Luận văn: NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN THÍCH NGHI CHO ĐỐI TƯỢNG CÓ ĐẶC TÍNH CỰC TRỊ

Chia sẻ: Orchid_1 Orchid_1 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:113

Thêm vào BST

Báo xấu

171
lượt xem 37
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

ùng với sự phát triển nhanh chóng của khoa học kỹ thuật, cộng nghiệp hóa hiện đại hóa ngày càng chiếm vị trí quan trọng trong đời sống xã hội. Tự động hóa cao song song với việc sử dụng một cách triệt để nguồn năng lượng, tăng năng suất lao động, nâng cao chất lượng sản phẩm, cải tiến môi trường làm việc, cải thiện nhu cầu sống của con người… Với ý nghĩa và lợi ích to lớn của hệ cực trị, sự cấp bách cần nghiên cứu, ứng dụng hệ cực trị vào sản xuất thực tiễn...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn: NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN THÍCH NGHI CHO ĐỐI TƯỢNG CÓ ĐẶC TÍNH CỰC TRỊ

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc TRƯỜNG ĐHKT CÔNG NGHIỆP -----------***----------- THUYẾT MINH LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN THÍCH NGHI CHO ĐỐI TƯỢNG CÓ ĐẶC TÍNH CỰC TRỊ Học viên: Nguyễn Tiến Dũng Lớp: CH K10 Chuyên ngành: Tự động hoá Người HD Khoa học: PGS.TS Nguyễn Hữu Công Ngày giao đề tài: 01/02/2009 Ngày hoàn thành: 31/07/2009 KHOA ĐT SAU ĐH CB HƯỚNG DẪN HỌC VIÊN PGS.TS Nguyễn Hữu Công Nguyễn Tiến Dũng Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP ----------------***---------------- LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN THÍCH NGHI CHO ĐỐI TƯỢNG CÓ ĐẶC TÍNH CỰC TRỊ Ngành: TỰ ĐỘNG HÓA Mã số: Học viên: NGUYỄN VĂN HUỲNH Người HD Khoa học: PGS.TS LẠI KHẮC LÃI THÁI NGUYÊN 2009 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP ----------------***---------------- LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGÀNH: TỰ ĐỘNG HOÁ NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN THÍCH NGHI CHO ĐỐI TƯỢNG CÓ ĐẶC TÍNH CỰC TRỊ NGUYỄN TIẾN DŨNG THÁI NGUYÊN 2009 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
MỤC LỤC MỞ ĐẦU ………………………………………………………………………………1  ....................................................................................................................... C HƢƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐIỀU KHIỂN THÍCH NGHI VÀ HỆ CỰC TRỊ ........................................................................................................... 3  ....................................................................................................................... 1 .1. Định nghĩa, phân loại sơ đồ khối của hệ điều khiển thích nghi ...................... 3  1.1.1.Định nghĩa ............................................................................................. 3  ....................................................................................................................... 1 .1.2.Phân loại ..................................................................................................... 3  ....................................................................................................................... 1 .1.3.Sơ đồ tổng quát của một hệ thích nghi ........................................................ 4  ....................................................................................................................... 1 .2. Hệ cực trị ...................................................................................................... 5  ....................................................................................................................... 1 .2.1. Đối tƣợng có đặc tính cực trị ...................................................................... 5  ....................................................................................................................... 1 .2.2. Hệ cực trị xây dựng theo phƣơng pháp tách sóng đồng bộ.......................... 6  ....................................................................................................................... 1 .2.3. Các phƣơng pháp xác định Gradient và chuyển động cực trị .................... 10  ....................................................................................................................... 1 .2.3.1. Các phƣơng pháp xác định Gradient của hàm mục tiêu ......................... 10  ....................................................................................................................... 1 .2.3.2.Các phƣơng pháp chuyển động đến cực trị ............................................. 12  ....................................................................................................................... 1 .2.4. Các phƣơng pháp thực hiện đồng thời cả hai quá trình ............................. 13 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
 ....................................................................................................................... 1 .2.4.1. Phƣơng pháp ghi nhớ cực trị. ................................................................ 13  ....................................................................................................................... 1 .2.4.2. Phƣơng pháp bƣớc. ............................................................................... 14  ....................................................................................................................... 1 .2.4.3. Phƣơng pháp đơn hình. ......................................................................... 16  ....................................................................................................................... 1 .2.5. Phƣơng pháp tìm khi có nhiều điểm cực trị .............................................. 17  ....................................................................................................................... 1 .2.6. Động học hệ cực trị .................................................................................. 17  ....................................................................................................................... 1 .3. Kết luận chƣơng một ................................................................................... 19  1.3.1.Hệ điều khiển thích nghi ...................................................................... 19  ....................................................................................................................... 1 .3.2.Hệ cực trị. ................................................................................................. 20  ....................................................................................................................... C HƢƠNG 2: PHÂN TÍCH ĐỐI TƢỢNG LÕ NUNG TRONG CÔNG NGHỆ LUYỆN CÁN THÉP ....................................................................................... 21  2.1 ...................................................................................................... Đặt vấn đề ........................................................................................................................ 21  2.2 ................................................. Vai trò của lò nung trong công nghệ cán thép ........................................................................................................................ 22  2.3 ............................................................... Đặc điểm lò nung và công nghệ cán ........................................................................................................................ 23  2.4 Cấu tạo lò nung và chế độ vận hành ......................................................... 24 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
 ....................................................................................................................... 2 .4.1. Cấu tạo lò nung ........................................................................................ 24  ....................................................................................................................... 2 .4.2. Bộ phận dịch phôi .................................................................................... 24  ....................................................................................................................... 2 .4.3. Vị trí các mỏ đốt ..................................................................................... 25  ....................................................................................................................... 2 .4.4. Bộ phận giữ nhiệt ..................................................................................... 25  ....................................................................................................................... 2 .4.5. Chế độ vận hành và yêu cầu tự động hóa.................................................. 26  ....................................................................................................................... 2 .4.5.1.Vùng sấy ................................................................................................ 26  ....................................................................................................................... 2 .4.5.2.Vùng nung ............................................................................................. 26  ....................................................................................................................... 2 .4.5.3.Vùng đồng nhiệt ..................................................................................... 26  2.5 ......................................................... Các đặc tính tĩnh và động của đối tƣợng ........................................................................................................................ 27  2.5.1 .................................................................................. Các đặc tính tĩnh 27  2.5.2 ....................................................................................... Đặc tính động 28  2.5.2.1 ............................ Xác định cấu trúc hàm truyền từ đặc tính quá độ 28  2.5.2.2 .................................................. Xác định tham số cho hàm truyền 29 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
 2.6 ............... Tỷ lệ nhiên liệu, không khí, xác định đặc tính cực trị của đối tƣợng ........................................................................................................................ 31  ....................................................................................................................... 2 .7 Kết luận chƣơng 2 ....................................................................................... 34  ....................................................................................................................... C HƢƠNG III: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ...................................... 35  ....................................................................................................................... 3 .1. Giới thiệu một số phƣơng pháp thiết kế bộ điều khiển ................................. 35  3.1.1. ................................................................. Hệ thống điều khiển vị trí: 35  ....................................................................................................................... 3 .1.1.1 Quy luật điều chỉnh 2 vị trí ..................................................................... 35  3.1.1.2 ............................................................ Quy luật điều chỉnh 3 vị trí: 36  ....................................................................................................................... 3 .1.1.3. Quy luật điều chỉnh với cơ cấu chấp hành có tốc độ không đổi : ........... 37  ....................................................................................................................... 3 .1.2 Phƣơng pháp đa thức đặc trƣng thiết kế bộ điều khiển cho hệ thống tuyến tính .................................................................................................................. 40  ....................................................................................................................... 3 .1.2.1 Xét hệ bậc hai ...................................................................................... 40  ....................................................................................................................... 3 .1.2.2 Phƣơng pháp đa thức đặc trƣng có hệ số suy giảm thay đổi đƣợc cho h ệ cao ................................................................................................................... 40 3.1.2.3 Xét ảnh hƣởng của tử số hàm truyền ....................................................... 42 3.2. Sơ đồ khối hệ thống ............................................................................................ 42 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
3.3. Mạch vòng ổn định lƣu luợng dầu ....................................................................... 42 3.4. Thiết kế bộ điều khiển lƣu lƣợng khí theo phƣơng pháp bƣớc .............................. 45 3.4.1. Sơ đồ khối của bộ điều khiển tự động tìm cực trị kiểu bƣớc .......................... 45 3.4.2. Nguyên tắc làm việc của sơ đồ ..................................................................... 47 3.4.3. Thiết lập sơ đồ nguyên lý ............................................................................. 48 3.4.3.1. Bộ phát lệnh........................................................................................... 48 3.4.3.2. Bộ ghi nhớ ............................................................................................. 52 3.4.3.3. Mạch so sánh ......................................................................................... 53 3.4.3.4. Động cơ chấp hành ................................................................................. 54 3.4.3.5. Mạch logic ............................................................................................. 56 3.4.3.6. Mạch điều khiển tốc độ động cơ chấp hành ............................................ 58 3.4.3.7 Sensor .................................................................................................... 65 3.4.3.8. Nguồn .................................................................................................... 66 3.4.4 Máy điều chỉnh .............................................................................................. 66 3.4.4.1. Xây dựng hàm truyền động cơ chấp hành …………………………… 66 3.4.4.2. Xây dựng hàm truyền bộ biến đổi …………………………………… 68 3.4.4.3. Hàm truyền máy phát tốc ……………………………………………. 69 3.4.4.4. Thiết kế mạch hiệu chỉnh ……………………………………………. 70 3.5. Thuyết minh sơ đồ nguyên lý ............................................................................... 71 3.6. Kết luận chƣơng 3 .............................................................................................. 72 CHƢƠNG IV: MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ................................................................. 74 Các thông số chất lƣợng................................................................................... 74 4.1 Mô phỏng động cơ mở van .............................................................................. 74 4.2 Xây dựng mô hình và mô phỏng hệ thống........................................................ 75 4.3 4.4. Kết quả mô phỏng trên phần mềm Matlab - Simulink ………………………….. 78 4.4.1. Kết quả với thuật toán bƣớc đều ………………………………………. ... 78 4.4.2. Kết quả với thuật toán bƣớc hai cấp …………………………………….. 81 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
4.4.3. Nhận xét ………………………………………………………………... 83 4.5. Kết luận chƣơng 4 ……………………………………………………………… 84 CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ............................................................... 85 5.1. Kết luận …………………………………………………………………………. 85 5.2. Kiến nghị ……………………………………………………………………….. 86 TÓM TẮT …………………………………………………………………………… 87 TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................... 88 DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Ký hiệu Diễn giải tên hình vẽ STT Sơ đồ khối hệ điều khiển thích nghi 1 Hình 1.1 Sơ đồ tổng thể hệ điều khiển thích nghi 2 Hình 1.2 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Đặc tính cực đại của lò đốt 3 Hình 1.3 Đặc tính cực đại của mũi khoan 4 Hình 1.4 Đặc tính cực trị cực tiểu 5 Hình 1.5 Sơ đồ khối hệ cực trị theo phƣơng pháp tách sóng đồng bộ 6 Hình 1.6 Đồ thị tín hiệu thr và tín hiệu tìm 7 Hình 1.7 Đồ thị của bộ lọc lý tƣởng 8 Hình 1.8a Sơ đồ khối bộ lọc 9 Hình 1.8b Sơ đồ khối Phƣơng pháp đạo hàm theo thời gian 10 Hình 1.9 Đồ thị tín hiệu vào theo từng kênh 11 Hình 1.10 Quỹ đạo chuyển động đến cực trị tỷ lệ với građien 12 Hình 1.11 Sơ đồ bộ ghi nhớ cực trị 13 Hình 1.12a Đồ thị tín hiệu ghi nhớ cực trị 14 Hình 1.12b Đồ thị bƣớc cho trƣớc tiến đến cực trị 15 Hình 1.13a Đồ thị bƣớc phụ thuộc vào độ dốc tiến đến cực trị 16 Hình 1.13b Sơ đồ khối bộ điều khiển kiểu bƣớc 17 Hình 1.13c Quỹ đạo chuyển động đến cực trị theo phƣơng pháp đơn hình 18 Hình 1.14a Quỹ đạo chuyển động đến cực trị theo phƣơng pháp đơn hình 19 Hình 1.14b Sơ đồ đối tƣợng cực trị 20 Hình 1.15a Sơ đồ đối tƣợng cực trị tƣơng đƣơng 21 Hình 1.15b Hai dao động cùng chiều 22 Hình 1.16 Nhiệt độ lò nung phụ thuộc vào năng suất nung 23 Hình 2.1 Phản ứng của đối tƣợng với hàm 1(t) 24 Hình 2.2 Xác định các tham số của hàm truyền trên đồ thị 25 Hình 2.3 Đặc tính cực đại của lò đốt 26 Hình 2.4 Quy luật điều chỉnh hai vị 28 Hình 3.1 Quy luật điều chỉnh ba vị trí 29 Hình 3.2 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Điều chỉnh 2 vị trí với cơ cấu chấp hành có tốc độ không đổi 30 Hình 3.3 Quy luật điều chỉnh ba vị trí có vùng không nhạy 31 Hình 3.4 Sơ đồ khối tổng quát bộ điều chỉnh nhiệt độ lò 32 Hình 3.5 Sơ đồ khối của mạch vòng ổn định lƣu lƣợng dầu 33 Hình 3.6 Sơ đồ khối của bộ điều khiển tự động tìm cực trị kiểu bƣớc 34 Hình 3.7 Sơ đồ mạch điện tạo thời gian trễ 35 Hình 3.8 Kết quả mô phỏng xung ra mạch tạo thời gian trễ 36 Hình 3.9 Sơ đồ nguyên lý bộ phân phối 4 bƣớc 37 Hình 3.10 Đồ thị dạng sóng đầu vào xung nhịp và đầu ra 38 Hình 3.11 Mạch điện bộ phát lệnh 39 Hình 3.12 40 Hình 3.13 SW dùng IC 4066 Sơ đồ nguyên lý mạch so sánh 41 Hình 3.14 Sơ đồ mạch điện ghép bộ ghi nhớ và khâu so sánh 42 Hình 3.15 Mạch điện điều khiển tốc độ động cơ 43 Hình 3.16 Phƣơng pháp đảo chiều quay động cơ 44 Hình 3.17 Sơ đồ mạch logic tạo mức ngƣỡng 45 Hình 3.18 Sơ đồ cung cấp điện cho rơle 46 Hình 3.19 Giản đồ điện áp đầu vào động cơ 47 Hình 3.20 Sơ đồ các chân TCA785 48 Hình 3.21 Các khối chức năng của TCA785 49 Hình 3.22 Giản đồ điện áp của các chân TCA785 50 Hình 3.23 Mạch điện điều khiển sử dụng TCA785 51 Hình 3.24 Mạch khuyếch đại xung 52 Hình 3.25 Sơ đồ chân của IC AN6884 53 Hình 3.26 Mạch tạo 5 ngƣỡng Uđk sử dụng AN6884 và cách ly quang 54 Hình 3.27 Mạch điều khiển sử dụng TCA785 kết hợp với AN6884 55 Hình 3.28 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Bộ nguồn 56 Hình 3.29 Sơ đồ cấu trúc tuyến tính hóa quanh điểm làm việc cảu động cơ 57 Hình 3.30 Sơ đồ thay thế đơn giản của bộ biến đổi 58 Hình 3.31 Hàm truyền của BBĐ Tiristo 59 Hình 3.32a Hàm truyền của BBĐ Tiristo trong trƣờng hợp gần đúng 60 Hình 3.32b Sơ đồ khối hệ thống khi chƣa có máy điều chỉnh 61 Hình 3.33 Mạch điện máy điều chỉnh 62 Hình 3.34 Sơ đồ mô phỏng và hiệu chỉnh động cơ mở van 63 Hình 4.1 Đặc tính mở máy của động cơ mở van khí 64 Hình 4.2 Sơ đồ mô hình hoá lò nung 65 Hình 4.3 Sơ đồ mô hình hoá bộ điều khiển dịch bƣớc 66 Hình 4.4 Sơ đồ mô phỏng hệ thống với thuật toán bƣớc đều 67 Hình 4.5 Sơ đồ mô phỏng động cơ mở van 2 cấp tốc độ 68 Hình 4.6 Đặc tính tĩnh nhiệt độ lò nung 69 Hình 4.7 Góc dịch mở van bƣớc nhảy đều 70 Hình 4.8 Nhiệt độ ra của lò với bƣớc nhảy đều 71 Hình 4.9 Nhiệt độ ghi nhớ ở các bƣớc 72 Hình 4.10 Tín hiệu ra của khối Triggered 73 Hình 4.11 Góc mở van ứng với bƣớc nhảy 2 cấp 74 Hình 4.12 Đặc tính động nhiệt độ lò với bƣớc nhảy 2 cấp 75 Hình 4.13 Tín hiệu ra của khối Triggered 76 Hình 4.14 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
0 LỜI CAM ĐOAN Tên tôi là: Nguyễn Tiến Dũng Sinh ngày 11 tháng 8 năm 1982 Học viên lớp cao học khoá 10 - Tự động hoá - Trƣờng đại học Kỹ thuật Công nghiệp, Đại học Thái Nguyên. Hiện đang công tác tại khoa Điện - Trƣờng đại học Kỹ thuật Công nghiệp, Đại học Thái Nguyên. Xin cam đoan: Đề tài “Nghiên cứu điều khiển thích nghi cho đối tượng có đặc tính cực trị” do thầy giáo, PGS.TS Nguyễn Hữu Công hƣớng dẫn là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Tất cả các tài liệu tham khảo đều có nguồn gốc, xuất xứ rõ ràng. Tác giả xin cam đoan tất cả những nội dung trong luận văn đúng nhƣ nội dung trong đề cƣơng và yêu cầu của thầy giáo hƣớng dẫn. Nếu sai tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm trƣớc Hội đồng khoa học và trƣớc pháp luật. Thái Nguyên, ngày 31 tháng 7 năm 2009 Tác giả luận văn Nguyễn Tiến Dũng Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
1 LỜI NÓI ĐẦU Cùng với sự phát triển nhanh chóng của khoa học kỹ thuật, cộng nghiệp hóa hiện đại hóa ngày càng chiếm vị trí quan trọng trong đời sống xã hội. Tự động hóa cao song song với việc sử dụng một cách triệt để nguồn năng lƣợng, tăng năng suất lao động, nâng cao chất lƣợng sản phẩm, cải tiến môi trƣờng làm việc, cải thiện nhu cầu sống của con ngƣời… Với ý nghĩa và lợi ích to lớn của hệ cực trị, sự cấp bách cần nghiên cứu, ứng dụng hệ cực trị vào sản xuất thực tiễn sản xuất, đƣợc sự đồng ý của cán bộ hƣớng dẫn khoa học, tác giả đã lựa trọn đề tài “Nghiên cứu điều khiển thích nghi cho đối tượng có đặc tính cực trị ”. Sau một thời gian làm nghiên cứu liên tục, nghiêm túc, đƣợc sự hƣớng dẫn tận tình của thầy giáo hƣớng dẫn và các thầy cô trong khoa, sự đoàn kết giúp đỡ của các học viên trong lớp. đến nay bản thuyết minh đề tài đã hoàn thành. Bao gồm các nội dung nhƣ sau: Chƣơng 1. Điều khiển thích nghi cho hệ cực trị Chƣơng 2. Phân tích đối tƣợng lò nung trong công nghệ luyện cán thép Chƣơng 3. Thiết kế hệ thống điều khiển Chƣơng 4. Mô phỏng hệ thống Chƣơng 5. Kết luận và kiến nghị Qua đây tác giả xin gửi lời cám ơn tới các thầy cô trong khoa Điện, trƣờng ĐH KTCN – ĐHTN và trƣờng ĐHBK Hà Nội, đã nhiệt tình giúp đỡ hƣớng dẫn và cung cấp tài liệu để tác giả hoàn thành bản thuyết minh này. Đồng thời tác giả muốn gửi lời cám ơn sâu sắc tới thầy giáo PGS.TS. Nguyễn Hữu Công, ngƣời đã trực tiếp ra đề tài và hƣớng dẫn tác giả trong suốt thời gian qua, tác giả xin cám ơn gia đình, bè bạn đã hết sức ủng hộ cả về vật chất lẫn tinh thần để tác giả hoàn thành tốt công trình nghiên cứu này. Mặc dù đƣợc sự hƣớng dẫn tận tình của cán bộ hƣớng dẫn, sự nỗ lực cố gắng của bản thân. Song vì kiến thức còn hạn chế, điều kiện tiếp xúc thực tế chƣa nhiều, nên bản thuyết minh không tránh khỏi những thiếu sót nhất định. Vậy tác giả mong tiếp tục đƣợc sự giúp đỡ của các thầy cô, sự góp ý trân thành của bạn bè, đồng nghiệp. Mọi sự góp ý xin gửi về: email: dungnguyentien@tnut.edu.vn Xin chân thành cảm ơn ! Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
2 MỤC LỤC MỞ ĐẦU ………………………………………………………………………………1 CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐIỀU KHIỂN THÍCH NGHI VÀ HỆ CỰC TRỊ ............................................................................................................................. 11 1.1. Định nghĩa, phân loại sơ đồ khối của hệ điều khiển thích nghi ............................. 11 1.1.1.Định nghĩa ..................................................................................................... 11 1.1.2.Phân loại ........................................................................................................ 11 1.1.3.Sơ đồ tổng quát của một hệ thích nghi ............................................................ 13 1.2. Hệ cực trị ............................................................................................................. 13 1.2.1. Đối tƣợng có đặc tính cực trị ......................................................................... 13 1.2.2. Hệ cực trị xây dựng theo phƣơng pháp tách sóng đồng bộ ............................. 16 1.2.3. Các phƣơng pháp xác định Gradient và chuyển động cực trị ......................... 19 1.2.3.1. Các phƣơng pháp xác định Gradient của hàm mục tiêu ........................... 19 1.2.3.2.Các phƣơng pháp chuyển động đến cực trị............................................... 20 1.2.4. Các phƣơng pháp thực hiện đồng thời cả hai quá trình .................................. 22 1.2.4.1. Phƣơng pháp ghi nhớ cực trị. .................................................................. 22 1.2.4.2. Phƣơng pháp bƣớc. ................................................................................. 22 1.2.4.3. Phƣơng pháp đơn hình. ........................................................................... 24 1.2.5. Phƣơng pháp tìm khi có nhiều điểm cực trị ................................................... 25 1.2.6. Động học hệ cực trị ....................................................................................... 26 1.3. Kết luận chƣơng một ........................................................................................... 28 1.3.1.Hệ điều khiển thích nghi ................................................................................ 28 1.3.2.Hệ cực trị. ...................................................................................................... 28 CHƢƠNG 2: PHÂN TÍCH ĐỐI TƢỢNG LÕ NUNG TRONG CÔNG NGHỆ LUYỆN CÁN THÉP ................................................................................................................ 30 Đặt vấn đề ....................................................................................................... 30 2.1 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
3 Vai trò của lò nung trong công nghệ cán thép .................................................. 31 2.2 Đặc điểm lò nung và công nghệ cán ................................................................. 32 2.3 2.4 Cấu tạo lò nung và chế độ vận hành .................................................................... 33 2.4.1. Cấu tạo lò nung ............................................................................................. 33 2.4.2. Bộ phận dịch phôi ......................................................................................... 33 2.4.3. Vị trí các mỏ đốt........................................................................................... 34 2.4.4. Bộ phận giữ nhiệt .......................................................................................... 34 2.4.5. Chế độ vận hành và yêu cầu tự động hóa ....................................................... 35 2.4.5.1.Vùng sấy ................................................................................................. 35 2.4.5.2.Vùng nung ............................................................................................... 35 2.4.5.3.Vùng đồng nhiệt ...................................................................................... 35 Các đặc tính tĩnh và động của đối tƣợng .......................................................... 36 2.5 Các đặc tính tĩnh ....................................................................................... 36 2.5.1 Đặc tính động ........................................................................................... 37 2.5.2 2.5.2.1 Xác định cấu trúc hàm truyền từ đặc tính quá độ ................................... 37 2.5.2.2 Xác định tham số cho hàm truyền ......................................................... 38 Tỷ lệ nhiên liệu, không khí, xác định đặc tính cực trị của đối tƣợng ................. 40 2.6 2.7 Kết luận chƣơng 2 ............................................................................................... 43 CHƢƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ................................................ 45 3.1. Giới thiệu một số phƣơng pháp thiết kế bộ điều khiển ......................................... 45 Hệ thống điều khiển vị trí: ...................................................................... 45 3.1.1. 3.1.1.1 Quy luật điều chỉnh 2 vị trí ...................................................................... 45 3.1.1.2 Quy luật điều chỉnh 3 vị trí:................................................................... 46 3.1.1.3. Quy luật điều chỉnh với cơ cấu chấp hành có tốc độ không đổi : ............. 47 3.1.2 Phƣơng pháp đa thức đặc trƣng thiết kế bộ điều khiển cho hệ thống tuyến tính ............................................................................................................................... 50 3.1.2.1 Xét hệ bậc hai ........................................................................................ 50 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
4 3.1.2.2 Phƣơng pháp đa thức đặc trƣng có hệ số suy giảm thay đổi đƣợc cho hệ cao ...................................................................................................................... 50 3.1.2.3 Xét ảnh hƣởng của tử số hàm truyền ....................................................... 52 3.2. Sơ đồ khối hệ thống ............................................................................................ 53 3.3. Mạch vòng ổn định lƣu luợng dầu ....................................................................... 54 3.4. Thiết kế bộ điều khiển lƣu lƣợng khí theo phƣơng pháp bƣớc .............................. 55 3.4.1. Sơ đồ khối của bộ điều khiển tự động tìm cực trị kiểu bƣớc .......................... 55 3.4.2. Nguyên tắc làm việc của sơ đồ ..................................................................... 57 3.4.3. Thiết lập sơ đồ nguyên lý ............................................................................. 59 3.4.3.1. Bộ phát lệnh........................................................................................... 59 3.4.3.2. Bộ ghi nhớ ............................................................................................. 62 3.4.3.3. Mạch so sánh ......................................................................................... 63 3.4.3.4. Động cơ chấp hành ................................................................................. 64 3.4.3.5. Mạch logic ............................................................................................. 66 3.4.3.6. Mạch điều khiển tốc độ động cơ chấp hành ............................................ 68 3.4.3.7 Sensor .................................................................................................... 76 3.4.3.8. Nguồn .................................................................................................... 76 3.4.4 Máy điều chỉnh .............................................................................................. 77 3.4.4.1. Xây dựng hàm truyền động cơ chấp hành …………………………… 77 3.4.4.2. Xây dựng hàm truyền bộ biến đổi …………………………………… 79 3.4.4.3. Hàm truyền máy phát tốc ……………………………………………. 80 3.4.4.4. Thiết kế mạch hiệu chỉnh ……………………………………………. 80 3.5. Thuyết minh sơ đồ nguyên lý ............................................................................... 82 3.6. Kết luận chƣơng 3 .............................................................................................. 83 CHƢƠNG 4: MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ................................................................... 85 Các thông số chất lƣợng................................................................................... 85 4.1 Mô phỏng động cơ mở van .............................................................................. 85 4.2 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
5 Xây dựng mô hình và mô phỏng hệ thống ........................................................ 86 4.3 4.4. Kết quả mô phỏng trên phần mềm Matlab - Simulink ………………………….. 89 4.4.1. Kết quả với thuật toán bƣớc đều ………………………………………. ......89 4.4.2. Kết quả với thuật toán bƣớc hai cấp …………………………………….....92 4.4.3. Nhận xét ………………………………………………………………... ….94 4.5. Kết luận chƣơng 4 ……………………………………………………………… 95 CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ............................................................... 96 5.1. Kết luận …………………………………………………………………………. 96 5.2. Kiến nghị ……………………………………………………………………….. .97 TÓM TẮT …………………………………………………………………………… 98 TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................... 99 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
6 DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Ký hiệu Diễn giải tên hình vẽ STT Sơ đồ khối hệ điều khiển thích nghi 1 Hình 1.1 Sơ đồ tổng thể hệ điều khiển thích nghi 2 Hình 1.2 Đặc tính cực đại của lò đốt 3 Hình 1.3 Đặc tính cực đại của mũi khoan 4 Hình 1.4 Đặc tính cực trị cực tiểu của phôi thép qua trục cán 5 Hình 1.5 Đặc tính cực đại 2 biến của ra đa bám mục tiêu di động 6 Hình 1.6 Sơ đồ khối hệ cực trị theo phƣơng pháp tách sóng đồng bộ 7 Hình 1.7 Đồ thị tín hiệu thử và tín hiệu tìm 8 Hình 1.8 Đồ thị của bộ lọc lý tƣởng 9 Hình 1.9a Sơ đồ khối bộ lọc 10 Hình 1.9b Sơ đồ khối Phƣơng pháp đạo hàm theo thời gian 11 Hình 1.10 Đồ thị tín hiệu vào theo từng kênh 12 Hình 1.11 Quỹ đạo chuyển động đến cực trị tỷ lệ với građien 13 Hình 1.12 Sơ đồ bộ ghi nhớ cực trị 14 Hình 1.13a Đồ thị tín hiệu ghi nhớ cực trị 15 Hình 1.13b Đồ thị bƣớc cho trƣớc tiến đến cực trị 16 Hình 1.14a Đồ thị bƣớc phụ thuộc vào độ dốc tiến đến cực trị 17 Hình 1.14b Sơ đồ khối bộ điều khiển kiểu bƣớc 18 Hình 1.14c Quỹ đạo chuyển động đến cực trị theo phƣơng pháp đơn hình 19 Hình 1.15a Quỹ đạo chuyển động đến cực trị theo phƣơng pháp đơn hình 20 Hình 1.15b Sơ đồ đối tƣợng cực trị 21 Hình 1.16a Sơ đồ đối tƣợng cực trị tƣơng đƣơng 22 Hình 1.16b Hai dao động cùng chiều 23 Hình 1.17 Nhiệt độ lò nung phụ thuộc vào năng suất nung 24 Hình 2.1 Phản ứng của đối tƣợng với hàm 1(t) 25 Hình 2.2 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
7 Xác định các tham số của hàm truyền trên đồ thị 26 Hình 2.3 Đặc tính cực đại của lò đốt 27 Hình 2.4 Họ đặc tính cực đại của lò đốt 28 Hình 2.5 Quy luật điều chỉnh hai vị 29 Hình 3.1 Quy luật điều chỉnh ba vị trí 30 Hình 3.2 Điều chỉnh 2 vị trí với cơ cấu chấp hành có tốc độ không đổi 31 Hình 3.3 Quy luật điều chỉnh ba vị trí có vùng không nhạy 32 Hình 3.4 Sơ đồ khối tổng quát bộ điều chỉnh nhiệt độ lò 33 Hình 3.5 Sơ đồ khối của mạch vòng ổn định lƣu lƣợng dầu 34 Hình 3.6a Sơ đồ khối của bộ điều khiển tự động tì m cực trị kiểu bƣớc 35 Hình 3.6.b Sai lệch yk ở các vùng khác nhau trên đặc tính cực đại 36 Hình 3.7 Sơ đồ mạch điện tạo thời gian trễ 37 Hình 3.8 Kết quả mô phỏng xung ra mạch tạo thời gian trễ 38 Hình 3.9 Sơ đồ nguyên lý bộ phân phối 4 bƣớc 39 Hình 3.10 Đồ thị dạng sóng đầu vào xung nhịp và đầu ra 40 Hình 3.11 Mạch điện bộ phát lệnh 41 Hình 3.12 42 Hình 3.13 SW dùng IC 4066 Sơ đồ nguyên lý mạch so sánh 43 Hình 3.14 Sơ đồ mạch điện ghép bộ ghi nhớ và khâu so sánh 44 Hình 3.15 Mạch điện điều khiển tốc độ động cơ 45 Hình 3.16 Phƣơng pháp đảo chiều quay động cơ 46 Hình 3.17 Sơ đồ mạch logic tạo mức ngƣỡng 47 Hình 3.18 Sơ đồ cung cấp điện cho rơle 48 Hình 3.19 Giản đồ điện áp đầu vào động cơ 49 Hình 3.20 Sơ đồ các chân TCA785 50 Hình 3.21 Các khối chức năng của TCA785 51 Hình 3.22 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn