1
Luận văn
Thiết kế bộ điều khiển cho
đối tượng bình mức
2
Mục lục
Lời nói đầu........................................................3
Phần I : Giới thiệu về đối tượng điều
khiển , bộ điều khiển mờ và bộ điều
khiển kinh điển PID......................................4
1. Đối tượng điều khiển:.............................4
In Valve : Độ mở van vào..........................5
2. Bộ điều khiển mờ ...................................10
3. Bộ điều khiển PID..................................11
Phần II : Thiết kế bộ điều khiển mờ....12
1. Các biến vào ra:.......................................12
Đầu ra là độ mở van vào In Valve ký
hiệu là z ............................................................12
2. Xây dựng luật điều khiển:................12
Phần III : Bộ điều khiển kinh điển PID
..............................................................................13
1. Nhận dạng đối tượng............................. 13
2. Xác định thông số cho đối tượng: ...14
Phần IV : Kết luận.......................................15
3
Lời nói đầu
Chuyên đề nghiên cứu : Thiết kế bộ điều khiển cho đối tượng bình
mức ( Xây dựng hệ thống điều khiển hai bình mức thông nhau ) .
Chuyên đề được xây dựng dưới dạng một bài tập tổng hợp . Giúp ta
biết cách vận dụng một cách tổng hợp các kiến thức đã học vào một bài
toán cụ thể hoàn chỉnh
Do thời gian có hạn nên không thể tránh khỏi thiếu sót .Rất mong có
được đóng góp của thầy cô để chuyên đề được thêm đầy đủ hơn.
Chúng em rất chân thành cảm ơn thầy : Lê Minh Kiên , đã giúp đỡ
chúng em hoàn thành đề tài này.
Nhóm sinh viên thực hiện:
Đỗ Trọng Mến
Ngô Viết Thành
Vũ Văn Thuyết
Nguyễn Bảo Thanh
Đặng Văn Hiếu
4
Phần I : Giới thiệu về đối tượng điều khiển , bộ điều
khiển mờ và bộ điều khiển kinh điển PID
1. Đối tượng điều khiển:
Bài toán : Đối tượng điều khiển là hai bình mức thông nhau ( hình
vẽ trên) chiều cao của cả hai bình chính là giá trị tối đa của mức chất lỏng
trong bình, là 1000 . Lưu lượng chất lỏng chảy qua các van được tính là
tích của độ mở van ( số thực nhận giá trị từ 0.0 đến 1.0 ứng với độ mở
van từ 0% đến 100% ) với lưu lượng tối đa qua van. Giá trị lưu lượng tối
đa qua mỗi van không nhất thiết phải là hằng số . Tất cả các giá trị lưu
lượng nước qua ống đều đo được.
Yêu cầu đặt ra của bài toán là xây dựng bộ điều khiển cho hệ
thống này để điều chỉnh mức chất lỏng trong cả hai bình ổn định ở giá trị
đặt ( do người sử dụng đặt ) .Còn van 3 do người sử dụng tùy ý điều
khiển.
Mô hình :
- Tank 1 và tank 2 là hai bình nước
- Valve 1 , valve 2 và valve 3 lần lượt là lưu lượng điều khiển lưu
lượng vào bình 1, lưu lượng giữa hai bình và lưu lượng ra từ hai
bình
- Flow 1, Flow 2 và Flow 3 lần lượt là lưu lượng qua các valve
tương ứng
- Level 1 , Level 2 là các mức( chiều cao) chất lỏng trong bình 1
và bình 2.Mức chất lỏng tối đa trong 2 bình là 1000.
Valve 1
Valve 2
Valve 3
Flow 1
Flow 2
Flow 3
Level 1
Level 2
Tank 1
Tank 2
5
Đối tượng điều khiển là bình mức như hình vẽ: ( mô phỏng
Matlap).
Đối tượng điều khiển gồm hai khối:
- Khối single-Tank chính là đối tượng ta đang xét
- Khối single-Tank Gui trợ giúp cho việc mô phỏng
- Các ký hiệu:
In Valve : Độ mở van vào
Out Valve : Độ mở van ra
Level: Mức nước trong bình
In Flow:Tốc độ lưu lượng vào
Out Flow: Tốc độ lưu lượng ra
SP : Giá trị đặt cho mức nước trong bình
Các đầu vào – ta của khối tow-tank được qui định như sau:
- Các đầu vào valve 1, valve 2 và valve 3 là độ mở van tương
ứng, nhận các giá trị thực trong khoảng từ 0.0 đến 1.0 . Giá
trị 0.0 tương ứng với trường hợp van đóng hoàn toàn, giá trị
1.0 tương ứng với trường hợp van mở hoàn toàn(100%). Các
van không đáp ứng tức thời với giá trị đặt vào của độ mở van
mà phải thay đổi dần dần đến giá trị mong muốn đó. Ví dụ
như nếu độ mở van hiện thời là 0.2 (20% ),khi đặt giá trị độ
mở van mới là 0.6(60%) thì độ mở van sẽ tăng dần từ 0.2
đến 0.6 và quá trình này phải tốn một khoảng thời gian nhất
định
- Các đầu vào Flow1,Flow2,Flow3 là các giá trị lưu lượng qua
các van tương ứng .Trong hệ thống này lưu lượng được tính
bằng tích của độ mở van với giá trị lưu lượng tối đa.