báo cáo thí nghiệm điều khiển quá trình

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH
Sinh viên: Đỗ Văn Trường
MSSV: 20102391
Nhóm thí nghiệm : 05
Bài 1:Xây dựng hệ thống điều khiển một bình mức:
1)Mô phỏng đối tượng bình mức bằng khối single-tank trên matlab. Sử dụng
sumulink để xác định tham số của mô hình trên.
Cho tín hiệu tác động bậc thang ở đầu vào ta có đáp ứng của hàm quá độ
có dạng quán tính bậc nhất.
Từ đồ thị xác định được các tham số mô hình: T=1.8
K=16/(8-1.8)=2.5
Để kiểm chứng mô hình ta dùng mô hình sau:
Nhận thấy đồ thị mô phỏng và đồ thị nhận dạng có sự sai khác nhất định. Để đạt
được sai số tối thiểu ta điều chỉnh các tham số K và T.
Với K = 3.2 và T = 1.8, ta có đồ thị
Đường màu đen đồ thị nhận dạng
Đường màu đỏ là đồ thị mô phỏng
2) Sử dụng sách lược điều khiển truyền thẳng, xây dựng bộ điều khiển mức
cho đối tượng. Mô phỏng trên Simulink với các khối Single-Tank và Tank
GUI Lưu đồ P&ID:
Sơ đồ Simulink :
So sánh giá trị SP và Level bằng scope, chọn Stoptime=23910:
Đường màu đen là SP Đường màu đỏ là Level
Bộ điều khiển P (Kp=0.33)

Bộ điều khiển PI (Kp=0.3, Ti=5.33)

Bộ điều khiển PID (Kp=0.4, Ti=3.2, Td=0.8)

7. Sử dụng sách lược điều khiển phản hồi vòng đơn, xây dựng bộ điều
khiển mức cho đối tượng. Mô phỏng trên Simulink. Thử sử dụng các loại bộ

điều khiển khác nhau (P, PI, PID) cho bài toán
Lưu đồ P&ID:
Sơ đồ Simulink:
So sánh giá trị SP và Level bằng scope, chọn Stoptime=20210:
Đường màu đen là SP
Đường màu đỏ là Level
Bộ điều khiển P (Kp=0.33)
Bộ điều khiển PI (Kp=0.3, Ti=5.33)

Bộ điều khiển PID (Kp=0.4, Ti=3.2, Td=0.8)

3)Sử dụng sách lược điều khiển phản hồi vòng đơn sử dụng bộ điều khiển PI -
chống bão hòa tích phân và PID - chống bão hòa tích phân
So sánh giá trị SP và Level bằng scope, chọn Stoptime=23910:
Đường màu đen là SP
Đường màu đỏ là Level
Bộ điều khiển PI - chống bão hòa tích phân
Trong đó thông số khâu PI - chống bão hòa tích phân được xác định theo Ziegler–
Nichols 1 như sau:
Gain: K=Kp=0.3
Gain 1: K=1/Ti=0.188
Gain 2: chọn khoảng từ 0-> Ti: K=4
Bộ điều khiển PID - chống bão hòa tích phân
Trong đó thông số khâu PID - chống bão hòa tích phân được xác định theo
Ziegler–Nichols 1 như sau:
Gain: K=Kp=0.4
Gain 1: K=1/Ti=0.31
Gain 2: K=Td=0.8
Gain 2: chọn khoảng từ 1-> Ti: K=3
8. Sử dụng sách lược điều khiển tầng (cascade control), xây dựng bộ điều

khiển cho đối tượng
Trường hợp không đo được lưu lượng ra
Lưu đồ P&ID:
Sơ đồ Simulink:
Trường hợp sử dụng bộ điều khiển P (vòng ngoài)/ P (vòng trong)
Lấy Kp vòng ngoài là 10000, Kp vòng trong là 1000
Đường màu đỏ là SP
Đường màu đen là Level
Trường hợp sử dụng bộ điều khiển P (vòng ngoài)/ PI - RW (vòng trong)
Lấy Kp vòng ngoài là 10000
Vòng trong lấy như bộ PI – RW phần điều khiển phản hồi:
Gain: K=Kp=0.3
Gain 1: K=1/Ti=0.188
Gain 2: chọn khoảng từ 0-> Ti: K=4
Đường màu đỏ là SP
Đường màu đen là Level
Trường hợp đo được lưu lượng ra
Lưu đồ P&ID:
Sơ đồ Simulink:
Trường hợp sử dụng bộ điều khiển P (vòng ngoài)/ P (vòng trong)
Lấy Kp vòng ngoài là 10000, Kp vòng trong là 1000
Đường màu đỏ là SP
Đường màu đen là Level
Đường màu đỏ là Out Flow
Đường màu đen là In Flow
Trường hợp sử dụng bộ điều khiển P (vòng ngoài)/ PI - RW (vòng trong)
Lấy Kp vòng ngoài là 10000
Vòng trong lấy như bộ PI – RW phần điều khiển phản hồi:
Gain: K=Kp=0.3
Gain 1: K=1/Ti=0.188

Gain 2: chọn khoảng từ 0-> Ti: K=4
Đường màu đỏ là SP
Đường màu đen là Level
Đường màu đỏ là Out Flow
Đường màu đen là In Flow
Bài 2: Xây dựng hệ thống điều khiển hai bình mức thông nhau
1. Đối tượng bình mức đã được mô phỏng bằng khối Single-Tank trong
toolbox thí nghiệm điều khiển quá trình. Sử dụng Simulink để xác định
các tham số của mô hình trên, áp dụng phương pháp nhận dạng đã học
Cho tín hiệu tác động bậc thang ở đầu vào ta có đồ thị đáp ứng của hệ thống:
Bình 1
Bình 2
Từ đồ thị xác định được các tham số mô hình:
K1=4.6
T1=1.8
K2=0.35
T2=3.2
Để kiểm chứng mô hình ta dùng mô hình sau:

Với T1=1.6 K1=4.6 thì ta có đồ thị
Với T2=3.8 K2=0.42 ta có đồ thị
Đường màu đen đồ thị nhận dạng
Đường màu xanh là đồ thị mô phỏng
Đường màu đỏ đồ thị nhận dạng
Đường màu xanh là đồ thị mô phỏng
2)Sử dụng sách lược điều khiển phản hồi vòng đơn cho từng bình, xây dựng
bộ điều khiển mức cho đối tượng. Mô phỏng trên Simulink. Sử dụng các loại
bộ điều khiển khác nhau (P, PI - RW) cho bài toán
Lưu đồ P&ID
Sơ đồ Simulink:

+) Bộ điều khiển PI-RW
Sơ đồ: Khâu PI nối tiếp với khâu chống bão hòa tích phân:
Trong đó :
- Bộ điều khiển PI-RW 1 có các thông số xác định theo ziegler Nichol 1 là:
Gain: K=Kc=0.2
Gain1:K=1/Ti=0.188
Gain2: lấy K = 5
- Bộ điều khiển PI-RW 2 có các thông số xác định theo ziegler Nichol 1 là:
Gain: K=Kc= 2.14
Gain1:K=1/Ti=0.08
Gain2: lấy K = 12
Kết quả mô phỏng:
Đường màu đỏ là SP
Đường màu đen là Level
3. Sử dụng sách lược điều khiển tầng (cascade control) xây dựng bộ điều
khiển cho đối tượng
Lưu đồ P&ID
Sơ đồ Simulink:
Trường hợp sử dụng bộ điều khiển P (vòng ngoài) / P (vòng trong)
Lấy Kp vòng ngoài cả 2 van là 1000
Vòng trong: Van 1 lấy Kp=0.22
Van 2 lấy Kp=2.38
Đường màu đỏ là SP
Đường màu đen là Level
Trường hợp sử dụng bộ điều khiển P (vòng ngoài) / PI - RW (vòng trong)
Bộ P/PI-RW
+)Vòng ngoài là bộ điều khiển P (Kp =1000) để tăng đáp ứng của hệ thống,
vòng trong là bộ điều khiển PI-RW để triệt tiêu sai lệch tĩnh
Trong đó các thông số bộ điều khiển PI-RW lấy ở phần trên
Kết quả mô phỏng:

Đường màu đỏ là SP
Đường màu đen là Level