intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE

Giáo trình hình thành công thức ứng dụng nguyên lý tích hợp trong điều chỉnh tối ưu của hệ thống p1

Chia sẻ: Sfdsg Uikulo | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:10

63
lượt xem
4
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Phần thứ nhất nhiệt động kỹ thuật Nhiệt động kỹ thuật là môn học nghiên cứu những qui luật biến đổi năng lượng có liên quan đến nhiệt năng trong các quá trình nhiẹt động, nhằm tìm ra những phương pháp biến đổi có lợi nhất giữa nhiệt năng và cơ năng. Cơ sở nhiệt động đã được xây dựng từ thế kỷ XIX, khi xuất hiện các động cơ nhiệt. Môn nhiệt động được xây dựng trên cơ sở hai định luật cơ bản: định luật nhiệt động thứ nhất và định luật nhiệt động thứ hai. định luật...

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Giáo trình hình thành công thức ứng dụng nguyên lý tích hợp trong điều chỉnh tối ưu của hệ thống p1

  1. Giáo trình hình thành công thức ứng dụng nguyên lý tích TÆÛ ÂÄÜNG HOÏA QUAÏ TRÇNH NHIÃÛT - PHÁÖN I hợp trong điều chỉnh tối ưu của hệ thống ⎧n Tênh F2: F2 = F1 .∆ θ ⎨ ∑ [1 − ϕ ( K ∆ θ ) ](1 − K ∆ θ ) − 0 ,5[1 − ϕ ( o ) ] } 2 ⎩ K =0 2 [sec ] ( ∑ cäüt 4 ) Tênh F3 : (K∆θ )2 ⎧n F3 = F .∆θ ⎨∑[1 − ϕ(K∆θ )](1 − 2K∆θ ) + − 0,5[1 − ϕ(o)] } 3 1 ⎩K =0 2 ( ∑ cäüt 6 ) 4- Choün daûng cuía haìm säú truyãön ϕ a- Nãúu t = 0 ; ϕ = 0 ; ϕ’ ≠ 0 thç choün báûc cuía tæí säú nhoí hån báûc cuía máùu säú 1 âån vë bn−1 Pn−1 +.... t W( P)[−] = 0 an . Pn +..... ϕ b- Nãúu t = 0 ; ϕ = 0 ; ϕ’ = 0 thç choün daûng haìm truyãön sao cho báûc tæí säú nhoí hån báûc máùu säú 2 âån vë bn−2 Pn−2 +.... W( P)[−] = t an . Pn +..... 0 Thæûc tãú thæåìng choün daûng âån giaín hån laì : 1 W( P)[−] = an . Pn +..... a1 = F1 ; a2 = F2 . . . . .. . an = Fn Nãúu trong træåìng håüp naìy coï mäüt säú diãûn têch ám thç phaíi choün tæí coï báûc cao hån 1 báûc coìn thaình pháön coï hãû säú ám thç ta gaût boí 5- Xaïc âënh a1 . . . vaì b1 . . . . bàòng caïh giaíi hãû phæång trçnh trãn 6- Biãøu thæïc cuäúi cuìng cuía haìm säú truyãön âæåüc xaïc âënh cho cäng thæïc Y∞ W( P) = W( P)[−]. X∞ 7.1.2- Âäúi våïi âäúi tæåüng khäng coï tæû cán bàòng vaì khäng coï To 1- Tçm tg goïc nghiãng cuía tiãúp tuyãún Y Keí tiãúp tuyãún våïi âæåìng cong taûi pháön thàóng ∆Y ∆Y ⇒ tgα = = K1 Y* ∆t α 2- Dæûng âæåìng thàóng t Y* = K1t ∆t 0 α t 0 75
  2. . TÆÛ ÂÄÜNG HOÏA QUAÏ TRÇNH NHIÃÛT - PHÁÖN I 3- Láúy âæåìng thàóng Y∗−Y = Y∗∗ Y** Váûy âäúi tæåüng ban âáöu ta chia laìm 2 âäúi tæåüng Y ∗ & Y ∗ ∗ Y**∞ váûy haìm säú truyãön âäúi tæåüng cáön tçm laì W ( P ) = W ( P )∗−W ( P )∗ ∗ t 4- Chuyãøn âæåìng cong Y ∗ vãö daûng 0 khäng âån vë bàòng cacïh chia Y ∗ cho Y ∗ ∗ ( ∞ ) Y∗ ϕ* ⇒ ϕ* = Y ∗∗ ( ∞ ) K1 1 Âáy laì kháu têch phán => W ( P ) * = . P Y ∗ ∗(∞ ) β t Tçm haìm säú truyãön cuía Y ∗ ∗ 0 ( âáy laì âæåìng cong coï daûng åí pháön 7.1.1 ) Tæång tæû nhæ pháön (7.1.1) Y ∗ ∗(∞ ) ⇒ W ( P ) = [W ( P ) ∗ −W ( P ) ∗ ∗] X (∞ ) 7.1.3- Âäúi våïi âäúi tæåüng coï cháûm trãø váûn chuyãøn To Khi xaïc âënh cháûm trãø váûn chuyãøn To âæåüc tênh bàõt âáöu khi âãún Y = 0,001 Y(∞) Y 1- Tæì âæåìng cong ta xaïc âënh To 2- Xaïc âënh haìm truyãön cuía âäúi tæåüng Xeït âäúi tæåüng gäöm 2 kháu Y∞ (Cháûm trãø thuáön tuïy vaì kháu khäng coï cháûm trãø ) ⇒ W ( P ) = W ( P )τ o − W ( P ) 1 0,001Y t − Pτ Maì W ( P )τ o = e o 0 Coìn W ( P ) 1 âæåüc xaïc âënh 1 trong 2 muûc trãn 7.2. Âiãöu kiãûn âiãöu chènh täúi æu cuía hãû thäúng âiãöu chènh mäüt voìng Xn2 Xn1 W(P)ÂT(Xn2) Xâk W(P)ÂT(Xn1) Y W(P)BÂC W(P)ÂT(Xâk) 76
  3. . TÆÛ ÂÄÜNG HOÏA QUAÏ TRÇNH NHIÃÛT - PHÁÖN I Âãø thãø hiãûn roî hån tênh cháút váût lyï ta thæåìng chuyãøn táút caí âáöu vaìo ( Xâ/c ; Xn1 ; Xn2 . . . ) vãö cuìng mäüt phêa vaì váùn âaím baío haìm truyãön ⇒ ta thãm caïc bäü loüc coï haìm truyãön W(P) l1 vaì W(P)l2 Xn1 W(P)l1 X âkn1 Xâk Y W(P)BÂC W(P)ÂT Xn2 W(P)l2 (Kên theo Xâc) X âkn2 Y W(P)âtn = X n = W(P)l . W(P)hãû kên = W(P)l . W(P)BÂC .W(P)ÂT ⇒ W(P)âtnk = W(P)lK . W(P)BÂC .W(P)ÂT W ( P ) dt .nk ⇒ W ( P )lK = W ( P ) BDC .W ( P ) DT Màût khaïc : Y1= W(P)l1 . W(P)hãû kên .Xn1 .. . vaì ta coï Y = W(P)l1 . W(P)hãû kên .Xn1 + W(P)l2 . W(P)hãû kên Xn2 + W(P)hãû kên . Xâk Muäún hãû thäúng hoaût âäüng täút thç Xâk1 vaì Xâk2 nhoí nháút ( = 0 ) Âáy laì laì âiãöu kiãûn âiãöu chènh täúi æu cuía hãû thäúng ⎧ ⎪ W (iω ) l K ω = 0 = 0 ⎪ ⎪d W (iω ) l K ω = 0 = 0 ⎨ ⇒ Âiãöu kiãûn täúi æu bäü truyãön laì dω ⎪ ⎪ d2 d3 ... = ... = 0 ⎪ dω 2 dω 3 ⎩ ÅÍ âáy ta chè xeït mäâun (thay p=iω) ⎧W ( P ) BDC = K P 7.2.1- Âäúi våïi bäü âiãöu chènh P ⎨ ⎩W (iω ) BDC = K P W (iω ) dt .nk 1 ⇒ W (iω ) lk = . W (iω ) dt K P Khi ω = 0 77
  4. . TÆÛ ÂÄÜNG HOÏA QUAÏ TRÇNH NHIÃÛT - PHÁÖN I K dtnk 1 K dt .nk W (iω ) lk = = . K dt K P K dt . K P W (iω ) lk = min khi KP → ∞ Váûy âiãöu kiãûn âiãöu chènh täúi æu cuía hãû P thç thäng säú KP = ∞ ( låïn ) ⎧ K W ( P ) BDC = I ⎪ ⎪ P ⎨ 7.2.2- Âäúi våïi bäü âiãöu chènh I: K ⎪W (iω ) = I . e − iπ / 2 ⎪ ω ⎩ BDC KI ⇒ W (iω ) BDC = ω K dt .nk 0 ⇒ W (iω ) lk = =0 . ω =0 K dt K I ' W (iω ) dt .nk ω W (iω ) dt .nk 1 d W (iω ) lk = ⇒ + . dω W (iω ) dt K I W (iω ) dt K I Khi ω = 0 K d 1 W (iω ) lk = dtnk . ⇒ dω K dt K I d W (iω ) lK = 0 ⇒ Âãø ⇒ KI = ∞ dω Váûy âiãöu kiãûn âiãöu chènh täúi æu cuía I thç hãû säú KI = ∞ (låïn) ⎧ ⎛ 1⎞ ⎪W ( P ) BDC = K P ⎜ 1 + ⎟ ⎝ TI . P ⎠ ⎪ 7.2.3- Âäúi våïi bäü âiãöu chènh PI ⎨ ⎛ ⎞ ⎪ 1 . e − iπ / 2 ⎟ W (iω ) BDC = K P ⎜ 1 + ⎪ TI ω ⎝ ⎠ ⎩ ⇒ W( iω ) BDC = R. C iθ biãún âäøi vaì tçm ra KP W (iω ) BDC = R = 1 + TI2ω 2 TI .ω W (iω ) dtnk TI .ω 1 ⇒ W (iω ) lk = . W (iω ) dt K P 1 + TI2ω 2 ⇒ W (iω ) lk = 0 Khi ω = 0 Láúy âaûo haìm ta âæåüc 78
  5. . TÆÛ ÂÄÜNG HOÏA QUAÏ TRÇNH NHIÃÛT - PHÁÖN I / W (iω ) dtnk TI .ω W (iω ) dt .nk d 1 W (iω ) lk = ⇒ + . . . dω W (iω ) dt W (iω ) dt 1 + TI ω KP 22 ⎡ ⎤T TI2 .ω 2 1 ⎢ ⎥I − ⎢ 1 + TI .ω ( 1 + TI ω ) ⎥ K P 2 2 2 23 ⎣ ⎦ TK d W (iω ) lk = I . dt .nk Khi ω = 0 ⇒ dω K P K dt KP d W ( i ω ) lk = m in ⇒ = m ax Muäún dω TI KP =∞ Váûy âiãöu kiãûn âiãöu chènh täúi æu cuía bäü PI laì TI ⎧ ⎛ ⎞ 1 ⎪W ( P ) BDC = K P ⎜ 1 + + TD . P⎟ ⎝ ⎠ ⎪ TI . P ⎨ 7.2.4- Âäúi våïi bäü âiãöu chènh PID ⎛ ⎞ ⎪ 1 W (iω ) BDC = K P ⎜ 1 + . TD (iω ) ⎟ ⎪ TI iω ⎝ ⎠ ⎩ (1 − TD TI ω ) 2 + TI . ω 2 ⇒ W (iω ) BDC = R = K P TI . ω Khi ω = 0 ⇒ W (iω ) lk = 0 Láúy âaûo haìm ta âæåüc / W (iω ) dtnk W (iω ) dtnk TI .ω d W (iω ) lk = ⇒ + . ... dω W (iω ) dt K P (1 − TD .TI ω 2 ) 2 + TI2 .ω 2 W (iω ) dt K T d W (iω ) lk = dtnk . I ⇒ Khi ω = 0 dω Kdt K P KP Cáön phaíi coï âiãöu kiãûn cæûc âaûi TI d2 W ( i ω ) lk ω = 0 = 0 khi TD = 0,5 TI màût khaïc dω 2 Váûy âiãöu kiãûn âiãöu chènh täúi æu cuía bäü PID laì TD = 0,5 TI 79
  6. . TÆÛ ÂÄÜNG HOÏA QUAÏ TRÇNH NHIÃÛT - PHÁÖN I 7.3: Tênh toaïn thäng säú âiãöu chènh täúi æu Nhæ ta âaî biãút theo tiãu chuáøn äøn âënh Nyquist âäü dæû træî äøn âënh cuía hãû thäúng dæûa theo giaï trë cæûc âaûi cuía mä dun DTBF cuía hãû håí taûo nãn hãû thäúng kên âoï. Y X Hãû håí Hãû kên W ( P ) HH Tæì så âäö ta coï: W ( P ) HK = 1 + W ( P ) HH Biãøu diãùn trãn màût phàóng phæïc (nhæ hçnh veî) → → → ⇒ BA = OA − OB Jm → → = OA − ( − 1) → → = OA + 1 ω=∞ Re B(-1,jo) R → Maì = OA = W ( P ) HH J W(iω)ΗΗ → A ω1 OA OA => W ( P ) HK = = → OA + 1 BA ω =0 → OA Âàût W ( P ) HK = =M → BA → OA Khi ω = 0 ⇒ W ( P ) HK = => M = 1 → BA Khi ω = ∞ ⇒ W ( P ) HK => M = 0 Khi BA = 0 thç W ( P ) H K = ∞ hay M = ∞ thç âæåìng cong ÂTBF cuía hãû håí âi qua ( -1,i0) Tæïc laì hãû thäúng kên nàòm trãn biãn giåïi äøn âënh * Váûy dæûa vaìo M ta coï thãø âaïnh giaï âæåüc vãö âäü dæû træî äøn âënh cuía hãû thäúng do âoï ta phaíi cáön tçm nhæîng âiãøm maì hãû thäúng âi qua thoía maîn 1 giaï trë M naìo âoï → OA = M cho træåïc. Hay laì tçm quîy têch nhæîng âiãøm maì hãû thäúng âi qua vaì → BA 80
  7. . TÆÛ ÂÄÜNG HOÏA QUAÏ TRÇNH NHIÃÛT - PHÁÖN I Tæì hçnh veî ta coï : O A = R2 + J2 BA = (1 − R ) 2 + J 2 R2 + J2 2 ⎛ OA ⎞ ⇒⎜ ⎟ = =M 2 ⎝ BA ⎠ (1 − R ) 2 + J 2 2 ⎛ M2 ⎞ M2 M2 ⎜ ⎜ M 2 −1⎟ ⇒ − 2R + R 2 + J 2 = 0 Thãm 2 vãú våïi ⎟ M −1 M −1 2 2 ⎝ ⎠ 2 2 ⎛ M2 ⎞ ⎛M ⎞ Biãún âäøi biãøu thæïc trãn ⇒ ⎜ − R + ⎟ +J2 =⎜⎜ M 2 −1⎟ ⎜ ⎟ ⎟ M −1⎠ 2 ⎝ ⎝ ⎠ Âáy laì phæång trçnh âæåìng troìn coï tám 2 M Jm nàòm trãn truûc thæûc caïch goïc toaû âäü mäüt 2 M -1 2 M khoaíng M 2 −1 Re M 0 vaì coï baïn kênh R M = M 2 −1 R M Váûy muäún hãû thäúng täúi æu thç âæåìng ÂTBF phaíi tiãúp xuïc våïi âæåìng troìn trãn 7.3.1-Baìi toaïn våïi bäü âiãöu chènh P: Våïi bäü âiãöu chènh tyî lãû P ta coï: W(P)HH = W(P)ât . W(P) BÂC Hay W(P)HH = KP . W(P)ât . ⇒ W(iω)HH = KP . W(iω)ât . Ta âaî biãút KP caìng låïn caìng täút nhæng nãúu KP quaï låïn thç ÂTBF hãû håí seî bao âiãøm (-1, jo ) ⇒ Hãû thäúng máút äøn âënh. Váûy phaíi tçm âiãöu kiãûn KP naìo âoï laì täút nháút , tæïc laì våïi KP sao cho ÂTBF hãû håí phaíi tiãúp xuïc voìng troìn quyî têch trãn. Nhæng viãûc tênh toaïn tçm âiãöu kiãûn KP âãø ÂTBF hãû håí tiãúp xuïc voìng troìn quyî têch laì ráút phæïc taûp .Do âoï âãø âån giaín hån trong thæûc tãú ta sæí duûng pheïp biãún âäøi âäöng daûng. 2 M Jm -1 M2 Re 0 r β RM W(iω)ât W(iω)HH (Kp=Kp.tæ) 1 Ta tháúy âæåìng W(iω)ât = W(iω)HH ; (KP = 1) vaì β = ar sin M 81
  8. . TÆÛ ÂÄÜNG HOÏA QUAÏ TRÇNH NHIÃÛT - PHÁÖN I Ta tháúy voìng troìn baïn kênh r vaì voìng troìn baïn kênh RM âäöng daûng nhau ⇒ r 1 = ⇒ R M = r . K P .tu thoía maín tyí säú âäöng dang RM K Ptu R 1 M ⇒ K P .tu = M = . 2 r M −1 r Trçnh tæû tênh toaïn hãû thäúng 1- Dæûng ÂTBF cuía âäúi tæåüng W(iω)ât 2- Keí âæåìng thàóng tæì goïc toüa âäü håüp våïi pháön ám truûc thæûc 1 goïc 1 β = ar sin M 3- Coi KP = 1 luïc âo ÂTBF cuía hãû håí laì ÂTBF cuía âäúi tæåüng chè khaïc nhau âån vë 4- Dæûng voìng troìn coï tám nàòm trãn pháön ám truûc thæûc tiãúp tuyãún âäöng thåìi våïi W(iω)ât vaì âæåìng thàóng β baïn kênh cuía voìng troìn naìy khaïc so våïi voìng troìn coï baïn kênh RM âãø cho 2 baïn kênh naìy bàòng nhau thç W(iω)ât phaíi nhán våïi KPtæ giaï trë cuía noï choün tæì âiãöu kiãûn K P .tu R 1 M = M ⇒ K P .tu = . 2 KP =1 r M −1 r Trong mäüt säú træåìng håüp âãø thuáûn tiãûn tênh toaïn ( do M = 1,1÷2 ) M Nãúu láúy M = 1,62 ⇒ =1 M 2 −1 1 Váûy khi M = 1,62 ⇒ K P .tu = Vaì luïc âoï β = 38o r 7.3.2- Baìi toaïn våïi bäü âiãöu chènh I: K Våïi bäü âiãöu chènh I ta coï: W ( P ) H H = W ( P ) dt . I thay P = iω P K I − iπ / 2 ⇒ W ( i ω ) H H = W ( P ) dt . Nãúu KI = 1 thç tæì W(iω)ât ta coï .e ω W(iω)HH 2 M Jm 2 -1 M Re 0 r β RM W(iω)ât W(iω)HH W(iω)HH (Kp=Kp.tæ) 82
  9. . TÆÛ ÂÄÜNG HOÏA QUAÏ TRÇNH NHIÃÛT - PHÁÖN I Trçnh tæû tênh toaïn ta coï : 1- Dæûng W(iω)ât 2- Dæûng W(iω)HH våïi KI=1 âãø dæûng âæåüc veïc tå naìy thç phaíi chia veïc tå W(iω)ât cho ω vaì quay âi 1 gäúc π/2 1 3- Keí âæåìng thàóng tæì goïc toüa âäü coï β = ar sin M 4- Dæûng âæåìng troìn coï tám nàòm trãn pháön ám truûc thæûc âäöng thåìi tiãúp tuyãún våïi âæåìng thàóng β vaì W(iω)HH tæì âoï xaïc âënh âæåüc r 1 M ⇒ K I .tu = . 2 r M −1 7.3.3- Baìi toaïn våïi bäü âiãöu chènh PI 1 W ( i ω ) H H = W ( i ω ) dt . K P (1 + ) TI i ω K P − iπ / 2 ⇒ W ( i ω ) H H = W ( i ω ) dt . K P + W ( i ω ) ât . .e TI ω Dæûng W(iω)HH våïi KP =1 vaì TI laì mäüt giaï trë naìo âoï. Cho TI caïc giaï trë khaïc nhau ta âæåüc hoü âæåìng cäng æïng våïi caïc TI . Jm TI2 TI1 KP Re 0 KP(TI) β A W(iω)ât KPtæ ∆A αmax TI W(iω)HH 0 TItæ Sau âoï dæûng quan hãû KP = f(TI) K Ta tçm αmax= tg P . TI Trçnh tæû tênh toaïn: 1- Dæûng W(iω)ât 2- Dæûng W(iω)HH våïi Kp = 1 vaì TI coï caïc giaï trë khaïc nhau âãø dæûng âæåüc âàûc tênh naìy mäùi veïc tå W(iω)ât phaíi cäüng våïi veïc tå ∆A . Maì âãø coï veïc tå ∆A thç mäøi veïc tå W(iω)ât chia cho (TI. ω) quay âi mäüt gäúc π/2 theo chiãöu kim âäöng häö. 1 3- Keí âæåìng thàóng tæì goïc toüa âäü coï β = ar sin æïng våïi W(iω)HH thç TI coï M mäüt giaï trë xaïc âënh ta dæûng caïc voìng troìn coï baïn kênh r tiãúp xuïc våïi âæåìng thàóng β vaì W(iω)HH Váûy nãúu æïng våïi Tii ri 83
  10. . TÆÛ ÂÄÜNG HOÏA QUAÏ TRÇNH NHIÃÛT - PHÁÖN I 1 M ⇒ K Pi = .2 ri M − 1 4- Theo kãút quaí tênh toaïn ta dæûng âæåìng cong KP (TI) 5- Tæì âiãöu kiãûn âiãöu chènh täúi æu cuía hãû thäúng ta biãút âiãøm coï KP/TI =max seî laì âiãøm täúi æu ⇒ Tæì goïc toüa âäü ta keí tiãúp tuyãún våïi âæåìng cong KP (tI ) ⇒ toüa âäü biãút âiãøm ⇒ TI.tæ vaì KP.tæ 7.3.4- Baìi toaïn våïi bäü âiãöu chènh PID : ⎛ ⎞ 1 W(P)HH = W(P)ât . W(P)BÂC => W ( P ) HH = W ( P ) dt . K P ⎜ 1 + + TD . P ⎟ ⎝ ⎠ TI P ⎛ ⎞ 1 Thay P = iω ⇒ W ( i ω ) HH = W ( i ω ) dt . K P ⎜ 1 + + TD . i ω ⎟ TI i ω ⎝ ⎠ K P .W (i ω ) dt − iπ / 2 − K P .W (i ω ) dt .T D .ω ..e − iπ / 2 ⇒ W (i ω ) HH = W (i ω ) dt .K P + . .e TI ω Cho KP = 1 vaì cho TI , TD nhæîng giaï trë khaïc nhau => ta coï mäüt cuûm âæåìng cong Trçnh tæû tênh toaïn : 1- Dæûng W(iω)ât 2- Dæûng hoü âæåìng cong W(iω)HH khi KP = 1 æïng våïi giaï trë khaïc nhau cuía TI (xaúc âënh TD ) caïch dæûng giäúng muûc trãn 1 3- Tæì goïc toüa âäü våïi âæåìng thàóng β = ar sin M 4- Dæûng caïc voìng troìn tiãúp xuïc âäöng thåìi coï âæåìng thàóng trãn vaì våïi caïc âæåìng W(iω)HH ⎧ T Ii 1 M KP ⇒ K Pi = . 2 TD1 våïi ⎨ ri M − 1 ⎩ TD TD2 5- Cho TD caïc giaï trë khaïc vaì tênh TD3 laûi nhæ trãn, theo kãút quaí thu âæåüc TD4 dæûng âäö thë æïngvåïi caïc TD khaïc nhau 6- Xaïc âënh thäng sä ú hiãûu chènh täúi TI K 0 æu âiãöu kiãûn P laì cæûc âaûi æïng våïi TI TD xaïc âënh 84
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2