Xem mẫu
- MỤC LỤC
Chương 1. ĐỀ
BÀI………………………………………………………..3
Chương 2. NỘI DUNG BÀI THUYẾT TRÌNH……....…...
…...............6
Xác Định Mô Hình Đối Tượng Điều Chỉnh……………….7
2.1.
2.1.1. Xác định mô hình điều chỉnh mức nước………………7
2.1.2. Xác định mô hình điều chỉnh nhiệt độ……….………...9
Xác Định Bộ Điều Chỉnh Bền Vững………………………12
2.2.
2.2.1. Xác định bộ điều chỉnh bền vững tối ưu R1
cho vòng điều chỉnh mức nước …………...……………...….10
2.2.2. Xác định bộ điều chỉnh bền vững tối ưu
cho vòng điều chỉnh nhiệt độ …..………………………...13
Chương 3. ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG HỆ
THỐNG…...........14
3.1. Đánh Giá Chất Lượng Của Hệ Thống
Điều Chỉnh Mức Nước…………………………………...14
3.2. Đánh Giá Chất Lượng Của Hệ Thống
Điều Chỉnh Nhiệt Độ………………………………………..18
Chương 4. ĐÁNH GIÁ ĐỘ BẤT ĐỊNH CỦA HỆ
THỐNG…....21
stt: 37
- 4.1. Xác Định Độ bất Định Của Đối Tượng
Điều Chỉnh Mức
Nước……………………………………....21
4.2. Xác Định Độ bất Định Của Đối Tượng
Điều Chỉnh Nhiệt Độ………..………………………...23
liêu tham khảo......…………………….27
…………………….. Tài
BÀI TẬP LỚN TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH NHIỆT
Cho bộ chao đổi nhiệt chỉnh cấp nước nóng liên tục cho hộ tiêu
thụ (hình 1) với các thông số công nghệ như sau:
- H - mức nước trong bình trao đổi nhiệt,[ m]
- θ - nhiệt độ nước ra, [0C]
- μ1 - độ mở van V1 , điều chỉnh nước cấp vào.
- q1 - lưu lượng nước cấp vào
- qr - lưu lượng nước ra tiêu thụ
- μ2 - độ mở van V2 , điều chỉnh dòng môi chất trao đổi nhiệt
stt: 37
- q2 – lưu lượng môi chất trao đổi nhiệt
-
các thông số ở trạng thái cân bằng : H0, θ0, μ10, μ20, q10, q20,
qr0=q10
stt: 37
- NHIỆM VỤ
Mô hình hóa theo các kênh điều chỉnh mức nước và kênh điều
•
chỉnh nhiệt độ
Xác định các bộ điều chỉnh bền vững tối ưu đối với từng kênh
•
điều chỉnh nói trên
Đánh giá chất lượng điều chỉnh theo từng kênh điều chỉnh nói trên
•
Xác định độ bất định của các đối tượng theo từng kênh dắc tính
•
phi tuyến của van gây ra
Cho biết độ mở của các van có thể biến thiên trong khoảng
- Van V1 trong khoảng ∆μ1 = ±15% xung quanh điểm cân bằng
đã cho
- Van V2 trong khoảng ∆μ2 = ±25% xung quanh điểm cân bằng
đã cho
stt: 37
- BÀI LÀM
Đây là bộ trao đổi nhiệt cung cấp nước nóng liên tục cho hộ tiêu
dùng
Hệ này chia làm hai vòng điều chỉnh riêng biệt :
- Vòng điều khiển mức nước : đối tượng điều chỉnh kênh
thẳng O11.
- Vòng điều khiển nhiệt độ : đối tượng điều chỉnh là kênh
thẳng O22.
Hai vòng điều khiển này liên hệ bằng kênh liên hệ chéo O21.
Từ phân tích trên ta có sơ đồ hệ thống của bộ trao đổi nhiệt
cung cấp nước nóng liên tục cho hộ tiêu thụ trên như sau.
Hình 7 . Sơ đồ hệ thống tương đương của bộ trao đổi nhiệt hai chiều
Đối tượng điều chỉnh của hệ thống điều chỉnh mức nước là:
O1 = V1O11
V1 – là van điều chỉnh, là khâu tỷ lệ ( đầu vào μ1 đầu ra q1)
với đặc tính cho trên hình 2 ; O11 – đối tượng công nghệ theo
kênh q1→H với đặc tính cho trên hình 4
Đối tượng điều chỉnh của hệ thống điều chỉnh nhiệt độ là:
O2= V2O22
stt: 37
- V2 –
là van
điều
chỉnh,
là khâu
tỷ lệ
( đầu
vào μ2
đầu ra q2) với đặc tính cho trên hình 3 ; O22 – đối tượng công
nghệ theo kênh q2→θ với đặc tính cho trên hình 5
XÁC ĐỊNH MÔ HÌNH ĐỐI TƯỢNG ĐIỀU CHỈNH
II.
Xác Định Mô Hình Điều Chỉnh Mức Nước O1(s)
II.1
Ta có sơ đồ hệ thống của khâu điều chỉnh mức nước như sau.
stt: 37
- stt: 37
- Từ Hình 4 đặc tính quá
độ của đối tượng O11
có dạng của một đối
tượng tích phân có
quán tính và trễ. Do đó
mô hình của đối tượng
có dạng như sau : .
Nhiệm vụ ta cần phải
đi xác định các đại
lương sau : K11, T11 và
τ1. Từ đồ thị đặc tính
quá độ của khâu O11 ta
xác định được các giá
trị trên như sau :
+ Thời gian trễ : τ= 0.982
+ Hằng số quán tính T1=0.80
+ Hệ số truyền
=0,022
+ với ∆μ1= = 2,7
Do đó mô hình của đối tượng O11 là :
Từ đồ thị đặc tính của van V1 ta xác định được K v1 như sau.
Ta có :
Kv1=tg γ =5,62 10-3
Từ đây ta có mô hình của đối tượng O11(s) như sau
stt: 37
- O1(s) = Kv1. O11(s)
=5,62 10-3 =
Xác Định
II.2
Mô Hình
Điều
Chỉnh
Nhiệt Độ
Nước Ra O2(s)
Ta có sơ đồ hệ thống
của khâu điều chỉnh
nhệt độ nước ra như
sau.
Ta có thể coi tín hiệu của q1 là nhiễu ảnh hưởng đến O2.
Từ Hình 5 đồ thị đặc tính quá độ của khâu O22(s) ta nhận thấy đối
tượng O22 là một khâu quán tính bậc hai có trễ. Mô hình đối tượng
O22 có dạng :
Ta cần xác định các giá trị K22, T1, T2 và thời gian trễ τ2.
Từ đồ thị đặc tính quá độ ta có :
+ giá trị xác lập ∆θ(∞)= 8 oC
+ hằng số quán tính biểu trưng Ta= 17,48 ph.
+ tọa độ điểm uốn.
stt: 37
- U( tu; ∆θu)= U(14,75; 3,27)
Do đó ta có tung độ tương đối
của điểm uốn là :
g=
ta thấy g > gmax =0,264
với δ = g - gmax = 0,40875 –
0,264= 0,145.
Nên : T1= T2= Ta= 17,48.=5,68
phút
Thời gian trễ :
τ2= tU –Ta=14,75 – 17,48=6,08
phút
Hệ số truyền của mô hình là K22== =0,91. Thay tất cả các giá trị
vừa tìm được vào biểu thức mô hình của đối tượng O22:
Mô hình của đối tượng điều chỉnh nhiệt độ O22 là :
Từ đồ thị đặc tính của van V2 ta xác định được Kv2 như sau:
Từ các giá trị xác định được ta có :
Kv2= tgγ==0,171
Do vậy khâu O2(s) có hàm truyền là :
O2(s)= Kv2.O22(s)
= 0,171.=
III. XÁC ĐỊNH BỘ ĐIỀU CHỈNH BỀN VỮNG
3.1. Xác Định Bộ Điều Chỉnh Bền Vững Tối Ưu R1 Cho
Vòng Điều Chỉnh Mức Nước
Từ mô hình hàm truyền của khâu O1(s) ta có mô hình của bộ điều
chỉnh bền vững tối ưu R1 cho vòng điều chỉnh mức nước là :
Trong đó ta có thể lấy chỉ số tắt dần ψ=0,945 chỉ số dao động
m=0,461. Thay vào biểu thức để tìm hằng số θc thời gian như
sau :
stt: 37
- Thay vào ta có θc =1,348 do đó θ1= θc.τ = 1,348. 0,982= 1,32
Với mô hình hàm truyền
Ta có :
Vậy bộ điều chỉnh mức nước là
=
2.2. Xác Định Bộ Điều Chỉnh Bền Vững Tối Ưu Cho Vòng
Điều Chỉnh Nhiệt Độ
Từ mô hình hàm truyền của khâu O2(s) ta có mô hình của bộ điều
chỉnh bền vững tối ưu R2 cho vòng điều chỉnh mức nước là :
Lấy chỉ số tắt dần là ψ= 0,945, chỉ số dao động m= 0,461
Tính được θ2= Kθ.τ = 1,348.6,08=8,20
Và
→
ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG HỆ THỐNG
IV.
Phần này chúng ta sử dụng phần mềm CASCAD để vẽ các đặc
tính của hệ thống
3.1. Đánh Giá Chất Lượng Của Hệ Thống Điều Chỉnh
Mức Nước.
Từ dạng của mô hình đối tượng ta đã tính toán được ở phần
“1.2 “ với sơ đồ hệ thống điều chỉnh ta tổng hợp được bộ điều
chỉnh mức nước tối ưu trên phần mềm CASCAD và vẽ được
các đực tính của hệ thống như sau.
stt: 37
- Đặc tính mềm của hệ thống sau khi phần mềm CASCAD tự tổng
hợp bộ điều chỉnh tối ưu
Từ đồ thị đặc tính mềm của hệ hở của vòng điều chỉnh mức
nước ta thấy đường cong này không bao điểm (-1;j0). Vậy theo
tiêu chuẩn NYQUIST hệ này có dự trữ ổn đinh.
stt: 37
- Đồ thị đáp ứng thời gian của vòng điều chỉnh mức nước và đặc
tính tần số biên độ theo kênh đặt và kênh nhiễu
stt: 37
- Trên đồ thị đặc tính đáp ứng thời gian của hệ thống điều khiển
mức nước theo kênh đặt, với tín hiệu vào là xung bậc thang ta có
chất lượng của hệ thống được đánh giá qua các chỉ số sau
• Thời gian điều chỉnh : Tx= 6,223
• Chỉ tiêu tich phan bac hai: J2= = 1,506
Độ quá điều chỉnh δ ( độ vượt trên giá trị điều khiển cần
•
thiết) :δ = 0,24d5
• Hệ số tắt dần : Ψ= 0,946
Chất lượng của hệ thống điều khiển mức nước theo kênh nhiễu
được đánh giá qua các chỉ số sau
Thời gian điều chỉnh : Tx= 6,223
•
Chỉ tiêu tich phan bac hai: J2= = 1,506
•
Hệ số tắt dần : Ψ= 0,948
•
stt: 37
- 3.2. Đánh Giá Chất Lượng Của Hệ Thống Điều Chỉnh
Nhiệt Độ.
Đặc tính mềm của hệ thống sau khi phần mềm CASCAD tự
tổng hợp bộ điều chỉnh tối ưu
Từ đồ thị đặc tính mềm của hệ hở của vòng điều chỉnh nhiệt
độ ta thấy đường cong này không bao điểm (-1;j0).
Vậy theo tiêu chuẩn NYQUIST hệ này có dự trữ ổn đinh
stt: 37
- Đồ thị đáp ứng thời gian và đặc tính tần số của vòng
điều chỉnh nhiệt độ đưới tác dụng của kênh đặt và
kênh nhiễu
Trên đồ thị đặc tính đáp ứng thời gian của hệ thống điều khiển
nhiệt độ, với tín hiệu vào là xung bậc thang ta có chất lượng của
hệ thống được đánh giá qua các chỉ số sau
• Thời gian điều chỉnh : Tx= 39,627
• Chỉ tiêu tich phan bac hai: J2= = 9,315
stt: 37
- Độ quá điều chỉnh δ
•
( độ vượt trên giá trị
điều khiển cần
thiết) :δ = 0,245
• Hệ số tắt dần : Ψ=
0,949
Chất lượng của hệ thống
điều khiển mức nước theo
kênh nhiễu được đánh giá
qua các chỉ số sau
Thời gian điều
•
chỉnh : Tx= 39,627
Chỉ tiêu tích phân bậc hai:
•
J2= = 9,316
Hệ số tắt dần : Ψ= 0,944
•
IV. ĐÁNH GIÁ ĐỘ BẤT ĐỊNH CỦA HỆ THỐNG
4.1. Xác Định Độ bất Định Của Đối Tượng Điều Chỉnh
Mức Nước.
Điểm cân bằng đối với van điều chỉnh V1 là μ= 50%. Đầu bài
cho độ mở van V1 biến thiên trong khoảng ∆μ1 = ±15% xung
quanh điểm cân bằng, thay đổi các giá trị đó tai điểm có μmin=
35% và μmax= 65% thì giá trị của KV1 thay đổi trong khoảng
KV1(min)÷KV1(max) như hình vẽ
KV1(max)= tgγmin=
•
KV1(min)= tgγmax=
•
stt: 37
- → KV1(tb)=
Từ đây ta tổng hợp được đối tượng tại các điểm như sau
O1(s) = Kv1. O11(s) với
Ta có :
-3
O1(s)max= 8,6.10 =
-3
O1(s)min =3,53.10 =
-3
O1(s)tb = 6,07.10 =
Dùng phần mềm CASCAD ta tổng hợp được bộ điều chỉnh và vẽ
được đặc tính mềm như hình dưới đây :
Tổng hợp bộ điều chỉnh theo đối tượng
O1(s)=
Với cùng một bộ điều chỉnh trên ta thay các đối tượng vào hệ
thống thấy đối tượng
O1(s)max có đặc tính mềm xấu nhất có hệ số tắt dần Ψ=
stt: 37
- Khoảng cắt xa nhất tới điểm (-1; 0j) là Qmax=-0,423
Tung độ điểm cắt cao nhất Pmax= -0,821
4.1. Xác Định Độ bất Định Của Đối Tượng Điều Chỉnh
Nhiệt Độ.
Điểm cân bằng đối với van điều chỉnh V1 là μ= 50%. Đầu bài cho
độ mở van V1 biến thiên trong khoảng ∆μ1 = ±25% xung quanh
stt: 37
- điểm cân bằng, thay đổi
các giá trị đó tai điểm có
μmin= 25% và μmax= 75%
thì giá trị của KV1 thay đổi
trong khoảng
KV1(min)÷KV1(max) như hình
vẽ
Làm tương tự như trên ta
cũng có :
KV2(max)= tgγmin=
•
KV2(min)= tgγmax=
•
→ KV2(tb)= 0,1
Đối tượng điều chỉnh O2(s) tại các điểm là :
O2(s)max =
O2(s)min =
O2(s)tb =
Ta tổng hợp bộ điều chỉnh theo
O2(s)tb =
stt: 37
nguon tai.lieu . vn
