Bài giảng Điều khiển quá trình tự động hóa

ô hình có ích”. 3. Một mô hình tốt cần đơn giản nhưng thâu tóm được các đặc tính thiết yếu cần quan tâm của thế giới thực trong một ngữ cảnh sử dụng.Th¸ng 9/2007Chương 2: Mô hình quá trình2.4 Tổng quan qui trình mô hình hóaTh¸ng 9/2007Chương 2: Mô hình quá trình2.5 Phương pháp xây dựng mô hình toán học 1. Phương pháp lý thuyết (mô hình hóa lý thuyết, phân tích quá trình, mô hình hóa vật lý): - Xây dựng mô hình trên nền tảng các định luật vật lý, hóa học cơ bản - Phù hợp nhất cho các mục đích 1., 2. và 5. 2. Phương pháp thực nghiệm (nhận dạng quá trình, phương pháp hộp đen): - Ước lượng mô hình trên cơ sở các quan sát số liệu vào-ra thực nghiệm - Phù hợp nhất cho các mục đích 3. và 4. 3. Phương pháp kết hợp: - Mô hình hóa lý thuyết để xác định cấu trúc mô hình - Mô hình hóa thực nghiệm để ước lượng các tham số mô hìnhTh¸ng 9/2007Chương 2: Mô hình quá trình2.6 Các dạng mô hình toán học 1. Mô hình tuyến tính/Mô hình phi tuyến: - Mô hình tuyến tính: Phương trình vi phân tuyến tính, mô hình hàm truyền, mô hình trạng thái tuyến tính, đáp ứng quá độ, đáp ứng tần số... - Mô hình phi tuyến: Phương trình vi phân (phi tuyến), mô hình trạng thái 2. Mô hình đơn biến/Mô hình đa biến - Mô hình đơn biến: Một biến vào điều khiển và một biến ra được điều khiển, biến vào-ra được biểu diễn là các đại lượng vô hướng - Mô hình đa biến: Nhiều biến vào điều khiển hoặc/và nhiều biến ra, các biến vào-ra có thể được biểu diễn dưới dạng vectorTh¸ng 9/2007Chương 2: Mô hình quá trình2.6 Các dạng mô hình toán học 4. Mô hình tham số hằng/ Mô hình tham số biến thiên: - Mô hình tham số hằng : các tham số mô hình không thay đổi theo thời gian - Mô hình tham số biến thiên: ít nhất 1 tham số mô hình thay đổi theo thời gian 5. Mô hình tham số tập trung/Mô hình tham số rải: - Mô hình tham số tập trung: các tham số mô hình không phụ thuộc vào vị trí, có thể biểu diễn mô hình bằng (hệ) phương trình vi phân thường (OEDs) - Mô hình tham số rải: ít nhất một tham số mô hình phụ thuộc vị trí, biểu diễn mô hình bằng (hệ) phương trình vi phân đạo hàm riêng 6. Mô hình liên tục/mô hình gián ₫oạn Th¸ng 9/2007Chương 2: Mô hình quá trình2.7 Mô hình hóa lý thuyếtCác bước mô hình hóa lý thuyết: 1. Phân tích bài toán mô hình hóa - Tìm hiểu lưu đồ công nghệ, nêu rõ mục ₫ích sử dụng của mô hình, từ đó xác định mức độ chi tiết và độ chính xác của mô hình cần xây dựng. - Phân chia thành các quá trình con, - Liệt kê các giả thiết liên quan tới xây dựng mô hình nhằm đơn giản hóa mô hình. - Nhận biết và đặt tên các biến quá trình và các tham số quá trình. 2. Xây dựng các phương trình mô hìnhTh¸ng 9/2007Chương 2: Mô hình quá trình 3. Kiểm chứng mô hình: - Phân tích bậc tự do của quá trình dựa trên số lượng các biến quá trình và số lượng các quan hệ phụ thuộc. Phân tích khả năng giải được của mô hình, khả năng điều khiển được. - Đánh giá mô hình về mức ₫ộ phù hợp với yêu cầu dựa trên phân tích các tính chất của mô hình kết hợp mô phỏng máy tính. 4. Phát triển mô hình: - Phân tích các đặc tính của mô hình;Chuyển đổi mô hình về các dạng thích hợp;Tuyến tính hóa mô hình tại điểm làm việc nếu cần thiết. - Mô phỏng, so sánh mô hình tuyến tính hóa với mô hình phi tuyến ban đầu - Thực hiện chuẩn hóa mô hình theo yêu cầu của phương pháp phân tích và thiết kế điều khiển. 5. Lặp lại một trong các bước trên nếu cần thiếtTh¸ng 9/2007Chương 2: Mô hình quá trình2.8 Mô phỏng quá trình 1. Mô phỏng là phương pháp tái tạo các hành vi của một hệ thống thực trên cơ sở mô hình nhằm tìm ra các đặc tính cần quan tâm. 2. Mô phỏng các quá trình công nghệ phục vụ nhiều mục đích như: - Kiểm chứng mô hình toán học - Kiểm chứng thiết kế công nghệ - Khảo sát các tính chất của quá trình - Thiết kế cấu trúc và thuật toán điều khiển - Kiểm chứng phần mềm điều khiển - Dự báo diễn biến của quá trình - Đào tạo cơ bản và đào tạo vận hànhTh¸ng 9/2007Chương 2: Mô hình quá trìnhMô phỏng dựa trên mô hình phi tuyến Th¸ng 9/2007Chương 2: Mô hình quá trìnhMô phỏng dựa trên mô hình tuyến tính Th¸ng 9/2007Chương 2: Mô hình quá trìnhMô phỏng sử dụng MATLAB/SIMULINK 1. Giải các hệ phương trình vi phân thường (ODE: ode23, ode45, ...) và hệ phương trình vi phân đạo hàm riêng (PDE) => mô phỏng hệ phi tuyến 2. Sử dụng Control Toolbox => mô phỏng hệ tuyến tính 3. Mô phỏng trực quan trên cơ sở sơ đồ khối với Simulink, cho phép ghép nối nhiều mô hình thành phần và lựa chọn phương pháp giải phương trình vi phân thích hợp => mô phỏng các hệ tuyến tính và phi tuyếnTh¸ng 9/2007Chương 2: Mô hình quá trìnhVí dụ mô phỏng thiết bị khuấy trộn liên tục(mô hình phi tuyến tính)Th¸ng 9/2007Chương 2: Mô hình quá trìnhTh¸ng 9/2007Thiết bị khuấy trộn liên tục được vận hành với các thông số tại điểm làm việc như sau: Chương 2: Mô hình quá trìnhTh¸ng 9/2007Tiếp theo, đặt vetor ra y: Và ký hiệu hệ số k:Hệ phương trình vi phân được viết gọn lại là:Chương 2: Mô hình quá trìnhTh¸ng 9/2007Chương 2: Mô hình quá trìnhTh¸ng 9/2007Chương 2: Mô hình quá trìnhTh¸ng 9/2007Đáp ứng quá trình với thay đổi 10% lưu lượng vào w1Chương 2: Mô hình quá trìnhTh¸ng 9/2007Đáp ứng quá trình với thay đổi 10% lưu lượng vào wChương 2: Mô hình quá trìnhTh¸ng 9/2007Đáp ứng quá trình với thay đổi 10% lưu lượng vào x1Chương 3: Nhận dạng quá trìnhTh¸ng 9/20073.1 Khái niệm và những nguyên tắc cơ bản 3.1.1 Khái niệm 1. Phương pháp xây dựng mô hình toán học trên cơ sở các số liệu vào-ra thực nghiệm được gọi là mô hình hóa thực nghiệm hay nhận dạng hệ thống (system identification). 2. Theo IEC 60050-351: “Nhận dạng hệ thống là những thủ tục suy luận một mô hình toán học biểu diễn đặc tính tĩnh và đặc tính quá độ của một hệ thống từ đáp ứng của nó đối với một tín hiệu đầu vào xác định rõ, ví dụ hàm bậc thang, một xung hoặc nhiễu tạp trắng”. 3. Theo Lofti A. Zadeh: Trên cơ sở quan sát số liệu vào/ra thực nghiệm, các định các tham số của mô hình từ một lớp các mô hình thích hợp, sao cho sai số là nhỏ nhất.Chương 3: Nhận dạng quá trìnhTh¸ng 9/20073.1.2 Các yếu tố cơ bản của nhận dạng 1. Số liệu vào/ra thực nghiệm: - Xác định như thế nào? Trong điều kiện nào? - Dạng nhiễu (nhiễu quá trình, nhiễu đo), độ lớn của nhiễu? 2. Dạng mô hình, cấu trúc mô hình - Mô hình phi tuyến/tuyến tính, liên tục/gián đoạn hàm truyền đạt/không gian trạng thái,  - Bậc mô hình, thời gian trễ 3. Chỉ tiêu đánh giá chất lượng mô hình - Mô phỏng và so sánh với số liệu đo như thế nào? 4. Thuật toán xác định tham số - Rất đa dạng -> thuật toán nào phù hợp với bài toán nào?.Chương 3: Nhận dạng quá trìnhTh¸ng 9/20073.1.3 Các bước tiến hành 1. Thu thập, khai thác thông tin ban đầu về quá trình (“apriori” information) 2. Lựa chọn phương pháp nhận dạng (trực tuyến/ngoại tuyến, vòng hở/vòng kín, chủ động/bị động, thuật toán nhận dạng, ...). 3. Lấy số liệu thực nghiệm cho từng cặp biến vào/ra, xử lý thô các số liệu nhằm loại bỏ những giá trị đo kém tin cậy. 4. Quyết định về dạng mô hình và giả thiết ban đầu về cấu trúc mô hình 5. Lựa chọn thuật toán và xác định các tham số mô hình 6. Mô phỏng, kiểm chứng và đánh giá mô hình 7. Quay lại một trong các bước 1-4 nếu cần Chương 3: Nhận dạng quá trìnhTh¸ng 9/20073.1.4 Phân loại các phương pháp nhận dạng 1. Theo dạng mô hình sử dụng: phi tuyến/tuyến tính, liên tục/gián đoạn, mô hình thời gian/tần số 2. Theo dạng số liệu thực nghiệm: chủ động/bị động 3. Theo mục đích sử dụng mô hình: trực tuyến, ngoại tuyến 4. Theo thuật toán ước lượng mô hình: - Bình phương tối thiểu (least squares, LS), - Phân tích tương quan (correlation analysis), phân tích phổ(spectrum analysis), - Phương pháp lỗi dự báo (prediction error method, PEM) - Phương pháp không gian con (subspace method). 5. Nhận dạng vòng hở/vòng kín Chương 3: Nhận dạng quá trìnhTh¸ng 9/2007a. Nhận dạng vòng hở b. Nhận dạng vòng kín Chương 3: Nhận dạng quá trìnhTh¸ng 9/20073.1.5 Đánh giá và kiểm chứng mô hình 1. Tốt nhất: Bộ số liệu phục vụ kiểm chứng khác bộ số liệu phục vụ ước lượng mô hình 2. Đánh giá trên miền thời gian: - h là chu kỳ trích mẫu tín hiệu (chu kỳ thu thập số liệu) - k là bước trích mẫu tín hiệu (bước thu thập số liệu) - y là giá trị đầu ra đo được thực nghiệm - là giá trị đầu ra dự báo trên mô hình 3. Đánh giá trên miền tần sốChương 3: Nhận dạng quá trìnhTh¸ng 9/20073.2 Nhận dạng dựa trên đáp ứng quá độChương 3: Nhận dạng quá trìnhTh¸ng 9/20073.2 Nhận dạng dựa trên đáp ứng quá độXấp xỉ về mô hình đơn giản 1. Đáp ứng quán tính (a): có thể xấp xỉ thành mô hình quán tính bậc nhất hoặc bậc hai có trễ - FOPDT: first order plus dead-time - SOPDT: second order plus dead-time 2. Đáp ứng dao động tắt dần (c): có thể xấp xỉ thànhmô hình dao động bậc hai (SOPDT). 3. Đáp ứng tích phân (d): có thể đưa về xấp xỉ thànhmô hình quán tính bậc nhất hoặc bậc hai có trễcộng thêm thành phần tích phân. 4. Đáp ứng quán tính - ngược (b): mô hình có chứađiểm không nằm bên phải trục ảo (hệ pha không cực tiểu) => cần phương pháp chính xác hơnChương 3: Nhận dạng quá trìnhTh¸ng 9/20073.2.1 Phương pháp kẻ tiếp tuyếnMô hình FOPDT:Chương 3: Nhận dạng quá trìnhTh¸ng 9/20073.2.1 Phương pháp kẻ tiếp tuyếnVí dụ quá trình có mô hình lý tưởng Mô hình ước lượng: Chương 3: Nhận dạng quá trìnhTh¸ng 9/20073.2.1 Phương pháp hai điểm quy chiếuMô hình FOPDT:Chương 3: Nhận dạng quá trìnhTh¸ng 9/2007Ví dụ quá trình có mô hình lý tưởng:	t1 = 3.55s, t2 = 5.45s => T = 1.5(5.4s — 3.5s) = 2.85s và L = 5.45s — 2.85s = 2.6s.Mô hình ước lượng: Chương 3: Nhận dạng quá trìnhTh¸ng 9/20073.2.3 Phương pháp diện tíchMô hình FOPDT:Chương 3: Nhận dạng quá trìnhTh¸ng 9/20073.3 Lựa chọn phương pháp nhận dạng 1. Quá trình cho phép nhận dạng chủ động và đối tượng cóthể xấp xỉ về mô hình FOPDT (hoặc có thể có thêm thành phần tích phân): - Phương pháp hai điểm qui chiếu theo đơn giản và dễ áp dụng trực quan nhất, - Nếu có nhiễu đo và thuật toán được thực hiện trên máy tính thì phương pháp diện tích cho kết quả chính xáchơn. 2. Quá trình cho phép nhận dạng chủ động và phương pháp thiết kế điều khiển sử dụng trực tiếp mô hình gián đoạn: - Nên chọn các phương pháp ước lượng dựa trên nguyên lý bình phương tối thiểu áp dụng cho mô hình phù hợp với bài toán điều khiển (FIR, ARX, ARMAX,).Chương 4: Các thuật điều khiển Th¸ng 9/2007 Nội dung chương 44.1 Khái niệm4.2 Điều khiển truyền thẳng4.3 Điều khiển phản hồi4.4 Điều khiển cascade (tầng)4.5 Điều khiển tỉ lệ4.6 Điều khiển lựa chọn4.7 Điều khiển phân vùng4.8 Các cấu trúc điều khiển hệ MIMO4.9 Thiết kế cấu trúc điều khiển hệ MIMO Chương 4: Các thuật điều khiển Th¸ng 9/20073.1 Khái niệm Nhiễu dCác biếnđiều khiển uCác biến cầnđiều khiển y 1.Bài toán điều khiển quá trình: Duy trì y ≈ r trong khi - Thay đổi giá trị đặt r - Có tác động của nhiễu d - Tồn tại nhiễu đo n - Mô hình quá trình không chính xácChương 4: Các thuật điều khiển Th¸ng 9/2007Các mục tiêu cụ thể của điều khiển1. Ổn định hệ thống2. Tốc độ đáp ứng nhanh và chất lượng đáp ứng tốt: - Đáp ứng với thay đổi giá trị đặt - Đáp ứng với nhiễu quá trình - Ít nhạy cảm với nhiễu đo3. Giá trị biến điều khiển thay đổi chậm hoặc thay đổi ít4. Bền vững: - Ổn định bền vững - Chất lượng bền vữngChương 4: Các thuật điều khiển Th¸ng 9/2007Các vấn đề phức tạp1. Nhiều quá trình phức tạp, khó điều khiển (tương tác nhiều chiều, hệ pha không cực tiểu, giới hạn về giá trị và tốc độ thay đổi của biến điều khiển, giới hạn về phạm vi thay đổi cho phép của biến được điều khiển,...)2. Mô hình khó xây dựng chính xác3. Nhiễu khó đo, khó biết trước4. Khả năng thực thi, cài đặt luật điều khiển có giới hạn5. Trình độ hiểu biết của kỹ sư vận hành về lý thuyết điều khiển hạn chếChương 4: Các thuật điều khiển Th¸ng 9/2007Các thuật điều khiển cơ bản1. Hệ SISO: - Điều khiển truyền thẳng (feedforward control) - Điều khiển phản hồi (feedback control) - Điều khiển tầng (cascade control) - Điều khiển tỉ lệ (ratio control) - Điều khiển lựa chọn (selective control) - Điều khiển phân vùng (split-range control)2. Hệ MIMO: - Điều khiển tập trung (centralized control) + Điều khiển tách kênh + Điều khiển nhiều chiều - Điều khiển phi tập trung (decentralized control) - Điều khiển phân cấp (hierarchical control)Chương 4: Các thuật điều khiển Th¸ng 9/20074.2 Điều khiển truyền thẳng 1. Ví dụ điều khiển quá trình trao đổi nhiệt: - Điều chỉnh lưu lượng hơi nóng vào Fs để duy trì nhiệt độ dầu ra T2 tại giá trị đặt mong muốnChương 4: Các thuật điều khiển Th¸ng 9/2007Cấu trúc cơ bản2. Nguyên lý: - Giả thiết: Mô hình chính xác, nhiễu đo được - Đo nhiễu quá trình d, tính toán u sao cho y ≈ r :u = K r (s )(r- Gd (s )d )Kr (s ) ≈ G(s )-1 - Không thực hiện đo yChương 4: Các thuật điều khiển Th¸ng 9/20073. Tóm lược về điều khiển truyền thẳng - Ưu điểm: Đơn giản; Tác động nhanh (bù nhiễu kịp thời trước khi ảnh hưởng tới đầu ra) - Hạn chế: + Phải đặt thiết bị đo nhiễu; Không loại trừ được ảnh hưởng của nhiễu không đo được;Nhạy cảm với sai lệch mô hình (mô hình quá trình và mô hình nhiễu); Bộ ₫iều khiển lý tưởng có thể không ổn định hoặc không thực hiện được => phương pháp xấp xỉ;Không có khả năng ổn định một quá trình không ổn định - Ứng dụng chủ yếu: + Các bài toán đơn giản, yêu cầu chất lượng không cao; Kết hợp với ĐK phản hồi nhằm cải thiện tốc độ đáp ứng của hệ kín: Bù nhiễu đo được (chủ yếu là bù tĩnh), lọc trước (tiền xử lý) tín hiệu chủ đạo + Điều khiển tỉ lệChương 4: Các thuật điều khiển Th¸ng 9/20073.3	Điều khiển phản hồi 1. Ví dụ: Điều khiển quá trình trao đổi nhiệtNguyên lý điều khiển: Điều chỉnh lưu lượng hơi nóng (biến điều khiển) dựa trên sai lệch giữa nhiệt độ dầu ra (biến được điều khiển) và giá trị đặt (SP)Chương 4: Các thuật điều khiển Th¸ng 9/2007Chiều tác động của bộ điều khiển phản hồi1. Tác động thuận (direct acting, DA): Đầu ra của bộ điều khiển tăng khi biến được điều khiển tăng và ngược lại2. Tác động nghịch (reverse acting, RA): Đầu ra của bộ điều khiển giảm khi biến được điều khiển tăng và ngược lại3. Sự lựa chọn chiều tác động phụ thuộc: - Đặc điểm của quá trình: quan hệ giữa biến điều khiển và biến được điều khiển - Kiểu tác động của van điều khiển (chú ý chiều mũi tên trên ký hiệu van điều khiển): + Đóng an toàn (fail close, air-to-open), chiều tác động thuận + Mở an toàn (fail open, air-to-close), chiều tác động nghịchCoi đối tượng điều khiển = quá trình + van ₫iều khiển => chiều tác động phụ thuộc vào dấu của hệ số khuếch đại tĩnh của đối tượngChương 4: Các thuật điều khiển Th¸ng 9/2007Cấu hình bộ điều khiển phản hồiĐáp ứng với giá trị đặt và đáp ứng với nhiễu có ràng buộc với nhau => không thể thiết kế để điều khiển độc lập hoàn toàn theo ý muốnThêm khả năng thiết kế bộ điều khiển Kr(s) để cải thiện đáp ứng với thay đổi giá trị đặt Chương 4: Các thuật điều khiển Th¸ng 9/2007Vai trò của điều khiển phản hồi1. Một quá trình không ổn định chỉ có thể ổn định (hóa) bằng cách sử dụng mạch phản hồi nhằm dịch các điểm cực sang bên trái trụcảo của mặt phẳng phức.2. Khi nhiễu không đo được hoặc mô hình đáp ứng nhiễu bất định thì tác động của nó chỉ có thể triệt tiêu thông qua nguyên lý phản hồi.3. Mô hình đối tượng không chính xác, do vậy việc triệt tiêu sai lệch tĩnh chỉ có thể thông qua quan sát diễn biến đầu ra Chương 4: Các thuật điều khiển Th¸ng 9/2007Các vấn đề của điều khiển phản hồi1. Một vòng điều khiển kín chứa một đối tượng ổn định cũng có thể trở nên mất ổn định - Điều khiển phản hồi cần bổ sung các cảm biến -Nhiễu đo có thể ảnh hưởng lớn tới chất lượng điều khiển (để ý số hạng cuối cùng trong biểu thức 3.13 và 3.14) => cần có phương pháp lọc nhiễu, xử lý số liệu đo tốt2. Khó mà có một bộ điều khiển phản hồi tốt nếu như không có một mô hình tốt3. Với một số quá trình có đáp ứng ngược hoặc có trễ (hệ pha không cực tiểu), một bộ điều khiển phản hồi được thiết kế thiếu thận trọng thậm chí có thể làm xấu đi đặc tính đáp ứng4. Bộ điều khiển phản hồi đáp ứng chậm với nhiễu tải và thay đổi giá trị đặtChương 4: Các thuật điều khiển Th¸ng 9/2007Kết hợp với thuật ĐK truyền thẳng1. Ví dụ điều khiển mức: - Khâu truyền thẳng: bù nhiễu - Khâu phản hồi: ổn định hệ thống và triệt tiêu sai lệch tĩnh Chương 4: Các thuật điều khiển Th¸ng 9/20074.4	Điều khiển tầng (cascade)1. Đặt vấn đề: Tác động của nhiễu với các quá trình chậm (nhiệt độ, mức và nồng độ) hoặc có trễ lớn => các vòng điều chỉnh đơn khó mang lại tốc độ đáp ứng nhanh cũng như độ quá điều chỉnh nhỏ.2. Ví dụ tiêu biểu: Với cùng độ mở van, thay đổi áp suất dòng chảy/dòng hơi ảnh hưởng lớn tới lưu lượngChương 4: Các thuật điều khiển Th¸ng 9/2007Hai cấu trúc cơ bản1. Cấu trúc kinh điển (cấu trúc nối tiếp): thêm một biến đo2. Cấu trúc song song: thêm một biến điều khiển Chương 4: Các thuật điều khiển Th¸ng 9/2007Khi nào sử dụng thuật ĐK nối tầng?1. Vòng điều khiển phản hồi đơn không đáp ứng được yêu cầu chất lượng2. Có thể dễ dàng đo được và điều khiển được một biến quá trình thứ hai (có liên quan tới biến thứ nhất)3. Biến được điều khiển thứ hai thể hiện rõ rệt ảnh hưởng của nhiễu khó đo được4. Có một quan hệ nhân quả giữa biến điều khiển và biến được điều khiển thứ hai (có thể cùng là một biến)5. Đặc tính động học của biến thứ hai phải nhanh hơn đặc tính động học của biến thứ nhấtChương 4: Các thuật điều khiển Th¸ng 9/20074.5	Điều khiển tỉ lệ (ratio control)Điều khiển tỉ lệ là duy trì tỉ lệ giữa hai biến nhằm điều khiển gián tiếp một biến thứ ba => thực chất là một dạng điều khiển truyền thẳng. Ví dụ: Điều khiển quá trình trao đổi nhiệtChương 4: Các thuật điều khiển Th¸ng 9/20074.6 Điều khiển lựa chọn 1. Sử dụng khâu lựa chọn tín hiệu: Một biến điều khiển (một thiết bị chấp hành) 2. Lựa chọn tín hiệu đo: Điều khiển giới hạn (limit control) - Một biến được điều khiển - Nhiều tín hiệu đo (đo ở nhiều vị trí khác nhau) - Một vòng điều chỉnh3. Lựa chọn tín hiệu điều khiển: Điều khiển lấn át (override control) - Hai (nhiều) biến được điều khiển, hai (nhiều) tín hiệu đo - Hai (nhiều) vòng điều chỉnh => Đảm bảo an toànChương 4: Các thuật điều khiển Th¸ng 9/2007Điều khiển giới hạnCấu hình điều khiểnVí dụ: Điều khiển nhiệt độ trong một lò phản ứng Chương 4: Các thuật điều khiển Th¸ng 9/2007Điều khiển lấn átCấu hình điều khiểnVí dụ: Điều khiển nồi hơiChương 4: Các thuật điều khiển Th¸ng 9/2007Ứng dụng của điều khiển lấn át1. Tránh tình trạng tràn trong một tháp chưng cất bằng cách hạn chế lưu lượng hơi cấp nhiệt hoặc lưu lượng cấp liệu.2. Phòng ngừa tình trạng giá trị mức quá cao hoặc quá thấptrong một bình chứa bằng cách giành quyền can thiệp mạnh vào các van điều chỉnh (van cấp hoặc van xả).3. Phòng tránh áp suất hoặc nhiệt độ quá cao trong một lò phản ứng bằng cách giảm lượng nhiệt cấp.4. Giảm lượng nhiên liệu cấp cho một buồng đốt nhằm tránh tình trạng hàm lượng ôxy quá thấp trong khí thải.5. Tránh trường hợp áp suất quá cao trong một đường ống (hơi nước hoặc khí) bằng cách mở van trên đường tránh (by-pass).Chương 4: Các thuật điều khiển Th¸ng 9/2007Ví dụ: Điều khiển nhiệt độ bình phản ứng 3.7	 Điều khiển phân vùng- Một biến được điều khiển	- Nhiều biến điều khiển hoặcnhiều phần tử chấp hành Hơi nước Nước lạnh Chương 4: Các thuật điều khiển Th¸ng 9/20073.8 Các cấu trúc điều khiển hệ MIMO 1. Điều khiển tập trung (centralized control), điều khiển đa biến (multivariable control): - Một bộ điều khiển nhiều chiều (MIMO); Thiết kế theo phương pháp tách kênh hoặc phương pháp thiết kế đa biến 2. Điều khiển phi tập trung (decentralized control), điều khiển nhiều vòng (multiloop control): - Phân chia hệ thống thành các bài toán nhỏ dễ giải quyết hơn (đơn biến hoặc đa biến); Thực hiện bởi nhiều bộ điều khiển độc lập. 3. Điều khiển phân cấp (hierarchical control): - Phân chia hệ thống thành các vòng điều chỉnh cơ bản (điều chỉnh từng phần) và các vòng điều chỉnh phối hợp (vòng điều khiển chủ,) - Sử dụng cả các bộ điều khiển phân tán và các bộ điều khiển tập trungChương 4: Các thuật điều khiển Th¸ng 9/2007Điều khiển tập trungVí dụ: Điều khiển bìnhtrộn - Biến được điều khiển:mức và nồng độ ra (w, c) - Biến điều khiển: lưu lượng vào w1 và w2Chương 4: Các thuật điều khiển Th¸ng 9/2007Điều khiển phi tập trungĐịnh nghĩa:Hệ thống điều khiển bao gồm nhiều bộ điều khiển phản hồi độc lập, mỗi bộ liên kết một tập con (không chia sẻ) các biến đầu ra (đo được) và giá trị đặt với một tập con các biến điều khiển.Chương 4: Các thuật điều khiển Th¸ng 9/2007So sánh1. Điều