Link tải luận văn miễn phí cho ae Kết Nối
Mục lục
Trang
Chương 1 Hệ thống điều chỉnh tự động nhiệt độ gió nóng cho 6
lò điện trở
1.1. Một số đặc điểm của lò điện trở và phương pháp điều 6
chỉnh nhiệt độ
1.2 Khái niệm và các thành phần của hệ thống 8
1.3 Thết kế phần cứng 10
Chương 2
Tổng quan về lý thuyết điều khiển tự động và thuật toán 14
điều khiển mờ
2.1 lý thuyết điều khiển tự động 14
2.2 Thuật toán điều khiển mờ
21
Chửụng 3 : Ứng dụng thuật toán điều khiển mờ điều chỉnh
ổn định nhiệt gió nóng 29
3.1. xây dựng thuật toán điều khiển 29
3.2. Mô phỏng hệ thống bằng phần mền MATLAB
Tài liệutham khảo 39
Chương 1
Hệ thống điều chỉnh tự động nhiệt độ gió nóng cho lò điện trở
1.1. Một số đặc điểm của lò điện trở và phương pháp điều chỉnh nhiệt độ
1.1.1.. ẹoỏi tửụùng loứ điện trở
Trong thửùc teỏ, trong coõng nghieọp caực loứ nhieọt thửụứng coự coõng suaỏt raỏt lụựn, quaựn tớnh lụựn, taàm nhieọt hoaùt ủoọng roọng vaứ coự nhieàu caựch ủoỏt noựng khaực nhau nhử duứng loứ xo, khớ ủoỏt, soựng cao taàn…Khi ủieàu khieồn nhieọt ủoọ, ủaởc tớnh caàn chuự yự laứ ủoọ quaựn tớnh, naờng suaỏt toaỷ nhieọt ra moõi trửụứng. Tớnh chaỏt cuỷa loứ nhieọt phuù thuoọc vaứo theồ tớch, vaọt lieọu caựch nhieọt vaứ nguoàn nhieọt.
Quán tính của lò lớn, sự thay đổi nhiệt độ của lò xảy ra chậm . Lò có hệ số dung lượng lớn thì độ trễ lớn
Nhiệt độ buồng lò không hoàn toàn đồng đều và cặp nhiệt cũng có quán tính khá lớn nên việc xác định nhiệt độ còn phụ thuộc vào vị trí đặt bộ cảm biến nhiệt độ . ở đây đối tượng điều chỉnh chính là nhiệt độ gió nóng mà được đốt nóng bởi lò điện trở nên vị trí đặt sen so phải nằm tại nơi đo nhiệt độ gió nóng
Biến thiên nhiệt độ của lò có tính chất tự cân bằng nên nhiệt độ gió nóng cũng có tính chất cân bằng . Nhờ tính chất như vậy , khi mất cân bằng giữa lượng nhiệt cung cấp và lượng nhiệt tiêu thụ thì nhiệt độ gió nóng có thể tiến tới một giá trị xác lập mới mà không cần sự tham gia của máy điều chỉnh
1.1.2- Các phương pháp điều chỉnh nhiệt độ lò gió nóng
đối tượng điều chỉnh chính là nhiệt độ gió nóng , nhưng thực chất vẫn là điều khiển lò điện trở . việc điều chỉnh nhiệt độ của gió nóng cung chính là điều khiển nhiệt độ trong buồng lò hay điều khiển công suất đặt vào lò
P=I2.R.t
Phương pháp thay đởi điện trở :
Phương pháp này ít được sử dụng do kém linh hoạt, thời gian thay đổi chậm và không có nhiều cấp
Phương pháp thay đổi điện áp bằng cách dùng biến áp hay thyristor. Phương pháp dùng thyristor được áp dụng có thể thay đổi được nhiều cấp điện áp, thời gian tác động nhanh và hoạt động tin cậy.Về cơ bản có 2 phương pháp điều khiển là điều khiển ON-OFF(đóng - ngắt)Và điều khiển tyến tính .
ẹieàu khieồn ON_OFF laứ laởp laùi traùng thaựi ủoựng ngaột nguoàn cung caỏp cho heọ thoỏng ủieàu khieồn theo ủieồm ủaởt, khi nhieọt ủoọ trong loứ dửụựi nhieọt ủoọ ủaởt thỡ ngoừ ra rụle ủoựng ngaột nguoàn laứ ON vaứ OFF khi nhieọt ủoọ trong loứ cao hụn nhieọt ủoọ ủaởt
Để điều khiển ON-OFF có thể dùng các thiết bị đóng ngắt như rơle ,công tắc tơ hay các thiết bị cho phép lập trình như PLC
Phương pháp điều khiển ON-OFF đơn giản song không điều khiển được nhiệt độ ở nhiều cấp độ ,ổn định nhiệt độ kém.
Phương pháp điều khiển tuyến tính cho kết quả chính xác hơn với nhiều cấp độ điềukhiển , khả năng ổn định tốt . Phương pháp điều khiển tuyến tính sử dụng ở đây là thuật toán điều khiển mờ
1.2 Khái niệm và các thành phần của hệ thống
1.2.1 khái niệm
Hệ thống điều chỉnh nhiệt độ gió nóng cho lò điện trở là một hệ thống có nhiệm vụ điều khiển nhiệt độ của lò điện trở sao cho lò điện trở luôn có nhiệt độ phù hợp với yêu cầu của công nghệ sản xuất. Qúa trình điều chỉnh cần được tự động hoá có sự giám sát, thay đổi được dễ dàng khi yêu cầu đầu ra thay đổi
1.2.2Sơ đồ đối tượng điều chỉnh
Trên cơ sở yêu cầu công nghệ , sơ đồ đối tượng điều chỉnh được trình bày như sau:
Trong đó:
1- bưồng đốt
2- quạt gió
3- nhiệt kế điện trở
4-dây nung
R/U -chuyển đổi diện trở sang điện áp
A/D -chuyển đổi tương tự số
MT- máy tính
D/A -chuyển đổi số tương tự
TX- mạch tạo xung
TH -thyristor
1.2.3 Đặc điểm làm việc và thông số kỹ thuật của các thành phần
* buồng đốt :
Buồng đốt có lớp chịu nhiệt chế tạo từ bột Samot thấm vảI lát trong buồng lò chụi nhiệt độ cao có độ bền cơ học tốt có tính cách điện và ổn định ở nhiệt độ caokhi nhiệt độ thay đổi lớn và không bị ăn mòn bởi môi trường làm việc
Buồng đốt được thiết kế với:
- công suất 2 KW
- Điện áp cung cấp : 220 V
*Quạt gió:
Đựoc thiết kế theo kiểu ly tâm tạo cột áp lớn để đưa khí nóng tối đa ra buồng nung
+ Điện áp cấp: 220V
+Tốc độ 2850V/ p
+Công suất 2,4 KW
- ở đây ta cho quạt gió làm việc với công suát lớn nhất và chưa quan tâm tới tốc độ và lưu lượng của quạt gió
* Nhiệt kế điện trở:
Nhiệt kế điẹn trở bạch kim loại Pt-100được sử dụng để làm cẩm biến đo nhiệt độ . Mối quan hệ giữa điện trở và nhiệt độ của nó được mô tả bằng biểu thức:
Rt=R0.(1+ )
VớiR0 là điện trở ở 00C
Rt là điện trở tại t0C
*Dây nung:
Dây nung Ni- Cr được đặt trong lòng của buồng đốt và được đốt theo hiệu ứng Jun- Len xơ. Với lượng nhiệt toả ra trên dây khi có dòng điện chạy qua được tính theo công thức :
Q=I2Rt
Trong đó :
Q là nhiệt lượng toả ra trên dây nung (J)
I là dòng điện chạy qua dây nung(A)
Rlà điện trở dây nung R=20
- t là thời gian dòng điện chạy qua dây nung(s)
*máy tính:
Máy tính số được ghép nối với các bộ phận khác thông qua bộ chuyển đổi A/D vàD/A.Tín hiệu vào của A/D là điện áp từ 0-5 Vvì vậy phải sử dụng bộ chuyển đổi điện trở sang điện áp R/U .Hai van thyristor được sử dụng làm bộ phận điều khiển điện áp cấp cho lò điện trở và được điều hiển bởi mạch tạo xung
1.3 Thết kế phần cứng
1.3.1 bộ chuyển đổi R/U
- Bộ chuyển đổi R/U để chuyển tín hiệu của nhiệt kế điện trở sang điện áp từ 0 V đến 5Vđể đưa vào ADC
Sơ đồ bộ chuyển đổi như sau :
Trong sơ đồ này ta sử dụng 2 ICLM741 và IC 082 .ICLM741là IC ổn dòngluôn cho dòng ra là 2 mA Khi đó điện áp chỉ còn phụ thuộc vào sự thay đổi của điện trở Rt
Thông số kỹ thuật của LM741
+Nguồn cung cấp 15V
+Công suất tiêu tán là :50mV
+điện áp rò ở đầu vào :2mV
+Dòng rò ở đầu vào : 20nA
+ trở kháng vào : 2M
+ Trở kháng ra :75
1.3.2Bộ điều khiển công suất
Bộ điều khiển công suất được sử dụng ở đây là bộ điều chỉnh điện áp xoay chiều một pha gồm 2 thyristor mắc song song ngược .
. Vì anôtT1 nối với catôt T2 và anôtT2 nối với catôt T1 nên trong mạch điều khiển nhất thiết phải dùng một biến áp xung có 2 cuộn dây thứ cấp cách ly với nhau. Các điôt được dùng để khoá chặn các xung âm
Khi có xung điều khiển thì 2 thyristor sẽ lần luợt mở cho dòng đi qua . Ta có thể điều khiển góc mở của thyristor đảm bảo cho công suất lò thay đổi từ 0 đến giá trị lớn nhất
Phương pháp này cho phép điều chỉnh trong phạm vi rộng , đáp ứng yêu cầu điều khiển độ chính xác điều khiển tương đối cao, độ nhạy điều chỉnh tương đối lớn, có khả năng điều chỉnh liên tục và đều đặn
Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển công suất như sau :
Kết luận:
Thông qua kết quả mô phỏng chúng ta xác định được góc mở ở từng thời điểm khác nhau. Qua đó cho thấy việc áp dụng lý thuyết điều khiển mờ để xác định công suất phù hợp cho lò nhiệt điện trở là hàm phụ thuộc của nhiều yếu tố song dể đơn giản hoá ở đây em bở qua ảnh hưởng của nhiễu, các yếu tố đều là phi tuyến là yếu tố mà các phương pháp điều khiển khác khó thực hiện . Mặt khác việc ứng dụng lý thuyết điều khiển mờ còn có thể thay đổi tham số dễ dàng , chức năng điều khiển cao. Tuy nhiên. do thời gian và trình độ còn hạn chế và đặc biệt là chưa có cơ hội tìm hiểu thực tế lò nhiệt điện trở mà chỉ tìm hiểu trên tài liệu nên tính sát thực của hệ thống điều khiển chưa cao. để ứng dụng trên thực tế cần tiến hành thực nghiệm nhiều lần .
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
Mục lục
Trang
Chương 1 Hệ thống điều chỉnh tự động nhiệt độ gió nóng cho 6
lò điện trở
1.1. Một số đặc điểm của lò điện trở và phương pháp điều 6
chỉnh nhiệt độ
1.2 Khái niệm và các thành phần của hệ thống 8
1.3 Thết kế phần cứng 10
Chương 2
Tổng quan về lý thuyết điều khiển tự động và thuật toán 14
điều khiển mờ
2.1 lý thuyết điều khiển tự động 14
2.2 Thuật toán điều khiển mờ
21
Chửụng 3 : Ứng dụng thuật toán điều khiển mờ điều chỉnh
ổn định nhiệt gió nóng 29
3.1. xây dựng thuật toán điều khiển 29
3.2. Mô phỏng hệ thống bằng phần mền MATLAB
Tài liệutham khảo 39
Chương 1
Hệ thống điều chỉnh tự động nhiệt độ gió nóng cho lò điện trở
1.1. Một số đặc điểm của lò điện trở và phương pháp điều chỉnh nhiệt độ
1.1.1.. ẹoỏi tửụùng loứ điện trở
Trong thửùc teỏ, trong coõng nghieọp caực loứ nhieọt thửụứng coự coõng suaỏt raỏt lụựn, quaựn tớnh lụựn, taàm nhieọt hoaùt ủoọng roọng vaứ coự nhieàu caựch ủoỏt noựng khaực nhau nhử duứng loứ xo, khớ ủoỏt, soựng cao taàn…Khi ủieàu khieồn nhieọt ủoọ, ủaởc tớnh caàn chuự yự laứ ủoọ quaựn tớnh, naờng suaỏt toaỷ nhieọt ra moõi trửụứng. Tớnh chaỏt cuỷa loứ nhieọt phuù thuoọc vaứo theồ tớch, vaọt lieọu caựch nhieọt vaứ nguoàn nhieọt.
Quán tính của lò lớn, sự thay đổi nhiệt độ của lò xảy ra chậm . Lò có hệ số dung lượng lớn thì độ trễ lớn
Nhiệt độ buồng lò không hoàn toàn đồng đều và cặp nhiệt cũng có quán tính khá lớn nên việc xác định nhiệt độ còn phụ thuộc vào vị trí đặt bộ cảm biến nhiệt độ . ở đây đối tượng điều chỉnh chính là nhiệt độ gió nóng mà được đốt nóng bởi lò điện trở nên vị trí đặt sen so phải nằm tại nơi đo nhiệt độ gió nóng
Biến thiên nhiệt độ của lò có tính chất tự cân bằng nên nhiệt độ gió nóng cũng có tính chất cân bằng . Nhờ tính chất như vậy , khi mất cân bằng giữa lượng nhiệt cung cấp và lượng nhiệt tiêu thụ thì nhiệt độ gió nóng có thể tiến tới một giá trị xác lập mới mà không cần sự tham gia của máy điều chỉnh
1.1.2- Các phương pháp điều chỉnh nhiệt độ lò gió nóng
đối tượng điều chỉnh chính là nhiệt độ gió nóng , nhưng thực chất vẫn là điều khiển lò điện trở . việc điều chỉnh nhiệt độ của gió nóng cung chính là điều khiển nhiệt độ trong buồng lò hay điều khiển công suất đặt vào lò
P=I2.R.t
Phương pháp thay đởi điện trở :
Phương pháp này ít được sử dụng do kém linh hoạt, thời gian thay đổi chậm và không có nhiều cấp
Phương pháp thay đổi điện áp bằng cách dùng biến áp hay thyristor. Phương pháp dùng thyristor được áp dụng có thể thay đổi được nhiều cấp điện áp, thời gian tác động nhanh và hoạt động tin cậy.Về cơ bản có 2 phương pháp điều khiển là điều khiển ON-OFF(đóng - ngắt)Và điều khiển tyến tính .
ẹieàu khieồn ON_OFF laứ laởp laùi traùng thaựi ủoựng ngaột nguoàn cung caỏp cho heọ thoỏng ủieàu khieồn theo ủieồm ủaởt, khi nhieọt ủoọ trong loứ dửụựi nhieọt ủoọ ủaởt thỡ ngoừ ra rụle ủoựng ngaột nguoàn laứ ON vaứ OFF khi nhieọt ủoọ trong loứ cao hụn nhieọt ủoọ ủaởt
Để điều khiển ON-OFF có thể dùng các thiết bị đóng ngắt như rơle ,công tắc tơ hay các thiết bị cho phép lập trình như PLC
Phương pháp điều khiển ON-OFF đơn giản song không điều khiển được nhiệt độ ở nhiều cấp độ ,ổn định nhiệt độ kém.
Phương pháp điều khiển tuyến tính cho kết quả chính xác hơn với nhiều cấp độ điềukhiển , khả năng ổn định tốt . Phương pháp điều khiển tuyến tính sử dụng ở đây là thuật toán điều khiển mờ
1.2 Khái niệm và các thành phần của hệ thống
1.2.1 khái niệm
Hệ thống điều chỉnh nhiệt độ gió nóng cho lò điện trở là một hệ thống có nhiệm vụ điều khiển nhiệt độ của lò điện trở sao cho lò điện trở luôn có nhiệt độ phù hợp với yêu cầu của công nghệ sản xuất. Qúa trình điều chỉnh cần được tự động hoá có sự giám sát, thay đổi được dễ dàng khi yêu cầu đầu ra thay đổi
1.2.2Sơ đồ đối tượng điều chỉnh
Trên cơ sở yêu cầu công nghệ , sơ đồ đối tượng điều chỉnh được trình bày như sau:
Trong đó:
1- bưồng đốt
2- quạt gió
3- nhiệt kế điện trở
4-dây nung
R/U -chuyển đổi diện trở sang điện áp
A/D -chuyển đổi tương tự số
MT- máy tính
D/A -chuyển đổi số tương tự
TX- mạch tạo xung
TH -thyristor
1.2.3 Đặc điểm làm việc và thông số kỹ thuật của các thành phần
* buồng đốt :
Buồng đốt có lớp chịu nhiệt chế tạo từ bột Samot thấm vảI lát trong buồng lò chụi nhiệt độ cao có độ bền cơ học tốt có tính cách điện và ổn định ở nhiệt độ caokhi nhiệt độ thay đổi lớn và không bị ăn mòn bởi môi trường làm việc
Buồng đốt được thiết kế với:
- công suất 2 KW
- Điện áp cung cấp : 220 V
*Quạt gió:
Đựoc thiết kế theo kiểu ly tâm tạo cột áp lớn để đưa khí nóng tối đa ra buồng nung
+ Điện áp cấp: 220V
+Tốc độ 2850V/ p
+Công suất 2,4 KW
- ở đây ta cho quạt gió làm việc với công suát lớn nhất và chưa quan tâm tới tốc độ và lưu lượng của quạt gió
* Nhiệt kế điện trở:
Nhiệt kế điẹn trở bạch kim loại Pt-100được sử dụng để làm cẩm biến đo nhiệt độ . Mối quan hệ giữa điện trở và nhiệt độ của nó được mô tả bằng biểu thức:
Rt=R0.(1+ )
VớiR0 là điện trở ở 00C
Rt là điện trở tại t0C
*Dây nung:
Dây nung Ni- Cr được đặt trong lòng của buồng đốt và được đốt theo hiệu ứng Jun- Len xơ. Với lượng nhiệt toả ra trên dây khi có dòng điện chạy qua được tính theo công thức :
Q=I2Rt
Trong đó :
Q là nhiệt lượng toả ra trên dây nung (J)
I là dòng điện chạy qua dây nung(A)
Rlà điện trở dây nung R=20
- t là thời gian dòng điện chạy qua dây nung(s)
*máy tính:
Máy tính số được ghép nối với các bộ phận khác thông qua bộ chuyển đổi A/D vàD/A.Tín hiệu vào của A/D là điện áp từ 0-5 Vvì vậy phải sử dụng bộ chuyển đổi điện trở sang điện áp R/U .Hai van thyristor được sử dụng làm bộ phận điều khiển điện áp cấp cho lò điện trở và được điều hiển bởi mạch tạo xung
1.3 Thết kế phần cứng
1.3.1 bộ chuyển đổi R/U
- Bộ chuyển đổi R/U để chuyển tín hiệu của nhiệt kế điện trở sang điện áp từ 0 V đến 5Vđể đưa vào ADC
Sơ đồ bộ chuyển đổi như sau :
Trong sơ đồ này ta sử dụng 2 ICLM741 và IC 082 .ICLM741là IC ổn dòngluôn cho dòng ra là 2 mA Khi đó điện áp chỉ còn phụ thuộc vào sự thay đổi của điện trở Rt
Thông số kỹ thuật của LM741
+Nguồn cung cấp 15V
+Công suất tiêu tán là :50mV
+điện áp rò ở đầu vào :2mV
+Dòng rò ở đầu vào : 20nA
+ trở kháng vào : 2M
+ Trở kháng ra :75
1.3.2Bộ điều khiển công suất
Bộ điều khiển công suất được sử dụng ở đây là bộ điều chỉnh điện áp xoay chiều một pha gồm 2 thyristor mắc song song ngược .
. Vì anôtT1 nối với catôt T2 và anôtT2 nối với catôt T1 nên trong mạch điều khiển nhất thiết phải dùng một biến áp xung có 2 cuộn dây thứ cấp cách ly với nhau. Các điôt được dùng để khoá chặn các xung âm
Khi có xung điều khiển thì 2 thyristor sẽ lần luợt mở cho dòng đi qua . Ta có thể điều khiển góc mở của thyristor đảm bảo cho công suất lò thay đổi từ 0 đến giá trị lớn nhất
Phương pháp này cho phép điều chỉnh trong phạm vi rộng , đáp ứng yêu cầu điều khiển độ chính xác điều khiển tương đối cao, độ nhạy điều chỉnh tương đối lớn, có khả năng điều chỉnh liên tục và đều đặn
Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển công suất như sau :
Kết luận:
Thông qua kết quả mô phỏng chúng ta xác định được góc mở ở từng thời điểm khác nhau. Qua đó cho thấy việc áp dụng lý thuyết điều khiển mờ để xác định công suất phù hợp cho lò nhiệt điện trở là hàm phụ thuộc của nhiều yếu tố song dể đơn giản hoá ở đây em bở qua ảnh hưởng của nhiễu, các yếu tố đều là phi tuyến là yếu tố mà các phương pháp điều khiển khác khó thực hiện . Mặt khác việc ứng dụng lý thuyết điều khiển mờ còn có thể thay đổi tham số dễ dàng , chức năng điều khiển cao. Tuy nhiên. do thời gian và trình độ còn hạn chế và đặc biệt là chưa có cơ hội tìm hiểu thực tế lò nhiệt điện trở mà chỉ tìm hiểu trên tài liệu nên tính sát thực của hệ thống điều khiển chưa cao. để ứng dụng trên thực tế cần tiến hành thực nghiệm nhiều lần .
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
You must be registered for see links
Last edited by a moderator: