Đang tải... (xem toàn văn)
Mục lục: Phần 1: Lý thuyết điều chỉnh tự động phần 2: Các thiết bị điều chỉnh tự động phần 3: Một số hệ thống điều chỉnh đối tượng nhiệt trong thực tế
TỈÛ ÂÄÜNG HỌA QUẠ TRÇNH NHIÃÛT - PHÁƯN II 93 PHÁƯN II CCCAAẠÏÏCCC TTTHHHIIIÃÃÃÚÚÚTTT BBBËËË ÂÂÂIIIÃÃÃƯƯƯUUU CCCHHHÈÈÈNNNHHH TTTỈỈỈÛÛÛ ÂÂÂÄÄÄÜÜÜNNNGGG CHỈÅNG 1 : NHỈỴNG VÁÚN ÂÃƯ CHUNG CHỈÅNG 2: CẠC BÄÜ ÂIÃƯU CHÈNH TẠC ÂÄÜNG TRỈÛC TIÃÚP CHỈÅNG 3: CẠC BÄÜ ÂIÃƯU CHÈNH TẠC ÂÄÜNG GIẠN TIÃÚP CHỈÅNG 4: ỈÏNG DỦNG VI XỈÍ L TRONG ÂIÃƯU KHIÃØN TỈÛ ÂÄÜNG TỈÛ ÂÄÜNG HỌA QUẠ TRÇNH NHIÃÛT - PHÁƯN II 94 CHỈÅNG 1 : NHỈỴNG VÁÚN ÂÃƯ CHUNG 1.1- Cạc bäü âiãưu chènh l tỉåíng : l cạc BÂC m chè cọ 1 qui lût 1.1.1- Bäü âiãưu chènh t lãû P : l BÂC thỉûc hiãûn theo qui lût: Y = -KP . X (Hm truưn âảt, âàûc tênh táưn säú âàûc tênh thåìi gian ca BÂC t lãû hon ton giäúng mäüt kháu t lãû) => Y’= -Kp . X’ Kp l hãû säú t lãû v cng l thäng säú ca bäü âiãưu chènh P Wp (P) = XY = -Kp Wp (iω) = -Kp = Kp . eiπ * Âàûc tênh ténh (åí chãú âäü xạc láûp) Tỉïc l thäng säú giỉỵ ln < giạ trë u cáưu 1 lỉåüng no âọ TBYYY21− âäü khäng âäưng âãưu ca BÂC δ = PK1 l hãû säú ténh ca BÂC * Âàûc tênh biãn âäü pha W (iω)p * Âàûc tênh thåìi gian (Hm quạ âäü)ü khi X = 1(t) Y(t) = - KP YXX2X1Y2XtbY1YtbNhiãûm vủ ca hãû thäúng âiãưu chènh l giỉỵ äøn âënh mäüt âải lỉåüng âiãưu chènh no âọ bàòng cạch tạc âäüng lãn âäúi tỉåüng thäng qua cå quan âiãưu chènh. Khi xút hiãûn sai lãûch ca âải lỉåüng âiãưu chènh, BÂC s tạc âäüng lãn âäúi tỉåüng theo hỉåïng âỉa âải lỉåüng âiãưu chènh tr vãư giạ trë ban âáưu. Tạc âäüng âiãưu chènh ny cọ thãø mang tênh quy lût âënh trỉåïc. Mäúi quan hãû toạn hc giỉỵa tạc âäüng âiãưu chènh ( âáưu ra ca BÂC) Y v âäü sai lãûch ca âải lỉåüng âiãưu chènh (âáưu vo ca BÂC) X gi l qui lût âiãưu chènh. Trong cäng nghiãûp âãø âảt âỉåüc cháút lỉåüng âiãưu chènh cao âäúi våïi mäùi âải lỉåüng âiãưu chènh phi xạc âënh cho BÂC mäüt qui lût âiãưu chènh thêch håüp TỈÛ ÂÄÜNG HỌA QUẠ TRÇNH NHIÃÛT - PHÁƯN II 95 1.1.2- Bäü âiãưu chènh tênh phán I: l BÂC thỉûc hiãûn theo qui lût Y= -KI ∫ Xdt dtdY = -KI .X Âáy l BÂC phi tênh, thỉûc hiãûn quạ trçnh â/c phi ténh khäng cọ sai lãûch dỉ Täúc âäü chuøn dëch ca cå quan âiãưu chènh t lãû våïi âäü sai lãûch ca TSÂC * Hm truưn : WI (P) = XY= -PKI => W (iω)I = 2 πωωωiIIIeKiKiK−=−=− * Âàûc tênh ténh : Bäü âiãưu chènh ln ln giỉỵ thäng säú ra âụng u cáưu * Khi X = const = 1 => dtdY = -KI => Hm quạ âäü Y(t) = - KI . t BÂC ny tạc âäüng cháûm 1.1.3- Bäü âiãưu chènh t lãû têch phán PI : Y = -Kp X - KI ∫ Xdt L BÂC phi ténh thỉûc hiãûn quạ trçnh â/c phi ténh khäng cọ sai lãûch dỉ tạc âäüng nhanh Hai thäng säú âiãưu chènh ca bäü âiãưu chènh l Kp v TI (thåìi gian têch phán) Y = -Kp ⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛+∫XdtTXI1 -KP1(t)XY(t)ttJmReKPWP(iω)KI - hãû säú t lãû v YXYtα = - arctgKI TỈÛ ÂÄÜNG HỌA QUẠ TRÇNH NHIÃÛT - PHÁƯN II 96 => Y’= -Kp ⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛+ XTXI1' “Täúc âäü chuøn dëch ca cå quan âiãưu chènh t lãû våïi täúc âäü sai lãûch v âäü biãún âäøi ca TSÂC” Hm truưn : W(P)PI = XY = - Kp ⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛+PTI.11 => W(iω)PI = - Kp ⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛+ωiTI.11 = - Kp ⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛−+ω.11ITi = - Kp ωIPTKi+ => R = 22PIPKTK+⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛ω θ = ωITarctguvarctg1−= Hay : W (iω)PI = ωωITiarctgPIPeKTK122−+⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛ Âàûc tênh ténh Âàûc tênh thåìi gian Y(t) = -Kp ⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛+ tTI11 Bäü âiãưu chènh PI cọ thãø biãøu diãùn bàòng mäúi liãn kãút song song giỉỵa kháu t lãû v kháu têch phán. 1.1.4- Bäü âiãưu chènh PID : Y = -Kp ⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛++∫dtdXTXdtTXDI1 - Bäü âiãưu chènh thỉûc hiãûn quạ trçnh âiãưu chènh phi ténh, khäng cọ sai lãûch dỉ - Thnh pháưn t lãû quút âënh tênh tạc âäüng nhanh ca BÂC - Thnh pháưn têch phán quút âënh tênh phi tuún ca BÂC - Cn thnh pháưn vi phán dỉû bạo xu thãú thay âäøi ca â/lỉåüng â/c tàng âäü äøn âënh, ci thiãûn cháút lỉåüng âiãưu chènh. YXXtY t-KP1(t) TỈÛ ÂÄÜNG HỌA QUẠ TRÇNH NHIÃÛT - PHÁƯN II 97 Hay tỉì trãn ta cọ Y’ = -Kp ⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛++ "1' XTXTXDI Hm truưn : W(P) = -Kp ⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛++ PTPTDI 11 => W(iω)PID = -Kp ⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛++ωωiTiTDI 11= - Kp ⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛+−+ )1(1ωωDITTi W(iω)PID=ωωωωωIDITTTiarctgDIIIPeTTTTK122222.)1( −−+− Âàûc tênh ténh Âàûc tênh thåìi gian : Y(t) = -Kp ⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛+ tTI11 1.1.5- Bäü âiãưu chènh PD : Y = -Kp ⎟⎠⎞⎜⎝⎛+dtdXTXD - Kãút qu âiãưu chènh ln cọ sai lãûch dỉ - Tạc âäüng nhanh v cọ kh nàng dỉû bạo ngàn chàûn xu thãú biãún âäøi ca âải lỉåüng â/c. Tỉì trãn ta cọ: Y’ = -Kp ( )"' XTXD+ => W(P)PD = -Kp (1+ TD . P) W(iω)PD = -Kp (1+ TD .iω) Hay : W(iω)PD = Kp ).(22 1ωπωDTaretgiDeT++ * Âàûc tênh ténh: * Âàûc tênh thåìi gian : Y(t) = -Kp YXXtY t-KP1(t)YX TỈÛ ÂÄÜNG HỌA QUẠ TRÇNH NHIÃÛT - PHÁƯN II 98 1.2- Cạc bäü âiãưu chènh cäng nghiãûp : (Bäü bäü âiãưu chènh thỉûc tãú) 1.2.1- Bäü âiãưu chènh t lãû P: Trong thỉûc tãú bäü âiãưu chènh P âỉåüc tảo ra theo så âäư cáúu trục nhỉ sau: (TC - hàòng säú thåìi gian ca cå cáúu cháúp hnh tỉïc l thåìi gian m cå cáúu cháúp hnh chuøn van âiãưu chènh tỉì âån vë cỉûc tiãøu âãún cỉûc âải) * Gi hm truưn ca bäü âiãưu chènh l tỉåíng l W(P)p = -Kp = δ1 (1) * Ta láûp hm truưn ca bäü âiãưu chènh thỉûc tãú : => W(P) = 1 .1.12121+=+BCBBCCKPTKPTKKPTKδδδ K hiãûu : 2KBδ= δ v BCKTδ.1 = TKP thç ta cọ W(P) = 1.1.1+PTKPδ A(ω)ωθωJmReYXY(t)tA(ω)ω ωθReJmYXtY(t)A(ω)ω ωθKPReJmYXKPtY(t)A(ω) π/2ω ωθReJmYXtY(t)A(ω)-KP πω ωθReJmYXtY(t)ω1= KP/TD π/2 π π π/2 3π/2 3π/2 πω = 0ω = ∝ω = ∝ω = 0ω = ω1KPω = 0ω = ∝KPKPKPKPKPKPKPKP∆t = 0 Y= -KPX Y’= -KPX’ W(P)= -KP P Y= -KIXdt∫ Y’= -KIX W(P)= -KI/P I Y=-KP(X+1/TI.Xdt∫) Y’=-KP[X’+(1/TI).X] W(P)=-KP(1+1/TIP) P I Y=-KP(X+1/TI.Xdt∫+TD.dx/dt) Y’=-KP[X’+(1/TI).X+ TDX’’] W(P)=-KP(1+1/TIP+TDP) P I D Y=-KP(X+TD.dx/dt) Y’=-KP[X’+ TDX’’] W(P)=-KP(1+TDP) P D K2 K1δB 1 Tc.P BKD CCCH X Y TỈÛ ÂÄÜNG HỌA QUẠ TRÇNH NHIÃÛT - PHÁƯN II 99 K hiãûu : 1.1+PTKP = W(P)KP => W(P) = W(P)P . W(P)KP So sạnh våïi (1) thç hm truưn ca BÂC thỉûc tãú khạc våïi hm truưn ca BÂC l tỉåíng v ta cọ thãø xem nọ nhỉ âỉåüc màõc thãm hm truưn ca mäüt kháu phủ no âáúy. Váûy váún âãư l våïi âiãưu kiãûn no thç BÂC thỉûc tãú lm viãûc täút nháút (tỉïc l giäúng våïi BÂC l tỉåíng) Ta tháúy ràòng khi W(P)KP -> 1 thç BÂC thỉûc tãú dáưn âãún BÂC l tỉåíng Hay tỉïc l khi: K1 -> ∞ TC -> 0 Nhỉng âiãưu ny khäng thãø thỉûc hiãûn âỉåüc => sỉû sai khạc giỉỵa bäü thỉûc tãú v l tỉåíng l âiãưu âỉång nhiãn. Tuy nhiãn cng gim TC v tàng K1 thç cng täút. 1.2.2- Bäü âiãưu chènh PI: Âãø hçnh thnh quy lût âiãưu chènh PI thỉåìng ta thỉûc hiãûn theo så âäư sau: 1- Så âäư 1 : (Tảo kháu liãn hãû nghëch khäng bao cå cáúu cháúp hnh) Kháu liãn hãû nghëch l kháu cọ quạn tênh báûc 1 v cọ hm truưn 1.1+PTBδ Âäúi våïi bäü l tỉåíng W(P)PI = -KP PTPTPTIII 1.11δ+=⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛+ Trong âọ ⎟⎠⎞⎜⎝⎛=−δ1PK Tçm hm truưn bäü âiãưu chènh thỉûc tãú : W(P) = PTPTKKCB.111111++δ Âàût : δδ=ICBTT. (v xem T1 = TI) => W(P) = IICITPKPTPTPTK )1(.)1(11δ+++ K1 δB TiP+1 1 Tc.P BKD CCCH YX LHN YTKP = 0tTKP = 0,5TKP = 0,05TKP = 0AωTKP = 0,05TKP = 0,5ωTKP = 0 θTKP = 0,05TKP = 0,5 TỈÛ ÂÄÜNG HỌA QUẠ TRÇNH NHIÃÛT - PHÁƯN II 100Ta âỉa vãư dảng : W(P) = W(P)PI W(P)KP => W(P)KP = )1](.)1(.[))(1()()(1111+++−+=PTTKPTPTPTPTKPWPWIBCIIPIδδ Hay W(P)KP = IBCITKPTTTK.)1(.111δδ++ K hiãûu S = ICTKT 1δ => W(P)KP = SPTS1)1(11++ Hay dỉåïi dảng : W(P)KP = ⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⎟⎠⎞⎜⎝⎛++ 11)1(1PSSTSI Âáy thỉûc cháút l kháu quạn tênh báûc 1 m hàòng säú thåìi gian TKP = 1+SSTI v K = 11+S Dỉûng ÂTBF Så âäư 2 : Sỉí dủng kháu liãn hãû nghëch bao ton bäü cå cáúu cháúp hnh v bäü âiãưu chènh Mảch liãn hãû nghëch l kháu vi phán thỉûc => W(P) = 1 .1.11++PTPTPTKPTKIIBCCδ Âàût δ = δB ; T1 = TI ; S = ICTKT 1δ δBTi.PTi. P+1K1 1 Tc.P BKD CCCH YX LHN JmReS = 0S = 0,03S = 0,2(ω = 10)tY(t)S = 0S = 0,03S = 0,2 TỈÛ ÂÄÜNG HỌA QUẠ TRÇNH NHIÃÛT - PHÁƯN II 101 1 T2.P+1 δB T1.P+1 Hay : W(P)KP = ⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⎟⎠⎞⎜⎝⎛++ 11)1(1PSSTSI Giäúng så âäư 1 => nh ca chụng cng váûy. Khi S tàng thç bäü âiãưu chènh thỉûc tãú khạc xa bäü âiãưu chènh l tỉåíng. Ỉu âiãøm ca så âäư 2 l khi giạ trë TI thay âäøi thç δ khäng âäøi. 1.2.3- Bäü âiãưu chènh PID : Ta phi cho âi qua 2 kháu quạn tênh báûc 1 màõc näúi tiãúp nhỉ sau Âäúi våïi bäü PID l tỉåíng : W(P)PID = KP ⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛++ PTPTDI 11 Hay W(P)PID = ⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛++PTPTTPTIIDI .1.12δ Våïi bäü thỉûc tãú thç theo så âäư trãn => W(P) = PTPTPTKKCB.1)1)(1.(.12111+++δ= W(P)PID . W(P)KP => W(P)KP = PIDPWPW)()( Âàût : 2121.TTTT+ = TD ; T1 + T2 = T, δ = δB ; S = ICBTKTK .111δδ= 22121)(.TTTTTTID+= = K => W(P)KP = ⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡+⎟⎠⎞⎜⎝⎛++⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛++ 111 )1(122PSSTPSTSKSII Dỉûng ÂTBT Tỉì trãn ta cọ S -> 0 => W(P) = W(P)PID S = 0,2S = 0,03S = 0ReJmY(t)tS = 0S = 0,03S = 0,2K1 1 Tc.P BKD CCCH Y TỈÛ ÂÄÜNG HỌA QUẠ TRÇNH NHIÃÛT - PHÁƯN II 102Kãút lûn chung: • Âãø xáy dỉûng cạc quy lût âiãưu chènh trong cạc bäü âiãưu chènh cäng nghiãûp phi sỉí dủng cạc mảch liãn hãû nghëch, cạc mảch trãn cọ thãø bao bäü khúch âải hồûc bao c bäü khúch âải láùn cọ cáúu cháúp hnh. • Ty thüc vo quy lût âiãưu chènh âỉåüc hnh thnh m cạc mảch liãn hãû nghëch cọ thãø l kháu t lãû hồûc kháu quạn tênh báûc 1, báûc 2 . • Do xút hiãûn cạc mảch liãn hãû nghëch trãn nãn hm truưn cạc bäü âiãưu chènh thỉûc tãú khạc so våïi hm truưn bäü âiãưu chènh l tỉåíng sỉû sai khạc ny cng låïn nãúu hàòng säú thåìi gian ca cå cáúu cháúp hnh cng låïn v hãû säú khúch âải ca bäü khúch âải cng nh. 1.3- Cáúu tảo chung ca cạc bäü âiãưu chènh: 1- Phán tỉí âo lỉåìng : Dng âãø âo sỉû thay âäøi ca TSÂC v chuøn âäøi nọ thnh tên hiãûu ph håüp âãø truưn tåïi pháưn tỉí tiãúp theo pháưn tỉí ny âỉåüc cáúu tảo gäưm hai pháưn + Pháưn tỉí nhảy cm + Bäü chuøn âäøi 2- Bäü âënh trë : dng âãø âàût cạc giạ trë cho trỉåïc ca thäng säú âiãưu chènh 3- Pháưn tỉí so sạnh : dng âãø so sạnh giạ trë thỉûc tãú TSÂC våïi giạ trë cho trỉåïc ca nọ tỉì âọ tçm ra âäü sai lãûch giỉỵa chụng. 4- Pháưn tỉí âiãưu khiãøn : dng tênh toạn giạ trë ca tạc âäüng âiãưu chènh dỉûa trãn âäü sai lãûch giỉỵa giạ trë thỉûc tãú v giạ trë âàût trỉåïc ca thäng säú âiãưu chènh 5- Pháưn tỉí cháúp hnh: dng âãø chuøn âäøi tên hiãûu tỉì phán tỉí âiãưu khiãøn thnh sỉû chuøn dëch ca cå quan âiãưu chènh dỉûa trãn cå såí sỉû dủng nàng lỉåüng phủ tỉì bãn ngoi. 6- Cạc cå quan hiãûu chènh: nhåì âọ m ta cọ thãø âảt âỉåüc cạc giạ trë Kp, TI, TD 5 4 3 1 2 (6) . tãú : W(P) = PTPTKKCB .11 111 1++δ Âàût : δδ=ICBTT. (v xem T1 = TI) => W(P) = IICITPKPTPTPTK.. )1( . )1( 11 +++ K1 δB TiP +1 1 Tc.P BKD CCCH YX LHN YTKP. : 212 1.TTTT+ = TD ; T1 + T2 = T, δ = δB ; S = ICBTKTK .. .11 1δδ= 2 212 1)(.TTTTTTID+= = K => W(P)KP = ⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡+⎟⎠⎞⎜⎝⎛++⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛++ 11 1.. )1( 122PSSTPSTSKSII