Mô tả:
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
KHOA ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN : ĐO LƯỜNG ĐIỀU KHIỂN
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
MÔN HỌC
THIẾT BỊ TỰ ĐỘNG
Nhóm sinh viên : LÊ VĂN BÌNH
:HOÀNG VĂN BÌNH
:DƯƠNG VĂN HẢI
Lớp : K46 DDK 02
Giáo viên hướng dẫn : Ths Nguyễn Nam Trung
Thái Nguyên – 2014
LỜI NÓI ĐẦU
Đồ Án Môn Học:Thiết Bị Tự Động Bộ Môn Đo Lường Điều Khiển
GVHD :Ths.Nguyễn Nam Trung SV: LÊ VĂN BÌNH
HOÀNG VĂN
BÌNH
Trang - 1 -
Trong công cuộc kiến thiết xây dựng đất nước nhà nước đạng bước vào thời kỳ công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước với những cơ hội thuận lợi và những khó khăn thách thức lớn. Điều này đặt ra cho thế hệ trẻ những chủ nhân tương lai của đất nước những nhiệm vụ nặng nề. Sự phát triển nhanh chóng của cách mạng khoa học kĩ thuật nói chung và trong lĩnh vực điện – điện tử nói riêng làm cho bộ mặt xã hội đất nước biến đổi từng ngày. Để đáp ứng được những yêu cầu đó, chúng em những chủ nhân tương lai của đất nước cần có ý thức học tập và nghiên cứu về chuyên môn của mình trong trường đại học KTCN một cách đúng đắn và sâu rộng.
Điều khiển – Đo lường là một trong nhưng ngành mới, đang có đà phát triển một cách tích cực trong nền công nghiệp nước nhà, chính vì vậy chúng em những kỹ sư tương lai của đất nước đang nghiên cứu trên ghế nhà trường đều ý thức một cách rõ ràng về Điều Khiển Tự Động.
Đồ án “Thiết Bị Tự Động” là một trong những đề tài mà chúng em đang nghiên cứu đã nói lên được phần nào về vấn đề thiết kế và mô phỏng hệ thống điều khiển. Rất quan trọng trong hệ thống thiết bị công nghiệp hiện nay.
Được sự giúp đỡ của các thầy trong bộ môn đặc biệt là thầy giáo hướng dẫn Nguyễn Nam Trung chúng em đã hoàn thành đồ án này. Qua đây em gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy cô trong bộ môn. Trong quá trình làm đồ án của chúng em không tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong được sự góp ý của các thầy để đồ án của chúng em được hoàn thành tốt hơn.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!
Ngày 20 tháng 5 năm 2013
Sinh viên
1.LÊ VĂN BÌNH
2.HOÀNG VĂN BÌNH
3.DƯƠNG VĂN HẢI
Đồ Án Môn Học:Thiết Bị Tự Động Bộ Môn Đo Lường Điều Khiển
GVHD :Ths.Nguyễn Nam Trung SV: LÊ VĂN BÌNH
HOÀNG VĂN
BÌNH
Trang - 2 -
Nhận xét của giáo viên hướng dẫn :
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
Thái Nguyên, Ngày Tháng Năm 2013
Giáo Viên hướng dẫn
(Ký ghi rõ họ tên)
Nhận xét của giáo viên chấm :
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….…………………….…………………….
Thái Nguyên, Ngày Tháng Năm 2011
Giáo Viên chấm
(Ký ghi rõ họ tên)
Đồ Án Môn Học:Thiết Bị Tự Động Bộ Môn Đo Lường Điều Khiển
GVHD :Ths.Nguyễn Nam Trung SV: LÊ VĂN BÌNH
HOÀNG VĂN
BÌNH
Trang - 3 -
Nhiệm vụ của mỗi thành viên trong việc làm đồ án:
1.LÊ VĂN BÌNH.
-Mô hình hóa và mục tiêu điều khiển
-Thiết kế bộ điều khiển.
-Mô phỏng kiểm chứng bằng matlap_simulink,
-Đánh máy, hiệu chỉnh văn bản.
-Tìm tài liệu tham khảo
2.HOÀNG VĂN BÌNH
-Thiết kế bộ điều khiển mờ.
-Đánh máy , hiệu chỉnh văn bản.
-Tìm tài liệu tham khảo
3.DƯƠNG VĂN HẢI
Không tham gia làm đồ án.
Đồ Án Môn Học:Thiết Bị Tự Động Bộ Môn Đo Lường Điều Khiển
GVHD :Ths.Nguyễn Nam Trung SV: LÊ VĂN BÌNH
HOÀNG VĂN
BÌNH
Trang - 4 -
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU ................................................................................................................................................ 0
CHƯƠNG I: MÔ HÌNH HÓA HỆ THỐNG. ................................................................................................. 5
1.2 MỤC TIÊU ĐIỀU KHIỂN. ................................................................................................................. 5
1.1 MÔ HÌNH HÓA ĐỐI TƯỢNG. .......................................................................................................... 5
1.2 THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN TÁCH KÊNH. .................................................................................... 8
1.2.1Nội dung phương pháp: ................................................................................................................ 8
1.2.2 Thiết kế bộ điều khiển phản hồi trạng thái tách kênh Falb-Wolovich cho đối tượng MIMO sau: ....................................................................................................................................................................... 9
1.3 MÔ PHỎNG KIỂM CHỨNG : ......................................................................................................... 11
CHƯƠNG II: THIẾT KẾ CÁC BỘ ĐIỀU KHIỂN...................................................................................... 14
2.1 Thiết kế bộ điều tương tự: ................................................................................................................. 14
2.1.1 Thiết kế bộ điều khiển 1............................................................................................................. 14
2.1.1.1 Máy điều chỉnh P lý tưởng................................................................................................ 14
2.1.1.2Tính chọn thông số và mô phỏng bộ điều khiển PID thực:................................................ 16
2.1.1.3 Cấu trúc MĐC PID điện: .................................................................................................. 17
2.1.1.4Mô phỏng P thực và P lý tưởng: ........................................................................................ 18
2.1.1.5Thiết kế bộ điều khiển PID số............................................................................................ 19
2.1.2 Thiết kế bộ điều khiển 2............................................................................................................. 21
2.1.2.1Máy điều chỉnh P lý tưởng................................................................................................. 21
2.1.2.2Tính chọn thông số và mô phỏng bộ điều khiển PID thực:................................................ 23
2.1.2.3 Cấu trúc MĐC PID điện: .................................................................................................. 24
2.2.1.4Mô phỏng P thực và P lý tưởng: ........................................................................................ 25
2.1.2.5Thiết kế bộ điều khiển PID số............................................................................................ 26
2.2 Thiết kế bộ điều khiển mờ. ................................................................................................................ 28
2.2.1 Thiết kế bộ điều khiển mờ với đối tượng một............................................................................ 28
2.2.1.1 Bộ điều khiển mờ tĩnh:...................................................................................................... 28
2.2.1.2 Bộ điều khiển mờ động:.................................................................................................... 33
2.2.2.Thiết kế bộ điều khiển mờ cho đối tượng hai ............................................................................ 36
2.2.2.1 Bộ điều khiển mờ tĩnh:...................................................................................................... 36
2.2.2.2 Bộ điều khiển mờ động:................................................................................................... 42
CHƯƠNG III: MÔ PHỎNG KIỂM CHỨNG .............................................................................................. 45
3.1 SO SÁNH CÁC BỘ ĐIỀU KHIỂN................................................................................................... 46
3.1.1 Bộ điều khiển đối tượng 1:......................................................................................................... 46
3.1.2 Bộ điều khiển đối tượng 2:......................................................................................................... 47
3.2 KHẢO SÁT NHIỄU TÁC ĐỘNG TỚI CÁC BỘ ĐIỀU KHIỂN BẰNG MATLAB ....................... 50
3.2.1 Bộ điều khiển 1:......................................................................................................................... 50
3.2.1.1 Nhiễu đầu vào đối tượng1:................................................................................................ 50
............................................................................................................................................................ 50
3.2.1.2 Nhiễu tác động đầu ra đối tượng:...................................................................................... 51
3.2.2 Bộ điều khiển 2:......................................................................................................................... 53
3.2.2.1 Nhiễu đầu vào đối tượng:.................................................................................................. 53
3.2.2.2 Nhiễu tác động đầu ra đối tượng:...................................................................................... 55
3.3 Kết luân : ........................................................................................................................................... 57
Tài liêu tham khảo : ................................................................................................................................. 57
..THE END................................................................................................................................................... 58
Đồ Án Môn Học:Thiết Bị Tự Động Bộ Môn Đo Lường Điều Khiển
GVHD :Ths.Nguyễn Nam Trung SV: LÊ VĂN BÌNH
HOÀNG VĂN
BÌNH
Trang - 5 -
CHƯƠNG I: MÔ HÌNH HÓA HỆ THỐNG.
1.2 MỤC TIÊU ĐIỀU KHIỂN.
Hiện nay, trong công nghiệp hóa lọc dầu, công nghiệp hóa chất, công nghiệp xử lý nước,sản xuất giấy, sản xuất điện năng…Vấn đề điều khiển mức, lưu lượng dòng chảy cần đáp ứng với độ chính xác cao để phục vụ quá trình sản xuất đạt hiệu quả tốt hơn. Chính vì vậy, vấn đề dặt ra trong đề tài là điều khiển lưu lượng dòng chảy để ổn định mức chất lỏng với độ chính xác cao. Với yêu cầu ứng dụng thực tế như vậy, đề tài nghiên cứu đối tượng chính ở đây là hệ bồn nước đôi. Hệ bồn nước đôi được hình thành với hệ thống van bơm và xả chất lỏng nhưng luôn giữ ổn định theo giá trị mức đặt trước,cột chất lỏng của hai bồn được duy trì ổn định. Để làm được điều này thì đòi hỏi phải điều khiển đóng mở các van để điều tiết lưu lượng dòng chảy cũng như điều khiển lưu lượng chất lỏng từ các van vào hệ thống bồn nước đôi, làm mức nước trong hai bồn luôn luôn giữ một giá trị đặt trước là không đổi. Việc điều khiển hệ thống này để giữ được mức chất lỏng trong hai bồn ổn định là tương đối khó,cần phải có sự điều khiển phối hợp giữa lưu lương các van ra và lưu lượng các van vào…
Với sự phát triển của kỹ thuật điều khiển tự động hiện nay thì có nhiều cách để điều khiển mức chất lỏng của hệ thống bồn nước đôi, nhưng theo đề bài ta sử dụng lần lượt các bộ điều khiển tương tự, bộ điều khiển số, và bộ điều khiển mờ để điều khiển. Công việc điều khiển được thục hiện mô phỏng trên Matlab, với công cụ là Simulink
1.1 MÔ HÌNH HÓA ĐỐI TƯỢNG.
Hình 1 Mô hình đối tượng
30.05(/sec)Qm=
Lưu lượng ở chế độ xác lập
Đồ Án Môn Học:Thiết Bị Tự Động Bộ Môn Đo Lường Điều Khiển
GVHD :Ths.Nguyễn Nam Trung SV: LÊ VĂN BÌNH
HOÀNG VĂN
BÌNH
Trang - 6 -
31(/sec)qm
Độ thây đổi lưu lượng vào
30(/sec)qm
Độ thay đổi lưu lượng ra
115()Hm=
Độ cao xác lập ở bể chứa 1
25()Hm=
Độ cao xác lập ở bể chứa 2
()hm
Độ thay đổi của độ cao cột nước
1115();8()ambm==
Chiều ngang và chiều rộng của bể chứa 1
228();3()ambm==
Chiều ngang và chiều rộng của bể chứa 2
Bảng 1 Các thông số của đối tượng
Trong đó:
1C,2C :dung tích chất lỏng ở bình 1 và 2.
Q : là lưu lượng của vòi nước cấp trạng thái ổn định. 1iq,2iq:là độ thay đổi lưu lượng cấp vào bình 1, 2.
q1,q2 :là độ thay đổi lưu lượng chất lỏng giữa hai bình và độ thay đổi lưu lượng ra.
Các đại lượng 1212,,,,hhqqq được coi là nhỏ . Ta đi biểu diễn không gian trạng thái của hệ. Với 1hvà 2hlà các trạng thái đầu ra, q là trạng thái đầu vào.
Giả thiết hệ thống là tuyến tính ( dòng chảy là phân tầng hoặc chảy rối nhưng được tuyến tính hoá) thì lưu lượng vào trừ lưu lượng ra trong khoảng thời gian dt thì bằng thể tích tăng thêm trong bình đó.
.PDF 
59 
174 
140 
