Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Xây dựng hệ thống điều khiển nhiệt độ ứng dụng cho quá trình ủ vật liệu từ

Tự động hóa đóng vai trò thiết yếu trong sự phát triển kinh tế, với các hệ thống tự động được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực công nghiệp. Trong bối cảnh cạnh tranh về chất lượng và giá cả sản phẩm, việc nâng cao chất lượng và năng suất thông qua điều khiển tự động là nhiệm vụ sống còn. Tuy nhiên, việc xây dựng hệ thống điều khiển tự động cho các đối tượng có tham số phân bố, đặc biệt là điều khiển nhiệt độ trong các quá trình gia nhiệt công nghiệp, đặt ra nhiều thách thức do sự thay đổi hàm truyền theo thời gian và tính phi tuyến của đối tượng.

Luận văn này hướng đến các nhà nghiên cứu, kỹ sư, và sinh viên trong lĩnh vực tự động hóa, điều khiển học, kỹ thuật nhiệt, và vật liệu, đặc biệt những ai quan tâm đến các hệ thống điều khiển có tham số phân bố và ứng dụng trong các quá trình gia nhiệt công nghiệp như ủ vật liệu từ.

Luận văn này tập trung vào việc thiết kế hệ thống điều khiển nhiệt độ cho quá trình ủ vật liệu từ, một đối tượng có tham số phân bố phức tạp. Mục tiêu chính là giải quyết bài toán điều khiển nhiệt độ cho các hệ thống phân bố, đặc biệt ứng dụng cho quá trình gia nhiệt phôi tấm và ủ vật liệu từ trong sản xuất cơ khí, nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm như thép kỹ thuật điện dùng trong máy biến áp. Nghiên cứu sử dụng kết hợp phương pháp lý thuyết và thực nghiệm. Về lý thuyết, luận văn xây dựng mô hình toán học của trường nhiệt độ trong phôi tấm bằng phương pháp sai phân và mô hình hàm truyền, đồng thời khảo sát các yêu cầu công nghệ của quá trình ủ vật liệu từ, bao gồm nhiệt độ bề mặt phôi, độ đồng đều nhiệt và thời gian ủ. Về thực nghiệm, nghiên cứu tiến hành chạy thử nghiệm chương trình trên Matlab và thí nghiệm trên mô hình lò điện trở thực tế tại phòng thí nghiệm để kiểm chứng và hoàn thiện cấu trúc, tham số của bộ điều khiển. Luận văn thiết kế và so sánh hiệu quả của hai loại bộ điều khiển chính: bộ điều khiển PID và bộ điều khiển mờ (Fuzzy Logic Controller). Các kết quả mô phỏng và thực nghiệm cho thấy khả năng điều chỉnh nhiệt độ lò để đường nhiệt độ thực của vật nung bám theo đường nhiệt độ yêu cầu công nghệ, ngay cả khi không thể đặt cảm biến trực tiếp trên từng phôi. Điều này được thực hiện thông qua việc tính toán nhiệt độ vật nung dựa trên các phương trình truyền nhiệt và mô hình hóa. Đề tài mở ra hướng ứng dụng tiềm năng trong việc tối ưu hóa các quá trình gia nhiệt công nghiệp, giảm thiểu tổn thất và nâng cao chất lượng sản phẩm.