Bài giảng Điều khiển lập trình PLC: Chương 5 - Thiết kế hệ thống điều khiển vòng kín với bộ điều khiển PID

Trong lĩnh vực kỹ thuật điều khiển, việc thiết kế các hệ thống điều khiển vòng kín hiệu quả đóng vai trò then chốt để đảm bảo hoạt động ổn định và tối ưu của nhiều quy trình công nghiệp. Trong số các giải pháp điều khiển, bộ điều khiển PID (Proportional-Integral-Derivative) nổi bật nhờ khả năng ứng dụng rộng rãi và hiệu suất đã được kiểm chứng. Tài liệu này đi sâu vào nguyên lý và phương pháp thiết kế hệ thống điều khiển vòng kín sử dụng bộ điều khiển PID, qua đó nâng cao chất lượng đáp ứng và độ tin cậy của hệ thống điều khiển tự động trong thực tiễn.

Sinh viên, kỹ sư và nhà nghiên cứu trong lĩnh vực kỹ thuật điều khiển, tự động hóa và điện tử, đặc biệt là những người quan tâm đến thiết kế và tối ưu hóa hệ thống điều khiển PID.

Tài liệu trình bày chi tiết về thiết kế hệ thống điều khiển vòng kín sử dụng bộ điều khiển PID, một trong những thuật toán điều khiển phổ biến và hiệu quả nhất trong các hệ thống điều khiển tự động. Mở đầu bằng việc định nghĩa và phân tích cấu trúc của bộ điều khiển PID, bao gồm ba thành phần cơ bản là Proportional (P), Integral (I) và Derivative (D), cùng với các công thức toán học mô tả tác động của từng khâu. Văn bản làm rõ ưu điểm vượt trội của bộ điều khiển PID trong việc cải thiện chất lượng đáp ứng của hệ thống, như giảm thời gian xác lập, tăng tốc độ đáp ứng, giảm sai số xác lập và độ vọt lố. Tiếp theo, tài liệu khám phá ảnh hưởng của việc thay đổi các tham số PID lên các chỉ tiêu chất lượng của hệ thống, đồng thời đưa ra hướng dẫn lựa chọn luật điều khiển phù hợp cho các bài toán tiêu biểu như điều khiển lưu lượng, mức, áp suất, nhiệt độ và thành phần. Đặc biệt, phương pháp Ziegler-Nichols, một kỹ thuật hiệu chỉnh PID bằng thực nghiệm quan trọng, được giới thiệu với hai cách tiếp cận để lựa chọn thông số tối ưu cho bộ điều khiển. Cuối cùng, tài liệu giới thiệu về bộ điều khiển PID_Compact, một thuật toán PID đa dụng tích hợp chức năng tự động tinh chỉnh (auto-tuning), cùng với các chế độ hoạt động, công thức và sơ đồ khối, cung cấp một cái nhìn toàn diện về cả lý thuyết và ứng dụng của bộ điều khiển PID trong thực tế.