Thạc Sĩ Nghiên cứu ứng dụng phƣơng pháp điều khiển hiện đại để nâng cao chất lƣợng điều khiển quá trình gia

Lời nói đầu
Điều khiển quá trình là một lĩnh vực quan trọng của kĩ thuật điều khiển
trong các ngành công nghiệp năng lượng và hóa chất( gọi chung là công nghiệp
chế biến, process industry).Nội dung của lĩnh vực điều khiển quá trình kết nối
chặt chẽ nền tảng của lý thuyết diều khiển tự động với các bài toán của quá trình
công nghệ. Phạm vi đề cập cụ thể ở đây là các bài toán mô hình hóa, phân tích,
thiết kế và thực thi hệ thống điều khiển cho các đối tượng là quá trình công nghệ.
Điều khiển quá trình không phải là một lĩnh vực mới nhưng luôn chiếm vị
trí quan trọng hàng đầu trong tự động hóa công nghiệp.Khác với những nghàng
công nghiệp chế tạo, ngày nay bất cứ một nhà máy xi măng, một nhà máy điện
hay một nhà máy lọc dầu nào cũng không thể vận hành được nếu thiếu hệ thống
điều khiển tự động. Quá trình toàn cầu hóa gần đây tạo ra nhiều thị trường tiêu
dùng mới, đồng thời gia tăng sự cạnh tranh mạnh mẽ giữa nhiều tập đoàn sản
xuất. Các doanh nghiệp buộc phải nâng cao mức độ tự động hóa dây chuyền sản
xuất để tăng năng suất, chất lượng sản phẩm và hạ giá thành sản xuất. Sức ép
giảm sử dụng nguyên liệu thô (yêu cầu tái chế), giảm tiêu thụ nhiên liệu và khả
năng thích ứng nhanh với yêu cầu thị trường buộc các kĩ sư phải đưa ra những
thiết kế quá trình công nghệ mới thích hợp hơn, nhưng đồng thời cũng đặt ra
những yêu cầu cao hơn cho hệ thống điều khiển tự động và cho những người kĩ
sư thiết kế điều khiển. nhìn từ một góc độ khác, những tiến bộ về công nghệ thiết
bị điều khiển( DCS, PLC/HMI, IPC, bus trường, .) ngày càng tạo điều kiện
thuận lợi hơn cho việc cài đặt các sách lược và thuật toán điều khiển tiên
tiến.một điều đáng nói là trong khi công nghệ sản xuất hoặc công nghệ thiết bị
điều khiển có thể lạc hậu chỉ sau 10-15năm, cơ sở phương pháp luận cho thiết kế
hệ thống điều khiển quá trình vẫn giữ nguyên giá trị sau hàng nửa thế kỉ-tất
nhiên được bổ sung và Phát triển trên một tầm cao mới Vì vậy việc nghiên cứu
ứng dụng phương pháp điều khiển hiện đại để điều khiển quá trình gia nhiệt là
một vấn đề hết sức quan trọng và cấp thiết.
Do vậy, tôi chọn đề tài: "Nghiên cứu ứng dụng phương pháp điều khiển
hiện đaị để nâng cao chất lượng điều khiển quá trình gia nhiệt " với mục đích
nghiên cứu như sau:
1. Nghiên cứu các phương pháp điều khiển cơ bản và hiện đại điều khiển
quá trình gia nhiệt
2. Nghiên cứu ứng dụng điều khiển mờ cho hệ điều khiển nhiệt độ và lưu
tốc bồn nước
Từ đó, đề tài tập trung nghiên cứu các vấn đề chính, được chia thành 3
chương như sau:
Chương 1. Mở đầu
Chương này nghiên cứu các kiến thức chung về điều khiển quá trình, cấu
trúc cơ bản của hệ thống điều khiển quá trình, các thiết bị trong hệ thống điều
khiển quá trình
Chương 2:Tổng quan về phương pháp điều khiên hiện đại điều khiển
quá trình
Chương này nghiên cứu các phương pháp điều khiển cơ bản và hiện đại,
phân tích thế mạnh của nó từ đó lựa chọn phương pháp điều khiển cho quá trình
gia nhiệt

Chương 3 Áp dụng phương pháp điều khiển hiện đại cho quá trình
gia nhiệt
Chương này nghiên cứu tổng hợp bộ điều khiển mờ cho đối tượng cụ thể là
nhiệt độ và lưu tốc bồn nước.
Chương 4 Mô phỏng hệ thống
Mô phỏng bằng Matlap . Phân tích các kết quả đạt được, đưa ra các kết luận


MỤC LỤC
Mục lục 1
Danh mục các hình vẽ và đồ thị .3
Mở đầu .5
Chương1: Mở đầu .10
1.1 Giới thiệu chung .10
1.1.1. Điều khiển quá trình .10
1.1.2 Các tính chất của hệ điều khiển quá trình .11
1.2 Cấu trúc cơ bản của hệ điều khiển quá trình .15
1.2.1. Cơ cấu chấp hành . 15
1.2.2. Các cảm biến: . 18
1.2.3. Các cảm biến áp lực: .22
1.3.Đặc điểm Điều khiển quá trình gia nhiệt .22
1.4.Kết luận .23
Chương 2 : Tổng quan về phương pháp điều khiên hiện đại điều khiển quá
trình .24
2.1 .Đặt vấn đề .24
2.2. Các phương pháp điều khiển cơ bản 24
2.2.1 Phương pháp điều khiển truyền thẳng .24
2.2.2 Phương pháp điều khiển phản hồi .31
2.2.3. Phương pháp điều khiển tỉ lệ .41
1.2.4 Phương pháp điều khiển tầng .47
2.2.5 Phương pháp điều khiển suy diÔn 50
2.2.6 Phương pháp điều khiển lựa chọn .51
2.2.7 Phương pháp điều khiển . . . . 52
2.3 Các phương pháp điều khiển hiện đại .53
2.3.1 Phương pháp điều khiển thích nghi .53
2.3.1.1Khái niệm chung của hệ thống điều khiển thích nghi . . .53
2.3.1.2 điều khiển thích nghi trực tiếp và gián tiếp . . .55
2.3.1.3 Hệ thống điều khiển thích nghi tự chỉnh . . 59
2.3.2 Phương pháp điều khiển mờ 61
2.3.2.1Sơ đồ khối của bộ điều khiển mờ .62
2.3.2.2. Bộ điều khiển mờ tĩnh . 64
2.3.2.3. Bộ điều khiển mờ động . 64
2.3.2.4. Hệ điều khiển mờ lai F-PID 6 7
2.4. kết luận .69
Chương 3 : Áp dụng phương pháp điều khiển hiện đại cho quá trình gia
nhiệt . .71
Đặt vấn đề . 71
3.1Đối tượng 71
3.2 Thiết kế sơ đồ điều khiển hệ thống .72
Chương 4. Mô phỏng hệ thống . .86
Kết luận 89
Tài liệu tham khảo .90