Ứng dụng logic mờ điều khiển nhiệt độ lò nung tuynel

Trên cơ sở kết quả thu được sau khi mô phỏng, luận văn đã đóng góp được các vấn đề sau: - Thiết kế bộ điều khiển PID cho bộ điều khiển nhiệt độlò nung theo tốc độ động cơ(tốc độ quạt). - Xây dựng được bộ điều khiển mờ cho bộ điều khiển nhiệt độlò nung khi đối tượng không rõ. - Đã khắc phục được nhược điểm khi dùng bộ PID điều khiển nhiệt độ lò nung với thông số đối tượng thay đổi. - Với các thông số về chất lượng điều chỉnh như sai lệch tĩnh, độ quá điều chỉnh, thời gian quá độ đều tốt, nhật là độ quá điều chỉnh nhỏ. Vậy bộ điều khiển đã nghiên cứu trong luận văn đã đáp ứng được các yêu cầu về chất lượng điều khiển cho hệ truyền động và có khả năng ứng dụng vào thực tế điều khiển. - Đã giải quyết được yêu cầu công nghệ về lò nung tuynel như: nhiệt độ thực tế bám sát nhiệt độ đặt, dao động nhiệt độ thấp.

pdf13 trang | Chia sẻ: lylyngoc | Ngày: 25/02/2014 | Lượt xem: 1746 | Lượt tải: 7download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Ứng dụng logic mờ điều khiển nhiệt độ lò nung tuynel, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRẦN LÊ VINH ỨNG DỤNG LOGIC MỜ ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ LỊ NUNG TUYNEL Chuyên ngành : Tự động hĩa Mã số: 60.52.60 TĨM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng - Năm 2012 2 Cơng trình được hồn thành tại ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Người hướng dẫn khoa học: TS. PHAN VĂN HIỀN Phản biện 1: TS. NGUYỄN ĐỨC THÀNH Phản biện 2: PGS.TS. ĐỒN QUANG VINH Luận văn được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật họp tại Đại học Đà Nẵng vào ngày 09 tháng 06 năm 2012. *. Cĩ thể tìm hiều luận văn tại: - Trung tâm Thơng tin - Học liệu, Đại học Đà Nẵng. - Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng. 1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Hiện nay các nhà máy xí nghiệp sản xuất gạch Tuynel ở Việt Nam tiến hành lắp đặt và cải tạo mới, mạnh dạn đưa vào những thiết bị, cơng nghệ tiên tiến, bên cạnh đĩ cịn nhiều nhà máy xí nghiệp cĩ ứng dụng cơng nghệ nhưng chưa đồng bộ cịn thủ cơng. Do đĩ để điều khiển nhiệt độ của lị nung (là khâu quan trọng nhất trong sản xuất gạch) cịn hạn chế nên sản phẩm làm ra chưa đạt được chất lượng cao như mong muốn. Bên cạnh đĩ vấn đề tiết kiệm điện năng trong quá trình sử dụng cơng nghệ cũng là vấn đề cần quan tâm khi nước ta hiện nay đang thiếu điện và các nhà máy xí nghiệp cần áp dụng đúng thiết bị, cơng nghệ vào quá trình điều khiển để giảm lượng tiêu thụ điện và giảm được chi phí khi sử dụng điện. Hiểu được tầm quan trọng của việc điều chỉnh lưu lượng giĩ, điều khiển nhiệt độ lị nung Tuynel, cụ thể là Xí nghiệp gạch Tuynel Lai Nghi nên tơi chọn đề tài “ Ứng dụng Logic mờ điều khiển nhiệt độ lị nung Tuynel” để làm đề tài nghiên cứu. 2. Mục đích nghiên cứu Lị nung là khâu quan trọng để quyết định chất lượng sản phẩm nhưng đĩ là vùng khĩ kiểm sốt được nhiệt độ nung nên sản phẩm làm ra chất lượng chưa cao. Hiện tại điều khiển nhiệt độ dựa trên cơ sở người vận hành so sánh nhiệt độ thực tế và nhiệt độ đặt để điều chỉnh van chắn thay đổi lưu lượng giĩ để thay đổi nhiệt độ, 2 giảm kích thước puli truyền động/động cơ nhưng lượng tiêu thụ điện giảm vẫn khơng đáng kể. Với phương pháp điều khiển này vừa mang tính thủ cơng và chất lượng hệ thống khơng ổn định phụ thuộc vào yếu tố con người. Vậy điều khiển nhiệt độ tự động và tiết kiệm điện là theo yêu cầu đặt ra là rất cấp thiết cần được quan tâm nghiên cứu. Để điều khiển nhiệt độ lị nung với các phương pháp điều khiển kinh điển thì phải biết chính xác các thơng số và kiểu của đối tượng cần điều khiển. Để khắc phục nhược điểm trên thì điều khiển mờ là một giải pháp, logic mờ đĩng vai trị quan trọng trong các hệ thống điều khiển hiện đại, vì nĩ đáp ứng tốt các chỉ tiêu kỹ thuật, tính bền vững và ổn định cao, dễ thay đổi và lập trình. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu là lị nung (vùng nung). Phạm vi nghiên cứu là ứng dụng logic khiển mờ để điều khiển nhiệt độ lị nung Tuynel. 4. Phương pháp nghiên cứu Sử dụng phương pháp mơ hình hĩa hệ thống, luận văn sử dụng phần mềm Matlap & Simulink, xây dựng mơ hình hĩa và mơ phỏng hệ thống điều khiển nhiệt độ lị nung, đây là cơng cụ đắc lực trợ giúp trong việc nghiên cứu. 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài Ý nghĩa khoa học của đề tài là nâng cấp và hồn thiện phương pháp điều khiển nhiệt độ lị nung theo tốc độ động cơ (lưu lượng giĩ). 3 Trên cơ sở nghiên cứu khả năng triển khai ứng dụng lý thuyết điều khiển vào thực tế cho hệ điều khiển lị nung (vùng nung) Tuynel Lai Nghi. 6. Cấu trúc của luận văn Luận văn được chia làm 4 chương: Chương 1: Tổng quan về xí nghiệp gạch Tuynel Lai Nghi Chương 2: Phương pháp điều chỉnh nhiệt độ lị nung Tuynel Chương 3: Tổng hợp bộ điều chỉnh tốc độ và điều khiển nhiệt độ lị nung Tuynel Chương 4: Ứng dụng logic mờ điều khiển nhiệt độ lị nung Tuynel 4 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ XÍ NGHIỆP GẠCH TUYNEL LAI NGHI 1.1. Tổng quan về Xí Nghiệp gạch Tuynel 1.1.1. Giới thiệu 1.1.2. Nguyên liệu để sản xuất gạch 1.1.2.1. Khái niệm 1.1.2.2. Quá trình hình thành đất sét 1.1.2.3. Thành phần và tính chất hĩa học của nhiên liệu 1.2. Sơ đồ cơng nghệ lị nung Tuynel Hình 1.1. Sơ đồ cơng nghệ lị nung Tuynel Lai Nghi 1.2.1. Nguyên lý hoạt động lị sấy 1.2.2. Nguyên lý hoạt động lị nung 1.2.3. Các thơng số, thiết bị điều khiển lị sấy và lị nung 1.2.4. Các yếu tố đầu vào 1.2.4.1. Nhiên liệu 1.2.4.2. Giĩ 1.2.5. Các yếu tố đầu ra 5 1.2.5.1. Khí thải 1.2.5.2. Gạch 1.2.6. Các yếu tố nhiễu loạn 1.2.6.1. Chất lượng của bột liệu 1.2.6.2. Chất lượng nhiên liệu đầu vào 1.3. Các cân bằng xảy ra trong lị nung 1.3.1. Cân bằng giữa lượng nhiên liệu cấp và lượng giĩ 1.3.2. Cân bằng giữa nhiên liệu vào với nhiệt tỏa ra và nhiệt thu hồi 1.3.3. Cân bằng giữa giĩ ra và giĩ vào 1.4. Sự phân bổ nhiệt, thời gian và kỹ thuật tra than 1.4.1. Sự phân bổ nhiệt nung của lị nung 1.4.2. Lượng than nung gạch, nhiệt độ và thời gian mổi lần nung 1.4.3. Kỹ thuật tra than 1.4.4. Đánh giá chất lượng bằng trực quan và mục đích của việc kiểm tra chất lượng than bằng trực quan 1.5. Sơ đồ khối hệ thống điều khiển nhiệt độ lị nung 1.5.1. Sơ đồ cấu tạo điều khiển nhiệt độ lị nung 1.5.2. Nguyên lý làm việc 1.6. Kết luận chương 1 Chương một đã khái quát chung về Xí nghiệp gạch Tuynel Lai Nghi, quy trình cơng nghệ sản xuất gạch. Trong đĩ lị nung là nơi để nung gạch và trong quá trình nung khơng làm mất đi tính chất hĩa học cũng như tính chất cơ lý vốn cĩ của gạch. Do vậy việc giữ nhiệt 6 độ lị nung (vùng nung) ổn định là vấn đề mà luận văn quan tâm nghiên cứu và giải quyết. Theo sơ đồ khối hệ thống điều khiển nhiệt độ lị nung như trên sử dụng van điều khiển lưu lượng và áp suất thơng qua tốc độ quạt của động cơ KĐBBP 11 kW. Ưu điểm của mơ hình này là kinh phí lắp đặt hế thống rẽ nhưng nhược điểm là tổn thất điện nhiều do động cơ chạy liên tục với tốc độ khơng đổi và nhiệt độ ít ổn định do điều chỉnh lưu lượng giĩ bằng thủ cơng (điều chỉnh van). CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH NHIỆT ĐỘ LỊ NUNG TUYNEL 2.1. Sơ đồ cấu tạo điều khiển nhiệt độ lị nung Hình 2.1. Sơ đồ điều khiển nhiệt độ lị nung 2.2. Biến tần và quạt cơng nghiệp 2.2.1. Giải pháp biến tần tiết kiệm năng lượng cho hệ thống quạt cơng nghiệp 7 Hình 2.2. So sánh hệ thống truyền động quạt giĩ - Khi áp dụng cơng nghệ biến tần vào hệ thống này thì khi thay đổi lưu lượng giĩ động cơ thay đổi tốc độ lượng điện năng thay đổi theo tỉ lệ bậc ba của tần số (Nếu thay đổi 20% tốc độ thì điện năng tiêu thụ giảm 30 - 40 % lượng điện năng). Hình 2.3. So sánh hệ thống quạt giĩ khi sử dụng van và khơng van 2.2.2. So sánh, phân tích về tính thơng minh và tiết kiệm điện năng hai hệ truyền động quạt giĩ 2.2.3. Biểu đồ thay đổi năng lượng tiêu thụ của hai hệ thống theo lưu lượng giĩ 8 Hình 2.4. Biểu đồ thay đổi năng lượng tiêu thụ cơng suất của 2 hệ thống 2.2.4. Phân tích về ưu nhược điểm của hai hệ thống truyền động cũ và mới 2.2.5. Quạt ly tâm lị nung 2.2.5.1. Các đặc tính của hệ thống và đồ thị quạt Hình 2.5. Đồ thị hiệu suất của quạt 2.2.5.2. Các định luật về quạt 2.3. Các mối quan hệ giữa tốc độ, áp suất, lưu lượng, cơng suất và nhiệt độ của lị nung 2.3.1. Cơng thức định luật của quạt 2 1 2 1 N N Q Q = (2.1) 2 2 1 2 1       = N N P P (2.2) 9 3 2 1 2 1       = N N A A (2.3) Trong đĩ: N: tốc độ (v/p) Q: lưu lượng (m3/h) P: áp suất (mmH2O, pa) A: cơng suất (kW) 2.3.2. Sự tương đồng giữa định luật quạt và đặc tính đường ống 2.4. Phương pháp điều khiển nhiệt độ lị nung 2.4.1. Sơ đồ khối hệ thống đo lường 2.4.2. Cấu tạo cảm biến cặp nhiệt điện (Thermocouples) 2.4.3. Nguyên lý hoạt động 2.5. Kết luận chương 2 Chương 2 luận văn trình bày phương pháp điều chỉnh nhiệt độ thơng qua tốc độ động cơ (tốc độ quạt) bằng cách dùng biến tần thay thế cho van để điều khiển lưu lượng và áp suất cho lị nung (vùng nung). So sánh ưu nhược điểm khi dùng biến tần thay thế cho van, về điện thì tiết kiệm được điện năng hơn, ít tốn kinh phí khi sử dụng điện và đồng thời ổn định nhiệt độ lị một cách tự động hĩa. CHƯƠNG 3: TỔNG HỢP BỘ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ VÀ ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ LỊ NUNG TUYNEL 3.1. Mơ tả tốn học động cơ xoay chiều ba pha (ĐCXCBP) dưới dạng vector khơng gian 10 3.1.1. Vector khơng gian và hệ tọa độ từ thơng 3.1.2. Hệ phương trình cơ bản của động cơ 3.1.3. Mơ hình trạng thái của động cơ trên hệ toạ độ từ thơng rotor (tọa độ dq) 3.2. Sơ đồ cấu trúc sử dụng ĐCKĐBBP điều khiển vector 3.2.1. Sơ đồ cấu trúc kênh điều chỉnh từ thơng Ta viết lại các phương trình biểu diễn dịng điện tác động lên kênh điều khiển từ thơng dưới dạng sau:        −= +−+−= rd r sd r mrd sd rd r m sqessds sd e T i T L dt d u dt d L LiLiR dt diL ψψ ψ ω 1 (3.17) Trong đĩ: r mrs e L LLLL 2 − = là điện cảm tương đương của động cơ. 3.2.2. Cấu trúc động học đối tượng Xét phương trình: sqrd r m sdessqs sq e uL L iLiR dt di L ++−−= )( ψω (3.19) Với đại lượng điều khiển vào là usq, đại lượng đầu ra là isd ta cĩ cấu trúc của kênh điều chỉnh mơ men là khâu quán tính cĩ hàm số truyền là: es e LRs LW / /1 + = (3.20) 11 Hình 3.6. Sơ đồ cấu trúc hệ sử dụng ĐCKĐBBP Khi biết đầy đủ các tham số của đối tượng ta sẽ tổng hợp được các bộ điều khiển RT, Rω. Hình 3.7. Sơ đồ cấu trúc điều khiển nhiệt độ sử dụng ĐCKĐBBP điều khiển vector 3.2.3. Thơng số và tính tốn động cơ KĐBBP điều khiển vector * Động cơ khơng đồng bộ AД 11A - 100L4Y3 như sau: - Cơng suất định mức của động cơ: Pđm = 11 kW; - Hệ số cơng suất: Cosφđm = 0,83 - Dịng điện định mức: Iđm = 20A ; - Tần số: f = 50 Hz ; - Điện áp nguồn định mức: Uđm = 380V ; - Mơ men quán tính động cơ: Jdc = 0,285 kGm2 ; - Tốc độ định mức nđm = 1440 V/p ; - Số đơi cực: Zp = 2 12 - Hỗ cảm giữa stato và rotor: Lm = 0.3985 H - Điện cảm tản phía stator: Lσs = 0,0093 H - Điện cảm tản (quy đổi) phía rotor: Lσr = 0.0105 H - Điện trở stator: Rs = 0,593Ω - Điện trở rotor: Rr = 0,455Ω * Tính tốn các thơng số động cơ: - Điện cảm stato: Ls = Lσs+ Lm = 0.4078 H; - Điện cảm roto: Lr = Lσr + Lm = 0.4090 H ; - Tốc độ định mức: 8,150 60 .2 == đm đm npi ω rad/s - Mơ men định mức: 98,72 72,150 11000 === đm đm đm PM ω N.m 6619,118,01.20.2cos1.2 . =−=−= đmđmđmsd II ϕ A 7682,256619,1120.2.2 222 . 2 . =−=−= đmsdđmđmsq III A - Điện cảm tương đương của động cơ: 0.01953 4090,0 03985,0409,0.4078,0 22 = − = − = r mrs e L LLLL H - Hằng số thời gian stato: 687,0== s s s R LT s - Hằng số thời gian roto: 898,0== r r r R LT - Tính 445,136,4. 455,0 3985,0 .2. 2 3 2 3 === rd r m pM L LZk ψ 13 - Mơ men quán tính quy đổi về phía trục động cơ: 285,0004,0281,0 =+=+= atqdđc JJJ 3.2.4. Biến tần điều chế vector khơng gian 3.3. Xây dựng hàm truyền lị nung Tuynel 3.3.1. Vùng sấy và vùng làm nguội 3.3.2. Điều khiển nhiệt độ cho vùng nung chính Đối tượng lị nung chính được sử dụng tại nhà máy gạch Tuynel Lai Nghi là đối tượng mà hàm truyền cĩ dạng : se sT K sW τ− + = )1()( ln ln ln Trong đĩ: Kln: Hệ số khuếch đại lị nung; Tln: Thời gian quán tính của lị; τ : Thời gian trễ ; 3.4. Tổng hợp bộ điều khiển mạch vịng điều chỉnh nhiệt độ và tốc độ động cơ 3.4.1. Tổng hợp bộ điều khiển tốc độ động cơ Hình 3.16. Sơ đồ cấu trúc hệ sử dụng Biến tần – ĐCKĐBBP - Hàm truyền động cơ: 36,30 2,51 / /1)( + = + sLRs L sW es e dc => 1.0329,0 686,1 1. 36,30 1 36,30 2,51 1 )( + = + = + = SSsT K sW dc dc dc 14 - Hàm truyền đạt bộ chỉnh lưu biến tần cĩ dạng 1.0017.0 38 1 )( + = + = ssT K sW cl cl cl - Vậy ta cĩ hàm truyền tổng hợp chỉnh lưu biến tần và động cơ: ( )( )11 . . ++ == sTsT KKWWW cldc cldc cldcM Trong đĩ: K = Kđ.Kcl = 64,084; 0347,0. =+=∑ đcl TTsT Do đĩ: 1.0347.0 0843,64 + = s WM - Vậy đối tượng điều khiển là khâu quán tính bậc 2: ( )( )11.)( ++= sTsTsT KS cldc s Với: K = Kdc . Klc .KM T = 0,258 ; Tdc = 0,033 ; Tcl = 0,0017 Vì Tdc và Tcl rất nhỏ so với T, dùng phương pháp tổng các hằng số nhỏ để chuyển mơ hình về dạng xấp xỉ: ( )1.)( += ΣsTsT KS s Với: TΣ = Tcl + Tdc = 0,033 + 0,0017 = 0.0347 K = Kdc . Klc .KM = 1,686.38.13,445 = 861,384 - Áp dụng phương pháp tối ưu đối xứng, chọn bộ điều khiển tốc độ PI cĩ hàm truyền như sau:       += SIT KpsR . 11)(ω 15 + Chọn a =4: TI = a.TΣ = 4.0,0347 = 0,1388 004767.0 4.0347,0.384,861 285,0 . === Σ aTK TKp 0343.0 1388,0 004767,0 === I I T KpK - Hàm truyền đạt của hệ thống kín mạch vịng tốc độ Hình 3.17. Sơ đồ khối hệ thống điều khiển tín hiệu )1..(..).1.(. )1..(. 11.)1(.1 11.)1(.)( .. .. +++ + =       + + +       + + = Σ Σ Σ sTKpKsTsTsT sTKpK sT Kp sTsT K sT Kp sTsT K sW II I I I ω => )1..(.).1.(. )1..()( +++ + = Σ sTKsTsTsT sTK sW IsI Is ω 3.4.2. Tổng hợp bộ điều khiển nhiệt độ lị nung Tuynel Ta cĩ cấu trúc điều khiển nhiệt độ lị nung Tuynel Hình 3.18. Sơ đồ tổng hợp mạch vịng nhiệt độ Wω(s) Wln(s) t RT(s) Ut CBN R(s) S(s) ω e u y 16 - Hàm truyền mạch vịng tốc độ )1..(.).1.(. )1..()( +++ + = Σ sTKsTsTsT sTK sW IsI Is ω - Hàm truyền nhiệt độ lị nung là khâu quán tính bậc 1 se sT K sW τ− + = )1()( ln ln ln Do đĩ ta cĩ: s IsI Is NDL e sT K sTKsTsTsT sTK sW τ− Σ ++++ + = )1(.)1..(.).1.(. )1..()( ln ln Với: TΣ1 = TΣ + TI => )1)(1.(. .)( ln1 ln ++ = Σ sTsTsT KK sW sNDL - Theo nguyên lý tối ưu đối xứng, chọn bộ điều khiển nhiệt độ PID cĩ hàm truyền sau: sT sTsTKp sR I BA T . )1.)(1.()( ++= Trong đĩ: K = 6,225; T = 0,285 ; T1 = Tln = 90 ; TΣ1 =0,1041 + Chọn a =2 : TI = T + T1 = 0,285 + 90 = 90,285 284,0 285,90 90.285,0. 1 === I D T TTT 31,0 2.1041,0.225,6 285,0 .. ~ 1 === Σ aTK TpK 31098,0 90 285,90.31,0.~ 1 === T TpKKp I 17 00344,0 285,90 31098,0 === I I T KpK 0883,0284,0.31098,0. === Dd TKpK 3.5. Tổng hợp mơ hình động học mơ phỏng điều khiển nhiệt độ dùng bộ PID 3.5.1. Mơ hình mơ phỏng Hình 3.19. Sơ đồ mơ hình mơ phỏng nhiệt độ lị nung dùng bộ điều khiển PID 3.5.2. Kết quả mơ phỏng khi dùng PID a) Kết quả mơ phỏng nhiệt độ đặt 8620C khi K =1,59 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 600 650 700 750 800 850 900 Thoi gian (s) N h i e t d o C nhiet do dat nhiet do thuc 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 0 50 100 150 200 250 300 Thoi gian (s) S a i l e c h n h i e t d o C Hình 3.20. Thời gian đáp ứng nhiệt độ Hình 3.21. Sai lệch nhiệt độ 18 b) Kết quả mơ phỏng nhiệt độ đặt 9000C khi K =1,83 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 600 650 700 750 800 850 900 Thoi gian (s) N h i e t d o C nhiet do dat nhiet do thuc 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 0 50 100 150 200 250 300 Thoi gian (s) S a i l e c h n h i e t d o C Hình 3.22. Thời gian đáp ứng nhiệt độ Hình 3.23. Sai lệch nhiệt độ 3.5.3. Đánh giá kết quả mơ phỏng Từ kết quả mơ phỏng của mơ hình động học khi sử dụng bộ điều khiển PID để điều khiển nhiệt độ lị nung (vùng nung), nhiệt độ thực tế bám sát nhiệt độ đặt. Tuy nhiên thời gian đáp ứng nhiệt độ cịn chậm nên chưa đảm bảo được yêu cầu cơng nghệ lị nung Tuynel. 3.6. Kết luận chương 3 Chương 3 luận văn đã trình bày cơ sở lý thuyết để xây dựng các bộ điều khiển tốc độ cho động cơ bằng phương pháp kinh điển. Trên cơ sở đĩ, ta điều khiển nhiệt độ lị nung (vùng nung) theo tốc độ động cơ dùng bộ PID. Kết quả mơ phỏng cĩ những hạn chế là thời gian đáp ứng nhiệt độ lị nung cịn chậm. Để khắc phục vấn đề này thì điều khiển mờ là một giải pháp cần nghiên cứu trong chương 4. CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG LOGIC MỜ ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ LỊ NUNG TUYNEL 4.1. Giới thiệu về lý thuyết điều khiển mờ 4.1.1. Định nghĩa tập mờ 4.1.2. Một vài dạng hàm liên thuộc thường được sử dụng 19 4.2 . Xây dựng mơ hình mờ cho đối tượng 4.2.1. Mơ hình mờ Mamdani 4.2.1.1. Khâu mờ hĩa 4.2.1.2. Khâu thực hiện luật hợp thành 4.2.1.3. Khâu giải mờ 4.2.1.4. Tối ưu hố hệ thống 4.2.2. Mơ hình mờ Sugeno 4.2.3. So sánh hai loại mơ hình 4.3. Tổng hợp bộ điều khiển mờ 4.3.1. Cấu trúc của bộ điều khiển mờ 4.3.2. Nguyên tắc tổng hợp bộ điều khiển mờ 4.3.3. Các bước thực hiện khi xây dựng bộ điều khiển mờ 4.4. Xây dựng và thiêt kế bộ điều khiển mờ điều khiển nhiệt độ lị nung 4.4.1. Xác định các biến vào ra Hình 4.9. Cấu trúc bộ điều khiển mờ 4.4.2. Xác định tập mờ 4.4.2.1. Miền giá trị vật lý của các biến ngơn ngữ vào/ra + Sai lệch E được chọn trong miền giá trị : - 2620C ≤ E ≤ 2620C + Tốc độ biến thiên Dn được chọn trong miền giá trị: -10C/s ≤ Dn ≤ 10C/s + Đầu ra CU cĩ miền giá trị: 0V ≤ CU ≤ 217 V 20 4.4.2.2. Giá trị tập mờ 4.4.2.3. Xác định hàm liên thuộc Hình 4.10. Đầu vào 1 sai lệch nhiệt độ E Hình 4.11. Đầu vào 2 tốc độ sai lệch nhiệt độ Dn Hình 4.12. Đầu ra là điện áp điều khiển CU 4.4.3. Xây dựng các luật điều khiển Dùng luật hợp thành Max - Prod, giải mờ theo phương pháp trọng tâm điều khiển cụ thể như hình sau: 21 Hình 4.13. Luật điều khiển 4.4.4. Quy tắc hợp thành và giải mờ 4.4.5. Mơ hình mơ phỏng Hình 4.14. Mơ hình mơ phỏng nhiệt độ lị nung 4.4.6. Kết quả mơ phỏng khi dùng bộ điều khiển mờ a) Kết quả mơ phỏng nhiệt độ đặt 8620C khi K =1,59 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 600 650 700 750 800 850 900 Thoi gian (s) N h i e t d o C nhiet do dat nhiet do thuc 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 0 50 100 150 200 250 300 Thoi gian (s) S a i l e c h n h i e t d o C Hình 4.15. Thời gian đáp ứng nhiệt độ Hình 4.16. Sai lệch nhiệt độ 22 b) Kết quả mơ phỏng nhiệt độ đặt 9000C khi K =1,83 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 600 650 700 750 800 850 900 950 Thoi gian (s) N h i e t d o C nhiet do dat nhiet do thuc 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 -50 0 50 100 150 200 250 300 Thoi gian (s) S a i l e c h n h i e t d o C Hình 4.17. Thời gian đáp ứng nhiệt độ Hình 4.18. Sai lệch nhiệt độ 4.4.7. Nhận xét kết quả mơ phỏng Khi sử dụng lý thuyết mờ mơ phỏng quá trình biến đổi nhiệt độ lị nung khi đối tượng lị nung (vùng nung) cĩ thơng số thay đổi cĩ đặc tính tốt. Thời gian quá độ từ 0 s đến 350 s, thời gian xác lập từ 350 s đến 1000 s, độ quá điều chỉnh khi xác lập nhỏ hơn 2% 4.5. Kết luận chương 4 Như vậy trên cơ sở cơng nghệ yêu cầu điều khiển nhiệt độ lị nung, ta xây dựng được mơ hình điều khiển. Xây dựng cấu trúc điều khiển nhiệt độ lị nung (vùng nung) sử dụng lý thuyết logic mờ kết hợp phần mềm mơ phỏng Matlap & Simulink. Với kết quả mơ phỏng nhiệt độ lị bám tốt theo nhiệt độ đặt khi thơng số thay đổi, thời gian đáp ứng nhiệt độ nhanh hơn bộ điều khiển PID. Vậy ta đã giải quyết được nhược điểm khi dùng bộ điều khiển PID như ở chương 3. 23 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 1. Những đĩng gĩp của luận văn Mục tiêu của hệ thống điều khiển tự động ngày càng nâng cao chất lượng. Thiết kế các bộ điều khiển dựa trên lý thuyết điều khiển kinh điển cịn nhiều khĩ khăn, do đĩ địi hỏi ta phải ứng dụng các lý thuyết điều khiển hiện đại vào trong thực tế. Trong luận văn này ứng dung lý thuyết cao cấp (điều khiển mờ) để điều khiển nhiệt độ lị nung (vùng nung) tuynel. Trên cơ sở kết quả thu được sau khi mơ phỏng, luận văn đã đĩng gĩp được các vấn đề sau: - Thiết kế bộ điều khiển PID cho bộ điều khiển nhiệt độ lị nung theo tốc độ động cơ (tốc độ quạt). - Xây dựng được bộ điều khiển mờ cho bộ điều khiển nhiệt độ lị nung khi đối tượng khơng rõ. - Đã khắc phục được nhược điểm khi dùng bộ PID điều khiển nhiệt độ lị nung với thơng số đối tượng thay đổi. - Với các thơng số về chất lượng điều chỉnh như sai lệch tĩnh, độ quá điều chỉnh, thời gian quá độ đều tốt, nhật là độ quá điều chỉnh nhỏ. Vậy bộ điều khiển đã nghiên cứu trong luận văn đã đáp ứng được các yêu cầu về chất lượng điều khiển cho hệ truyền động và cĩ khả năng ứng dụng vào thực tế điều khiển. - Đã giải quyết được yêu cầu cơng nghệ về lị nung tuynel như: nhiệt độ thực tế bám sát nhiệt độ đặt, dao động nhiệt độ thấp. 24 2. Hạn chế cịn tồn tại Do kiến thức chuyên mơn cũng như thời gian cịn nhiều hạn chế nên luận văn chỉ dừng lại ở mức độ mơ phỏng trên Matlap – Simulink. 3. Hướng mở rộng đề tài - Lắp đặt thực tế tại Xí nghiệp gạch Tuynel Lai Nghi thuộc Cơng ty cổ phần xi măng VLXD xây lắp Đà Nẵng (COXIVA). - Ứng dụng điều khiển mờ cho các lị nung.

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • pdftomtat_21__9862.pdf
Luận văn liên quan