Ụ
Ụ
M C L C..................................................................................
..............................................2
Ả
Ụ
DANH M C HÌNH NH..............................................................................................
...........4
Ả
Ể
Ụ
DANH M C B NG BI U............................................................................................
..........5
Ắ
TÓM T T.......................................................................................................................
..........6
Ả
Ụ
Ả
Ề Ệ
Ố
Ổ Ự
Ả
Ả
Ệ
DANH M C HÌNH NH 2 ................................................................................................................. Ể 3 ............................................................................................................. DANH SÁCH B NG BI U TÓM T TẮ 4 ......................................................................................................................................... M Đ UỞ Ầ 5 .......................................................................................................................................... Ấ ƯƠ 7 NG 1. T NG QUAN V H TH NG LÒ S Y ................................................................. CH Ẩ NÔNG S N TH C PH M 7 .............................................................................................................. 60 ............................................................................................................... TÀI LI U THAM KH O
Ụ Ụ M C L C
2
Ụ Ả DANH M C HÌNH NH
3
Ả Ể DANH SÁCH B NG BI U
ề ươ ự ộ ề ỉ TÓM T TẮ ế ế ệ ố t k h th ng t Đ tài nêu ph ng pháp thi đ ng đi u ch nh nhi ệ ộ t đ lò
ệ ố ự ả ẩ ượ ự ệ ề ấ s y nông s n th c ph m, h th ng đ ỏ ầ c th c hi n trên ph n m m mô ph ng
ệ ố ề ả ỉ ệ ộ ấ Matlab qua đó kh o sát và đánh giá h th ng đi u ch nh nhi ả t đ lò s y nông s n
ự ẩ th c ph m.
ứ ờ ế ế ệ ố ỏ Qua th i gian nghiên c u, thi ề t k , tính toán và mô ph ng h th ng đi u
ỉ ệ ộ ệ ớ ủ ộ ề ể ệ ỉ ch nh nhi t đ lò nhi ể ứ t v i quá trình hi u ch nh c a b đi u khi n PID đ ng
ế ụ ệ ệ ố ụ ự ề ể ả ụ d ng thi t th c, ph c v hi u qu trong h th ng đi u khi n. Tuy nhiên có
ệ ố ệ ứ ự ề ế ạ ụ nhi u h n ch trong vi c ng d ng và xây d ng mô hình h th ng.
ớ ề ử ụ ề ươ ứ ể V i đ tài này đã s d ng nhi u ph ng pháp đ nghiên c u và đánh giá
ượ ứ ụ ề ế ự ứ ệ và đ ấ c ng d ng r t nhi u và thi ọ ậ t th c trong vi c h c t p nghiên c u cũng
ư ả ấ nh trong s n xu t.
ABSTRACT
The topic of the system design method automatically adjusts the temperature
of the drying of agricultural products, the system is implemented on Matlab
simulation software through which to monitor and evaluate the temperature control
system of agricultural drying food.
Throughout the study, design, calculation and simulation of the furnace
temperature control system with the calibration process of the PID controller for
practical, effective service in the control system. However, there are many
limitations in the application and modeling of the system.
This subject has used many methods to study and evaluate and is applied a lot
4
and practical in studying research as well as in production.
M Đ UỞ Ầ ọ ể ủ ậ ự ớ ự ủ ạ Ngày nay, v i s phát tri n c a khoa h c kĩ thu t, s đa d ng c a các linh
ệ ử ố ệ ế ị ề ể ự ộ ầ ki n đi n t s , các thi t b đi u khi n t ầ ệ đ ng, các công ngh cũ đang d n d n
ệ ệ ạ ớ ự ế ộ ế ằ ổ ủ ữ ượ đ c thay th b ng các công ngh hi n đ i.V i s bùng n c a nh ng ti n b khoa
ệ ử ự ệ ậ ầ ọ ọ h ckĩ thu t trong các lĩnh v c đi n, đi n t ữ , tin h c trong nh ng năm g n đây đã
ế ự ế ắ ả ề ế ẫ ự ế ủ ự ổ ẫ d n đ n s bi n đ i sâu s c c v lý thuy t l n th c t ề c a các lĩnh v c đi u
ể ậ ệ ố ể ự ộ ử ề ể ề khi n l p trình vi đi u khi n, h th ng t đ ng đi u khi n, vi x lý, PLC…đang
ề ả ụ ệ ấ ộ ượ ứ đ c ng d ng r ng rãi trong công nghi p, các dây chuy n s n xu t.
ệ ố ể ự ộ ệ ố ề ề H th ng đi u khi n t đ ng cho các h th ng dây chuy n trong các nhà
ệ ể ế ượ ế ị ự ề ế máy công nghi p không th thi u đ ấ c. Nó quy t đ nh r t nhi u đ n s phát
ể ủ ể ừ ư ệ ệ ạ ộ ộ tri n c a xã h i nh trong công cu c công nghi p hoá hi n đ i hoá đ t ng b ướ c
ế ớ ề ọ ự ể ặ ế ộ ắ ị ự b t k p s phát tri n trong khu v c và th gi i v m i m t Kinh t và Xã h i. Do
ệ ự ộ ự ự ấ ầ ọ đó, vi c t ằ ệ đ ng hoá quá trình s y công nghi p là s l a ch n hàng đ u nh m
ấ ạ ệ ả ẩ ầ ả ả góp ph n b o qu n nguyên li u, tăng năng su t t o ra s n ph m có ch t l ấ ượ ng
ự ẽ ẩ ả ạ ạ ả ả cao, đ m b o an toàn th c ph m, tăng kh năng c nh tranh m nh m trên th ị
ườ tr ng.
ế ụ ể ầ ộ ị Kinh t ố ớ xã h i phát tri n nhu c u đ i v i các d ch v hàng hóa trong n ướ c
ỏ ề ấ ượ ư ấ ẩ ặ ơ cũng nh xu t kh u ngày càng tăng, đòi h i v ch t l ng cao h n và m t hàng
ặ ả ạ ồ ộ nông s n (Ngô, g o, cà phê, ca cao, h tiêu) cũng là m t trong các m t hàng trong
ế ế ậ ự ộ ố s đó. Vì v y, các nhà máy ch bi n không còn là bán t đ ng mà ph i đ ả ượ ự c t
ứ ớ ượ ộ đ ng hóa hoàn toàn m i đáp ng đ ầ c yêu c u đ t ặ ra.
ộ ệ ố ả ạ ự ệ ệ ấ ầ Th c hi n vi c c i t o nâng c p m t h th ng máy móc đ u tiên là thay
ế ệ ố ể ậ ề ể ượ ứ ằ ả ộ th h th ng đi u khi n có th l p trình đ c nh m làm gi m s c lao đ ng, cho
ể ủ ệ ố ạ ộ ề ậ ạ ọ ơ ẹ m ch đi u khi n c a h th ng g n nh , ho t đ ng chính xác đáng tin c y h n
ễ ấ ọ ổ ươ ề ầ và quan tr ng nh t là d dàng thay đ i ch ể ng trình đi u khi n khi có yêu c u.
ừ ự ề ọ ế ế ệ ố ự ộ ề ỉ T đó em l a ch n đ tài “ Thi t k h th ng t đ ng đi u ch nh nhi ệ t
ự ộ ấ ẩ ả đ lò s y nông s n th c ph m”
ụ ủ ự ề ượ ủ ầ ươ ậ M c tiêu c a đ tài là em xây d ng đ c đ y đ ph ng pháp lu n đ ể
5
ứ ả ộ ề ể ấ kh o sát, đánh giá, nghiên c u, thi ế ế ượ t k đ ả c b đi u khi n cho lò s y nông s n
ự ẩ th c ph m.
ự ề ể ệ ổ ổ ợ Trong quá trình th c hi n đ tài này em đã tìm hi u, trao đ i và t ng h p
ứ ế ượ ọ ờ ượ ư ọ các ki n th c mà mình đã đ c h c trong th i gian đ c h c, cũng nh tham
ề ể ệ ả ượ ấ kh o các tài li u liên quan khác đ hoàn thành đ tài đ c giao. C u trúc c a đ ủ ồ
ồ ươ ươ ụ ể ẽ ề ấ án g m hai ch ỗ ng, m i ch ứ ng em s trình bày c th các v n đ nghiên c u
khác nhau:
ươ ề ệ ố ự ấ ả ẩ ổ Ch ng 1: T ng quan v h th ng lò s y nông s n th c ph m
ươ ế ế ệ ố ỏ ự ộ ỉ Ch ng 2: Thi t k , tính toán và mô ph ng h th ng t ề đ ng đi u ch nh lò
ự ẩ ả ấ s y nông s n th c ph m
ử ờ ả ơ ế ầ ộ ộ Em xin g i l ề i c m n chân thành đ n các th y cô thu c b môn Đi u
ự ộ ể ặ ệ ễ khi n và T đ ng hóa , đ c bi ầ t là th y giáo ư đã t nậ PGS.TS. Nguy n Hoa L
ướ ệ ố ề ạ ẫ ỡ ấ ồ tình h ng d n, giúp đ và t o đi u ki n t t nh t giúp em hoàn thành đ án t ố t
ệ ượ ậ ợ nghi p đ c thu n l i.
ả ơ Em xin chân thành c m n!
ệ Ngh an, ngày tháng 5 năm 2018
ườ ự Ng ệ i th c hi n
6
ị Bùi Th Trinh
ƯƠ Ề Ệ Ố Ổ Ấ CH NG 1. T NG QUAN V H TH NG LÒ S Y
Ự Ả Ẩ NÔNG S N TH C PH M
1.1 . Gi
ớ ự ề ệ ấ ả ẩ i thi u chung v lò s y nông s n th c ph m
ủ ả ẩ ả ướ ấ ượ ệ Các s n ph m nông s n c a n c ta hi n nay đang r t đ c quan tâm và
ứ ặ ệ ạ ắ luôn là trang nóng trên các tin t c đ c bi t là lúa g o, cà phê, ngô, khoai, s n, các
ả ượ ạ ề ấ ớ ề ạ ả ấ lo i hoa qu s y… s n l ng hàng năm thu ho ch v r t l n, sau khi thu v các
ế ế ế ế ể ư ị ườ ự ệ ả nhà máy ch bi n đã th c hi n ch bi n nông s n đ đ a ra th tr ng ph c v ụ ụ
ể ư ả ờ ố ấ ượ ẩ ằ ấ cho đ i s ng h ng ngày, đ đ a s n ph m có ch t l ng cao thì khâu s y nông
ế ị ấ ượ ủ ả ẩ ạ ọ ả s n là khâu quan tr ng quy t đ nh ch t l ẩ ng c a s n ph m này có đ t chu n
ề ấ ả ả ỉ ệ ộ ế ể ả ợ không. S y nông s n ph i đi u ch nh nhi ẩ t đ th nào cho phù h p đ s n ph m
ẩ ạ đ t tiêu chu n.
ự ằ ấ ấ ả ấ ẩ ự S y khô th c ph m b ng các lò s y nông s n là quá trình s y khô th c
ố ư ử ụ ầ ẩ ằ ệ ph m b ng cách s d ng công ngh khí nóng đ i l u tu n hoàn, rút n ướ ừ ừ c t t
ự ữ ế ấ ẩ ộ trong th c ph m cho đ n khi khô hoàn toàn. S y khô là m t trong nh ng ph ươ ng
ự ể ể ễ ậ ả ả ả ẩ ẩ pháp làm khô th c ph m đ giúp v n chuy n d dàng và b o qu n s n ph m
ơ ượ đ c lâu h n.
7
ộ ố ề ả ế ị ấ ấ M t s hình nh v thi t b s y và lò s y.
ệ ố ự ả ẩ ấ Hình 1. 1. H th ng lò s y nông s n th c ph m
8
ấ ơ ừ ầ ệ ố Hình 1. 2. H th ng s y c m d a t ng sôi
9
ệ ố ự ả ẩ ạ Hình 1. 3. H th ng sâý nông s n th c ph m d ng tháp
ấ ấ ụ Hình 1. 4. Máy s y thùng quay, s y liên t c
ị ườ ệ ề ấ ả ạ Hi n nay trên th tr ng có nhi u lo i máy s y khô nông s n khác nhau ph ổ
ố ư ế ả ằ ầ ấ ấ ế bi n nh t là các máy s y khô nông s n b ng khí nóng đ i l u tu n hoàn, ti p
ệ ơ ướ ệ ấ ụ ứ ữ n a là các máy ng d ng công ngh s y vi sóng, công ngh h i n c bão hòa,
ứ ụ ạ ồ ng d ng h ng ngo i…
Ư ể ủ ự ệ ấ ạ ẩ u đi m c a các lo i máy s y th c ph m công nghi p:
ẹ ắ ả ươ ư ệ ầ ị • B o toàn nguyên v n màu s c và h ng v nguyên li u: h u nh nguyên
ẩ ươ ố ướ ấ ớ ả ẹ v n so v i s n ph m t i s ng tr c s y.
ệ ố ẻ ấ ắ ẩ ờ ộ ướ ỏ ả • Th i gian cho m t m s y ng n: h th ng hút m, rút n c ra kh i s n
ế ự ấ ẩ ạ ệ ph m nhanh, h n ch s th t thoát thoát nhi t.
ướ ẻ ấ ệ ớ ợ ỗ • Kích th ấ c: l n, phù h p cho quy mô s y công nghi p, m i m s y
ệ ươ ố ả ấ kho ng 500kg 1 t n nguyên li u t i s ng.
10
ể ượ ế ế ầ ử ụ ư ạ ặ • Có th đ c thi t k linh ho t: tùy theo nhu c u s d ng và đ c tr ng
ẩ ủ ả s n ph m c a khách hàng.
ả ả ẩ ấ ợ ố • Giá thành h p lý: giúp làm gi m thi u chi phí giá v n cho s n ph m s y. ể
ượ ủ ả ự ư ả ạ ạ ẩ • S d ng đ ử ụ c cho đa d ng các lo i th c ph m: nh nông s n, th y h i
ượ ạ ậ ệ ầ ấ ở ệ ế ệ ộ ớ ư ấ ơ ả s n, d c li u, cho đ n các lo i v t li u c n s y nhi t đ l n nh s y s n,
ấ ỗ ấ s y keo, s y khuôn, g …
ử ụ ứ ệ ể ệ ả ụ • S d ng công ngh cao: giúp gi m thi u m c đi n năng tiêu th
ể ễ ề ạ ấ ổ ỉ • Khay s y: đa d ng, có th d dàng thay đ i, đi u ch nh theo yêu c u s ầ ử
ủ ụ d ng c a khách hàng
Ph m vi ng d ng c a các lo i máy s y th c ph m
ự ứ ụ ủ ẩ ấ ạ ạ
ư ấ ả ụ ệ ể ề ả ạ ầ Hi n nay, h u nh t ấ t c các lo i nông s n đ u có th áp d ng quy trình s y
ị ườ ể ệ ẩ ẩ ạ ả ấ công nghi p đ cho ra s n ph m s y khô đ t tiêu chu n cho ra th tr ng. Không
ả ả ể ượ ấ ủ ằ ẩ ả ả ừ d ng l ạ ở i nông s n, các s n ph m th y h i s n cũng có th đ c s y b ng h ệ
ả ể ủ ụ ứ ạ ấ ố th ng các máy s y nông s n k trên. Ngoài ra, ph m vi ng d ng c a chúng cũng vô
ư ạ cùng đa d ng, ví nh :
ể ể ế ả ấ ư ấ ả ẩ ố ấ Các s n ph m nông s n s y khô có th k đ n nh : cà phê s y, cà r t s y,
ấ ớ ấ ị ấ ấ ấ ấ táo tàu s y, t s y, n m s y, th t g c s y…
ố ạ ạ ậ ư ậ ạ ạ ạ Các lo i ngũ c c d ng h t: thóc lúa, g o, ngô và các lo i đ u nh đ u đen,
ậ ậ đ u xanh, đ u nành…
ỳ ắ ư ả ạ ỏ Các nông s n d ng lát m ng: nh khoai m , s n, khoai lang, khoai tây…
ủ ả ả ư ự Th y h i s n nh : tôm khô, cá khô, m c khô…
ứ ạ ộ Th c ăn cho gia súc: cám, b t các lo i.
ả ẩ ượ ệ ố ố ồ ị S n ph m d c li u, làm thu c: hoa h ng, hoa nhài, và các v thu c khác.
ế ế ả ụ ụ ư ộ ệ ấ ả ẩ ỳ Các s n ph m ph c v ngành công nghi p ch bi n s n xu t: nh b t m ,
ố ộ ộ ữ b t s a, b t ngũ c c…
ạ ả ề ẩ ặ ấ ượ ấ Ngoài ra còn r t nhi u lo i s n ph m đ c thù khác cũng đ c s y khô:
ằ ả ả ượ ơ nh m giúp b o qu n chúng đ c lâu h n.
ề ả ổ ả ấ ả ẩ 1.2. T ng quan v s n ph m nông s n và quá trình s y nông s n
ệ ủ ế ự ề ệ ấ ồ Hi n nay, ở ướ n c ta có nhi u khu v c có di n tích đ t ch y u là đ i núi do
11
ườ ể ồ ử ụ ữ ắ ồ ầ ớ đó ph n l n ng i nông dân s d ng nh ng vùng đ i này đ tr ng Ngô, s n...
ụ ủ ữ ạ ườ ượ ượ Hàng năm vào v thu ho ch c a nh ng ng i nông dân l ng ngô đ c thu v ề
ề ồ ạ ở ạ ệ ấ ề ẽ ố ượ ắ ớ t i hàng tri u t n, ngô thu v t n t d ng b p sau đó v v (s l i ặ ng ít) ho c
ư ượ ể ư ạ ớ ạ dùng máy đ tách lõi v i h t ra lúc này ngô ch a đ ẩ c khô, ch a đ t tiêu chu n
ể ị ố ả ờ ị ưở ớ ứ ộ ẩ đ m, không làm khô k p th i thì ngô có th b m c làm nh h ng t ỏ i s c kh e
ườ ử ụ ầ ạ ặ ủ c a ng ể i ho c gia súc, gia c m s d ng. Đ làm khô các h t ngô sau khi tách
ỏ ườ ử ụ ệ kh i lõi th ng s d ng các bi n pháp sau:
ươ ủ ơ Ph ng pháp th công là ph i.
ượ ươ + Nh ể c đi m ph ng pháp này:
ờ ế ụ • Ph thu c vào th i ti ộ t.
ố ượ ớ • S l ng không l n.
ộ ẩ ủ ề • Đ m c a ngô không đ u.
ươ ủ ươ ử ụ ủ ấ Ph ng pháp bán th công: Ph ng pháp này s d ng lò s y th công
ườ ớ ế ợ k t h p v i con ng i.
ả ơ ề ấ ự ộ ệ ể ấ ượ ố ừ + Mô t s qua v lò s y bán t đ ng này, nhi t đ s y đ c đ t t bên
ệ ằ ượ ờ ộ ấ ổ ngoài b ng nhiên li u là lõi ngô và đ c th i vào bên trong lò s y nh đ ng c ơ
qu t.ạ
ứ ấ ả ằ ấ ổ ườ + Lò s y bên trên là sàn đ ngô khi s y quá trình đ o b ng s c ng ế i. N u
ẻ ấ ỡ ớ ự ệ ả ấ ấ ả ộ ờ lò c l n thì th c hi n m t m s y là kho ng 15 t n th i gian m t kho ng 120
phút.
ơ ệ ầ ặ ở ộ ẫ ử ụ + Đóng m các đ ng c đi n v n s d ng là c u dao, ho c Áp tô mát.
ươ Ư ể + u đi m ph ng pháp này.
ầ ư ố ự ể ấ ầ • V n đ u t ban đ u đ xây d ng lò s y ít.
ả ơ • Quy trình s y đ n gi n. ấ
ượ + Nh ể c đi m.
ứ ố • T n nhi u công s c. ề
ộ ẩ ủ ề • Đ m c a ngô không đ u.
ấ ờ • Th i gian s y lâu.
ố ượ • S l ng ít.
12
ỏ ề ộ ẩ ẩ ủ ặ ấ ầ ơ Do yêu c u đòi h i v đ m tiêu chu n c a ngô sau khi ph i ho c s y và
ữ ắ ượ ể ươ ự ụ ể đ kh c ph c nh ng nh ủ c đi m c a hai ph ng pháp trên, tôi xây d ng h ệ
ấ ự ộ ể ạ ể ề ề ệ ả ấ ấ ố th ng lò s y t đ ng đi u khi n s y đ t o nhi u hi u qu , năng su t cho
ườ ả ấ ng i s n xu t.
Ư ể ấ ự ộ ủ + u đi m c a lò s y t đ ng.
ề ố • Không t n nhi u nhân công.
ấ ờ • Th i gian s y nhanh.
ố ượ • S l ớ ng l n.
ộ ẩ ủ ạ ẩ • Đ m c a ngô đ u và đ t tiêu chu n. ề
ứ ẩ • Có kho ch a ngô thành ph m và ngô thu v . ề
ộ ố ấ ự ộ ệ ấ ệ Hi n nay, cũng đã xu t hi n m t s nhà máy s y t ư đ ng nh ng các nhà
ơ ấ ư ủ ấ ẩ ạ ộ máy này ch a chu n hóa quá trình ho t đ ng c a các c c u ch p hành và nhi ệ t
ề ự ố ệ ố ể ề ệ ặ ộ ủ đ c a lò, h th ng đi u khi n còn g p nhi u s c trong quá trình làm vi c.
ấ ừ ệ ố ư ự ể ể ề ấ Xu t phát t ề các v n đ này cũng nh em tìm hi u đ xây d ng h th ng đi u
ể ệ ộ ằ ổ ấ ị ệ ấ ượ ẩ ả khi n nhi t đ lò s y nh m n đ nh nhi t, nâng cao ch t l ấ ng s n ph m s y
ạ ả ế ế ấ ầ ẩ ả ệ ủ ả đ m b o tiêu chu n đ u vào nguyên li u c a các công đo n s n xu t, ch bi n.
13
ổ ệ ả ấ 1.2.1. T ng quan h lò s y nông s n
ệ ố ấ ổ Hình 1. 5. Mô hình t ng quan h th ng lò s y ngô
14
ơ ồ ấ 1.2.2. S đ thu ngô, tách ngô và s y ngô
ượ ồ ổ ệ ố ấ Hình 1. 6. L c đ t ng quan h th ng lò s y ngô
ạ ấ 1.2.3. Các giai đo n trong quá trình thu ngô và tách Ngô, s y ngô và các thông
ấ ố s khi s y
ạ a. Giai đo n thu ngô và tách ngô
ế ạ ạ ượ ề ở ạ Khi ngô đã đ n giai đo n thu ho ch ngô đ c thu v ắ d ng b p sau đó
ạ ượ ạ ể ượ đ ờ c tách h t và lõi Ngô ra nh các máy tách, Ngô h t đ ế c chuy n đ n các nhà
ở ủ ằ ấ ạ ạ ể ấ máy đ s y khô giai đo n này không n m trong ph m vi c a quy trình s y.
ể ạ ạ ứ b. Giai đo n chuy n ngô h t lên các khoang ch a
ạ ượ ử ụ ố ổ ả ể ế Ngô h t đ c đ xu ng sàn và s d ng các xích t ầ i đ kéo ngô đ n g u
ượ ư ả ổ ả ừ ầ ả t g u t i, t i này ngô đ c đ a lên xích t ứ i trên và kéo đ vào các khoang ch a,
ứ ượ ầ ứ ư ấ bên ph n khoang ch a đ c chia làm hai khoang. Khi khoang th nh t ch a báo
ứ ượ ấ ở ắ ồ ượ ư ổ ầ đ y là m c cao “H” thì SL đ c c p ngu n và m n p ngô đ c u tiên đ vào
ứ ứ ế ầ ấ ấ ở ứ khoang th nh t, n u khoang th nh t báo đ y thì (SL) khoang th hai đ ượ c
ở ắ ồ ượ ổ ứ ấ c p ngu n và m n p, ngô đ c đ vào khoang th hai.
15
ạ ấ c. Giai đo n s y Ngô
ượ ủ ả ượ ứ ư ề ế ấ Ngô đ c đ a v các khoang ch a khi đ s n l ng s y thì ta ti n hành
ượ ấ ộ ẩ ế ạ ẩ ấ s y, Ngô đ c s y liên hoàn cho đ n khi đ t tiêu chu n đ m.
ệ ấ ắ ầ ượ ừ ứ ứ ự Khi b t đ u th c hi n s y ngô đ ả c x ra t khoang ch a th hai nh h ờ ệ
ố ả ầ ả ượ ư ấ ớ th ng xích t i, g u t i Ngô đ c đ a vào lò s y qua khoang nóng v i nhi ệ ộ t đ
ồ ộ ộ ấ s y (35 đ C) r i qua khoang làm ngu i Ngô, trong khi đi qua khoang nóng và
ộ ượ ả ờ ệ ố ấ khoang làm ngu i, Ngô đ ả c đ o nh h th ng cánh đ o trong lò s y, ngô qua lò
ượ ờ ệ ố ư ứ ề ả ầ ả ấ s y đ ứ c đ a v khoang ch a th ba nh h th ng xích t i, g u t i. Ngô ở
ứ ứ ượ ấ ự ệ ế khoang ch a 1 và khoang ch a 2 đã đ ấ c s y h t chu trình s y đã th c hi n xong
ế ụ ế ấ ấ ầ vòng s y đ u tiên, ti p t c vòng s y ti p theo lúc này ngô l ạ ượ i đ ả c x ra t ừ
ứ ứ ứ ứ ấ ấ ổ ự khoang ch a th 3 và qua lò s y đ vào khoang ch a th 4 và chu trình s y th c
ư ậ ệ ớ ệ ố ộ ẩ ủ ẩ hi n liên hoàn nh v y cho t i khi h th ng báo đ tiêu chu n đ m khi đó ngô
ứ ể ề ẩ ượ đ c chuy n v khoang ch a thành ph m.
ở ứ ứ ượ ả ế ể ấ Khi Ngô khoang ch a 1 và khoang ch a 2 đã đ c x h t đ s y thì ta có
ể ư ừ ứ ể ế ụ ấ th đ a ngô t ặ ự ữ bên ngoài vào khoang ch a đ ti p t c s y ho c d tr .
ạ ử ấ ạ d. Giai đo n x lý m t Ngô khi s y
ấ ượ ạ ở ượ ề ấ Trong quá trình s y l ng m t ngô đ c bong ra ngoài r t nhi u do đó
ả ượ ạ ỏ ạ ấ ừ ấ ượ ượ l ng m t này ph i đ c tách kh i h t xu t phát t ề v n đ đó nên l ạ ng m t
ả ượ ấ Ở ộ ệ ố ủ ấ ặ ạ ổ ph i đ c tách trong lúc s y. dàn s y c a lò đ t m t h th ng th i m t là
ạ ể ổ ạ ộ ấ ạ ơ ớ ộ ơ ộ đ ng c qu t đ th i m t và đ ng c này ho t đ ng cùng v i lò s y. Ngô sau khi
ấ ư ề ứ ượ ệ ố ổ ế ạ ạ ổ qua lò s y đ a v các khoang ch a thì đ c h th ng th i m t th i h t m t ra bên
ể ả ả ườ ị ụ ượ ả ượ ư ạ ngoài đ đ m b o môi tr ng không b b i l ổ ng m t th i ra ph i đ c đ a qua
ẫ ế ơ ễ ố các ng d n đ n n i mà không gây ô nhi m.
ươ ế ế ự ộ ệ ố ấ 1.2.4. Ph ng án thi t k t ề đ ng hoá dây truy n h th ng s y nông
s nả
ớ ệ ả ẩ a. Gi i thi u s n ph m
ư ề ắ ả ẩ ố ở ể ấ Các s n ph m truy n th ng đ s y là cà phê, ngô, s n... nh ng dây
ệ ấ ỉ ự ề ấ truy n lò s y này ch th c hi n s y là ngô.
- Ngô có hai lo i.ạ
16
+ Ngô gi ng.ố
ể ế ế ấ + Ngô s y đ ch bi n.
ạ ớ ệ ộ ấ ẽ ấ V i hai lo i ngô này thì nhi ự t đ s y s khác nhau do đó lò s y này th c
ể ế ế ệ ấ ệ ộ ấ ủ ộ ộ hi n s y Ngô đ ch bi n nên nhi t đ s y c a lò là 40 đ C – 80 đ C.
ả Hình 1. 7. Xích t i ngang
ớ ươ ấ ộ ọ ơ Gi ệ i thi u ph ng pháp tính toán ch n công su t đ ng c xích
i:ả t
(cid:0) Tính ch n công su t đ ng c truy n đ ng thi ấ ộ
ề ọ ơ ộ ụ ế ị ậ ả t b v n t i liên t c th ườ ng
ấ ả ế ộ ố ầ ế ắ ộ theo công su t c n tĩnh. Ch đ quá đ không tính đ n vì s l n đóng c t ít,
ưở ế ộ ả ủ ộ ế ề ộ ả không nh h ng đ n ch đ t ơ i c a đ ng c truy n đ ng.
ụ ả ủ ụ ườ ổ (cid:0) Ph t i c a thi ế ị ậ ả t b v n t i liên t c th ng ít thay đ i trong quá trình làm
ệ ầ ế ể ề ệ ả vi c nên không c n thi t ph i ki m tra theo đi u ki n phát nóng và quá t ả i.
ề ủ ề ệ ệ ặ ế ị ầ ể ề ệ Trong đi u ki n làm vi c n ng n c a thi t b , c n ki m tra theo đi u ki n m ở
máy.
(cid:0) Sau đây là m t ph
ộ ươ ấ ộ ề ọ ơ ộ ng pháp tính ch n công su t đ ng c truy n đ ng
ả ộ ự ấ ươ ứ ẳ băng t ấ i. Trên (Hình 1.3) cho th y: M t l c b t kì theo ph ặ ng th ng đ ng đ t
=
+
ặ ể
n
t
ầ trên m t nghiêng, có th phân thành hai thành ph n. ur uur uur f f f
ặ ớ : vuông góc v i m t nghiêng
uur nf uur tf
17
ặ ớ : song song v i m t nghiêng
ả Hình 1. 8. Xích t i ngang nghiêng
ấ ộ ề ọ ộ ơ ả ườ Khi tính toán ch n công su t đ ng c truy n đ ng xích t i, th ng tính
ầ theo các thành ph n sau:
ậ ệ ể ị ể ấ • Công su t P1 đ d ch chuy n v t li u.
ể ấ ấ ắ • Công su t P2 đ kh c ph c t n th t do ma sát trong các ụ ổ ổ ỡ đ .
ể ấ ả ế ả • Công su t P3 đ nâng t i (N u là xích t i nghiêng).
=
b
= (cid:0)
ế ể ị ậ ệ • L c c n thi ự ầ ể t đ d ch chuy n v t li u là:
L m .
.cos
.
.
F 1
K g . . 1
1 L K g . 1
(1.1)
=
ur F
L m .
.cos
gb .
ự ả ế ầ ạ Vì thành ph n pháp tuy n: T o ra l c c n (ma sát) trong các ổ ỡ đ .
n
b
(1.2)
ủ ả Trong đó: Góc nghiêngc a băng t i
ề ả L Chi u dài xích t i
ố ượ ậ ệ ắ ộ ả M Kh i l ng v t li u trên m t m t xích t i
1K =0,05
ớ ự ả ể ị ậ ệ i l c c n khi d ch chuy n v t li u ệ ố 1K H s tính t
=
ấ ầ ế ể ị ậ ệ Công su t c n thi ể t đ d ch chuy n v t li u là:
.
.
.
.
.
= P F V m L K V g 1
1
1
(1.3)
• L c c n do các lo i ma sát sinh ra khi xích t
ự ả ạ ả ể ộ i chuy n đ ng không t ả ẽ i s
=
b
=
là:
2.
.cos
2.
.
.
L m . b
L K g . b
F 2
K g . . 2
2
(cid:0) (1.4)
2K H s tính đ n l c c n khi không t ả
18
ế ự ả ệ ố Trong đó: i
ố ượ ả ề ộ mb Kh i l ng xích t i trên m t mét chi u dài
=
=
2.
L m K V g .
.
.
.
ấ ầ ế ể ụ ự ả ắ • Công su t c n thi t đ kh c ph c l c c n ma sát
b
P 2
F V . 2
2
(1.5)
= (cid:0)
ế ể ậ ự ầ • L c c n thi
L m .
F 3
(1.6) t đ nâng v t: gb .sin .
• Trong bi u th c trên l y d u c ng khi bi u th c đi lên và l y d u tr khi
ừ ứ ứ ể ể ấ ấ ấ ấ ộ
ứ ể ố bi u th c đi xu ng.
• Công su t nâng b ng:
=
= (cid:0)
ấ ằ
m H V g .
.
.
P 3
F V 3.
(1.7)
=
=
+
+
ủ ứ ả ứ • Công th c tĩnh c a s c t i:
. .
2. .
l m K m H g v .
.
.
.
b
+ P P P P n l K 2
3
1
1
2
(cid:0) (1.8)
=
ấ ộ ề ộ ứ • Công su t đ ng c truy n đ ng xích t ơ ể c tính theo bi u th c sau:
dcP
(1.9) ả ượ i đ K P h 3. /
3=1,2 ÷ 1,25 )
3F h s d tr v công su t (K h
ệ ố ữ ữ ề ấ Trong đó:
ề ệ ấ ộ : Hi u su t truy n đ ng
ầ ả ộ ơ ầ ả ể ứ ấ b. G u t i Đ ng c g u t i đ kéo ngô lên khoang ch a và lò s y
Ch c năng: ứ
ầ ả ể ừ ả ứ • G u t ậ i đóng vai trò v n chuy n ngô t xích t i lên các khoang ch a và lò
ầ ả ượ ả ấ ạ ụ ủ ấ s y. Nó t o nên tính liên t c c a quá trình s n xu t. G u t i đ ộ ề c truy n đ ng
ơ ấ ề ơ ồ ộ ộ ộ ở b i các đ ng c không đ ng b 3 pha thông qua các c c u truy n đ ng. T c đ ố ộ
ầ ả ủ ừ ạ ả ụ ấ ầ ộ ủ c a g u t i c a t ng công đo n s n xu t khác nhau ph thu c vào yêu c u k ỹ
ậ ả ồ ứ ả ả ẩ ả ấ ả thu t s n xu t và đ m b o không x y ra d n s n ph m.
ủ ầ ả ề • Chi u cao c a g u t i H = 4m
ấ ố ộ ộ ọ • Tính ch n công su t, t c đ đ ng c : ơ
ạ ầ ả ơ ấ ề ộ ộ ơ - Đ ng c truy n đ ng c c u nâng h g u t ọ i đóng vai trò quan tr ng
ơ ầ ả ệ ố ộ ỉ ả ề ệ trong h th ng tuy nhiên đ ng c g u t i ch mang t i đ u và làm vi c ch đ ế ộ
dài h n.ạ
19
ấ ộ ọ ơ Do đó ta ch n công su t đ ng c P = 4.5 kw
ệ Hi u su t ấ h = 0.85
ố ộ T c đ n = 350 v/p
ố ấ ơ ấ c. Mô hình các c c u lò s y, lò đ t
ứ ư ủ ấ ấ ộ ồ ệ ể Ch c năng c a lò s y: Lò s y có vai trò nh là m t bu ng nhi t đ cho
ớ ệ ộ ừ ủ ộ ừ ừ ả ả Ngô đi qua v i nhi t đ v a đ , làm cho ngô khô m t cách t đ m b o đ t ượ c
ẩ ộ ẩ tiêu chu n đ m cho phép.
Ph
ươ ể ấ ng pháp s y ki u tháp
ể ấ Hình 1. 9. Mô hình lò s y ki u tháp
- Lò có hai khoang chính là:
ả ấ ườ - Mô t ấ lò s y: Lò s y hình tròn đ ng kính 3m.
ệ ấ ể ự • Khoang nóng đây chính là khoang đ th c hi n s y Ngô và nhi ệ ộ ấ t đ s y
ệ ờ ộ ạ ơ ượ ấ ừ đ c l y t lò nhi t nh đ ng c qu t hút.
ấ ạ ộ • Khoang l nh là khoang làm ngu i ngô sau khi đã qua khoang s y. Gió đ ể
ộ ổ ạ ơ th i làm ngu i Ngô đ ượ ấ ừ c l y t ờ ộ ngoài nh đ ng c qu t.
ế ả ặ ấ • Bên trong lò s y có các cánh đ o và đ t hai c m bi n (sensor) nhi ả ệ ộ ể t đ đ
20
ế ố ệ ộ ấ ệ ộ ấ ệ ộ ầ ớ ệ ộ ủ kh ng ch nhi t đ khi s y, nhi t đ s y là nhi t đ g n v i nhi t đ c a thiên
ờ ắ ể ấ ị nhiên khi tr i n ng đ ngô s y không b cháy.
• Nhi
ệ ộ ủ ộ t đ c a lò: 40 – 80 đ c
ủ ứ ứ ế ả ầ ặ ỉ • Trên đ nh c a lò đ t hai c m bi n báo m c, báo đ y là m c trên (H) và
ứ ướ ế ể ừ ế ượ ượ ấ báo h t là m c d i (L) đ t đó ta bi t đ c l ng ngô đi vào lò s y.
ứ ủ ấ ộ ơ - Ch c năng c a các đ ng c trong lò s y:
ơ ộ ơ ơ ừ ấ ố • Đ ng c M.212 là đ ng c hút h i nóng t ộ lò đ t vào lò s y.
ơ ổ ơ ộ ộ ộ • Đ ng c M.213 là đ ng c th i gió làm ngu i ngô khi ngô đã qua khoang
nóng.
ả ộ ộ ơ ơ • Đ ng c M.214 là đ ng c quay các cánh đ o ngô.
ơ ộ ộ ơ ả ể ư ừ ầ ả ấ • Đ ng c M.215 là đ ng c quay xích t i đ đ a ngô t lò s y ra g u t i.
ươ ể ấ ỉ Ph ng pháp s y ki u v ngang
ệ ố ể ỉ ấ Hình 1. 10. H th ng s y ki u v ngang
ệ ố ị ả ế ệ ộ ế ọ ớ H th ng thi ế ế ượ t k đ c trang b c m bi n đo nhi t đ k t h p v i vi x ử
ể ề ể ệ ộ ả ạ ố ộ lý đ đi u khi n nhi ề t đ và t c đ qu t gió trong lò, cũng thông qua b ng đi u
ể ự ộ ạ ộ ủ ộ ượ ệ ố ằ khi n t đ ng toàn b ho t đ ng c a lò đ c giám sát b ng h th ng đèn báo.
ệ ố ồ H th ng bao g m:
• B gia nhi ộ ệ t
ệ ố ộ ơ • H th ng thông gió và đ ng c qu t ạ
ộ ề • B đi u khi n và báo hi u ệ ể
ọ ủ ự ả ấ ẩ 1.3. Mô hình toán h c c a lò s y nông s n th c ph m
21
ấ ử ụ ệ ố ế ị ệ ở ệ H th ng s y s d ng thi t b gia nhi ệ t là các đi n tr nhi t, chính vì th ế
ố ượ ự ả ề trong quá trình kh o sát và xây d ng mô hình toán cho đ i t ng đi u khi n s ể ử
ố ượ ệ ở ụ d ng lò đi n tr làm đ i t ế ng thay th .
ớ ề ệ ệ ở 1.3.1. gi i thi u chung v lò đi n tr
ệ ộ ế ị ế ệ ệ ở Lò đi n tr là m t thi t b bi n đi n năng thành nhi t năng thông qua dây
ờ ứ ạ ố ư ừ ẫ ố ệ ệ ố đ t (dây nung). T dây đ t nh b c x , đ i l u, d n nhi t, nhi t năng đ ượ ư c đ a
ệ ớ ậ t ầ i v t c n gia nhi t.
ể ặ 1.3.2. Đ c đi m
ạ ả ượ ệ ộ ệ ượ ậ - Có kh năng t o đ c nhi t đ cao do nhi t năng đ c t p trung trong
ể ộ ỏ m t th tích nh .
ố ộ ấ ớ ệ ở ệ ộ - Có t c đ nung l n, năng su t cao do nhi ậ t năng t p trung nhi t đ cao.
ờ ệ ễ ề ế ộ ệ ề ố ỉ - Nung đ u và chính xác nh vi c d đi u ch nh và kh ng ch đ đi n và nhi ệ t
đ .ộ
ả ượ ả ặ ộ - Lò đ m b o đ ả c đ kín, có kh năng nung chân không ho c trong môi
ườ ệ ạ ả ậ ộ tr ỏ ng có khí b o v , vì v y đ cháy hao kim lo i nh .
ả ơ ự ộ - Có kh năng c khí hóa, t đ ng hóa cao.
ụ ề ế ệ ệ ả ả ồ - Đ m b o đi u ki n v sinh: không có b i, không có khói, ít ti ng n.
1.3.3. Nguyên lý làm vi cệ
ậ ẫ ệ ệ ạ ậ ở ơ ị ậ Theo đ nh lu t Jun Lenx , dòng đi n ch y qua v t d n có đi n tr R (v t
ấ ỏ ẽ ạ ặ ộ ượ ắ r n ho c ch t l ng), nó s t o ra m t nhi ệ ượ t l ng. Năng l ẽ ố ng này s đ t nóng
ậ ẫ ế ậ ặ ố ở ầ ả b n thân v t d n ho c gián ti p đ t nóng các v t nung g n đó:
= Q R I
2.
t .
(1.10)
Trong đó:
ệ ộ ỏ ẫ Q: Nhi t đ t a ra trên dây d n (J)
ệ ở ủ R: Đi n tr c a dây d n ( ẫ Ω )
ườ ệ ẫ ộ I: c ạ ng đ dòng đi n ch y qua dây d n (A)
ệ ạ ờ t: Th i gian dòng đi n ch y qua (s)
ệ ạ ở 1.3.4. Phân lo i lò đi n tr
- Theo ph
ươ ỏ ệ ng pháp t a nhi t, chia thành 2 nhóm:
22
ở ự ế ệ ệ ậ ở ượ • Lò đi n tr tr c ti p: Là lò đi n tr mà v t nung đ ự ế c nung nóng tr c ti p
ệ ể ạ ạ ỉ ữ ằ b ng dòng đi n ch y qua nó. Lo i lò này ít dùng vì nó ch dùng đ nung nh ng
ả ơ ế ệ ạ ậ v t có hình d ng đ n gi n (ti ữ ậ t di n hình ch nh t, vuông, tròn..)
ụ ệ ế ệ ở ở ệ ượ ỏ ở • Lò đi n tr tác d ng gián ti p: Là lò đi n tr mà nhi c t a ra t đ dây
ở ồ ệ ệ ở ẽ ề ệ ứ ậ ằ đi n tr , r i dây đi n tr s truy n nhi ạ ố ư t cho v t nung b ng b c x , đ i l u
ặ ẫ ệ ạ ườ ự ế ặ ệ ho c d n nhi t. Lo i lò này th ng g p trong th c t công nghi p.
ệ ộ ủ ạ - Theo nhi t đ c a lò, chia làm 3 lo i:
• Lò có nhi
ệ ộ ấ ệ ộ ỏ ơ ệ ộ t đ th p: Nhi t đ làm vi c nh h n 60 đ C
• Lò có nhi
ệ ộ ệ ộ ệ ừ ộ ộ t đ trung bình: Nhi t đ làm vi c t 60 đ C ÷120 đ C.
• Lò có nhi
ệ ộ ệ ộ ộ t đ cao: Nhi t đ trên 120 đ C.
ấ ạ ệ ở 1.3.5. C u t o lò đi n tr
ấ ạ ệ ở ở ồ ầ ỏ ớ - C u t o lò đi n tr : Lò đi n tr ệ g m 3 ph n chính: v lò, l p lót, dây
nung.
ể ị ả ọ ủ ế ứ ữ ỏ ộ • V lò: Là m t khung c ng v ng, ch y u đ ch u t i tr ng trong quá trình
ệ ủ ể ữ ớ ặ ỏ ệ ả làm vi c c a lò. M t khác v lò cũng dùng đ gi l p cách nhi t và đ m b o s ả ự
ươ ầ ứ ố ủ ữ ỏ kín hoàn toàn hay t ắ ủ ể ị ng đ i c a lò. Khung v lò c n c ng, v ng ch c đ đ ch u
ủ ớ ụ ả ậ ế ơ ắ ỏ ả ọ t i tr ng c a l p lót, ph t i lò (v t nung) và các chi ti t c khí g n trên v lò.
ơ ả ạ ỏ - V lò có 2 d ng c b n:
ữ ụ ế ậ ỏ ướ • V lò ch nh t: Dùng trong các lò gi ng, lò liên t c, lò đáy b c và lò đáy
rung.
ụ ế ỏ • V lò tròn: Dùng trong các lò gi ng, lò ch p.
ỏ ị ượ ụ ố ơ ữ ậ ỏ • V lò tròn ch u đ c tác d ng bên trong t t h n v lò hình ch nh t khi
ộ ượ ạ ỏ ỏ ườ ườ cùng m t l ng kim lo i làm v lò. Khi làm v tròn ng i ta th ọ ng ch n dây
ủ ấ ớ ườ ư ỏ ố ươ ứ đ t t ng ng c a t m thép so v i đ ng kính v lò nh sau:
ả ố ể ố ệ ọ ỏ B ng 1. 1. S li u ch n dây đ t đ làm v lò
ớ ườ ậ ệ ị ử ầ ồ ệ - L p lót: Th ng g m 2 ph n chính: V t li u ch u l a và cách nhi t:
23
ị ử ệ ể ằ ạ ẩ ạ ầ ậ - Ph n v t li u ch u l a có th xây b ng g ch tiêu chu n, g ch hình và
ặ ệ ướ ủ ạ g ch hình đ c bi t tùy theo hình dáng kích th ồ c đã cho c a bu ng lò. Cũng có
ườ ạ ộ ố ầ ố ầ ị ử ằ ọ khi ng i ta làm b ng các lo i b t ch u l a g i là kh i đ m. Kh i đ m có th ể
ế ở ậ ệ ị ử ờ ti n hành ngay trong lò hay ả ầ ngoài nh các khuân. Ph n v t li u ch u l a ph i
ầ ạ đ t các yêu c u sau:
ị ượ ệ ộ ự ạ ủ • Ch u đ c nhi t đ c c đ i c a lò.
ệ ủ ớ ệ • Có đ b n nhi ộ ề t đ l n khi làm vi c.
ủ ộ ề ơ ọ ế ặ ậ ế ị ậ ể • Có đ đ b n c h c khi x p v t nung và đ t thi t b v n chuy n trong
ề ệ ệ các đi u ki n làm vi c.
ề ặ ắ ắ ả ả ắ ả • Đ m b o kh năng g n dây nung b m t và ch c ch n.
ủ ộ ề ệ ị ượ ể ộ • Có đ đ b n hóa h c khi làm vi c, ch u đ ọ c tác đ ng khí quy n lò và
ả ưở ủ ậ nh h ng c a v t nung.
ả ả ệ ự ể ặ ệ • Đ m b o kh năng tích nhi ả ề t c c ti u. Đi u này đ c bi ọ t quan tr ng trong
ệ ỳ lò làm vi c có chu k .
ầ ệ ườ ậ ệ ị ử ụ ữ ằ ỏ • Ph n cách nhi t th ng n m gi a v lò và v t li u ch u l a. M c đích
ủ ế ủ ả ấ ầ ổ ệ ơ ả ầ ch y u c a ph n này là làm gi m t n th t nhi ố ớ t. Các yêu c u c b n đ i v i
ầ ệ ph n cách nhi t là:
ệ ự ể • H s d n nhi ệ ố ẫ t c c ti u.
ả ệ ự ể • Kh năng tích nhi t c c ti u.
• Ổ ị ấ ậ ề ệ ề ệ ệ ị n đ nh v tính ch t v t lý, nhi t trong đi u ki n làm vi c xác đ nh.
ậ ộ ệ ủ ườ ượ ặ - Dây nung: Dây nung là b ph n phát nhi t c a lò, th ng đ c đ t trong
ặ ồ ồ ệ ệ ở ệ ộ ậ bu ng lò ho c bu ng phát nhi t, chúng làm vi c nhi ậ ệ t đ cao, vì v y v t li u
ầ ầ làm dây nung c n có yêu c u sau:
ả ị ố ị ườ • Kh năng ch u nóng t t, không b ôxi hóa trong môi tr ng không khí ở
ệ ộ nhi t đ cao.
ề ơ ọ ố ộ ề • Có đ b n nóng cao, b n c h c t t.
ở ấ ớ ệ • Có đi n tr su t l n.
ệ ệ ở • Có h s nhi ệ ố ỏ t đi n tr nh .
24
ướ ả ổ ị • Các kích th c ph i n đ nh.
ả ố ị ấ • Các tính ch t đi n ph i c đ nh. ệ
ố ớ ậ ệ ể ễ ầ • Đ gia công: Kéo dây, d hàn, đ i v i v t li u phi kim c n ép khuôn đ ượ c
chia dây nung làm 2 lo i:ạ
ạ ượ ế ạ ằ ợ + Dây nung kim lo i: đ c ch t o b ng các h p kim Cr Al; Cr Ni và
ở ớ ệ ợ các h p kim có đi n tr l n.
ổ ế ạ +Dây nung phi kim lo i: Dùng ph bi n là SiC, graphit, than.
ươ ự 1.3.6. Các ph ọ ng pháp xây d ng mô hình toán h c
Ổ ị ố ủ ố ượ ư ề ệ ộ ố ộ n đ nh các tham s c a đ i t ể ng đi u khi n nh nhi t đ , t c đ … là
ầ ố ế ế ệ ố ể ự ệ ể ề ệ m i quan tâm hàng đ u khi thi t k h th ng đi u khi n. Đ th c hi n vi c này
ọ ủ ố ượ ệ ầ ể ề ị thì công vi c đ u tiên là xác đ nh mô hình toán h c c a đ i t ng đi u khi n.
ể ự ộ ề ệ ế Trong lý thuy t đi u khi n t ị đ ng thì vi c xác đ nh mô hình c a đ i t ủ ố ượ ng
ộ ướ ấ ề ọ ướ ị ể đi u khi n là m t b c r t quan tr ng tr ậ c khi xác đ nh thu t toán và các tham
ể ố ề s đi u khi n. Mô hình hóa giúp cho chúng ta:
ẽ ầ ể ề ề ể ả ậ ơ • Hi u rõ h n v quá trình s c n ph i đi u khi n và v n hành.
ố ư ế ế ệ ố ệ ề ệ ậ • T i u hóa thi t k công ngh và đi u ki n v n hành h th ng.
ế ế ượ ề ể ấ • Thi t k sách l c và c u trúc đi u khi n.
ộ ề ộ ề ự ể ể ọ ố • L a ch n b đi u khi n và xác đ nh các tham s cho b đi u khi n. ị
ứ ể ế ả • Phân tích và ki m ch ng k t qu thi ế ế t k .
ọ ủ ố ượ ể ỏ ị Mô ph ng trên máy tính: Đ xác đ nh mô hình toán h c c a đ i t ề ng đi u
ể ế ươ khi n đ n nay có 2 ph ng pháp:
ự ươ ọ ả ố ạ ượ ệ + D a vào các ph ng trình toán h c mô t m i quan h các đ i l ậ ng v t
ủ ố ượ ố ủ ố ượ lý c a đ i t ng và các tham s c a đ i t ng.
ự ườ ủ ố ượ ự ệ + D a vào đ ng cong th c nghi m c a đ i t ng.
ả ươ ữ ư ề ượ ể ướ C hai ph ng pháp này đ u có nh ng u, nh c đi m, các b ế c ti n
ạ ươ ế ế ậ ụ hành, ph m vi áp d ng khác nhau. Ph ng pháp lý thuy t thi ự t l p mô hình d a
ệ ậ ệ ế ề ậ ẵ ị ớ trên các đ nh lu t có s n v quan h v t lý bên trong và quan h giao ti p v i
ườ ủ ệ ố ệ ượ ả môi tr ng bên ngoài c a h th ng. Các quan h này đ c mô t ậ theo quy lu t
ằ ướ ạ ươ ọ ậ hóa lý, qui lu t cân b ng... d i d ng các ph ng trình toán h c. Ph ươ ng
25
ộ ể ự ứ ệ ậ ạ ặ pháp th c nghi m dùng các đáp ng quá đ đ nh n d ng, ho c ta có th s ể ử
ề ầ ừ ộ ố ệ ự ể ị ượ ụ d ng ph n m m Matlab t ệ b s li u th c nghi m ta có th xác đ nh đ c mô
ọ ủ ệ ố hình toán h c c a h th ng.
ươ ậ ạ ứ ự ổ ộ 1.3.7. Các ph ng pháp nh n d ng d a trên đáp ng quá đ và ph tín
hi uệ
ủ ộ ị ả ủ ệ ặ Tín hi u vào ch đ ng là hàm u(t) ho c dãy các giá tr nh Fourier c a hàm
ượ ơ ở ị ộ ệ ạ ậ ọ tr ng l ng g(t) trên c s quan sát các tín hi u vào ra (nh n d ng b đ ng).
ươ ậ ạ ự ậ ấ ễ 1.3.8. Các ph ng pháp nh n d ng d a trên mô hình quán tính b c nh t có tr
ố ượ ấ ự ế ứ ộ ắ ầ ề R t nhi u đ i t ng th c t có dáp ng quá đ nhanh, t ữ t d n hình ch S.
ể ơ ệ ả ườ ườ ỉ ố ượ ấ ạ Đ đ n gi n trong vi c tính toán, ng i ta th ng x p x đ i t ng d ng này đ ể
ố ượ ễ ậ ườ ư ề ố ượ đ a v đ i t ng quán tính b c 1 có khâu tr . Mô hình đ i t ng th ng có hàm
q
ạ ạ ề truy n đ t d ng:
s
=
)
( G s
e
k + t
s
1
- (1.11)
ệ ố ế ạ (cid:0) k: là h s khu ch đ i tĩnh.
(cid:0) τ ố ờ ằ : h ng s th i gian.
(cid:0) θ ễ ấ ờ ỉ : th i gian tr x p x
ươ ậ ạ ự ậ ễ 1.3.9. Các ph ng pháp nh n d ng d a trên mô hình quán tính b c hai có tr
ứ ạ ư ễ ậ ơ ạ - Mô hình quán tính b c 2 có tr tuy tính toán ph c t p h n nh ng l i mô t ả
ọ ủ ố ượ ơ ộ ữ ặ ộ chính xác h n đ ng h c c a các đ i t ng có đ c tính quá đ hình ch S. Mô
q
ề ạ hình truy n đ t có th vi ể ế ướ ạ t d i d ng:
s
=
)
( G s
e
+
t
+ t
k ) (
(
)
s
s
1
1
1
2
- (1.12)
q
Ho cặ
s
=
)
( G s
e
t
+
+
2 2 s
s
k tz 2
1
- (1.13)
- Ph
ươ ẻ ế ế ể ế ươ ng pháp k ti p tuy n và 2 đi m quy chi u: Ph ng pháp này cũng
ự ệ ố ư ế ậ ạ ượ ị ươ t ng t nh trong mô hình quán tính b c 1, h s khu ch đ i k đ c xác đ nh
ẻ ườ ớ ồ ị ộ ở ế ộ ứ ệ ậ ậ ằ b ng cách k đ ng ti m c n v i đ th đáp ng quá đ ằ ch đ xác l p. H ng
26
θ ượ ụ ể ế ằ ờ ị ễ ố ờ s th i gian tr đ ế ữ c xác đ nh b ng giao đi m gi a tr c th i gian và ti p tuy n
t đ
2
t ố 1
ể ố ượ ể ấ ằ ị ạ t i đi m u n. Các tham s ế c xác đ nh b ng cách l y 2 đi m quy chi u ;
ả ươ (33% và 67%) sau đó gi i ph ng trình phi tuy n:
t
t
/
/
t 1
2
t 1
2
t
q e
2
q e 1
+
1
0
t t
t
( iy t y
2
1
- - D - ế ) = - ớ v i i = 1,2; (1.14) - D (cid:0)
a
a
=
b
=
ln
a
t 3 t
2
t 2 t 1
2.485
- và - -
ươ ự ạ ậ ậ ộ Các ph ng pháp nh n d ng d a trên mô hình dao đ ng b c 2.
ườ ộ ủ ố ượ ặ ợ ạ ộ - Trong tr ng h p đ c tính quá đ c a đ i t ầ ng có d n dao đ ng thì c n
q
ộ ử ụ s d ng mô hình dao đ ng:
s
=
)
( G s
e
t
+
+
2 2 s
s
k tz 2
1
- ớ ệ ố ắ ầ v i h s t t d n 0< <1ζ (1.15)
ệ ố ạ ượ ẻ ườ ị - H s khuy ch đ i tính k đ ế ằ c xác đ nh b ng cách k đ ậ ệ ng ti m c n
ậ ố ạ ể ượ ớ ồ ị ở ạ v i đ th tr ng thái xác l p. Các tham s còn l i có th đ ị c xác đ nh thông
ộ ố ươ ư ươ ự ể ặ ị ươ qua m t s ph ng pháp nh ph ng pháp 2 đi m c c tr ho c ph ng pháp 3
ế ể đi m quy chi u.
ươ ự ể ể ộ ị ị - Ph ng pháp 2 đi m c c tr , khi dao đ ng kéo dài, có th xác đ nh đ ượ c
a
ứ ự ộ ố ị ị ị ể m t cách rõ ràng v trí các đi m c c tr . Ta xác đ nh các tham s theo công th c:
2
z
=
t
=
z
1
2
2
p
+ a
tm tp p
- - -
m
a
=
q =
ln
2tp tm
y y
y y
p
- (cid:0) - - (cid:0)
ườ ầ ượ ợ ự ể ể ờ - Trong tr ng h p tm và tp l n l ủ t là các th i đi m c a các đi m c c tr ị
ứ ứ ặ ộ th 1 và th 2 trong đ c tính quá đ .
ươ ị ứ ỉ ấ ự ể ế ể - Ph ế ầ ng pháp 3 đi m quy chi u, ch th y rõ đi m c c tr th 1, vì th c n
ể ế có thêm 2 đi m quy chi u khác.
y
1
p
k
i
z
=
t
=
q
.
2
2
= - t i
t t i
ln +
p
y
1
t t
t t
n
k
i
a
ln (
)
a
- - ; ; - -
= - 1
exp
y 1
sin 2 arctan az
arctan a
� � �
� � �
27
- (1.16)
2
=
+
z 1.8277 1.7652
z 0.166688
ky
2
-
a
=
1 z z
2
=
+
-
z 3.4752 1.370
z 0.1930
kt
-
it
a = (1.17) arctan az
ươ ự ạ ậ Các ph ng pháp nh n d ng d a trên mô hình có khâu tích phân.
ể ượ ự ạ ậ ầ Mô hình có thành ph n tích phân có th đ ệ c nh n d ng d a trên vi c
ủ ầ ặ ậ ậ ậ ạ ầ nh n d ng thành ph n quán tính b c 1 ho c thành ph n b c 2 c a đ i t ố ượ ng
ằ b ng cách:
ử ụ ệ ệ ệ S d ng tín hi u kích thích là tín hi u xung Kronecker thay cho tín hi u
ủ ứ ạ ở ươ ậ b c thang b i vì đáp ng d ng xung c a khâu quán tính tích phân t ng đ ươ ng
ứ ủ ậ ươ ứ ủ ế ớ v i đáp ng b c thang c a khâu quán tính t ệ ng ng n u di n tích c a xung
ộ ủ ị ằ ệ ậ ọ ượ đ c ch n có giá tr b ng biên đ c a tín hi u b c thang.
ể ử ụ ư ệ ậ ạ Có th s d ng tín hi u ra kích thích b c thang, nh ng tính toán theo đ o
ỉ ằ ư ấ ượ ể hàm, lúc này x p x b ng sai phân (y(t)y(tT))/T nh ng mà có nh c đi m là có
ể ư ố ượ ượ ỏ ả ệ th đ a đ i t ng v t ra kh i d i làm vi c cho phép.
ọ ủ ệ 1.4. Mô hình toán h c c a lò nhi t
Mô hình lò nhi tệ
28
ở Hình 1. 11. Mô hình lò đi n trệ
ủ ặ Hình 1. 12. Đ c tính c a lò nhiêt
ủ ặ ệ ủ ặ ầ ệ a. Đ c tính chính xác c a lò nhi t t b. Đ c tính g n đúng c a lò nhi
=
)
( G s
ề ượ ị Hàm truy n đ
( C s ( R s
(1.18) ầ c xác đ nh g n đúng theo: ) )
=
)
ệ ố ủ ệ ệ ở ạ ấ ấ ị Tín hi u vào c a h th ng lò nhi ơ d ng hàm n c đ n v (công su t trên t
( R s
1 s
=
ệ ở đi n tr 100%)
)
(
)
( c t
f
t T 1
t
=
(
)
t
f
k
- ệ ầ ủ ệ ố Tín hi u ra c a h th ng g n đúng:
-� � -� � T e 1 2 � � � �
=
)
( F s
Trong đó:
k +
(
)
s
1
sT 2
ừ T đây:
ấ ễ ủ ụ Áp d ng tính ch t tr c a hàm laplace
sT 1
=
)
( C s
-
(
)
s
ke + 1
sT 2
(1.19)
29
ệ ố ủ ề ấ ướ ạ ề ướ ạ Hàm truy n c a h th ng lò s y d i d ng hàm truy n d i d ng hàm
ề ủ ố ượ truy n c a đ i t ễ ng có tr :
sT 1
=
=
)
( G s
-
) )
( C s ( R s
ke + 1
sT 2
(1.20)
ớ ộ ố ậ ệ ề ộ ề ệ ỉ ỉ 1.5. Gi i thi u v các b đi u ch nh PID và m t s lu t hi u ch nh
ộ ệ ề ấ ỉ ự ộ ủ 1.5.1.C u trúc chung c a m t h đi u ch nh t đ ng
ự ộ ộ ệ ố ượ ự ừ ủ ế ộ ệ ố H th ng t đ ng là m t h th ng đ c xây d ng t ậ ba b ph n ch y u:
ế ị ề ỉ + Thi t b đi u ch nh.
ố ượ ề ỉ + Đ i t ng đi u ch nh.
ế ị ườ + Thi t b đo l ng.
- Đó là m t h th ng có ph n h i hay còn g i là h th ng có liên h ng
ộ ệ ố ệ ố ả ồ ọ ệ ượ c.
ơ ồ ệ ố ề ỉ ự ộ ượ ớ ư ệ S đ h th ng đi u ch nh t đ ng đ c gi i thi u trên hình nh sau:
ề ỉ ự ộ ơ ồ ệ ố Hình 1. 13. S đ h th ng đi u ch nh t đ ng
ệ ố ệ ộ Các tín hi u tác đ ng trong h th ng:
ị ặ ệ ầ ọ ủ ệ ố x(t): Tín hi u đ u vào c a h th ng. Còn g i là giá tr đ t.
ệ ọ ượ ượ ề ỉ ủ ệ ố y(t): Tín hi u ra c a h th ng. Còn g i là l ng đ c đi u ch nh.
ố ượ ệ ề ộ ỉ u(t): Tín hi u đi u ch nh tác đ ng lên đ i t ng.
ệ ề ỉ e(t): Sai l ch đi u ch nh.
ả ồ ệ z(t): tín hi u ph n h i.
ố ượ ệ ộ ễ fn(t): tín hi u nhi u tác đ ng lên đ i t ng.
ế ị ề ộ ộ ể ạ ầ ọ Thi ệ t b đi u khi n là m t b ph n vô cùng quan tr ng nó t o ra tín hi u
ố ượ ề ể ộ ề ể ố đi u khi n u(t), tác đ ng vào đ i t ề ớ ng đi u khi n. V i mong mu n đi u
30
ố ượ ứ ả ầ ượ ể khi n đ ượ ượ c l ủ ng ra c a đ i t ng y(t) tho mãn yêu c u, đáp ng đ c ch ỉ
ế ậ tiêu kinh t ỹ và k thu t.
ừ ể ệ ệ ẽ ầ ấ ề ủ ộ ề T hình v 3.1 ta th y đ u vào c a b đi u khi n là tín hi u sai l ch đi u
ộ ề ể ể ầ ở ộ ủ khi n e(t) = x(t)z(t), đ u ra c a b đi u khi n là u(t)=f[e(t)], ể ề b đi u khi n
ộ ầ ộ ầ ả ườ ợ ơ đ n gi n thì có m t đ u vào và m t đ u ra, trong tr ộ ề ứ ạ ng h p ph c t p b đi u
ể ầ ề khi n có nhi u đ u vào, ra.
ộ ể ụ ể ệ ổ ố ị B đi u khi n có nhi m v duy trì ệ s ự n đ nh cho h th ng nghĩa là nó
1.5.2. Đ cặ tính quá độ và các chỉ tiêu đánh giá ch tấ l
ề ộ ị ỉ ủ ệ ố đi u ch nh quá trình c a h th ng quanh m t giá tr xác l p.ậ
ngượ hệ đi uề ch nhỉ
tự đ ngộ
ộ ệ ố ể ự ộ ề ượ ệ ị đ ng đ c g i ủ ọ là n ổ đ nh khi tín hi u ra c a M t h th ng đi u khi n t
ắ ầ ả ộ ố h ệ th ng t ờ t d n theo th i gian. Đ ể mô t quá trình đ ng hay quá trình t ắ ầ t d n
ệ ố ổ ị ườ ử ụ ủ c a h th ng n đ nh ờ đó theo th i gian ng ặ i ta s d ng đ c tính quá đ . ộ Như
ả quá đ ộ mô t quá trình quá ủ ệ ố đ ộ c a h th ng. ặ Ví d ụ đ c tính quá ặ ậ v y đ c tính độ
ị ổ ủ ệ ố c a h th ng n đ nh theo th i ờ gian:
ờ ổ ị ộ ủ ệ ố Hình 1. 14. Quá trình quá đ c a h th ng n đ nh theo th i gian
ệ ề ể ự ộ ể ớ ỉ Đ đánh giá và so sánh các h đi u khi n t đ ng v i nhau ngoài ch tiêu
ổ ị ườ ấ ượ ư ạ ỉ ỉ n đ nh ng i ta còn đ a ra các ch tiêu khác. Có 3 lo i ch tiêu ch t l ng c ơ
b n:ả
ấ ượ ỉ ấ ượ ệ ố ủ ượ Ch tiêu ch t l ng tĩnh: Ch t l ng tĩnh c a h th ng đ c đánh giá
ư ủ ồ ạ ị ố ề ể ệ ệ ằ b ng sai l ch d c a quá trình đi u khi n. Nó là tr s sai l ch còn t n t i khi
=
ộ ế ượ ị quá trình quá đ k t thúc và đ th c:ứ
c xác đ nh theo công ) (cid:0) (cid:0)
( e t
s
limt
31
ấ ượ ộ ỉ ệ ố ủ ượ ỉ Ch tiêu quá đ : Ch t l ng c a h th ng đ ằ c đánh giá b ng ba ch tiêu
sau
ể ừ ờ ệ ố ắ ầ Th i gian quá đ : ờ ộ T(cid:0) là th i gian k t ở ộ khi b t đ u kh i đ ng h th ng cho
ộ ủ ệ ố ằ ặ ớ ạ ế đ n khi đ c tính quá đ c a h th ng đi vào n m trong vùng gi i h n cho phép.
y(cid:0)
s
ủ ặ ố ầ ố ầ ộ ộ ộ ị S l n giao đ ng n: Là s l n dao đ ng c a đ c tính quá đ xung quanh giá tr
max
ỉ ư ủ ặ ộ ộ ề Quá đ đi u ch nh: ề Nó đ c tr ng cho tính dao đ ng c a quá trình đi u
maxy
y(cid:0)
ộ ự ạ ệ ố ữ ỉ ộ ớ ị ch nh. Là h s gi a biên đ c c đ i ậ ủ ặ c a đ c tính quá đ v i giá tr xác l p
.
1.5.3. Phân tích các lu t đi u ch nh
ề ậ ỉ
ỷ ệ ậ ỉ ề a. Lu t đi u ch nh t l (P)
ệ ề ậ ượ ứ ị ể Tín hi u đi u khi n trong quy lu t (P) đ c xác đ nh theo công th c:
U(t) = Kp.e(t) (1.21)
ượ ấ ủ ệ ố ế ọ Trong đó Kp đ ạ c g i là h s khu ch đ i. Theo tính ch t c a khâu
ế ệ ệ ề ạ ấ ớ khu ch đ i ta th y tín hi u ra luôn luôn trùng pha v i tín hi u vào. Đi u này nói
ư ủ ể ậ ố ộ ộ lên u đi m c a khâu t ỷ ệ l ệ là t c đ tác đ ng nhanh vì v y trong công nghi p
ậ ỷ ệ ệ ổ ớ ấ ả ố ượ ị quy lu t t l làm vi c n đ nh v i t t c các đ i t ng.
ậ ỷ ệ ộ ượ ơ ả ể Tuy nhiên quy lu t t l cũng có m t nh ử ụ c đi m c b n là khi s d ng
ố ượ ệ ố ồ ạ ề ỉ ệ ớ v i các đ i t ng tĩnh h th ng đi u ch nh luôn luôn t n t i sai l ch tĩnh và
ể ử ụ ệ ố ề ỉ ươ ể ả không th s d ng trong h th ng đi u ch nh theo ch ng trình. Đ gi m giá tr ị
ệ ố ệ ố ư ệ ế ế ạ ả ạ sai l ch tĩnh ph i tăng h s khu ch đ i, nh ng khi tăng h s khu ch đ i tính
ể ư ệ ố ủ ệ ố ẽ ộ ớ ấ ổ ị dao đ ng c a h th ng s tăng lên và có th đ a h th ng t i m t n đ nh.
ệ ị ượ ử ụ ố ớ Trong công nghi p quy đ nh t ỷ ệ ườ th l ng đ ữ c s d ng đ i v i nh ng
ể ả ệ ệ ệ công ngh cho phép có sai l ch tĩnh. Đ gi m sai l ch tĩnh quy lu t t ậ ỷ ệ ườ th ng l
=
+
(
)
)
ứ ị ượ đ c xác đ nh theo công th c:
.p
( U t U K e t 0
(1.22)
ệ ủ ệ ố ể ề ể ộ Trong đó U0 là đi m làm vi c c a h th ng, tác đ ng đi u khi n luôn gi ữ
ệ ề ể ệ ệ ấ ổ ị cho tín hi u đi u khi n thay đ i xung quanh giá tr này khi xu t hi n tín hi u sai
l ch.ệ
32
ề ậ ỉ b. Lu t đi u ch nh tích phân (I)
=
)
( U t
( ) =� k e t dt
) ( � (1.23) e t dt
1 T i
ể ượ ệ ề ậ ứ ị Trong quy lu t tích phân tín hi u đi u khi n đ c xác đ nh theo công th c:
ố ờ ừ ứ ằ ọ Trong đó: ấ iT g i là h ng s th i gian tích phân. T công th c (1.5) ta th y
ỉ ạ ề ể ế ậ ị ị giá tr . U(t) ch đ t giá tr xác l p (quá trình đi u khi n đã k t thúc) khi e(t)=0.
ư ậ ư ủ ể ậ ệ ượ Nh v y u đi m c a quy lu t tích phân là tri t tiêu đ ệ c sai l ch tĩnh
c.
ỷ ệ ề ậ ỉ Lu t đi u ch nh t l tích phân (PI)
ể ừ ừ ộ ệ ượ ệ ườ Đ v a tác đ ng nhanh, v a tri t tiêu đ c sai l c tĩnh ng ế ợ i ta k t h p
ể ạ ậ ỷ ệ ậ quy lu t t ậ ỷ ệ ớ l v i quy lu t tích phân đ t o nên quy lu t t l ệ tích phân. Tín hi u
=
+
)
( U t
k
p
) ( � (1.24) e t dt
1 T i
� ) ( � e t dt � �
� � �
ể ượ ề ứ ị đi u khi n đ c xác đ nh theo công th c:
Trong đó: ế đ i.ạ ố Kp: h ệ s khu ch
ằ phân. ố ờ Ti: h ng s th i gian tích
ự ế ộ ề ử ụ ể ệ ọ Trong th c t ố ề khi s d ng b đi u khi n PI thì vi c ch n thông s đi u
ớ ố ượ ể ợ ạ ượ ề ằ khi n Kể ể ng đi u khi n nh m đ t đ c các ch ỉ tiêu p, Ti đ phù h p v i đ i t
ấ ượ ấ ọ ủ ch t l ng c a quá trình quá đ ộ ấ ộ là m t v n đ ề ề vô cùng quan tr ng. R t nhi u
ố ủ ộ ề ể ể ể ẩ ọ ộ các tiêu chu n đ tính ch n các thông s c a b đi u khi n đ có m t đáp ngứ
ợ ớ ấ ủ ệ ề ề ậ ầ đ u ra phù h p v i yêu c u ầ công ngh . V tính ch t c a lu t đi u khi n t ể ỷ lệ
ệ ố ứ ư ớ ố ớ thì có đáp ng l n nh ng sai s tĩnh l n. Khi tăng h s K ạ ượ c p cao thì đ t đ
ộ ạ ố ỏ ấ ượ ộ ủ sai s tĩnh nh xong quá trình quá đ l i dao đ ng, ch t l ng c a quá trình quá
ủ ệ ố ầ ớ ộ ẽ ấ đi và khi h s đ s x u ẽ ứ ệ ố Kp quá l n thì đáp ng đ u ra c a h th ng kín s
ặ ộ ị ị ố ư ấ ượ ủ ệ ứ m t ấ n ổ đ nh. Khi ta đ t m t giá tr K i u thì ch t l ng đáp ng c a h lúc p t
ụ ộ ờ ờ ỉ này ch ph thu c vào th i gian tích phân. Khi th i gian tích phân T ớ i l n có
ỏ ự ả ị ấ ệ ưở ủ ầ nghĩa là tín hi u u(t) có giá tr r t nh . S nh h ng c a thành ph n tích phân
ạ ộ ộ ề ứ ể ế đ n đáp ng qúa đ r t ư ộ ề ộ ấ ít nên lúc này b đi u khi n PI ho t đ ng nh b đi u
ể ỷ ệ ứ ầ ư ớ ị khi n t l . Nghĩa là đáp ng đ u ra n ổ đ nh nh ng sai s v n ố ẫ còn cao so v i yêu
33
ề ể ờ ả ỏ ầ c u đi u khi n. Khi th i gian T ộ ầ i gi m nh thì thành ph n tích phân có tác đ ng
ộ ẫ ự ứ ư ư ằ ậ ộ ố tích c c, đáp ng quá đ v n ch a có dao đ ng nh ng sai s xác l p b ng không.
ỷ ệ ậ ỉ ề d. Lu t đi u ch nh t l tích phân vi phân (PID).
ể ỷ ệ ề ặ ứ ượ ầ ủ M c dù đi u khi n t l tích phân đã đáp ng đ ầ c đ y đ các yêu c u
ấ ượ ề ườ ư ữ ợ ượ ể ch t l ng trong nhi u tr ng h p, nh ng còn nh ng nh c đi m mà chúng ta
ở ể ỏ ấ ượ ầ ể ề ườ đã phân tích trên. Đ th a mãn yêu c u ch t l ng đi u khi n ng i ta s ử
ể ỷ ệ ọ ắ ộ ượ ộ ề ụ d ng b đi u khi n t l tích phân vi phân g i t t là PID. B PID đ c áp
ộ ễ ớ ủ ư ể ộ ụ d ng r ng rãi vì nó có hàm tr l n, mang u đi m c a các b P, PI, PD. Hàm
i
=
=
+
+
+
+
)
( G s
K
K
ề ạ ạ truy n đ t có d ng nh
p
T s d
p
K s d
K s
1 T s i
� 1 � �
� = � �
(1.25) ư sau: ( ) U s ( ) E s
ả ủ ề ể ệ ộ Trong ho t ạ đ ng ộ ủ ộ c a b PID, hi u qu c a tác đ ng đi u khi n tích phân
ạ ừ ự ệ ề ỷ ệ ặ ệ ự ề là lo i tr s truy n tín hi u tăng theo t , đ c bi l t s truy n tăng theo t ỷ lệ
ặ ặ ạ ầ ễ ớ ộ ề ụ ằ ỉ ệ ủ c a nhi u l n b ng cách hi u ch nh liên t c ho c l p l ể i đ u vào b đi u khi n,
ườ ặ ạ ộ ọ ộ vì lý do đó đôi khi ng i ta g i nó là tác đ ng l p l ố i. T c đ ộ mà tác đ ng đó
ặ ạ ộ ộ ầ ữ ượ ằ ố ị “l p l ặ i” nhân đôi ho c tác đ ng t ỷ l ệ m t l n n a đ c xác đ nh b ng t c đ ộ
l p ặ l iạ Ti.
ư ế ộ ể ướ ự Nh đã bi t, tác đ ng đi u ề khi n vi phân có khuynh h ng d phòng
ướ ả ố ướ tr ổ c các thay đ i trong tín hi u ệ sai s và do đó làm gi m khuynh h ng dao
ổ ủ ầ ộ ứ ộ ộ đ ng. Vì tác đ ng vi phân đáp ng v i ớ t c ố đ thay đ i c a đ u ra nên g i ọ là tác
ả ố ộ ờ ộ ấ ờ ớ Còn h sệ ố ộ đ ng t c đ . Kho ng th i gian T ặ d g i ọ là đ su t ho c th i gian s m.
ế ạ khuy ch đ i K ả ờ ộ d là kho ng th i gian T phân làm cho tác d mà trong đó tác đ ng vi
ề ộ ủ ặ ơ ể ỷ l ộ ề ệ s m ớ h n. Đ c tính quá đ c a b đi u đ ng ộ hình thành b i ở đi u khi n t
34
ể ượ ớ ệ khi n PID đ c gi i thi u trên hình sau:
ộ ủ ộ ề ể ặ Hình 1. 15. Đ c tính quá đ c a b đi u khi n PID
ự ế ộ ể ạ ượ ằ ố ế ắ ộ Trong th c t b PID có th t o đ c b ng cách m c n i ti p hai b PI và
=
+
+
)
)
( G s
K
p
T s d
ư ấ PD có c u trúc nh sau:
� � 1 ( 1 1 � � T s � � i
(1.26)
ờ ồ ườ ử ụ ự ề ộ Đ ng th i ng ộ i ta s d ng r ng rãi các b PID th c mà hàm truy n có
=
+
)
( G s
K
p
T s 1 + d T s T s i
d
� 1 � �
� (1.27) �+ 1 �
d ng:ạ
ườ ầ ố ệ ậ ặ ợ Trong tr ề ặ ng h p đ c tính t n s PID là đ c tính ti m c n thì hàm truy n
=
+
)
( G s
K
p
T s 1 + d T s T s i
d
� 1 � �
� (1.28) �+ 1 �
ể ạ ủ ộ ề c a b đi u khi n có d ng:
ươ ự ộ ề ể ề ạ ố T ng t b đi u khi n PID s có hàm truy n gián đo n:
1
=
+
+
)
( G z
K
p
T z d . T
z
T . T z i
� 1 � �
� z �- 1 �
- (1.29)
n
ươ ạ Ph ng trình sai phân có d ng:
)
)
(
)
( u kT
( e kT
) + T 1
d
e
0
= + D - (cid:0) k (1.30) � � T d T T T = ki � ( K e kT � �
ễ ố ể ố ườ ộ ọ ộ Ngoài ra đ ch ng nhi u t t ng i ta còn dùng b PID có b l c mà hàm
35
ề ạ truy n có d ng:
+
+
K
s
p
TT i d
TT i d N
� T � i �
� + 1 � �
� � � � � �
=
+
+
)
( G s
K
p
1 T s i
T i
� � 1 � � �
� � = � �+ 1 �
T s d T s d N
� � + � � � � T s d N
T d N � +� 1 �
� � �
(1.31)
ị ướ Trong đó N là giá tr cho tr ế c (500 đ n 1000)
ố ộ ậ ủ ệ ộ ộ Tác đ ng c a vi c tăng m t thông s đ c l p.
ả ố ộ ậ ự ổ B ng 1. 2. S thay đ i thông s đ c l p
ỏ ề ầ (cid:0) Ph n m m mô ph ng MATLAB
ươ ộ ươ ế ằ Ch ng trình MATLAB là m t ch ng trình vi t cho máy tính nh m h tr ỗ ợ
ậ ớ ầ ử ơ ả ậ ọ cho các tính toán khoa h c và kĩ thu t v i các ph n t c b n là ma tr n trên máy
ế tính cá nhân do công ty “The MATHWORKS” vi t ra.
ượ ậ ệ ề ể ở ộ MATLAB đ c đi u khi n b i các t p l nh, tác đ ng qua bàn phím. Nó
ệ ậ ả ộ ọ ị ớ cũng cho phép m t kh năng l p trình v i cú pháp thông d ch l nh – còn g i là
ậ ệ ủ ệ ế Script file. CÁc l nh và t p l nh c a MATLAB lên đ n hàng trăm và ngày càng
ư ệ ở ộ ứ ụ ở ợ ượ đ c m r ng b i các th vi n tr giúp hay thông qua các hàm ng d ng đ ượ c
ừ ườ ử ụ ể ỏ ự xây d ng t ng ệ ố i s d ng. MATLAB chuyên dùng đ mô ph ng các h th ng
ệ ử ệ ố ị ệ ự ộ t đ ng, các h th ng trang b đi n đi n t …
ấ ườ ẩ ọ MATLAB cung c p cho ng i dùng các toolbox tiêu chu n tùy ch n, ng ườ i
36
ể ạ ủ ộ ồ ượ ụ dùng có th t o ra các h p công c riêng c a mình g m các “mfiles” đ c vi ế t
ể ử ụ ụ ể ứ ụ ậ ợ ướ d i các ng d ng c th . Chúng ta có th s d ng các t p tin tr ủ giúp c a
ứ ẵ ớ ệ MATLAB cho các ch c năng và các l nh liên quan v i các toolbox có s n.
ử ổ ề ệ ầ Hình 1. 16. C a s làm vi c ph n m m MATLAB
ủ ự ề ệ ầ ơ ậ Màn hình chính c a ph n m m MATLAB n i th c hi n các thao tác nh p
ố ượ ứ ề ả ị ố ệ s li u, các công th c tính toán, xác đ nh hàm truy n, kh o sát đ i t ng nghiên
ồ ị ủ ư ẽ ố ượ ệ ố ộ ứ c u cũng nh v các đ th c a đ i t ng qua đó đánh giá h th ng m t cách
ụ ỗ ợ ề ề ầ ấ ổ t ng quát. Có r t nhi u công c h tr trên ph n m m MATLAB cho ng ườ ử i s
ụ ử ụ ư ệ ấ ớ ề ụ d ng, trong đó Simulink là công c s d ng nhi u nh t v i các th vi n, các s ơ
ố ườ ử ụ ả ơ ươ ồ đ kh i cho phép ng i s d ng đ n gi n hóa các ph ng trình tính toán, các
ệ ủ ố ượ ố ể ệ ơ ồ ự m i quan h c a đ i t ố ố ng và xây d ng s đ kh i qua đó th hi n các m i
ệ ữ ạ ượ ủ ố ượ ả ầ quan h gi a các đ i l ng c a đ i t ng c n kh o sát.
ụ ể ộ ỏ Simulink là m t công c dùng đ phân tích, mô hình và mô ph ng các h ệ
ộ ớ ố ườ ệ ử ụ ồ ọ ệ ằ ọ th ng đ ng h c v i môi tr ự ng giao di n s d ng b ng đ h a. vi c xây d ng
ượ ơ ạ ộ ả ấ ằ ả ộ mô hình đ c đ n gi n hóa b ng các ho t đ ng nh p chu t kéo và th . Simulink
ộ ộ ư ệ ả ệ ố ớ ụ ệ ồ bao g m m t b th vi n kh i v i các công c toàn di n cho c vi c phân tích
ủ ế ế ầ ọ ộ tuy n tính và phi tuy n. Simulink là m t ph n quan tr ng c a Matlab và có th ể
37
ể ổ ạ ậ ễ d dàng chuy n đ i qua l i trong quá trình phân tích và đánh giá, vì v y ng ườ i
ụ ượ ư ế ủ ả ườ ể ậ dùng có th t n d ng đ c u th c a c hai môi tr ệ ng trong vi c phân tích,
ố ượ ả ứ ầ kh o sát và đánh giá đ i t ng c n nghiên c u.
ử ổ ư ệ ủ Hình 1. 17. C a s th vi n Simulink c a MATLAB
ố ể ự ư ệ ơ ồ ệ ệ Trên dao di n Simulink có các th vi n, các s đ kh i đ th c hi n gép
ầ ủ ườ ử ụ ặ ệ ớ ự ỗ ợ ủ ầ ố n i theo yêu c u c a ng i s d ng. đ c bi t v i s h tr c a ph n help giúp
ệ ơ ễ ả ơ ườ ử ụ cho quá trình làm vi c đ n gi n và d dàng h n cho ng i s d ng.
38
ử ổ ệ ệ Hình 1. 18. C a s giao di n làm vi c trên Simulink
ử ổ ự ệ ệ ệ ơ Trên c a s dao di n làm vi c trên Simulink, n i th c hi n các thao tác
ố ơ ồ ủ ố ượ ồ ị ế ả ự ả ầ ghép n i s đ c a đ i t ệ ủ ố ng c n kh o sát và đ th k t qu th c hi n c a đ i
ả ả ờ ượ t ng trong kho ng th i gian kh o sát.
ấ ủ ố ượ ặ ươ ề Tùy vào các đ c tính, tính ch t c a đ i t ng và ph ể ng pháp đi u khi n
ệ ự ự ọ ợ ố ợ ố ề ể đ ta th c hi n l a ch n các kh i phù h p. Trên Simulink tích h p kh i đi u
ệ ể ề ể ể ề ả ờ ố ằ khi n PID, đi u khi n m Puzzy… nh m giúp vi c kh o sát đi u khi n đ i
ố ấ ườ ử ụ ổ ộ ượ t ộ ng m t cách t t nh t, qua đó giúp ng i s d ng đánh giá m t cách t ng quan
39
ự ọ ươ ố ư ấ ượ ứ và l a ch n ph ng pháp t i u nh t cho đôi t ng nghiên c u.
ƯƠ Ỏ Ế Ế CH Ệ Ố NG 2: THI T K , TÍNH TOÁN VÀ MÔ PH NG H TH NG
Ự Ộ Ả Ấ Ề Ỉ Ự Ệ Ộ T Đ NG ĐI U CH NH NHI T Đ LÒ S Y NÔNG S N TH C
PH MẨ
ế ế ệ ề ỉ ệ ộ ệ 2.1. Thi t k h đi u ch nh nhi t đ lò nhi t
S đ kh i c a h th ng:
ố ủ ệ ố ơ ồ
ộ ệ ố ề ỉ ự ộ ượ ự ừ ộ M t h th ng đi u ch nh t đ ng đ c xây d ng t ậ ba b ph n chính:
ế ị ề Thi ỉ t b đi u ch nh C(control)
ố ượ ề Đ i t ỉ ng đi u ch nh O(Obiect)
ế ị ườ Thi t b đo l ng M(Measurement)
ố ề ệ ố ồ ế ệ ố ề ỉ ơ ồ Đó là h th ng có h i ti p. S đ kh i v h th ng đi u ch nh t ự ộ đ ng
ượ ẽ ư đ c v nh hình sau:
ơ ồ ố ủ ệ ố Hình 2. 1. S đ kh i c a h th ng
ệ ố ệ ộ Các tín hi u tác đ ng lên h th ng:
ệ u: tín hi u vào
y: tín hi u raệ
ệ ề ộ ỉ x: tín hi u đi u ch nh tác đ ng
ề ệ ỉ C: sai l ch đi u ch nh
ồ ế ệ x: tín hi u h i ti p.
Thi
40
ế ế ơ ộ ề ệ ố ấ t k s b v h th ng s y
ệ ố ấ Hình 2. 2. H th ng s y
ướ ấ ồ Kích th c bu ng s y:
ề ộ ề ề Chi u dài: 4m, chi u r ng: 3m, chi u cao: 1.5
ơ ồ ể ộ ị ệ ộ ệ ố ể ề ạ Đ ng c g m: màn hình hi n th nhi t đ , h th ng đi u khi n, qu t gió thi ế t
ệ ị b gia nhi t.
ả ế C m bi n đo nhi ệ ộ t đ
2.2. Tính toán
2.2.1 Mô hình lò nhi t:ệ
41
Hình 2. 3. Mô hình lò nhi tệ
ề ệ 2.2.2. Hàm truy n lò nhi t
ề ệ ệ ố ượ ả ằ Quá trình truy n nhi t trong h th ng lò nung đ c mô t b ng ph ươ ng
ể ề ể ạ ệ ộ ế ấ trình vi phân đ o làm riêng. Đ đi u khi n nhi ả t đ lò s y ta ph i tuy n tính hóa
ươ ư ạ ươ ấ ộ ph ng trình đ o hàm riêng và đ a ph ọ ủ ng trình đ ng h c c a lò s y v d ề ướ i
ươ ươ ệ ữ ấ ấ ố ạ d ng ph ng trình vi phân th ng. M i quan h gi a công su t cung c p cho lò
q
ω θ ệ ộ ủ ượ ể ư (t) và nhi t đ c a lò (t) đ
)
d
t
+
q
=
(
)
(
)
t
w k
t
T
dt
ễ c bi u di n nh sau: ( (2.1)
ề ủ ố ờ ệ ố ừ ề ằ Trong đó, T là h ng s th i gian, k là h s truy n. T đó hàm truy n c a lò
=
)W ( s
k + (2.2) Ts 1
ẽ ạ nung s có d ng:
ω θ ả ế ự ọ ổ ờ ớ V i gi thi t (t)=1(t), s thay đ i (t) trong lò theo th i gian hay còn g i là
ư ườ ạ ộ quá trình quá đ trong lò có d ng nh đ ng cong I.
ủ ặ ệ Hình 2. 4. Đ c tính c a lò nhi t
ể ể ệ ố ủ ề ễ Theo ZieglerNichols có th bi u di n hàm truy n c a h th ng lò nung
ề ủ ố ượ ướ ạ d i d ng hàm truy n c a đ i t ễ ng có tr :
sT 1
=
(
)
s
W
-
ke + 1
sT 2
42
(2.3)
ủ ằ ờ ệ ằ t. Các h ng Trong đó: 1T là th i gian tr , ễ 2T là h ng s th i gian c a lò nhi ố ờ
ượ ồ ị ườ ị ấ ố ờ s th i gian đ ằ c xác đ nh b ng đ th (đ ể ng g p khúc II, hình a ). Khai tri n
1T se
2
3
)
(
(
)
T s 1
+
+
= (cid:0)
ổ thành chu i taylor:
e
R
= + 1
...(
)
T s 1 2!
T s 1 1!
T s 1 3!
(2.4)
ư ậ ố ạ ủ ề ỏ ệ B qua các s h ng d b c cao ta có hàm truy n c a lò nhi t vi ế ướ i t d
W=
d ng:ạ
+
+
(
k ) ( 1
) 1
T s 1
T s 2
(2.5)
ế ế ộ ề ỉ ố ươ 2.2 .3. Thi t k b đi u ch nh PID s theo ph ng pháp Ziegler
Nichols
ơ ồ ấ ộ S đ c u trúc b PID:
ộ ơ ồ ấ Hình 2. 5. S đ c u trúc b PID
ươ ế ế ộ ề ể Các ph ng pháp thi t k b đi u khi n PID
a. Ph
ươ ng pháp Ziegler Nichols th ứ nh tấ
ươ ườ ố ượ ụ ớ Ph ng pháp này th ng áp d ng cho đ i t ư ng có quán tính l n nh lò
ả ằ ề ạ nhi ệ ượ t đ c mô t b ng hàm truy n đ t:
T s 1
=
W (
)
-
s
Ke + 1
T s 2
43
(2.6)
2T đ
1T ,
ớ ượ ằ ị ươ ự ệ V i các k, c xác đ nh b ng ph ủ ng pháp th c nghi m PID c a
=
+
+
)
( D s
C
ạ ZieglerNichols có d ng:
T s d
1 T s i
� 1 � �
� � �
(2.7)
iT và
=
=
C
ớ ệ ố ệ ố ứ ế ề ạ Trong đó C ng v i h s truy n(h s khu ch đ i), ố ằ dT là h ng s
iT
dT
T= 12
T 0,5 1
1, 2T 2 kT
ố ươ ứ ớ ằ tích phân và h ng s vi phân t ng ng, v i ; ;
=
=
)
C
( D s
c
ủ ệ ỉ Hi u ch nh PI c a ZieglerNichols là:
0,9T 2 kT 1
1 T s 1
� +� 1 �
� � �
V iớ (2.10)
=
=
C
k
C=
k
CT=
i
pk
ạ ỷ ệ ế ể ỉ Hi u ch nh khu ch đ i t l P: D(s)=C
d
d
C T i
1T 1 kT 2
V i ớ , kí hi u ệ ; ; .
=
+
+
k
ố ơ ệ ụ ệ ề ạ ổ ỉ Đ i v i h liên t c hi u ch nh PID có hàm truy n d ng t ng quát là:
)W ( s
p
k s d
k i s
(2.11)
ố ớ ể ế ổ Chuy n sang mi n r i r c s d ng bi n đ i Z đ i v i khâu vi phân:
df
z
1
1
) =
(
)
Z
( F z
Z
1
.
1 T
1 T
z
- - - (2.12) ề ờ ạ ử ụ ) ( � � t = � � dt � �
ề ủ Hàm truy n c a khâu vi phân
1
=
(
)
z
k
W
z Tz
- (2.13)
(
)
t
df
=
ươ ượ ể ươ ạ Ph ng trình vi phân đ c chuy n sang ph ng trình sai phân d ng:
)
-
{
( f kT
f
T
) 1
( -� k �
} � � (2.13)
dt
1 T
= t kT
44
ề ấ ễ ể Hình 2. 6. Bi u di n mi n l y tích phân
ư ậ ẽ ươ Nh v y s có ba ph ng pháp tính tích phân:
Cách 1: Tích phân theo hình thang ABCD
ữ ậ ề Cách 2: Tích phân theo hình ch nh t lùi v phía sau ABFD
ữ ậ ế ề ướ Cách 3: Tích phân theo hình ch nh t ti n v phía tr c AECD.
=
Theo cách 1 ta có:
)
( u kT
( u k
+ T
)1
T 2
=
- (2.14)
)
) +
-
{
( u kT
( u k
+ T
( f kT
f
T
) 1
) 1
( -� k �
} � � (2.15)
T 2
+
=
=
)
k
( G z i
i
) )
( U z ( F z
k T z i z 2
1 1
Và (2.16) -
=
Theo cách 2 ta có:
)
( u kT
( u k
+ T Tf
T
) 1
) 1
( -� k �
� � (2.17)
=
=
)
k
( G z i
-
) )
( U z ( F z
k Tz i z 1
Và (2.18) -
Theo cách 3ta có:
)
(
)
( u kT
( u k
) 1
45
= - + T Tf kT (2.19)
=
=
)
( G z i
k i
) )
( U z ( F z
k z i z 1
Và (2.20) -
ẽ ề ủ Theo cách 1 hàm truy n c a PID theo z s là :
z
1
=
+
+
)
k
k
( G z C
p
d
z
+ z z
k T i 2
1 1
- - (2.21) -
ở ệ ệ ệ đây ta kí hi u tín hi u vào là f(t), tín hi u ra là u(t),
ế ủ ệ ố ố ớ ộ ề ể ở ọ ộ ệ g i đ l ch bi n c a h th ng là e(t) thì đ i v i b đi u khi n PID đây là
ệ ề ể ạ
)
)
e
T
( + e kT
T
e
) 1
) 1
� �
=
+
� � +
)
)
( u kT
( k e kT
k
p
d
k T i
( � k � T
( � k � 2
- - - tín hi u đi u khi n có d ng: ( e kT (2.22)
ồ ờ Đ ng th i ta cũng có:
)
)
e
T
e
T
T
) 1
2
) + 1
2
( � k �
( � k �
� �
� T � +
u
T
k
) 1
) 1
k e p
d
k T i
( � k �
= � �
( � k �
+ � T �
( � � e k � � T
( � � k e � � 2
- - - - - - -
ừ ứ ể T các bi u th c ta có:
)
)
- - - -
{
( u kT
k
( e kT
e
T
) 1
) 1
p
( � u k �
= � T �
( � k �
} � �
+
)
)
( e kT
e
T
T
2
) 1
( � k �
( � � k e 2 � �
� �
+
k
d
+
)
( e kT
e
T
T ) 1
+
� � +
T
) 1
k T i
( -� u k �
� �
( -� k � 2
d
=
+
+
- - -
)
( e kT
e
T
) 1
p
( � k �
� �
k d T
k 2 T
k T i 2
k T i 2
� k � �
� � �
� + k � p �
� � �
+
- - - (2.23)
)
e
T
T
2
) 1
( � k �
( + � � u k � �
� . �
dk T
- -
ừ ả ượ ể ệ ể ấ ị ế T các k t qu thu đ ề c trên ta th y: tín hi u đi u khi n u có th xác đ nh
,
,
ế ọ ờ ộ ề ố ủ ị ỉ ượ ạ đ c t ể i m i th i đi m n u ta bi ế ượ t đ c giá tr tham s c a b đi u ch nh các
p
d
i
k k k . M t khác nh ph ặ
ờ ươ ị ượ tham s ố ng pháp này ta xác đ nh đ ệ ố c các h s này.
b. Ph
ươ ứ ng pháp ZieglerNichols th hai
ươ ử ụ ự ể ệ ặ Ph ng pháp th c nghi m này có đ c đi m không s d ng mô hình toán
ấ ả ọ ủ ố ượ h c c a đ i t ỉ ng, ngay c mô hình x p x .
46
Mô hình:
ủ ệ ố ơ ồ ấ Hình 2. 7. S đ c u trúc c a h th ng
ệ ố ế ị ạ Hình 2. 8. Xác đ nh h s khu ch đ i
thk thì h kín
ế ạ ằ ộ ộ ệ ở Thay b PID b ng b khu ch đ i tăng k lên biên gi ớ ổ i n
ị đ nh.
=
=
ị ư ể
K
K
0.5
th
p
=
=
=
)
K
0.45
( R s
K
ố ộ ề Xác đ nh tham s b đi u khi n nh sau: ( ) R s ế ộ ọ N u ch n b P thì:
p
K T , th i
T 0.85 th
� � 1 +� � 1p T s � � i
=
+
+
)
( R s
K
ế ọ ộ N u ch n b PI thì: v i ớ
T s d
1 T s i
� 1p � �
� � �
=
=
=
K
0.6
0.12
p
K T ; th i
T T 0.5 ; th d
T th
ế ộ N u dùng b PID thì: (2.24)
47
V i ớ
ượ ủ ể ươ ố ượ ụ Nh c đi m c a ph ỉ ng pháp này là ch cáp d ng cho đ i t ng có đ ượ c
ế ộ ớ ổ ệ ệ ế ạ ị ỉ ch đ biên gi ệ ố i n đ nh khi hi u ch nh h s khu ch đ i trong h kín.
ỏ ể ề ệ ố 2.3 Mô ph ng h th ng đi u khi n
ừ ứ ể ề ằ ị T mô hình tính toán ta có hàm truy n xác đ nh b ng bi u th c:
sT 2
=
(
)
s
W
-
ke + 1
sT 1
(2.25)
(
)
s
W
=
DT
ề ủ ố ượ ễ ể ở ạ Bi u di n hàm truy n c a đ i t ng d ng:
+
+
(
k ) ( 1
) 1
T s 1
T s 2
(2.26)
ố ượ Mô ph ng đ i t ỏ ng:
ệ ố ơ ồ ề ỏ ỉ ệ ộ ủ ệ Hình 2. 9. S đ mô ph ng h th ng đi u ch nh nhi t đ c a lò nhi t
ủ ố ượ ứ Đáp ng c a đ i t ng:
48
ộ Hình 2. 10. Quá trình quá đ trong lò nhi ệ t
S đ mô ph ng h th ng đi u ch nh nhi
ệ ố ơ ồ ề ỏ ỉ ệ ộ ệ ố ệ t đ h th ng lò nhi t dùng
ệ ố
ơ ồ
ề
ỏ
ỉ
ệ ộ
ệ
Hình 2. 11. S đ mô ph ng h th ng đi u ch nh nhi
t đ lò nhi
t dùng PID
PID
ề ầ ầ ả ớ ị Kh o sát trên ph n m m Matlab Simulink v i các giá tr ban đ u khác nhau
ư nh sau:
ườ Tr ợ ng h p 1:
=
=
(
(
)
s
40
180
ố ể ả ệ ệ ộ Cho các tham s đ kh o sát quá trình nhi t trong lò: k=50 (nhi ậ t đ xác l p
) s T ; 1
T 2
ấ ầ ộ (50 đ C)/ph n trăm công su t(100%)); .
T 1
=
=
k
5.4
p
1.2 T 2
=
0.0675
ố ủ ộ ề ư ể Ta có các tham s c a b đi u khi n PID nh sau:
80
ik =
iT
T= 22
=
T =
20
108
d
dk =
T 2 2
=
+
+
k
s W ( ) PID
p
T s d
1 T s i
� 1 � �
� � �
+
+
s
20
ị ừ Thay các giá tr v a tìm vào:
PID s
s
1 80
� = W ( ) 5.4 1 � �
� � �
Ta đ c:ượ
49
ế ỏ ượ K t qu mô ph ng đ ả ể ệ c th hi n:
ộ ề ị ặ ế ả ỏ ớ ể ứ Hình 2. 12. K t qu mô ph ng Matlab ng v i giá tr đ t khi dùng b đi u khi n
ệ ố ề ỉ ệ PID trong h th ng đi u ch nh lò nhi t
ị ặ ệ ế ả ỏ ớ ỉ ứ Hình 2. 13. K t qu mô ph ng Matlab ng v i giá tr đ t khi hi u ch nh PID
50
ệ ố ề ỉ trong h th ng đi u ch nh lò nhi ệ t
ố ớ ệ ố ề ố ộ ỉ ệ t
ỉ ệ Hình 2. 14. B thông s PID sau khi hi u ch nh đ i v i h th ng đi u ch nh nhi ệ ộ đ lò nhi t
ườ Tr ợ ng h p 2:
=
=
(
(
)
s
30
120
ố ể ả ệ ệ ộ Cho các tham s đ kh o sát quá trình nhi t trong lò: k=60 (nhi ậ t đ xác l p
) s T ; 1
T 2
ầ ấ ộ (60 đ C)/ph n trăm công su t(100%)); .
T 1
=
=
k
4.8
p
1.2 T 2
=
0.08
ố ủ ộ ề ư ể Ta có các tham s c a b đi u khi n PID nh sau:
60
ik =
iT
T= 22
=
T =
15
72
d
dk =
T 2 2
=
+
+
k
s W ( ) PID
p
T s d
1 T s i
� 1 � �
� � �
=
+
+
s
15
ị ừ Thay các giá tr v a tìm vào:
PID s W ( )
s
1 60
� 4.8 1 � �
� � �
51
Ta đ c:ượ
ộ ề ị ặ ế ả ỏ ớ
52
ệ ố ệ ề ỉ ể ứ Hình 2. 15. K t qu mô ph ng Matlab ng v i giá tr đ t khi dùng b đi u khi n PID trong h th ng đi u ch nh lò nhi t
ị ặ ệ ế ả ỏ ớ ỉ ứ Hình 2. 16. K t qu mô ph ng Matlab ng v i giá tr đ t sau khi hi u ch nh PID
ệ ố ề ỉ ệ trong h th ng đi u ch nh lò nhi t
53
ố ớ ệ ố ề ộ ố ỉ ỉ ệ Hình 2. 17. B thông s PID sau khi hi u ch nh đ i v i h th ng đi u ch nh nhi ệ t
độ
ườ Tr ợ ng h p 3:
=
=
(
(
)
s
50
200
ố ể ả ệ ệ ộ Cho các tham s đ kh o sát quá trình nhi t trong lò: k=70 (nhi ậ t đ xác l p
) s T ; 1
T 2
ấ ầ ộ (60 đ C)/ph n trăm công su t(100%)); .
T 1
=
=
k
6
p
1.2 T 2
=
0.06
100
ố ủ ộ ề ư ể Ta có các tham s c a b đi u khi n PID nh sau:
ik =
iT
T= 22
=
T =
25
150
d
dk =
T 2 2
=
+
+
k
s W ( ) PID
p
T s d
1 T s i
� 1 � �
� � �
=
+
+
ị ừ Thay các giá tr v a tìm vào:
s
25
PID s
s
1 100
� W ( ) 6 1 � �
� � �
54
Ta đ c:ượ
ộ ề ị ặ ế ả ỏ ớ
ệ ố ệ ề ỉ ể ứ Hình 2. 18. K t qu mô ph ng Matlab ng v i giá tr đ t khi dùng b đi u khi n PID trong h th ng đi u ch nh lò nhi t
ị ặ ế ệ ả ỏ ớ ỉ ứ Hình 2. 19 K t qu mô ph ng Matlab ng v i giá tr đ t sau khi hi u ch nh PID
55
ệ ố ề ỉ ệ trong h th ng đi u ch nh lò nhi t
ố ớ ệ ố ề ộ ố ỉ ệ t
ỉ ệ Hình 2. 20. B thông s PID sau khi hi u ch nh đ i v i h th ng đi u ch nh nhi ệ ộ đ lò nhi t
ậ Nh n xét:
ừ ườ ợ ở ộ ề ế ả ấ T ba tr ng h p đã xét ể ỏ trên và k t qu mô ph ng ta th y b đi u khi n
ộ ọ ố ả ệ ố ệ ổ ứ ờ ị giúp h th ng làm vi c n đ nh, đ v t l gi m, th i gian đáp ng nhanh, h ệ
ấ ượ ề ệ ấ ộ ố ỉ ố th ng làm vi c êm, đ quá đi u ch nh th p, ch t l ệ ố ng h th ng t ộ ề t, b đi u
ớ ừ ứ ề ể ầ ộ ợ ề ố khi n PID v i t ng kênh có b tham s thích h p đáp ng yêu c u v tính đi u
ủ ừ ệ ổ ể ạ ơ ị ấ ệ ố khi n c a t ng kênh qua đó giúp h th ng làm vi c n đ nh h n và đ t ch t
56
ơ ượ l ng cao h n.
Ậ Ế K T LU N
ổ ồ ố ủ ệ ề Trong khuôn kh Đ án t t nghi p, đ tài c a em đã hoàn thành đ ượ c
ữ ề ấ nh ng v n đ sau:
ề ệ ố ể ổ ự ả ấ ẩ ấ Tìm hi u t ng quan v h th ng lò s y nông s n th c ph m và các v n
ự ễ ế ề đ liên quan đ n th c ti n.
Qua đây n m đ
ắ ượ ề ơ ở ể ự ộ ế ế ề c v c s lý thuy t đi u khi n t ề đ ng, lý thuy t đi u
ụ ề ế ế ế ể ể ấ ơ ở khi n tuy n tính và nh t là áp d ng c s lý thuy t đi u khi n tuy n tính đ gi ể ả i
ế ấ ự ự ề ẩ ả ấ ả ệ ố quy t v n đ xây d ng và kh o sát h th ng lò s y nông s n th c ph m, qua đó
ứ ầ ủ ế ế ố ữ ổ b sung và c ng c nh ng ki n th c c n thi ả t cho b n thân.
Đã có th t
ể ự ậ ự ượ ướ ả ế ủ ắ l p và xây d ng đ c h ng gi ề i quy t c a đ tài n m rõ
ố ượ ự ể ề ả ầ ượ đ c cách xây d ng đ i t ng trên ph n m m Matlab đ kh o sát đánh giá và
ế ế ệ ố thi t k h th ng.
ệ ấ ầ ỏ ượ ự ề Qua vi c đi sâu vào ph n m m mô ph ng Matlab ta th y đ c s đa năng
ự ễ ư ả ấ ớ ụ ủ ứ ộ cũng nh kh năng ng d ng c a nó là r t l n và r ng rãi trong th c ti n.
ượ ị ố ơ ự ể ế ủ ề ả Em đã đ c trang b t t h n s hi u bi t c a b n thân v các công c ụ
57
ự ế ụ ứ ề ể ể ấ ớ ủ ộ ề đi u khi n và ng d ng r t l n c a b đi u khi n PID trong th c t .
ƯỚ Ủ Ề H Ể NG PHÁT TRI N C A Đ TÀI
ử ụ ụ ề ế ể ế ể ả ề Đ tài s d ng công c là lý thuy t đi u khi n tuy n tính đ đánh giá,kh o
ế ế ệ ố ự ộ ề ỉ ệ ộ sát, tính toán, thi ỏ t k và mô ph ng h th ng t đ ng đi u ch nh nhi t đ lò
ệ ơ ở ể ự ế ề ệ ố ự ộ nhi t qua đó đóng góp vào c s đ xây d ng m t mô hình th c t v h th ng
ề ỉ ệ ộ ệ ụ ụ ứ ệ ằ ự ộ t đ ng đi u ch nh nhi t đ là nhi t nh m ph c v trong vi c nghiên c u cũng
ư ệ ả ư ề ầ ấ ấ ớ nh vi c s n xu t. Tuy v n đ này không m i nh ng ph n nào đó giúp ích cho
ứ ề ệ ố ệ ề ả ấ ộ ơ ề vi c nghiên c u v h th ng nhi u chi u m t cách đ n gi n nh t, qua đó giúp
ệ ố ệ ề ề ế ề ể ế ộ ằ vi c đánh giá h th ng nhi u chi u b ng lý thuy t đi u khi n tuy n tính m t
ả ơ ệ cách hi u qu h n.
ề ế ạ ượ ể ả ả ả ấ Đ đánh giá v k t qu thì b n thân em c m th y không đ t đ c nh s ư ự
ệ ợ ề ấ ự mong đ i. Trong quá trình th c hi n do không bao quát đ ượ ố c t i đa v n đ nên
ượ ư ượ ố ố ư ế ấ ả ả ế k t qu thu đ c ch a đ c nh mong mu n t t nh t. Tuy các k t qu thu đ ượ c
ấ ươ ỉ ư ứ ề ầ ầ ố ch mang tính ch t t ể ng đ i nh ng ph n nào đã đáp ng yêu c u đi u khi n
ộ ầ ữ ễ ượ ặ đ c đ t ra. M t l n n a em xin chân thành c m n ả ơ PGS. TS. Nguy n Hoa L ư
ư ể ệ ạ ậ ầ ỹ và các quý th y cô cũng nh toàn th các b n sinh viên Vi n K thu t – Công
ệ ề ệ ề ể ả ạ ỡ ồ ấ ngh đã t o đi u ki n và giúp đ em r t nhi u đ em hoàn thành b n Đ án t ố t
ự ệ ệ ầ ế nghi p này. Trong quá trình th c hi n n u có sai sót mong quý th y cô đóng góp
ể ề ượ ệ ơ và góp ý đ đ tài đ c hoàn thi n h n.
58
ả ơ Em xin chân thành c m n!
59
Ả Ệ TÀI LI U THAM KH O
ủ ư ễ ươ ế ề Giáo trình lý thuy t đi u [1] Nguy n Hoa L (ch biên), Lê Văn Ch ng,
ể ự ộ ệ ế ạ ọ ấ ả khi n t đ ng h tuy n tính , Nhà xu t b n đ i h c Vinh, 2017
ễ ấ ạ ả ư Giáo trình c s t đ ng [2] Nguy n Hoa L , ọ ơ ở ự ộ , Nhà xu t b n Đ i h c
Vinh,2004;
ệ ố ể ễ ề ệ ố [3] Nguy n Quang Hùng, Lê Qu c Bình, H th ng đi u khi n nhi ệ t lò đi n
ở ử ụ ộ ề ể ộ tr s d ng b đi u khi n, Hà N i, 2000
ạ ấ ả ề ế Lý thuy t đi u khi n t đ ng [4] Ph m Công Ngô, ọ ể ự ộ , Nhà xu t b n khoa h c
ỹ ậ và k thu t,2006;
ễ ỹ ư ề ể MATLAB & Simulink dành cho k s đi u khi n [5] Nguy n Phùng Quang,
ấ ả ậ ọ ỹ đ ng ự ộ , Nhà xu t b n khoa h c và k thu t,2006; t
[6] Matlab – Simulink 2013a, MathWorks;
60
ự ề ệ ễ ả ệ [7] Các tài li u trên Internet và s tham kh o trên các di n đàn v công ngh
61
