Prepared by Haø quoác Vieät pro Eng gas comp platform page 96
PHAÀN 7
ÑIEÀU KHIEÅN COÂNG NGHEÄ VAØ THIEÁT BÒ ÑIEÀU KHIEÅN
CAÙC CHEÁ ÑOÄ ÑIEÀU KHIEÅN VAØ LAØM THEÁ NAØO ÑEÅ ÑIEÀU KHIEÅN OÅN ÑÒNH
Quaù trình laøm vieäc treân giaøn neùn khí trung taâm coù quaù trình laøm vieäc cuûa caùc phaàn töû vaø caùc thieát
bò ñieàu khieån khoâng caàn söï tham gia tröïc tieáp cuûa con ngöôøi ñoù laø quaù trình ñieàu khieån töï ñoäng.
Moãi phaàn töû ñieàu khieån nhaän moät tín hieäu vaøo töø moät soá boä phaän cuûa heä thoáng ñieàu khieån, vaø taïo
neân moät tín hieäu ra ñöa vaøo phaàn töû khaùc. Caùc tín hieäu coù theå laø: doøng ñieän, ñieän aùp, aùp suaát, nhieät
ñoä, löu löôïng, vaän toác, gia toác, vò trí…quó ñaïo cuûa tín hieäu coù theå laø soùng ñieän, oáng daãn, lieân keát
cô….
Heä thoáng hôû vaø heä thoáng kín:
Heä thoáng hôû laø heä thoáng khoâng so saùnh keát quaû thöïc teá vôùi trò soá mong muoán (setpoint) sau taùc
ñoäng ñieàu khieån.
Heä thoáng kín laø heä thoáng taïo neân moät taùc ñoäng ño löôøng giöõa tín hieäu vaøo (giaù trò caàn setpoint) vaø
tín hieäu ra (giaù trò thöïc). Sai leäch giöõa hai tín hieäu naøy ñöôïc duøng laøm tín hieäu vaøo cuûa cô caáu ñieàu
khieån.
Hình: heä thoáng ñieàu khieån kín
Maïch phaûn hoài baét ñaàu töø tín hieäu ra Y ñöôïc ño (caûm bieán) bôûi thieát bò ño löôøng (Pressure, level,
temperature, flow transmitter ,detector… , qua cô caáu chuyeån ñoåi (cuõng chính laø boä phaän cuûa thieát
bò ño löôøng) ñeå bieán thaønh tín hieäu ñöôïc chuyeån ñoåi Y’ tæ leä vôùi Y. tín hieäu Y’ ñöôïc so saùnh vôùi tín
hieäu vaøo taïo neân sai leäch (error) ε = X-Y’ = giaù trò caàn – giaù trò thöïc ñöôïc tính toaùn qua cô caáu so
saùnh (laø cô caáu cuûa boä ñieàu khieån). Thieát bò ñieàu khieån bieán ñoåi ε thaønh tín hieäu taùc ñoäng u nhôø cô
caáu ñieàu khieån. Tín hieäu taùc ñoäng laø tín hieäu vaøo cuûa heä thoáng ñöôïc ñieàu khieån. Noù seõ taùc ñoäng
vaøo cô caáu taùc ñoäng, cô caáu taùc ñoäng thöôøng coù hai phaàn laø boä chuyeån ñoåi (converter) vaø phaàn töû
ñieàu khieån (van, quaït, bôm…) laøm thay ñoåi quaù trình laø moät ñoái töôïng ñieàu khieån, nhaèm trieät tieâu
sai leäch ñaõ hình thaønh.
Cô caáu ñieàu khieån thöïc hieän caùc cheá ñoä ñieàu khieån nhö sau: cheá ñoä ñieàu khieån tyû leä (P), cheá ñoä
tích phaân (I), cheá ñoä ñaïo haøm (D). Cheá ñoä P coù theå söû duïng rieâng bieät, hoaëc keát hôïp vôùi moät hoaëc
hai cheá ñoä khaùc. Cheá ñoä I coù theå duøng rieâng reõ nhöng thöïc teá ít duøng. Cheá ñoä D khoâng theå duøng
rieâng reõ. Caùc toå hôïp hay duøng laø PI, PD, PID.
Tuyeán tính vaø phi tuyeán
Prepared by Haø quoác Vieät pro Eng gas comp platform page 97
Khi phaân tích vaø thieát keá haàu heát caùc heä thoáng ñieàu khieån ñöôïc coi laø caùc phaàn töû tuyeán tính, töùc laø
phaàn töû ñieàu khieån cho tín hieäu ratæ leä thuaän vôùi tín hieäu vaøo. Tuy nhieân coù nhieàu daïng phi tuyeán
khaùc nhau xuaát hieän trong caùc phaàn töû ñieàu khieån nhö : treã, khoaûng cheát, baõo hoaø… maø ñaëc tính
cuûa noù ñöôïc theå hieän qua hình:
Hình: moái quan heä giöõa tín hieäu vaøo/ra (I/O) cuûa phaàn töû ñieàu khieån
- a: tuyeán tính: laø moái quan heä giöõa tín hieäu vaøo/ra (I/O) cuûa phaàn töû ñieàu khieån hoaøn toaøn laø
moät ñöôøng thaúng
- b: phi tuyeán : coù theå thay theá gaàn ñuùng baèng moät ñöôøng thaúng, ñöôøng naøy ñaët ôû vò trí sai soá
beù nhaát.
- c: Daûi cheát laø moät daõy caùc giaù trò maø ôû ñoù tín hieäu vaøo X khoâng laøm thay ñoåi tín hieäu ra
- d: Treã laø tính phi tuyeán daãn ñeán giaù trò tín hieäu ra Y khoâng truøng nhau khi tín hieäu vaøo taêng
hay giaûm.
- e: Treã vaø cheát theå hieän sai leäch lôùn nhaát cuûa tín hieäu ra ôû giôùi haïn treân vaø döôùi
- f: Baõo hoaø laø giôùi haïn cuûa moät daõy caùc giaù trò tín hieäu ra Y. Moät phaàn töû thöïc ñaït ñeán giôùi
haïn baõo hoaø khi tín hieäu vaøo thay ñoåi tín hieäu ra khoâng thay ñoåi.
Giaûm chaán vaø oån ñònh
Ñoä khuyeách ñaïi cuûa boä phaän ñieàu khieån xaùc ñònh moät ñaëc tính quan troïng cuûa heä thoáng ñieàu khieån
laø daïng giaûm chaán. Ñaëc tính naøy ñöôïc heä thoáng theå hieän ra nhö laø moät ñaùp öùng döôùi taùc ñoäng cuûa
beân ngoaøi. Ñaùp öùng cuûa heä thoáng ñieàu khieån theå hieän theo naêm daïng nhö sau
Prepared by Haø quoác Vieät pro Eng gas comp platform page 98
Hình: caùc daïng ñaùp öùng
Khi ñoä khuyeách ñaïi taêng ñaùp öùng cuûa heä thoáng thay ñoåi theo caùc daïng nhö sau:
a: quaù giaûm chaán, b: giaûm chaán tôùi haïn, c: giaûm chaán taét daàn, d: ñaùp öùng bieân ñoä khoâng ñoåi, e: ñaùp
öùng bieân ñoä taêng daàn
Ba loaïi ñaàu ñaëc tröng cho heä thoáng oån ñònh, hai loaïi sau ñaëc tröng cho traïng thaùi khoâng oån
ñònh. Kó thuaät oån ñònh ñöôïc duøng ñeå laøm taêng ñoä giaûm chaán trong heä thoáng, vaø do ñoù cho pheùp ñaït
ñöôïc ñoä khuyeách ñaïi cao. YÙù töôûng chung laø tìm moät tín hieäu choáng laïi söï thay ñoåi ñaïi löôïng ñöôïc
ñieàu khieån. Tín hieäu ñoù laø toác ñoä thay ñoåi ñaïi löôïng ñöôïc ñieàu khieån. Nhö ta bieát ñaïo haøm cuûa moät
bieán laø toác ñoä thay ñoåi cuûa bieán ñoù vaø tín hieäu laøm oån ñònh naøy ñöôïc coi nhö ñaïo haøm cuûa ñaïi
löôïng ñöôïc ñieàu khieån. Ñoä giaûm chaán taêng neáu ñaïo haøm cuûa ñaïi löôïng ñöôïc ñieàu khieån ñöôïc tröø ra
khoûi tín hieäu sai leäch tröôùc khi vaøo cô caáu ñieàu khieån. Moät tín hieäu laøm oån ñònh khaùc laø ñaïo haøm
cuûa tín hieäu sai leäch, neáu ñaïi löôïng ñieàu chænh laø moät haèng, tín hieäu naøy baèng giaù trò aâm cuûa ñaïo
haøm ñaïi löôïng ñöôïc ñieàu khieån. Giaûm chaán taêng neáu ñaïo haøm ñoä sai leäch ñöôïc coäng vôùi tín hieäu
sai leäch tröôùc khi vaøo cô caáu ñieàu khieån.
Muïc tieâu cuûa heä thoáng ñieàu khieån:
Hình : ñaùp öùng taûi baäc thang
Prepared by Haø quoác Vieät pro Eng gas comp platform page 99
Laøm giaûm toái ña giaù trò cuûa tín hieäu sai leäch, moät soá heä thoáng sai leäch coù theå giaûm ñeán 0, trong khi
caùc heä thoáng khaùc ñoøi hoûi sai leäch dö εd ñeå buø cho söï thay ñoåi cuûa phuï taûi. Trong caû hai tröôøng hôïp
heä thoáng ñieàu khieån caàn ñöa trò soá sai leäch veà giaù trò oån ñònh, trò soá khoâng thay ñoåi.
Muïc tieâu thöù hai laø giaûm ñeán möùc toái thieåu thôøi gian oån ñònh toâ
Muïc tieâu thöù ba laø giaûm ñeán möùc toái thieåu sai leäch dö εd sau khi ñaït ñöôïc traïng thaùi oån ñònh
Ñaùnh giaù heä thoáng ñieàu khieån :
Cho thay ñoåi phuï taûi theo haøm baäc thang sau ñoù quan saùt ñoà thò neáu bieân ñoä cuûa moät ñænh döông
baèng ¼ bieân ñoä cuûa ñænh döông tröôùc noù khi ñoù dao ñoäng laø taét daàn hoäi tuï toát:
Hình: Suy giaûm ¼ bieân ñoä khi coù taûi baäc thang
Caùc ví duï ñieàu khieån treân giaøn neùn khí trung taâm:
- heä thoáng ñieàu khieån möùc bình:
Prepared by Haø quoác Vieät pro Eng gas comp platform page 100
- heä thoáng ñieàu khieån aùp suaát
- heä thoáng ñieàu khieån löu löôïng: