truongmanhcuong1991
New Member
Download miễn phí Đề tài Thiết kế hệ thống điều khiển theo nguyên tắc cực trị
Lời nói đầu
N
gày nay sự phát triển mạnh mẽ vượt bậc của KHKT, đặc biệt là công nghệ vi điện tử - vi xử lý, đã kéo theo sự ra đời của các hệ thống điều chỉnh tự động ngày càng được tối ưu hoá về mọi mặt. Chúng gọn nhẹ hơn nhưng lại tinh vi hơn, có thể đảm nhiệm được các công việc khó khăn hơn rất nhiều so với hệ thống cũ. Trước kia trong các hệ thống điều chỉnh, vì các lý do kỹ thuật, công nghệ và yêu cầu lúc đó, người ta chỉ điều chỉnh một giá trị đặt trước nào đó của một đại lượng điều chỉnh, hệ thống như vậy gọi là hệ thống có một đại lượng điều chỉnh. Ngày nay yêu cầu về một hệ thống điều chỉnh trở nên phức tạp hơn rất nhiều, nó đòi hỏi phải điều chỉnh một lúc nhiều thông số. Trong đó các thông số do các quá trình vật lý bên trong hệ thống có ảnh hưởng qua lại lẫn nhau. Như vậy muốn xây dựng được một hệ thống điều chỉnh bắt buộc phải tìm hiểu các quá trình xảy ra bên trong, các tính chất và thành phần cấu tạo của hệ thống.
Các tiến bộ KHKT được đặc trưng bởi sự phát triển không ngừng của việc tự động hoá sản xuất trong tất cả các lĩnh vực của nền kinh tế quốc dân. Tự động hoá nhằm tăng năng xuất lao động, giảm giá thành sản phẩm và nâng cao trình độ sản xuất. Chính vì vậy mà một trong các yếu tố để đánh giá nền sản xuất hiện đại là trình độ áp dụng tự động hoá có khả năng tự thích nghi với sự thay đổi của các tham số bên trong và bên ngoài hệ thống được quan tâm hàng đầu.
+ Hệ thống tự điều chỉnh là một hệ thống tự động mới, nó hoàn thiện hơn cả trong các hệ thống tự động. Các ứng dụng của nó trong cuộc sống, trong công nghiệp đã mang lại giá trị kinh tế rất lớn.
+ Hệ thống tự chỉnh xuất hiện vào những năm 50 của thập kỷ này, sự ra đời của nó cho phép mở rộng vùng ổn định, giữ nguyên độ tác động nhanh cho trước, làm cho hệ thống trở thành bất biến hay hầu như bất biến nâng cao độ tin cậy.
Các hệ thống tự chỉnh có thể xây dựng bằng nhiều cách khác nhau, các hệ đơn giản nhất đồng thời phổ biến nhất là hệ cực trị. Hệ thống điều khiển tìm cực trị có nhiệm vụ tìm kiếm và duy trì đại số cực đại trong cực tiểu cuả một hay nhiều tham số của đối tượng được điều khiển, trong khi đặc tính và điều kiện làm việc của đối tượng có thể biến đổi một cách ngẫu nhiên. Bản đồ án này sẽ đề cập tới một số ứng dụng của hệ cực trị trong công nghiệp và thiết kế bộ điều chỉnh tìm cực trị dùng cho lò cán thép. Trong khuôn khổ một bản đồ án tốt nghiệp, chúng em chỉ giới hạn ở việc nghiên cứu một hệ thống không quá phức tạp. Đó là hệ thống điều chỉnh mà đại lượng được điều chỉnh là nhiệt độ trong lò cán thép và lượng dầu ma zút đưa vào lò để đốt. Các thiết bị bán dẫn được sử dụng để điều khiển đối tượng này cho phép tạo ra thuật toán linh hoạt và chính xác.
Nội dung của bản đồ án đề cập tới các vấn đề sau:
+ Hệ thống tìm cực đại được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như trong công nghiệp hoá chất, năng lượng, nhiệt luyện, . xác định cực tính cực trị khi đối tượng điều khiển là lò cán thép.
+ Tính toán, thiết kế hệ điều chỉnh tìm cực trị kiểu bước dùng các phần tử bán dẫn.
+ Khảo sát qúa trình điều khiển, xác định chất lượng của hệ thống bằng phương pháp đồ thị giải tích trong trường hợp đối tượng có quán tính. Trong khi trình bày chúng em đã thể hiện sát nội dung và các yêu cầu trên. Qua việc tính toán và khảo sát đã rút ra được nhiều kết luận cần thiết để đánh giá chất lượng và chọn các tham số của hệ thống. Tuy nhiên do thời gian và trình độ có hạn, nên chúng em chỉ mới đề cập tới các vấn đề trên trong một số trường hợp điều chỉnh, cần thiết và tối thiểu.
Em xin chân thành Thank sự giúp đỡ tận tình của thầy Nguyễn Hữu Công, các thầy cô trong khoa và bộ môn ĐL-ĐK đã giúp đỡ chúng em hoàn thành bản đồ án này.
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
a = 1,1 ¸ 1,25) ta sö dông hÖ thèng tù ®éng t×m cùc trÞ.Tøc lµ t×m hÖ sè a b»ng bao nhiªu ®ã ®Ó cã nhiÖt ®é ngän löa lµ cùc ®¹i.
B¶n chÊt cña qu¸ tr×nh ®iÒu khiÓn lµ:
Gi¶ sö ®Ó ®èt hÕt mét kg dÇu nÆng, ta cÇn dïng m kg kh«ng khÝ. Tuy nhiªn trªn thùc tÕ do nhiÒu yÕu tè kh¸c nhau mµ lîng kh«ng khÝ cÇn cho viÖc ®èt hÕt mét kg dÇu lu«n ³ m. ViÖc ®èt ®¹t nhiÖt ®é tèi u ®îc thÓ hiÖn nh h×nh 2-4 víi ®Çu vµo lµ hÖ sè d thõa kh«ng khÝ vµ ®Çu ra lµ nhiÖt ®é vïng nung trªn.
T(x)
a*
Ta sö dông m kg kh«ng khÝ ®Ó ®èt mét kg dÇu th× ta cã a = 1. Thùc tÕ ta ph¶i dïng m’ kh«ng khÝ ®Ó ®èt mét kg dÇu (m > m’). Tõ ®ã ta cã hÖ sè d thõa kh«ng khÝ: a =
HÖ thèng gåm hai vïng:
- Bé ®iÒu chØnh tû lÖ tiªu
hao nhiªn liÖu kh«ng khÝ.
- Bé tù ®éng t×m cùc trÞ.
H×nh 2-4
a
PhÇn III
ThiÕt lËp s¬ ®å nguyªn lý
A- C¸c ph¬ng ¸n thiÕt kÕ bé ®iÒu chØnh t×m cùc trÞ kiÓu bíc
I . S¬ ®å cÊu tróc hÖ thèng.
C¬ cÊu chÊp hµnh
§èi tîng
®iÒu chØnh
ThiÕt bÞ
tÝnh to¸n
Bé ph¸t
lÖnh
PhÇn tö
®¶o dÊu
BN1
BN2
So s¸nh
Y
Y1
Y2
Sign
DU
M
H×nh 3-1
1- S¬ ®å
2- Nguyªn lý lµm viÖc cña s¬ ®å.
Gi¶ sö lîng vµo cña ®èi tîng ®iÒu chØnh thay ®æi theo thêi gian thiÕt bÞ tÝnh cho ta gÝa trÞ Y1 tîng øng víi t1 , Y12 tîng øng víi t2 . C¸c gi¸ trÞ nµy lÇn lît ®a vµo trong BN1 vµ BN2 ( c¸c bé nhí ) sau khi qua bé so s¸nh tÝn hiÖu ra DY = Y2 -Y1 t¸c ®éng vµo phÇn tö ®¶o chiÒu quyÕt ®Þnh sù lµm viÖc cña c¬ cÊu chÊp hµnh dÉn ®Õn lîng vµo ®èi tîng thay ®æi . Khi DY ³ 0 phÇn tö ®¶o chiÒu kh«ng t¸c ®éng, v× thÕ c¬ cÊu chÊp hµnh gi÷ nguyªn tr¹ng th¸i lµm viÖc .
NÕu DY < 0 (DY ³ 0 Û Y2 - Y1 < 0 hay cô thÓ h¬n Y2 - Y1 £ e trong ®ã e lµ mét sè d¬ng ph¶n øng ngìng nh¹y cña qu¸ tr×nh ®iÒu khiÓn ) th× phÇn tö ®¶o chiÒu t¸c ®éng b¾t buéc c¬ cÊu chÊp hµnh ®æi chiÒu lµm viÖc . §Ó thùc hiÖn c«ng viÖc trªn bé ph¸t lÖnh ®· lµm nhiÖm vô chØ huy c¸c bíc theo tr×nh tù.
Bíc 1 : Ghi nhí gi¸ trÞ tríc vµo BN1.
Bíc 2 : Cho c¬ cÊu chÊp hµnh lµm viÖc theo chiÒu nµo ®ã ( ch¹y thö).
Bíc 3 : Ghi nhí gi¸ trÞ sau khi ch¹y thö vµo BN2.
Bíc 4 : So s¸nh 2 gi¶ trÞ trong c¸c bé nhí råi xo¸ ®i chuÈn bÞ cho c chÊp hµnh lµm viÖc.
ë ®©y ®èi tîng ®iÒu chØnh cã ®Æc tÝnh cùc trÞ nh ë h×nh 2-4 vµ c¬ cÊu chÊp hµnh lµ ®éng c¬ §CH . C¸c phÇn tö nh thiÕt bÞ tÝnh to¸n, bé ghi nhí , so s¸nh ... ®îc x©y dùng chóng dùa trªn c¸c phÇn tö cã tiÕp ®iÓm vµ kh«ng cã tiÕp ®iÓm .
II Bé ®iÒu chØnh cùc trÞ kiÓu bíc dïng c¸c phÇn tö cã tiÕp ®iÓm
1- S¬ ®å nguyªn lý
H×nh 3-2 chØ ra s¬ ®å nguyªn lý cña cùc trÞ kiÓu bíc dïng c¸c phÇn tö cã tiÕp ®iÓm.
Bé chØ huy lµ sù kÕt hîp gi÷a m¸y ph¸t xung tõ tÊn sè siªu thÊp víi bé ph©n phèi.
M¸y ph¸t xung tõ lµ mét bé khuyÕch ®¹i tõ lµm viÖc ë chÕ ®é r¬ le cã vßng dao ®éng LK CK m¾c nèi tiÕp vµp cuén ®iÒu khiÓn. C¸c dao ®éng ®îc khuyÕch ®¹i vµ biÕn ®æi thµnh xung. Cã thÓ x¸c ®Þnh tÇn sè dao ®éng b»ng viÖc chän LK CK .
W0K
W0C
W
W
X
C2
Lx
CK
C1
2
1
3
4
1
3
4
2
~
III
II
R2
R2
BN1
BN2
IK
IK
R1
R1
1R2
+250V
_§CH
+27V
1R1
r1
r1
H×nh 3-2
Y
rn
+
_
C¸c xung t¹o bëi m¸y ph¸t ®îc ®a vµo cuén d©y ®iÖn tõ cña bé ph©n phèi (cuén nµy kh«ng vÏ ë h×nh 3-2) nhê ®ã mµ c¸c thanh quÐt dÞch chuyÓn trong trêng tiÕp xóc I, II, III víi tÇn sè x¸c ®Þnh bëi tÇn sè xung m¸y ph¸t. ThiÕt bÞ nhê sö dông c¸c tô C1, C2 vµ mÆch lÆp katèt cña ®Ìn ®iÖnt tö hai cùc kÐp, ®iÖn ¸p tû lÖ víi c¸c gi¸ trÞ Y1, Y2 ®Æt lªn líi ®Ìn phÇn tö t¸c ®éng l«gic lµm nhiÖm vô so s¸nh hiÖu sè ®iÖn ¸p Y1 vµ Y2 lµ r¬ le ph©n cùc R1. R¬ le n¸y ®iÒu khiÓn phÇn tö ®¶o chiÒu cña bé ®iÒu chØnh ®¶m b¶o cung cÊp ®iÖn ¸p cho cuén kÝch tõ cña §CH tuú thuéc vµo chuyÓn ®æi trø¬c ®ã cña nã.
2- Nguyªn lý lµm viÖc.
- Bíc thø nhÊt : Thanh quÐt ë vÞ trÝ 1 gi¸ trÞ Y1 ®îc nhí l¹i tû lÖ víi ®iÖn ¸p trªn tô C1.
- Bíc thø 2 : Thanh quÐt ë vÞ trÝ 2 , §CH lµm viÖc kÐo biÕn trë rn sù dÞch chuyÓn cña con trît m« h×nh ho¸ cho chuyÓn ®éng cña c¬ quan ®iÒu chØnh , cßn ®iÖn ¸p trªn biÕn trë tû lÖ víi hÖ sè ®iÒu chØnh m.
- Bíc thø 3 : Thanh quÐt ë vÞ trÝ 3 , gi¸ trÞ Y2 ®îc nhí trªn tô C2.
- Bíc thø 4 : Thanh quÐt ë vÞ trÝ 4 Thùc hiÖn viÖc so s¸nh ®iÖn ¸p tØ lÖ víi Y1,Y2 tuú theo dÊu cña DY mµ 1 R1 sÏ ®ãng ®iÖn cho mét trong hai cuén kÝch thÝch cña c¬ cÊu chÊp hµnh.
NÕu Y2 ³ Y1 nghÜa lµ chuyÓn ®éng theo híng tiÕn tíi cùc trÞ th× 1R1 gi÷ nguyªn gi¸ trÞ cò , kh«ng cã viÖc ®¶o chiÒu .
NÕu Y2 £ Y1 nghÜa lµ khi qua khái ®iÓm cùc trÞ th× 1R1 sÏ ®ãng sang vô trÝ kh¸c.
III - Bé ®iÒu chØnh cùc trÞ kiÓu bíc dïng c¸c phÇn tö kh«ng tiÕp ®iÓm
1- S¬ ®å cÊu tróc (h×nh 3-3 )
HÖ thång gåm c¸c phÇn tö :
- §«i tîng ®iÒu khiÓn, to¹ ®é X lµ ®¹i lîng chuyÓn dÞch vµ to¹ ®é Y lµ läng ®iÖn ¸p ®a vµo c¸c bé ghi nhí .
- §CH : §éng c¬ ®iÖn ®Ó chuyÓn ®éng cho ®èi tîng (thay ®æi to¹ ®é X)
- K§T : KhuÕch ®¹i tõ dïng ®Ó ®iÒu khiÓn §CH quay thuËn nghÞch ®iÒu chØnh tèc ®é.
FNI
IV
II
I
V1
GN1
GN2
V2
SS
KD
VP
V4
V3
K§T
§CK
T
Y
X
H×nh 3-3
cs
IV
cs
III
cs
cs
- Bé ph©n phèi 4 bíc ®îc x©y dùng trªn bé ghi dÞch b»ng Ferit ®i«t hay Ferit tri«t nã ®îc thùc hiÖn b»ng thuËt to¸n sau :
1 0 0 0
0 1 0 0
0 0 1 0
0 0 0 1
- CS : Lµ bé chËm sau ®Ó ghi nhí tÝn hiÖu lµm viÖc cho nhËp sau.
s¬ ®å lµm viÖc theo nguyªn t¾c mét nhÞp ( bé ghi dÞch).
- FN1 : Lµ bé ph¸t xung nghÑt ph¸t ra d¹ng biªn ®é lín vµ ®é réng hÑp dïng ®Ó kÝch thÝch Ferit lµm viÖc theo nhÞp tÝn hiÖu tõ kh©u nay sang kh©u kh¸c . Nã ®îc ®iÒu khiÓn ®a hµi F§.
- F§ : Lµ bé ®a hµi ®îi , khi cã tÝn hiÖu tõ Ferit sè hai ®a lªn th× bé F§ sÏ vµo tr¹ng th¸i kh«ng æn ®Þnh. §Çu sè 2 cña F§ sÏ cã tÝn hiÖu ®a vµo bé V3 , V4. §Çu vµo 1 cña F§ sÏ c¾t FN1 ra khái tr¹ng th¸i lµm viÖc . Sau khi F§ quay vÒ tr¹ng th¸i æn ®Þnh th× FN1 sÏ b¾t ®Çu lµm viÖc l¹i.
GN1 vµ GN2 lµ bé ghi nhí tÝn hiÖu ®iÖn ¸p Uy1 vµ Uy2 cña ®èi tîng ®iÒu khiÓn.
- SS lµ bé so s¸nh 2 gi¸ trÞ ®iÖn ¸p cña ®èi tîng.
- K§ lµ bé K§ tÝn hiÖu so s¸nh.
- VP lµ bé vi ph©n tÝn hiÖu so s¸nh ®Ó kÝch thÝch Trig¬ T.
- Trig¬ dïng ®Ó x¸c ®Þnh ph¬ng híng cho §CH quay thuËn nghÞch.
- K Kho¸ n¹p vµ phãng ®iÖn.
2- Nguyªn t¾c ho¹t ®éng
Kho¸ K ®ãng ë vÞ trÝ 1 ®Ó nguån E n¹p cho tô C, sau khi K vÒ vÞ trÝ 2 Tô C phãng ®iÖn vµo c¸c cuén d©y x¸c ®Þnh ®iÒu kiÖn ban ®Çu cña bé ph©n phèi . Tr¹ng th¸i ®Çu tiªn cña c¸c Ferit lµ 1000 cho nªn V1 sÏ më ra vµ ®a tÝn hiÖu ®iÖn ¸p Uy2 tõ ®èi tîng GN1. Qu¸ tr×nh trªn thùc hiÖn bíc thø nhÊt . Bé FN1 ph¸t ra mét xung ®a vµo c¸c cuén dÞch chuyÓn cña bé ph©n phèi . TÝn hiÖu tõ Ferit thø nhÊt chuyÓn sang Ferit thø hai vµ tr¹ng th¸i cña Ferit la 0100. §Çu ra cña Ferit thø hai co¸ tÝn hiÖu ®a vµo FD lµm cho thay ®æi tr¹ng th¸i. §Çu 2 F§ cho ta tÝn hiÖu ®a vµo V3 vµ V4 ®iÒu khiÓn §CH quay mét qu·ng Dx ®ång thêi tÝn hiÖu tõ ®Çu 1F§ ®a vÒ kho¸ FN1. Bé F§ chØ cã mét tr¹ng th¸i æn ®Þnh v× thÕ sau mét thêi gian t nµo ®ã nã sÏ trë vÒ tr¹ng th¸i æn ®Þnh ban ®Çu.
Lóc ®ã §CH kh«ng quay n÷a vµ FN1 l¹i cã thÓ ph¸t xung ®ã lµ bíc thø hai.
Bé FN1 tiÕp tôc ph¸t xung ®a vµo Ferit. TÝn hiÖu tõ Ferit chuyÓn sang 3 vµ tr¹ng th¸i cña bé ph©n phèi la 0010.
§Êu ra cña Ferit 3 cã tÝn hiÖu ®a vµo V2 vµ ®iÖn ¸p Uy2 cña ®èi tîng ®a vµo GN2 . §©y lµ bíc 3.
Bé FN1 l¹i ph¸t xung chuyÓn tr¹ng th¸i bé ph©n phèi. §Çu ra cña Ferit 4 cho tÝn hiÖu vµo FN2 vµ ph¸t xung ®a vµo GN1 vµ GN2. Hai bé ghi nhí cho hai ®iÖn ¸p Uy1 vµ Uy2 ®a vµo bé so s¸nh . NÕu Uy1 x1) th× bé so s¸nh kh«ng cã tÝn hiÖu ra . NÕu Uy1...