Đề cương bài giảng Điều khiển quá trình [chuẩn nhất]

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP VIỆT – HUNG

Đ CƯƠNG BÀI GIẢNG

(ĐIU KHIỂN QUÁ TRÌNH)

H đo to: Đi học, cao đẳng

Ngnh: Công ngh KT đin, đin tử

Chuyên ngnh: Tự động hóa

Ging viên biên son: Ths.Nguyễn Thị Bình

Hà Nội, năm 2018

I. THÔNG TIN V HỌC PHN- GIẢNG VIÊN

1. Thông tin học phn

- M hc phn:

- Tên hc phn: Điều khiển quá trình

- S tn ch: 2

- Tổng s giờ tự hc: 60

- Hc phn tiên quyt: Đã học môn: Lý thuyết điều khiển tự động 1,2

- Mc tiêu hc phn:

+ Về kiến thức: Cung cấp cho sinh viên những khái niệm và kin thức cơ sở

phc v việc tìm hiểu, phân tích yêu cu điều khiển của các quá trình công nghệ;

Đặt bài toán điều khiển cho từng yêu cu c thể; Thit k sách lược điều khiển phù

hợp với yêu cu và với mô hình quá trình; Chn lựa giải pháp thit bị đo, thit bị

chấp hành và thit bị điều khiển. Tạo cơ sở và động lực cho các môn hc: Điều

khiển logic, PLC.

+ Về kỹ năng: Sau khi hc xong môn hc này sinh viên có thể phân tch được

yêu cu điều khiển của các quá trình công nghệ; Đặt được bài toán điều khiển cho

từng yêu cu c thể; Thit k được sách lược điều khiển phù hợp với yêu cu và với

mô hình quá trình; Lựa chn được giải pháp thit bị đo, thit bị chấp hành và thit

bị điều khiển.

+ Về thái độ: Kiên trì, cẩn thận, nghiêm túc trong hc tập.

2. Thông tin ging viên:

H tên: Nguyễn Thị Bình

Đơn vị: Khoa Điện, Điện tử

Hc vị: Thạc sỹ

S ĐT: 0982820418

Email: nguyenthibinh@hotmail.com


 
MỤC LỤC 
CHƯƠNG I : MỞ ĐU ........................................................................................... 6 
1. Các khái niệm cơ bản ....................................................................................... 6 
1.1. Quá trình và các bin quá trình .................................................................. 6 
1.2. Phân loại quá trình ..................................................................................... 9 
1.3. Các bài toán trong điều khiển quá trình ................................................... 10 
1.4. Các vấn đề đặc thù của điều khiển quá trình ........................................... 11 
2. Mc đch điều khiển ....................................................................................... 12 
3. Chức năng điều khiển ..................................................................................... 13 
4. Cấu trúc cơ bản của một HTĐKQT ............................................................... 15 
CHƯƠNG II: MÔ TẢ HỆ THỐNG ..................................................................... 18 
1. Mô tả chức năng: Lưu đồ P & ID .................................................................. 18 
1.1. Các tài liệu mô tả quá trình ...................................................................... 18 
1.2. Lưu đồ P & ID ......................................................................................... 19 
2. Mô hình quá trình ........................................................................................... 22 
2.1. Giới thiệu chung....................................................................................... 22 
2.2. Mô hình hóa lý thuyt .............................................................................. 34 
2.3. Nhận dạng quá trình ................................................................................. 50 
CHƯƠNG III: CÁC SÁCH LƯỢC ĐIU KHIỂN............................................. 57 
1. Khái niệm ....................................................................................................... 57 
2. Sách lược điều khiển truyền thẳng ................................................................. 57 
2.1. Ví d điều khiển thit bị gia nhiệt hơi nước ............................................ 57 
1.2. Cấu trúc cơ bản và bộ điều khiển lý tưởng .............................................. 59 
1.3. Các tính chất của điều khiển truyền thẳng ............................................... 61 
1.4. Ứng dng của điều khiển truyền thẳng .................................................... 66 
2. Sách lược phản hồi ......................................................................................... 67 
2.1. Ví d thit bị điều khiển thit bị gia nhiệt hơi nước ................................ 67 
2.2. Cấu trúc cơ bản ........................................................................................ 68 
2.3.Vai trò của điều khiển phản hồi ................................................................ 70 
2.4. Các vấn đề của điều khiển phản hồi ........................................................ 73 
2.5. Điều khiển phản hồi kt hợp truyền thẳng ............................................... 74 
4. Sách lược điều khiển t lệ ............................................................................... 75 


 
4.1. Ví d điều khiển thit bị khuấy trộn liên tc ........................................... 75 
4.2. Ví d điều khiển thit bị gia nhiệt hơi nước ............................................ 76 
4.3. Hai cấu hình điều khiển t lệ .................................................................... 77 
4.4. Điều khiển t lệ kt hợp với điều khiển phản hồi ..................................... 79 
5. Điều khiển tng .............................................................................................. 80 
5.1. Ví d điều khiển thit bị gia nhiệt hơi nước ............................................ 81 
5.2. Hai cấu trúc điều khiển tng .................................................................... 82 
5.3. Ứng dng của điều khiển tng ................................................................. 83 
6. Điều khiển lựa chn ....................................................................................... 85 
6.1. Điều khiển lấn át ...................................................................................... 85 
6.2. Điều khiển giới hạn .................................................................................. 87 
7. Điều khiển phân vùng .................................................................................... 88 
CHƯƠNG IV: ĐẶC TÍNH CÁC THÀNH PHN CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG
 .................................................................................................................................. 90 
1. Thit bị đo quá trình ....................................................................................... 90 
1.1. Cấu trúc cơ bản ........................................................................................ 90 
1.2. Đặc tính vận hành .................................................................................... 91 
1.3. Đặc tnh tĩnh ............................................................................................. 93 
1.4. Đặc tnh động hc .................................................................................... 97 
1.5. Các loại cảm bin quá trình tiêu biểu .................................................... 100 
2. Thit bị chấp hành và van điều khiển .......................................................... 104 
2.1. Cấu trúc cơ bản của van điều khiển ....................................................... 104 
2.2. Kiểu tác động của Van ........................................................................... 105 
2.3. Đặc tính dòng chảy ................................................................................ 107 
2.4. Đặc tnh động hc .................................................................................. 110 
2.5. Bộ định vị van ........................................................................................ 111 
3. Thit bị điều khiển ....................................................................................... 112 
3.1.Điều khiển hai vị trí ................................................................................ 112 
3.2. Bộ điều khiển PID lý tưởng ................................................................... 113 
CHƯƠNG V: PHÂN TÍCH HỆ ĐIU KHIỂN PHẢN HỒI ........................... 116 
1. Cấu hình chuẩn của hệ điều khiển phản hồi ................................................ 116 
2. Chuẩn hóa mô hình ...................................................................................... 118 


 
3. Phát biểu bài toán chuẩn .............................................................................. 121 
4. Đánh giá chất lượng trên miền thời gian...................................................... 124 
5. Đánh giá chất lượng trên miền tn s .......................................................... 127 
CHƯƠNG VI: CHỈNH ĐỊNH BỘ ĐIU KHIỂN PID ..................................... 136 
1. Những vấn đề cơ bản ................................................................................... 136 
1.1. Các phương pháp tip cận ...................................................................... 136 
1.2. Các mô hình quá trình thông dng ........................................................ 137 
1.3. Các cấu hình điều khiển và bộ điều khiển ............................................. 138 
1.4. Đặc tnh vòng điều khiển sử dng bộ PID ............................................. 140 
1.5. Lựa chn luật điều khiển........................................................................ 145 
2. Các phương pháp dựa trên đặc tnh đáp ứng ............................................... 148 
2.1. Phương pháp dựa trên đáp ứng bậc thang.............................................. 148 
2.2. Phương pháp dựa trên đặc tnh dao động tới hạn .................................. 150 
3. Các phương pháp mô hình mẫu ................................................................... 151 
3.1. Phương pháp Haalman ........................................................................... 151 
3.2. Phương pháp tổng hợp trực tip ............................................................ 152 
3.3. Phương pháp IMC .................................................................................. 154 
CHƯƠNG VII: THIẾT KẾ CẤU TRÚC ĐIU KHIỂN QUÁ TRÌNH ......... 161 
ĐA BIẾN ................................................................................................................ 161 
1. Vấn đề thit k cấu trúc điều khiển quá trình đa bin .................................. 161 
2. Lựa chn các bin quá trình ......................................................................... 165 
3. Sách lược điều khiển cho hệ đa bin ............................................................ 169 
 
 
 
 
 
 
 
 