Câu hỏi ôn tập môn điều khiển quá trình

Câu hỏi ôn tập môn ĐKQT
1. Nêu các khái niệm chung về điều khiển quá trình và các loại biến trong điều khiển
quá trình.
2. Nêu các thành phần cơ bản của một hệ thống điều khiển quá trình.
3. Nêu phương pháp tác động của bộ điều khiển trong việc điều khiển các quá trình
công nghiệp.
4. Nêu phương pháp các phương pháp sử dụng để biểu diễn hệ thống trong điều khiển
quá trình. Chỉ rõ cách thức biểu diễn bằng lưu đồ P&ID.
5. Nêu các mô hình được dùng để mô tả các quá trình công nghiệp.
6. Nêu các phương pháp xây dựng mô hình toán học.
7. Nêu các bước để mô hình hóa quá trình và các nguyên tắc chung của mô hình hoá
quá trình
8. Nêu cách phân loại các loại mô hình toán học
9. Nêu cách mô tả bằng phương trình vi phân cho mô hình liên tục
10. Nêu cách bằng mô hình không gian trạng thái cho mô hình liên tục
11. Nêu phương trình cân bằng vật chất và phương trình cân bằng năng lượng sử dụng
để thiết lập mô hình toán cho hệ thống.
12. Cho biết bậc tự do của mô hình là gì và ý nghĩa của nó trong việc phân tích mô hình.
13. Cho biết tại sao phải tuyến tính hóa hệ thống quan điểm làm việc. Nêu phương pháp
tuyến tính hóa bằng biến đổi Taylor
14. Nêu các loại phương pháp nhận dạng quá trình
15. Nêu phương pháp nhận dạng quá trình dựa trên đáp ứng quá độ là khâu quán tính bậc
nhất có trễ.
16. Nêu phương pháp nhận dạng quá trình dựa trên đáp ứng quá độ là khâu quán tính bậc
hai có trễ.
17. Nêu phương pháp nhận dạng quá trình dựa trên đáp ứng quá độ là khâu dao động bậc
2.
18. Nêu phương pháp nhận dạng trong vòng điều khiển P/PI
19. Cho biết hoạt động của bộ điều khiển ON/OFF
20. Nêu phương pháp tổng hợp trực tiếp bộ điều khiển.
21. Nêu phương pháp tổng hợp bộ điều khiển theo cấu trúc mô hình nội

22. Cho biết cấu trúc của bộ điều khiển nối tầng và các ưu nhược điểm của nó.
23. Nêu các bước tính toán bộ điều khiển trong cấu trúc điều khiển nối tầng.
24. Phân tích khả năng loại trừ nhiễu của bộ điều khiển nối tầng.
25. Cho biết cấu trúc của bộ điều khiển phản hồi trước (Feedforward) và các ưu nhược
điểm của nó.
26. Nêu nguyên tắc loại trừ nhiễu của cấu trúc điều khiển phản hồi trước
27. Phân tích tác động lẫn nhau của các quá trình đỉnh và đáy như hình trong hệ thống
bồn chưng cất.
28. Nêu tác động của các bộ điều khiển phân ly đến chất lượng điều khiển của hệ thống
và cách tính toán bộ điều khiển phân ly trong việc điều khiển quá trình chưng cất.
29. Nêu cấu trúc của mô hình dự báo Smith và giải thích cách loại trừ thời gian chết
(Dead time) của quá trình.
Dạng bài tập
1. Phân biệt các loai biến quá trình (Biến vào/ Biến ra/ Biến trạng thái/ Biến điều khiển/
Biến được điều khiển/ Biến nhiễu) trong hệ thống bình chứa lỏng biểu diễn trên hình 1.
Biết hệ thống cần duy trì mức nước trong bình.
a) Nêu các giá thiết nếu có để viết các phương trình cân bằng vật chất và cân
bằng năng lượng (nếu có) cho quá trình.
b) Tìm hàm truyền đạt giữa các đại lượng đầu ra với các tín hiệu điều khiển của
hệ thống.
Hình 1: Bình chứa chất lỏng.
2. Cho hệ thống như hình 2 có các ký hiệu trên như sau:
ω
1
, ω
2
, ω – lưu lượng khối lượng (kg/s) của các dòng vào và dòng ra.
x – Thành phần sản phẩm ra tính theo khối lượng (0 1)
h – mức chất lỏng trong thiết bị (m)
ρ - khối lượng riêng chất lỏng trong thiết bị (kg/m

3
)
A – tiết diện của bình chứa (m
2
, giả thiết là đều từ trên xuống dưới).
Biết rằng yêu cầu của hệ thống là duy trì mức chất lỏng trong bình và nồng độ sản phẩm
ra.
a) Nêu các giá thiết nếu có để viết các phương trình cân bằng vật chất và cân
bằng năng lượng (nếu có) cho quá trình.
b) Tìm hàm truyền đạt giữa các đại lượng đầu ra với các tín hiệu điều khiển của
hệ thống.
c) Dựa vào các cấu trúc đã học, hãy xây dựng cấu trúc điều khiển để sản phẩm ra
đạt được kết quả tốt nhất (loại trừ được nhiễu).
Hình 2: Điều khiển thiết bị khuấy trộn
3. Xét thiết bị phản ứng liên tục trên hình 3. Giả sử dung dịch vào chứa A nguyên chất,
trong bình xẩy ra phản ứng một chiều A → B, tạo ra sản phẩm là tổng hợp của A và B.
Tốc độ phản ứng riêng được ký hiệu là k (s
-1
). Nồng độ ở đây có đơn vị là mol/m
3
(số mol
trên một đơn vị thể tích) và được ký hiệu là c. Ta coi tốc độ phản ứng tổng thể tỷ lệ trực
tiếp với nồng độ của A trong bình (Phản ứng bậc nhất). Như vậy, số mol của A mất di do
phản ứng trên một đơn vị thời gian là - Vkc
A
.
a) Nêu các giá thiết nếu có để viết các phương trình cân bằng vật chất và cân
bằng năng lượng (nếu có) cho quá trình.
b) Tìm hàm truyền đạt giữa các đại lượng đầu ra với các tín hiệu điều khiển của
hệ thống.

c) Dựa vào các cấu trúc đã học, hãy xây dựng cấu trúc điều khiển để sản phẩm ra
đạt được kết quả tốt nhất (loại trừ được nhiễu).
Hình1: Thiết bị phản ứng liên tục
4. cho mô hình bình chứa nhiệt như hình 4?
d) Nêu các giá thiết nếu có để viết các phương trình cân bằng vật chất và cân
bằng năng lượng (nếu có) cho quá trình.
e) Tìm hàm truyền đạt giữa các đại lượng đầu ra với các tín hiệu điều khiển của
hệ thống.
f) Dựa vào các cấu trúc đã học, hãy xây dựng cấu trúc điều khiển để sản phẩm ra
đạt được kết quả tốt nhất (loại trừ được nhiễu).
Hình 4: Bình chứa nhiệt
5. Hãy đưa ra các giả thiết cho bài toán pha trộn trực lưu biểu diễn trên hình 5 và thành
lập phương trình cân bằng vật chất? Phân tích bậc tự do của mô hình.
Hình5: Quá trình pha trộn trục lưu
6. Phân biệt các loai biến quá trình (Biến vào/ Biến ra/ Biến trạng thái/ Biến điều khiển/
Biến được điều khiển/ Biến nhiễu) trong hệ thống điều khiển mức bồn chứa biểu diễn
trên hình 6:
Hình 6: Điều khiển mức cho bồn chứa
7. Phân biệt các loai biến quá trình (Biến vào/ Biến ra/ Biến trạng thái/ Biến điều khiển/
Biến được điều khiển/ Biến nhiễu) trong hệ thống điều khiển lò phản ứng biểu diễn trên
hình 7:
Hình 7: Sơ đồ mô tả công nghệ thiết kế điều khiển lò phản ứng
8. Phân biệt các loai biến quá trình (Biến vào/ Biến ra/ Biến trạng thái/ Biến điều khiển/
Biến được điều khiển/ Biến nhiễu) trong hệ thống điều khiển mức chất lỏng biểu diễn
trên hình 8:
Hình 8: Mô hình quá trình điều khiển Feedforward mức chất lỏng
9. Cho hệ thống như hình vẽ, trong đó nhiệm vụ của hệ thống là duy trì mức chất lỏng và
nhiệt độ trong bình theo trị đặt của tín hiệu đặt.
d) Giả thiết là nhiệt độ của hệ thống không trao đổi với bên ngoài, hệ trang bị
thiết bị khuấy trộn lý tưởng nên nhiệt độ tại mọi điểm trong bình là như nhau

tại mọi điểm. Hãy viết các phương trình cân bằng vật chất và cân bằng năng
lượng (nếu có) cho quá trình.
e) Tìm hàm truyền đạt giữa các đại lượng đầu ra với các tín hiệu điều khiển của
hệ thống.
f) Dựa vào các cấu trúc đã học, hãy xây dựng cấu trúc điều khiển để sản phẩm ra
đạt được kết quả tốt nhất và loại trừ được hoàn toàn nhiễu nhiệt độ T
0
của
dòng đầu vào
Hình 9. Bình chứa quá trình
10. Tổng hợp trực tiếp bộ điều khiển với mô hình qúa trình có dạng FOPDT:
s
e
G
s
p
81
2
+
=
−
11. Cho hàm truyền của đối tượng như sau:
s
e
G
s
p
81
2
+

=
−
12. Dùng phương pháp mô hình nội IMC để tính hàm truyền bộ điều khiển cho hàm
truyền của đối tượng như sau:
)1)(41(
2
ss
G
p
++
=
13. Dùng phương pháp tổng hợp trực tiếp để tính hàm truyền bộ điều khiển cho sơ đồ cấu
trúc của hệ thống như hình 5.19 với
• Hàm truyền quá trình (process)
s
p
e
s
G
3
.121
6
−
+
=
• Hàm truyền của nhiễu (distrbance)
s
d
e
s

G
5
.201
5,0
−
+
=
14. hãy tính giá trị của các bộ điều khiển của bộ điều khiển phản hồi truyền thống
(feedback controller) và bộ điều khiển phân ly (Decoupler) cho sơ đồ cấu trúc của hệ
thống như hình 5.31 với
• Hàm truyền quá trình đỉnh G
TT
(top process)
s
TT
e
s
G
10
.601
1,1
−
+
=
• Hàm truyền quá trình đáy G
BB
(top process)
s
BB
e

s
G
13
.571
2
−
+
−
=
• Hàm truyền
s
TB
e
s
G
11
.801
7,0
−
+
=
;
s
BT
e
s
G
13
651
1

−
+
=
15. hãy tính giá trị của các bộ điều khiển của bộ điều khiển và các thành phần của mô
hình dự báo smith cho sơ đồ cấu trúc của hệ thống như hình 5.53 với
• Hàm truyền quá trình
s
p
e
s
G
10
.21
5
−
+
=