu truyền động

- Màng rung (Bellows):

- Màng chắn (Diaphragm):

- Piston

- Vane

Phân loại theo kiểu tác động

- Tác động đơn (Single-acting): a device in which the power supply acts in only one direction, e.g., a spring

diaphragm actuator or a spring return piston actuator.

- Tác động kép (Double-acting): a device in which power is supplied in either direction

4.2.2 Kiểu tác động của van

Đóng an toàn (fail-closed, FC hoặc air-to-open, AO)

Mở an toàn (fail-open, FO hoặc air-to-close, AC)

Lựa chọn kiểu tác động của van phụ thuộc vào yêu cầu an toàn hệ thống

4.2.3 Đặc tính dòng chảy

Đặc tính van (Valve charateristic): Quan hệ giữa lưu lượng qua van và độ mở van

Đặc tính dòng chảy (đặc tính tĩnh):

- Đặc tính dòng chảy cố hữu (Inherent flow characteristic):

Đặc tính tĩnh của van trong điều kiện áp suất sụt qua van không đổi

- Đặc tính dòng chảy lắp đặt (Installed flow characteristic):

Đặc tính tĩnh của van sau khi lắp đặt

58

Đặc tính dòng chảy cố hữu

Phân biệt 3 loại van:

- Van tuyến tính (Linear):

- Van mở nhanh (Quich Opening):

- Van tỉ lệ phần trăm bằng nhau (Equal Percentage):

Ví dụ cho dòng chất lỏng chảy dòng

∆P

F = C vf( p)

, f(p)

gs

= F /

Fmax

- F là lưu lượng chất lỏng qua van

- DP là áp suất sụt qua van

- Cv là hệ số van (phụ thuộc vào thiết kế và kích cỡ van)

- gs là trọng lượng riêng của chất lỏng (=1 đối với nước ở 15oC)

- Hàm

f(p)

biểu diễn đặc tính van

z Van tuyến tính (Linear):

z Van QO (Quich Opening):

f = p

z Van EP (Equal Percentage):

f = αp−1 (20 ≤ α

≤ 50)

Các đặc tính cố hữu tiêu biểu

Lưu lượng tỉ lệ với căn bậc 2

Chương 4: Đặc tính các thành phầncơ bảncủahệ thống © 2

của độ mở van (hoặc hơn)

Thay đổi lưu lượng theo % tỉ lệ với độ mở van tại mọi vị trí

006 - HMS 60

Đặc tính dòng chảy lắp đặt

Ví dụ minh họa

Van tuyến tính

Chọn hệ số van Cv sao cho độ mở van p = 0.5 tương ứng với lưu lượng thiết kế 200 gal/min:

Cv =

p

F

∆Pv

= 200

0.5 10

= 126.5

Khi lưu lượng F giảm xuống 25% (50 gal/min):

∆Ps(F )

= 30 × (0.25)2

= 1.875[psi]

∆Pv(F) =

40 − 1.875

= 38.125[psi]

p = F

Cv ∆Pv(F)

= 50

126.5 × 38.125

= 0.064

(không phải 0.5/4 = 0.125 như mong đợi)

Van EP (α = 50 )

Cv =

F

αp−1

∆Pv

= 200

0.5−0.5

= 44.7

10

Để giảm lưu lượng xuống F = 50 gallons/phút:

p = log

 F

 + 1 =

log  50

 + 1 ≈

0.1

α C

∆P (F ) 

50  44.7 × 38.125 

 v v

Hệ thống dòng chảy thông thường

25

C.W.

20

15 Valve DP

Pump Head

10

5 Line Losses

0

FT 0 50 100 150 200

Flow Rate (GPM)

200

Linear Valve

Van EP có đặc tính lắp đặt gần tuyến tính hơn van tuyến tính!

150

100

50

=% Valve

0

0 20 40 60 80 100

Stem Position (% Open)

Hệ thống với sụt áp suất ít thay đổi

15

Hydrostatic Head

10 Valve DP

FT 30 ft

5

0

600

Line Losses

0 100 200 300 400 500 600

Flow Rate (GPM)

Van tuyến tính có đặc tính lắp đặt tốt hơn

500

400

300

200

100

0

Linear Valve

=% Valve

0 20 40 60 80 100

Stem Position (% Open)

Lựa chọn đặc tính van điều khiển

Quick Opening: Được sử dụng cho các van thoát

an toàn, cần đóng mở nhanh

Linear: Được sử dụng khi áp suất sụt qua van

được giữ tương đối cố định

Equal Percentage: Chiếm tới khoảng 90% các ứng dụng van điều khiển bởi đặc tính lắp đặt gần

tuyến tính. Khi tỉ lệ sụt áp suất qua van với lưu lượng thấp nhất và cao nhất lớn hơn 5 => nên chọn van EP.

4.2.3 Đặc tính động học của van điều khiển

Mô hình động học van điều khiển thường có thể đưa về một

khâu quán tính bậc nhất:

G (s) =

F(s) = kv

k = dF

= dF dp

v u(s)

τ s+ 1

v du dp du

τv : 3-15 giây

Đơn giản hóa

v

 dF , cho van F C

 dp

Cho cơ chế chấp hành TT =>

kv = 

dF

− dp

, cho van F O

Bộ định vị van (Valve Positioner)

Vấn đề: van điều khiển thông thường có độ chính

xác không cao (có thể sai số vị trí tới 5%) do:

- Dải chết (Deadband), độ trễ (Hysteresis)

- Ma sát thay đổi do bụi bẩn, thiếu bôi trơn và han gỉ

- Áp suất lưu chất thay đổi

- Đặc tính phi tuyến của cơ chế chấp hành

Bộ định vị: Sử dụng tín hiệu đo vị trí mở van thực

và tác động tới cơ chế chấp hành để điều chỉnh độ

mở van chính xác hơn theo tín hiệu điều khiển

- Thực chất là một bộ điều khiển vòng trong, trong cấu trúc

điều khiển tầng

- Thông thường chỉ sử dụng luật tỉ lệ với hệ số khuếch đại tương đối lớn (10-200)

- Có thể giảm sai số vị trí xuống tới 0.5%

Khi nào nên sử dụng bộ định vị

Nên sử dụng khi:

- Cần độ chính xác cao hoặc tăng tốc độ tác động

- Động học của quá trình chậm hơn đáng kể so với của van (hằng số thời gian lớn hơn 3 lần so với của van), ví

dụ quá trình phản ứng, quá trình nhiệt, quá trình trộn,

...

Không nên sử dụng khi

- Quá trình tương đối nhanh (hằng số thời gian không lớn hơn 3 lần so với của van): bộ định vị có thể làm chậm và giảm chất lượng điều khiển vòng ngoài

- Đã sử dụng một bộ điều khiển số tại chỗ (tích hợp với van), bộ điều khiển số đã đóng vai trò định vị

4.3 Thiết bị điều khiển

Thiết bị điều khiển

Tín hiệu đo

Thuật toán

điều khiển

Tín hiệu

điều khiển

Giá trị đặt/

Tín hiệu chủ đạo

Control equipment: Thiết bị điều khiển, vd PLC, IPC, Digital Controller, DCS Controller,...

Controller: Bộ điều khiển, có thể hiểu là

- Cả thiết bị điều khiển, hoặc

- Chỉ riêng khối tính toán điều khiển, vd PI, PID, FLC, ON/OFF,...

ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH (Công nghiệp chế biến, khai thác)

ĐIỀU KHIỂN RỜI RẠC (Công nghiệp chế tạo, lắp ráp)

Các bộ điều chỉnh cơ

Thiết bị điều chỉnh PID khí nén

(1920-1930)

Các thiết bị cơ khí

Rơle điện - cơ, (1920)

Thiết bị điều chỉnh PID điện tử

(1940-1950)

Các mạch logic lập trình cứng

(PLD, 1960)

Điều khiển số trực tiếp

(DDC, 1965-1975)

Thiết bị điều khiển khả trình (PLC, 1970)

Bộ điều chỉnh số gọn

(CDC, 1980)

PC công nghiệp (IPC)

Hệ ĐKPT tích hợp

(DCS, 1975)

PLC-based DCS

PC-104, CompactPCI, SBC

(PC-based Control)

PLC mềm

(Soft-PLC, 1996)

PC-based DCS

Hệ điều khiển lai

Chương 4: Đặc tính các thành pHhệầnđicềơu kbhảinểnctủraườhnệgth(FốCnSg, 2000)

Cấu trúc các bộ điều khiển phản hồi

4.3.1 Điều khiển hai vị trí

Còn gọi là điều khiển on/off, điều khiển "bang-bang"

Tín hiệu điều khiển chỉ có thể nhận một trong 2 giá trị

Là một bộ điều khiển phi tuyến tĩnh

u(t)

Trường hợp lý tưởng

umax

u

, e < 0

"ON"

umin

u(t)

=  min

 umax , e ≥ 0

"OFF"

0 e

Bộ điều khiển hai vị trí thực

Sử dụng dải chết (dead band) để khắc phục hiện tượng "bang-bang"

Ưu điểm: Đơn giản, rẻ

Nhược điểm: Chất lượng thấp

u(t)

umin

umax

u(t)

umin ,

= umax ,



e < −δ

e > +δ

0 e

dải chết

u(t),

−δ ≤

e ≤ +δ

4.3.2 Bộ điều khiển PID lý tưởng

Các luật điều chỉnh P, PI, PD và PID (gọi chung là

PID) được sử dụng phổ biến nhất trong các hệ

thống điều khiển quá trình

Cấu trúc và nguyên lý hoạt động đơn giản, dễ

hiểu và dễ sử dụng đối với những người làm thực

tế

Có rất nhiều phương pháp và công cụ mạnh hỗ

trợ chỉnh định các tham số của bộ điều chỉnh

Thuật toán PID thích hợp cho một phần lớn các quá trình công nghiệp.

Đơn giản, tác động nhanh

Khó tránh khỏi sai lệch tĩnh với đối tượng không có đặc tính tích phân

Phù hợp nhất với các đối tượng quán tính-tích phân

Sử dụng phổ biến nhất (> 90%) trong các bộ PID

Tác động tích phân (thành phần I) giúp triệt tiêu sai lệch

tĩnh khi giá trị đặt thay đổi dạng bậc thang (tại sao? cho lớp

đối tượng nào?)

Thành phần tích phân làm xấu đi đặc tính động học của hệ

thống: tác động chậm, dễ dao động hơn và dễ mất ổn định

hơn (tại sao?).Tác động tích phân càng lớn độ lệch

pha ở phạm vi tần số cao càng tăng và hệ dao

động càng mạnh.

Phù hợp nhất với các đối tượng quán tính (tại sao?)

Thành phần D cải thiện tốc độ đáp ứng và giúp ổn định

một số quá trình dao động (không tắt dần)

Thành phần D nhạy cảm với nhiễu đo

Thành phần D nhạy cảm với thay đổi giá trị đặt

=> thuật toán cải tiến:

u(t) = K

 1

ie(t) + T ∫

e(t)dt− Td

d y(t) 

dt 

.3.3 Bộ điều khiển PID thực

Thuật toán xấp xỉ khâu vi phân

Chống bão hòa tích phân

Bộ điều khiển hai bậc tự do

Thuật toán số

Chuyển chế độ Auto-Manual

Lọc nhiễu

Xấp xỉ khâu vi phân

Khâu vi phân lý tưởng không thực hiện được bởi không có

tính nhân quả, không thực thi được. Mặt khác đáp

ứng quá nhanh với sự biến đổi của tín hiệu sai lệch nên cũng nhạy cảm với nhiễu đo.

Thuật toán xấp xỉ thônτgdsdụng

- N trở thành một tham số của bộ PID (N tăng sẽ làm tăng tác

động vi phân)

- Thông thường N được chọn trong khoảng từ 3 - 30

Sử dụng trọnug (ssố)

=giák trị τđdặst ((đcểr(tsr)á−nyh(sn))hạy cảm với thay đổi

giá trị đặt)

d c τ s

d1 +

N

iện tượng bão hòa tích phân

(reset windup)

Hiện tượng đầu ra của bộ điều chỉnh vẫn tiếp tục tăng quá mức giới hạn khi sai lệch điều khiển đã trở về không.

Windup có thể xảy ra khi:

- bộ điều khiển có chứa thành phần tích phân và

- tín hiệu điều khiển bị hạn chế

Các biện pháp khắc phục (Antiwindup)

1. Cắt bỏ thành phần tích phân khi giá trị được điều khiển

đạt tới giá trị đặt, loại trừ hoàn toàn hiện tượng windup.

2. Giảm hệ số khuếch đại để đầu ra của bộ điều chỉnh nằm trong giới hạn cho phép, tránh việc xảy ra hiện tượng windup.

3. Theo dõi giá trị thực của tín hiệu điều khiển bị giới hạn và phản hồi về bộ điều chỉnh để giảm thành phần tích phân,

Lưu ý về bộ PID theo chuẩn ISA

Cấu trúc theo chuẩn ISA tương đương với cấu trúc minh họa trên Hình 6-28 trong trường hợp c = 1.

K(s) là chính là hàm truyền đạt của bộ PID thực một bậc tự

do. Do đó các tham số có thể được chỉnh định bằng nhiều phương pháp đã được nghiên cứu.

P(s) đóng vai trò như một khâu lọc trước giúp mềm hóa đáp

ứng quá độ với giá trị đặt.

- Nếu N đã được đặt cố định sau khi chỉnh định K(s) thì b và

c chỉ có thể thay đổi được các điểm không của P(s).

- Khi K(s) đã được chỉnh định tốt cho mục đích ổn định hệ

thống và đáp ứng với nhiễu, ta có thể chỉnh định các tham

số b và c để cải thiện chất lượng đáp ứng với giá trị đặt.

Khi b = 1 và c = 1, P(s) trở thành một khâu khuếch đại đơn vị.

Chuyển chế độ AutoÙManual

Vấn đề: Khi chuyển từ chế độ bằng tay sang tự động hoặc ngược lại, tín hiệu điều khiển thay

đổi lớn sẽ gây dao động mạnh

=> yêu cầu "bumpless transfer"

Trong khi vận hành bằng tay, cho bộ điều khiển

PID làm việc nhưng ở chế độ bám (tracking mode), cập nhật trạng thái của bộ điều khiển

=> kết quả tính toán tự động sẽ xấp xỉ giá trị

đưa bằng tay và chuyển từ chế độ M sang chế

độ A sẽ diễn ra hoàn toàn trơn tru.

Trước khi chuyển từ chế độ A sang chế độ M,

đặt giá trị đưa bằng tay đúng bằng tín hiệu điều khiển hiện tại.

Bạn đang đọc truyện trên: Truyen4U.Com

Trước Sau

Tags: #dffd