Đang tải... (xem toàn văn)
(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thiết kế bộ quan sát và điều khiển nhiệt độ trong phôi theo mô hình hàm truyền(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thiết kế bộ quan sát và điều khiển nhiệt độ trong phôi theo mô hình hàm truyền(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thiết kế bộ quan sát và điều khiển nhiệt độ trong phôi theo mô hình hàm truyền(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thiết kế bộ quan sát và điều khiển nhiệt độ trong phôi theo mô hình hàm truyền(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thiết kế bộ quan sát và điều khiển nhiệt độ trong phôi theo mô hình hàm truyền(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thiết kế bộ quan sát và điều khiển nhiệt độ trong phôi theo mô hình hàm truyền(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thiết kế bộ quan sát và điều khiển nhiệt độ trong phôi theo mô hình hàm truyền(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thiết kế bộ quan sát và điều khiển nhiệt độ trong phôi theo mô hình hàm truyền(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thiết kế bộ quan sát và điều khiển nhiệt độ trong phôi theo mô hình hàm truyền(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thiết kế bộ quan sát và điều khiển nhiệt độ trong phôi theo mô hình hàm truyền(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thiết kế bộ quan sát và điều khiển nhiệt độ trong phôi theo mô hình hàm truyền
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP DƯƠNG THỊ QUỲNH TRANG NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ BỘ QUAN SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ TRONG PHÔI THEO MƠ HÌNH HÀM TRUYỀN LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển tự động hóa THÁI NGUYÊN, 2017 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP DƯƠNG THỊ QUỲNH TRANG NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ BỘ QUAN SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ TRONG PHƠI THEO MƠ HÌNH HÀM TRUYỀN Chun ngành: Kỹ thuật điều khiển tự động hóa Mã số: 60.52.02.16 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KHOA CHUYÊN MÔN TRƯỞNG KHOA NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS NGUYỄN HỮU CÔNG PHÒNG ĐÀO TẠO THÁI NGUYÊN, 2017 Luận văn thạc sỹ kĩ thuật Hướng dẫn KH: PGS.TS Nguyễn Hữu Công LỜI CẢM ƠN Lời em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành, lời cảm ơn sâu sắc tới thầy giáo - PGS,TS Nguyễn Hữu Công, người trực tiếp bảo thầy giáo TS Vũ Ngọc Kiên hướng dẫn tận tình em suốt thời gian qua Em xin bày tỏ lòng cảm ơn thầy cô giáo Khoa, môn đông đảo bạn bè, đồng nghiệp cổ vũ nhiều cho việc thực luận văn Mặc dù bảo sát thầy hướng dẫn, nỗ lực cố gắng thân Song kiến thức hạn chế, nên chắn luận văn khơng tránh khỏi thiếu sót định Em mong bảo thầy cô giáo góp ý chân thành bạn Em xin chân thành cảm ơn! Dương Thị Quỳnh Trang – ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp – Đại học Thái Nguyên Luận văn thạc sỹ kĩ thuật Hướng dẫn KH: PGS.TS Nguyễn Hữu Công MỤC LỤC Nội dung Trang LỜI CẢM ƠN .1 DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ .5 LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG XÂY DỰNG MƠ HÌNH HÀM TRUYỀN ĐỂ XÁC ĐỊNH NHIỆT ĐỘ TRONG PHÔI TẤM 10 1.1 Đặt vấn đề .10 1.2 Thành lập phương trình truyền nhiệt 11 1.3 Điều kiện ban đầu điều kiện biên 13 1.4 Nhận xét 14 1.5 Nghiên cứu đối tượng điều khiển 15 1.6 Xây dựng mơ hình hàm truyền vật mỏng 15 1.7 Xây dựng mơ hình hàm truyền phôi chia thành lớp (n=2) 16 1.8 Xây dựng mơ hình hàm truyền phơi chia thành lớp (n=3) 19 1.9 Xây dựng mơ hình hàm truyền phơi chia thành lớp (n=4) 21 1.10 Xây dựng mơ hình hàm truyền phôi đựơc chia thành n lớp 24 1.11 Kết luận 25 CHƯƠNG THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ TRONG PHÔI TẤM .26 2.1 Giới thiệu số phương pháp thiết kế 26 2.1.1 Phương pháp đa thức đặc trưng có hệ số suy giảm thay đổi 26 2.1.2 Phương pháp bù số thời gian trội 29 2.1.3 Thiết kế điều chỉnh cho hệ có hành vi tích phân .34 2.1.4 Phương pháp thiết kế bù .37 2.2 Thiết kế hệ thống điều khiển 38 2.2.1 Giới thiệu lò điện trở quan điểm điều khiển 38 2.2.2 Mô hình phơi thép lò gia nhiệt 41 2.3 Kết luận chương 49 Dương Thị Quỳnh Trang – ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp – Đại học Thái Nguyên Luận văn thạc sỹ kĩ thuật Hướng dẫn KH: PGS.TS Nguyễn Hữu Cơng CHƯƠNG CÁC KẾT QUẢ MƠ PHỎNG 50 3.1 Hệ thống điều khiển sử dụng điều khiển PID để lò gia nhiệt cho phôi ba lớp .50 3.1.1 Sử dụng điều khiển PID theo tiêu chuẩn phẳng 51 3.1.2 Sử dụng điều khiển PID theo phương pháp đa thức đặc trưng 53 3.2 Hệ thống điều khiển sử dụng điều khiển PID để lò gia nhiệt cho phơi có số lớp khác .54 3.2.1 Sử dụng điều khiển PID theo tiêu chuẩn phẳng 54 3.2.2 Sử dụng điều khiển PID theo phương pháp đa thức đặc trưng 64 3.3 Kết luận chương 69 KẾT LUẬN VÀ ĐÁNH GIÁ 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO 71 Dương Thị Quỳnh Trang – ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp – Đại học Thái Nguyên Luận văn thạc sỹ kĩ thuật Hướng dẫn KH: PGS.TS Nguyễn Hữu Công DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1 Bảng tính sẵn số giá trị % theo .28 Bảng 2.2 Lựa chọn điều khiển theo tiêu chuẩn phẳng 32 Bảng 2.3 Quy tắc xác định điều chỉnh theo tiêu chuẩn đối xứng 36 Bảng 3.1 Các thống số phôi 50 Dương Thị Quỳnh Trang – ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp – Đại học Thái Nguyên Luận văn thạc sỹ kĩ thuật Hướng dẫn KH: PGS.TS Nguyễn Hữu Cơng DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1 Mơ hình phơi lớp .15 Hình 1.2 Mơ hình phơi lớp .16 Hình 1.3 Mơ hình phôi lớp .19 Hình 1.4 Mơ hình phơi lớp .21 Hình 1.5 Mơ hình phơi n lớp .24 Hình 2.1 Đặc tính biên-tần hàm mơdun tối ưu 29 Hình 2.2 Cấu trúc phản hồi -1 30 Hình 2.3 Đặc tính nghiệm mặt phẳng phức 31 Hình 2.4 Cấu trúc hệ thống điều khiển 32 Hình 2.5 Bộ quan sát phôi lớp 43 Hình 2.6 Đáp ứng đầu mơ hình phơi lớp 43 Hình 2.7 Bộ quan sát phôi hai lớp 43 Hình 2.8 Đáp ứng đầu mơ hình phơi hai lớp 44 Hình 2.9 Bộ quan sát phơi ba lớp .44 Hình 2.10 Đáp ứng đầu mơ hình phơi ba lớp 44 Hình 2.11 Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển nhiệt độ phơi 45 Hình 2.12 Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển nhiệt độ lớp phơi 45 Hình 2.13 Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển nhiệt độ lớp phơi 46 Hình 3.1 Mơ hình phơi lớp 50 Hình 3.2 Sơ đồ mơ hệ thống điều khiển nhiệt độ Phôi lớp 50 Hình 3.3 Nhiệt độ lớp Phơi lớp với thông số danh định Thời gian độ 1175s , không điều chỉnh, không dao động 51 Hình 3.4 Nhiệt độ lớp Phôi lớp thông số phôi thay đổi Thời gian độ 1060s , không điều chỉnh, không dao động 51 Hình 3.5 Nhiệt độ lớp Phôi lớp thông số phôi thay đổi Thời gian độ 1300s , không điều chỉnh, không dao động 52 Hình 3.6 Nhiệt độ lớp Phơi lớp với thông số danh định Thời gian độ 950s , không điều chỉnh, không dao động .53 Hình 3.7 Nhiệt độ lớp Phôi lớp thông số phôi thay đổi Thời gian độ 760s , không điều chỉnh, không dao động 53 Dương Thị Quỳnh Trang – ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp – Đại học Thái Nguyên Luận văn thạc sỹ kĩ thuật Hướng dẫn KH: PGS.TS Nguyễn Hữu Cơng Hình 3.8 Nhiệt độ lớp Phơi lớp thông số phôi thay đổi Thời gian độ 1075s , không điều chỉnh, không dao động 54 Hình 3.9 Mơ hình phơi lớp 54 Hình 10 Sơ đồ mô hệ thống điều khiển nhiệt độ phôi lớp .55 Hình 3.11 Nhiệt độ lớp Phôi lớp thông số danh định Thời gian độ 1200s, không điều chỉnh, không dao động 55 Hình 3.12 Nhiệt độ lớp Phôi lớp thông số phôi thay đổi Thời gian độ 1100s, không điều chỉnh, không dao động .56 Hình 3.13 Nhiệt độ lớp Phôi lớp thông số phôi thay đổi Thời gian độ 1300s, không điều chỉnh, khơng dao động .57 Hình 3.14 Mơ hình phơi lớp 58 Hình 3.15 Sơ đồ mô hệ thống điều khiển nhiệt độ phôi lớp 58 Hình 3.16 Nhiệt độ lớp Phôi lớp thông số phôi danh định Thời gian độ 1150 s, không điều chỉnh, không dao động 58 Hình 3.17 Nhiệt độ lớp Phơi lớp thông số phôi thay đổi Thời gian độ 1060 s, không điều chỉnh, không dao động 59 Hình 3.18 Nhiệt độ lớp Phôi lớp thông số phôi thay đổi Thời gian độ 1285 s, không điều chỉnh, không dao động 60 Hình 3.19 Mơ hình phơi lớp 61 Hình 3.20 Sơ đồ mơ hệ thống điều khiển nhiệt độ phôi lớp 61 Hình 3.21 Nhiệt độ lớp Phơi lớp thông số phôi danh định Thời gian độ 1175 s, không điều chỉnh, không dao động 61 Hình 3.22 Nhiệt độ lớp Phôi lớp thông số phôi thay đổi Thời gian độ 1070 s, không điều chỉnh, không dao động 62 Hình 3.23 Nhiệt độ lớp Phôi lớp thông số phôi thay đổi Thời gian độ: 1300 s, Không điều chỉnh, khơng q điều chỉnh 63 Hình 3.24 Nhiệt độ lớp Phôi lớp thông số danh định Thời gian độ 970s, không điều chỉnh, không dao động 64 Hình 3.25 Nhiệt độ lớp Phôi lớp thông số phôi thay đổi Thời gian độ 805s, không điều chỉnh, khơng dao động .65 Hình 3.26 Nhiệt độ lớp Phôi lớp thông số phôi thay đổi Thời gian độ 1080s, không điều chỉnh, không dao động .66 Dương Thị Quỳnh Trang – ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp – Đại học Thái Nguyên Luận văn thạc sỹ kĩ thuật Hướng dẫn KH: PGS.TS Nguyễn Hữu Cơng Hình 3.27 Nhiệt độ lớp Phôi lớp thông số phôi danh định Thời gian độ 960s, không điều chỉnh, không dao động .66 Hình 3.28 Nhiệt độ lớp Phôi lớp thông số phôi thay đổi Thời gian độ 716s, không điều chỉnh, không dao động .67 Hình 3.29 Nhiệt độ lớp Phôi lớp thông số phôi thay đổi Thời gian độ 1076s, không điều chỉnh, không dao động .67 Hình 3.30 Nhiệt độ lớp Phôi lớp thông số phôi danh định Thời gian độ 940 s, không điều chỉnh, không dao động 68 Hình 3.31 Nhiệt độ lớp Phôi lớp thông số phôi thay đổi Thời gian độ 786s, không điều chỉnh, khơng dao động .68 Hình 3.32 Nhiệt độ lớp Phôi lớp thông số phôi thay đổi Thời gian độ: 1074 s, Không điều chỉnh, không điều chỉnh 69 Dương Thị Quỳnh Trang – ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp – Đại học Thái Nguyên Luận văn thạc sỹ kĩ thuật Hướng dẫn KH: PGS.TS Nguyễn Hữu Cơng LỜI NĨI ĐẦU Ngày phát triển tất ngành kỹ thuật chế tạo khí, luyện kim, cơng nghệ hóa học, xây dựng kỹ thuật điện tử, gắn liền vật liệu u cầu vật liệu có tính đa dạng với chất lượng ngày cao Trong chế tạo khí cơng nghệ vật liệu đóng vai trò quan trọng, để tạo tính cơng nghệ vật liệu tốt ngồi việc thay đổi thành phần cấu thành vật liệu để tạo vật liệu có tính chất tốt cơng nghệ nhiệt luyện đóng vai trò quan trọng khơng tạo chi tiết sau gia cơng có tính chất cần thiết độ cứng, độ bền, độ dẻo dai, mà làm tăng tính cơng nghệ sản phẩm Tuy nhiên, trình nhiệt luyện ta thường gặp phải vấn đề điều khiển nhiệt độ lò nung theo tiêu chí đó, mà chất lượng sản phẩm lại phụ thuộc vào nhiệt độ phơi Từ đó, tốn đặt phải điều khiển nhiệt độ phôi nung theo tiêu chất lượng đặt ra, tức phải điều khiển thông số mà dùng sensor đo hay gọi tốn “Biết vỏ tìm lõi” Nếu trước điều khiển nhiệt độ khơng gian lò để tài em tập trung nghiên cứu tìm hiểu số phương pháp tính tốn trường nhiệt độ phơi từ nghiên cứu xây dựng mơ hình quan sát nhiệt độ dạng mơ hình hàm truyền thiết kế điều điều khiển kinh điển để điều khiển trường nhiệt độ thép thoả mãn yêu cầu công nghệ đặt mà không cần dùng sensor Mục tiêu nghiên cứu - Nghiên cứu quan sát nhiệt độ trình gia nhiệt; - Xây dựng mô hệ thống quan sát điều khiển kinh điển để điều khiển nhiệt độ phôi theo mơ hình hàm truyền Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu mơ hình số dạng phôi như: chi tiết máy dạng phôi - Phạm vi nghiên cứu: Các phôi kim loại Dương Thị Quỳnh Trang – ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp – Đại học Thái Nguyên Luận văn thạc sỹ kĩ thuật 59 Hướng dẫn KH: PGS.TS Nguyễn Hữu Công - Khi thay đổi thông số phôi trường hợp bảng 3.1 Nhiet Phoi tam 2500 Nhiet lop Nhiet lop Nhiet lo Tf Tempture (oC) 2000 1500 1000 500 0 200 400 600 800 1000 Time (s) 1200 1400 1600 1800 2000 Hình 3.17 Nhiệt độ lớp Phơi lớp thông số phôi thay đổi Thời gian độ 1060 s, không điều chỉnh, không dao động Dương Thị Quỳnh Trang – ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp – Đại học Thái Nguyên Luận văn thạc sỹ kĩ thuật Hướng dẫn KH: PGS.TS Nguyễn Hữu Công 60 - Khi thay đổi thông số phôi trường hợp bảng 3.1 Nhiet Phoi tam 1400 Nhiet lop Nhiet lop Nhiet lo Tf 1200 Tempture (oC) 1000 800 600 400 200 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 Time (s) Hình 3.18 Nhiệt độ lớp Phơi lớp thông số phôi thay đổi Thời gian độ 1285 s, không điều chỉnh, không dao động Dương Thị Quỳnh Trang – ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp – Đại học Thái Nguyên Luận văn thạc sỹ kĩ thuật Hướng dẫn KH: PGS.TS Nguyễn Hữu Công 61 3.2.1.3 Xét trường hợp mơ hình phơi lớp Hình 3.19 Mơ hình phơi lớp Hình 3.20 Sơ đồ mô hệ thống điều khiển nhiệt độ phôi lớp - Khi thông số mô hình phơi danh định trường hợp bảng 3.1 Nhiet Phoi Tam 1600 Nhiet lop Nhiet lop Nhiet lop Nhiet lop Nhiet lo Tf 1400 Tempture (oC) 1200 1000 800 600 400 200 0 200 400 600 800 1000 Time (s) 1200 1400 1600 1800 2000 Hình 3.21 Nhiệt độ lớp Phơi lớp thông số phôi danh định Thời gian độ 1175 s, không điều chỉnh, không dao động Dương Thị Quỳnh Trang – ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp – Đại học Thái Nguyên Luận văn thạc sỹ kĩ thuật Hướng dẫn KH: PGS.TS Nguyễn Hữu Công 62 - Khi thay đổi thông số phôi trường hợp bảng 3.1 Nhiet Phoi tam 2000 Nhiet lop Nhiet lop Nhiet lop Nhiet lop Nhiet lo Tf 1800 1600 Tempture (oC) 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 200 400 600 800 1000 Time (s) 1200 1400 1600 1800 2000 Hình 3.22 Nhiệt độ lớp Phôi lớp thông số phôi thay đổi Thời gian độ 1070 s, không điều chỉnh, không dao động Dương Thị Quỳnh Trang – ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp – Đại học Thái Nguyên Luận văn thạc sỹ kĩ thuật 63 Hướng dẫn KH: PGS.TS Nguyễn Hữu Công - Khi thay đổi thông số phôi trường hợp bảng 3.1 Nhiet Phoi tam 1200 1000 Nhiet lop Nhiet lop Nhiet lop Nhiet lop Nhiet lo Tf Tempture(oC) 800 600 400 200 0 200 400 600 800 1000 Time (s) 1200 1400 1600 1800 2000 Hình 3.23 Nhiệt độ lớp Phơi lớp thông số phôi thay đổi Thời gian độ: 1300 s, Không điều chỉnh, không điều chỉnh Nhận xét: Qua trường hợp thay đổi số lớp phôi với thông số khác nhau, cho thấy: Bộ điều khiển PID có khả điều khiển nhiệt độ phôi đặt nhiệt độ đặt với thời gian q độ từ 1070s-1300s, khơng có q điều chỉnh không dao động Khi thông số phôi tâm thay đổi, cụ thể chiều dài, chiều rộng, chiều dầy phơi tăng lên thời gian q độ giảm đi; chiều dài, chiều rộng tăng chiều dầy phơi giảm thời gian q độ tăng lên Dương Thị Quỳnh Trang – ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp – Đại học Thái Nguyên Luận văn thạc sỹ kĩ thuật 64 Hướng dẫn KH: PGS.TS Nguyễn Hữu Công 3.2.2 Sử dụng điều khiển PID theo phương pháp đa thức đặc trưng 3.2.2.1 Xét trường hợp mơ hình phơi lớp - Khi thơng số mơ hình phôi danh định trường hợp bảng 3.1 Nhiet cac lop Phoi tam 1600 Nhiet phoi tam Nhiet Lo Tf 1400 Tempture (oC) 1200 1000 800 600 400 200 0 200 400 600 800 1000 Time (s) 1200 1400 1600 1800 2000 Hình 3.24 Nhiệt độ lớp Phôi lớp thông số danh định Thời gian độ 970s, không điều chỉnh, không dao động Dương Thị Quỳnh Trang – ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp – Đại học Thái Nguyên Luận văn thạc sỹ kĩ thuật 65 Hướng dẫn KH: PGS.TS Nguyễn Hữu Công - Khi thay đổi thông số phôi trường hợp bảng 3.1 Nhiet cac lop Thep tam 2500 Nhiet Thep tam Nhiet Lo Tf Tempture (oC) 2000 1500 1000 500 0 200 400 600 800 1000 Time(s) 1200 1400 1600 1800 2000 Hình 3.25 Nhiệt độ lớp Phôi lớp thông số phôi thay đổi Thời gian độ 805s, không điều chỉnh, không dao động Dương Thị Quỳnh Trang – ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp – Đại học Thái Nguyên Luận văn thạc sỹ kĩ thuật Hướng dẫn KH: PGS.TS Nguyễn Hữu Công 66 - Khi thay đổi thông số phôi trường hợp bảng 3.1 Nhiet cac lop Thep tam 1200 Nhiet Thep tam Nhiet Lo Tf 1000 Tempture (oC) 800 600 400 200 0 200 400 600 800 1000 Time (s) 1200 1400 1600 1800 2000 Hình 3.26 Nhiệt độ lớp Phơi lớp thông số phôi thay đổi Thời gian độ 1080s, không điều chỉnh, không dao động 3.2.1.2 Xét trường hợp mơ hình phơi lớp - Khi thơng số mơ hình phơi danh định trường hợp bảng 3.1 Nhiet cac lop Thep tam 2000 Nhiet Lop Nhiet Lop Nhiet Lo Tf 1800 1600 Tempture (oC) 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 200 400 600 800 1000 Time (s) 1200 1400 1600 1800 Hình 3.27 Nhiệt độ lớp Phơi lớp thông số phôi danh định Thời gian độ 960s, không điều chỉnh, không dao động Dương Thị Quỳnh Trang – ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp – Đại học Thái Nguyên 2000 Luận văn thạc sỹ kĩ thuật Hướng dẫn KH: PGS.TS Nguyễn Hữu Công 67 - Khi thay đổi thông số phôi trường hợp bảng 3.1 Nhiet cac lop Phoi tam 3000 Nhiet Lop Nhiet Lop Nhiet Lo Tf 2500 Tempture (oC) 2000 1500 1000 500 0 200 400 600 800 1000 Time (s) 1200 1400 1600 1800 2000 Hình 3.28 Nhiệt độ lớp Phôi lớp thông số phôi thay đổi Thời gian độ 716s, không điều chỉnh, không dao động - Khi thay đổi thông số phôi trường hợp bảng 3.1 Nhiet cac lop Thep tam 1400 Nhiet Lop Nhiet Lop Nhiet Lo Tf 1200 Tempture (oC) 1000 800 600 400 200 0 200 400 600 800 1000 Time (s) 1200 1400 1600 1800 Hình 3.29 Nhiệt độ lớp Phôi lớp thông số phôi thay đổi Thời gian độ 1076s, không điều chỉnh, không dao động Dương Thị Quỳnh Trang – ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp – Đại học Thái Nguyên 2000 Luận văn thạc sỹ kĩ thuật Hướng dẫn KH: PGS.TS Nguyễn Hữu Công 68 3.2.2.3 Xét trường hợp mơ hình phơi lớp - Khi thơng số mơ hình phơi danh định trường hợp bảng 3.1 Nhiet cac lop Thep tam 1800 Nhiet Lop Nhiet Lop Nhiet Lop Nhiet Lop Nhiet Lo Tf 1600 1400 Tempture (oC) 1200 1000 800 600 400 200 0 200 400 600 800 1000 Time (s) 1200 1400 1600 1800 2000 Hình 3.30 Nhiệt độ lớp Phôi lớp thông số phôi danh định Thời gian độ 940 s, không điều chỉnh, không dao động - Khi thay đổi thông số phôi trường hợp bảng 3.1 Nhiet cac lop Thep tam 2500 Nhiet Lop Nhiet Lop Nhiet Lop Nhiet Lop Nhiet Lo Tf Tempture (oC) 2000 1500 1000 500 0 200 400 600 800 1000 Time (s) 1200 1400 1600 1800 Hình 3.31 Nhiệt độ lớp Phôi lớp thông số phôi thay đổi Thời gian độ 786s, không điều chỉnh, không dao động Dương Thị Quỳnh Trang – ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp – Đại học Thái Nguyên 2000 Luận văn thạc sỹ kĩ thuật Hướng dẫn KH: PGS.TS Nguyễn Hữu Công 69 - Khi thay đổi thông số phôi trường hợp bảng 3.1 Nhiet cac lop Thep tam 1200 1000 Nhiet Lop Nhiet Lop Nhiet Lop Nhiet Lop Nhiet Lo Tf Tempture (oC) 800 600 400 200 0 200 400 600 800 1000 Time (s) 1200 1400 1600 1800 2000 Hình 3.32 Nhiệt độ lớp Phôi lớp thông số phôi thay đổi Thời gian độ: 1074 s, Không điều chỉnh, không điều chỉnh Nhận xét: Qua trường hợp thay đổi số lớp phôi với thông số khác nhau, cho thấy: Bộ điều khiển PID có khả điều khiển nhiệt độ phơi đặt nhiệt độ đặt với thời gian độ từ 716s-1080s, khơng có q điều chỉnh khơng dao động Khi thông số phôi tâm thay đổi, cụ thể chiều dài, chiều rộng, chiều dầy phôi tăng lên thời gian độ giảm đi; chiều dài, chiều rộng tăng, chiều dầy phơi giảm thời gian độ tăng lên 3.3 Kết luận chương Kết mô hệ thống điều khiển nhiệt độ phôi sử dụng điều khiển PID cho thấy: Bộ điều khiển PID có khả điều khiển nhiệt độ phôi đạt nhiệt độ đặt đồng thời tham số mơ hình phơi thay đổi – từ thay đổi mơ hình phơi tới thay đổi tham số phôi – điều khiển PID có khả điều khiển nhiệt độ phơi đạt nhiệt độ đặt thỏa mãn yêu cầu công nghệ đặt Trong hai điều khiển PID thiết kế theo hai phương pháp khác điều khiển PID thiết kế theo phương pháp đa thức đặc trưng có chất lượng điều khiển Dương Thị Quỳnh Trang – ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp – Đại học Thái Nguyên Luận văn thạc sỹ kĩ thuật 70 Hướng dẫn KH: PGS.TS Nguyễn Hữu Công nhiệt độ phôi tốt (thời gian độ nhỏ hơn) điều khiển PID thiết kế theo tiêu chuẩn phẳng KẾT LUẬN VÀ ĐÁNH GIÁ Luận văn giải nội dung sau: Đã đưa cách tính tốn trường nhiệt độ phơi theo mơ hình hàm truyền Đã thiết kế điều khiển phương pháp kinh điển (bộ điều khiển PID) dựa mơ hình hàm truyền trường nhiệt độ phơi Bộ điều khiển PID điều khiển nhiệt độ phôi đạt nhiệt độ mong muốn – thỏa mãn yêu cầu công nghệ đặt Đồng thời, thay đổi kích thước phơi giới hạn định, điều khiển PID có khả điều khiển nhiệt độ phôi đạt nhiệt độ mong muốn So sánh kết điều khiển nhiệt độ sử dụng hai điều khiển PID theo hai phương pháp thiết kế khác cho thấy điều khiển PID thiết kế theo phương pháp đa thức đặc trưng cho chất lượng điều khiển nhiệt độ thép tốt sử dụng điều khiển PID thiết kế theo tiêu chuẩn phẳng Các kết mô thể đắn thuật tốn điều khiển ứng dụng điều khiển vào thực tế Những kiến nghị nghiên cứu Xây dựng quan sát trạng thái để lấy tín hiệu phản hồi nhiệt độ lớp phơi nung mục đích nâng cao độ xác điều khiển đồng thời ta quan sát nhiệt độ lớp phôi nung từ lúc bắt đầu nung đến lúc kết thúc nung, qua muốn điều chỉnh nhiệt độ phôi nung ta cần điều chỉnh giá trị đặt nhiệt độ vào lò Tiến hành thí nghiệm thực hệ thống điều khiển nhiệt độ thực để kiểm tra lại kết mô Dương Thị Quỳnh Trang – ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp – Đại học Thái Nguyên Luận văn thạc sỹ kĩ thuật 71 Hướng dẫn KH: PGS.TS Nguyễn Hữu Công TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Bùi Hải Trần Thế Sơn, Kỹ Thuật Nhiệt, NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội [2] Đặng Quốc Phú, Trần Thế Sơn, Trần Văn Phú, Truyền Nhiệt, NXB Giáo Dục [3] Ngô Minh Đức (2009), Thiết kế quan sát điều khiển nhiệt độ phôi Luận văn thạc sỹ kỹ thuật- Đại học Thái Nguyên [4] Nguyễn Hữu Công, Điều khiển tối ưu cho đối tượng có tham số phân bố, biến đổi chậm, Luận án tiến sỹ kỹ thuật 2003 [5] Nguyễn Hữu Công (1997), “Điều khiển tối ưu trình gia nhiệt” Luận văn thạc sỹ kỹ thuật, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội [6] Nguyễn Hữu Công, Nguyễn Mạnh Tường(2000), Một nghiên cứu điều khiển tối ưu hệ thống có tham số biến đổi chậm, (VICA4 - 2000) [7] Nguyễn Hữu Công, Điều khiển tối ưu trình gia nhiệt, Đề tài NCKH cấp Bộ, mã số B98 - 01 – 27 [8] Nguyễn Hữu Công(2007), Điều khiển tối ưu cho hệ với tham số phân bố có trễ, Tạp chí khoa học cơng nghệ trường đại học Kỹ thuật số 60 – 2007 [9] Nguyễn Hữu Công, Ngô Minh Đức, Chu Minh Hà, Đinh Việt Cường, Nghiên cứu quan sát nhiệt độ phơi mơ hình hàm truyền, Tạp chí khoa học cơng nghệ trường đại học kỹ thuật số 72/2009 [10] Nguyễn Đình Huy, Cơng nghệ chế tạo máy biến áp , Luận Văn Thạc sỹ đại học Sư Phạm TP Hồ Chí Minh [11] Nguyễn Hoài Nam (2002), “ Xây dựng hệ thống Điều khiển lò nung liên tục” Đồ Án tốt nghiệp Đại học, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội [12] Nguyễn Mạnh Tường, Nguyễn Hữu Cơng(2002), Điều khiển tối ưu q trình gia nhiệt- đối tượng có tham số phân bố, Tạp chí khoa học cơng nghệ số 36+37/2002 [13] Nguyễn Văn Hòa, Cơ sở tự động hóa, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội Dương Thị Quỳnh Trang – ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp – Đại học Thái Nguyên Luận văn thạc sỹ kĩ thuật 72 Hướng dẫn KH: PGS.TS Nguyễn Hữu Công [14] Phan công Ngô, Lý thuyết điều khiển tự động, NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội [15] Tạ Văn Đĩnh, “Phương pháp sai phân phương pháp phần tử hữu hạn”, NXB Khoa học Kỹ thuật Hà Nội Tiếng Anh [16] Cong N Huu; Nam N Hoai, Optimal control for a distributed parameter and delayed – time system based on the numerical method, Teth international conference on Control, Automotion, Robotics and vision(ICARCV’2008) [17] Callier, F.M, Winkin J (1997) "Spectral factorization for distributed parameter systems in Decision and control", Proceeding of the 36 th IEEE conference , Vol 5, pp 4406- 4408 [18] Dexter, A.C Jesson, S (1996) "Distributed parameter control of billet heating in electromagnetics and induction heating", IEEE Colloquium on 15/5 (Digest No:1996/264) [19] N.H.Cong, N.V.Minh; Continuous parallel-iterated RKN-type PC methods for non-stiff IVPs; Appled Numerical Mathematics 2007 [20] Moshfegh, Allen; Optimal Distributed Control System for a Linear Distributed Parameter System Patent, Filed 29 Aug 91, patented 12 Jul 94 [21] P.K.C.Wang (1963) "Optimum control of distributed parameter systems", Presented at the Joint Automatic Control Coference, Minneapolis, Minn.June, [22] Xunjing Li; Jiongmin Yong (1990), "Optimal control for a class of distributed parameter systems", Decision and control, Proceeding of the 29 th IEEE conference, Vol 4, pp 2319-2320 Dương Thị Quỳnh Trang – ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp – Đại học Thái Nguyên ... THỊ QUỲNH TRANG NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ BỘ QUAN SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ TRONG PHÔI THEO MƠ HÌNH HÀM TRUYỀN Chun ngành: Kỹ thuật điều khiển tự động hóa Mã số: 60.52.02.16 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT... quan sát điều khiển kinh điển để điều khiển nhiệt độ phơi theo mơ hình hàm truyền Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu mơ hình số dạng phơi như: chi tiết máy dạng phôi - Phạm vi nghiên cứu: ... trước điều khiển nhiệt độ khơng gian lò để tài em tập trung nghiên cứu tìm hiểu số phương pháp tính tốn trường nhiệt độ phơi từ nghiên cứu xây dựng mơ hình quan sát nhiệt độ dạng mơ hình hàm truyền