Báo cáo thí nghiệm điều khiển quá trình
Sinh viên : Nguyễn Đức Chung
Nhóm thí nghiệm :23
Mã số sinh viên :20135157

Stop time : 5700
Bài thí nghiệm 1: Xây dựng hệ thống điều khiển một bình mức.
1. Xác định mô hình đối tượng
Level
In Valve

SINGLETANK

Step
Out Valve

In Flow

Scope

Out Flow

Single-Tank
Course = 58
Class = 03
Number = 57

H1. Sơ đồ simulink
Dap ung cua mo hinh
10
9

8
7
6
5
4
3
2
1
0

0

1

2

3

4

5

6

7

H2. Đáp ứng quá độ của đối tượng
Từ đáp ứng quá độ ta có: k=1, T=3.1
Kiểm tra lại mô hình :


8

9


Level
In Valve

SINGLETANK

Step
Out Valve

In Flow
Scope
Out Flow

Single-Tank
Course = 58
Class = 03
Number = 57

2.8
3.4s+1

1
s

T ransfer Fcn


Integrator

H3. Sơ đồ simulink
18
Dap ung cua mo hinh mo phong
Dap ung cua mo hinh thuc

16
14
12
10
8
6
4
2
0

0

1

2

3

4

5

6


7

8

9

10

H4.Đáp ứng quá độ của đối tượng và mô hình tương đương
Tham số bộ điều khiển (k=2.8 , T=3.4 ).
Bộ điều khiển
Kp
P
1/k = 0.357
PI
0.9/k =0.321
PID
1.2/k =0.428

Ti
3.3T=11.22
2T=6.8

Td
0.5T=1.7


2. Sách lược điều khiển truyền thẳng.
Sơ đồ bộ sách lược điều khiển truyền thẳng với bộ đk P :


Level
In Valve

SINGLETANK

Out Valve

In Flow

Level

SingleTank
GUI

SP

OutValve

Scope

Out Flow

Single-T ank

Tank GUI

Course = 58
Class = 03
Number = 57


Max Lev el = 1000

-KGain

H5 : Sơ đồ simulink
Sơ đồ bộ sách lược điều khiển truyền thẳng với bộ đk P.
Đáp ứng của tín hiệu cần điều khiển với giá trị đặt :
1000
900
800
700
600
500
400
300
200
100
0

0

1000

2000

3000

4000


5000

H6 : Đáp ứng của đồi tượng khi có bộ điều khiển

6000


3. Sách lược phản hồi vòng đơn
3.1 Bộ điều khiển P
Mô hình bộ điều khiển:

Level
In Valve

SINGLETANK

Out Valve

In Flow

Level

SP
SingleTank
GUI OutValve

Scope

Out Flow


Single-T ank

Tank GUI

Course = 58
Class = 03
Number = 57

Max Lev el = 1000

-KGain

H7.Sơ đồ simulink
Đáp ứng tín hiệu cần điều khiển so với giá trị đặt :
350

300

250

200

150

100

50

0


0

1000

2000

3000

4000

5000

H8: Đáp ứng quá độ khi có bộ điều khiển P

6000


3.2 Bộ điều khiển PI:

Level
In Valve

SINGLETANK

Out Valve

In Flow

Level


SingleTank
GUI

SP

OutValve

Scope

Out Flow

Single-T ank

Tank GUI

Course = 58
Class = 03
Number = 57

Max Lev el = 1000

-KGain1

1
s
Integrator

-KGain

H9. Sơ đồ simulink

350

300

250

200

150

100

50

0

0

1000

2000

3000

4000

5000

H10. Đáp ứng của đối tượng khi có bộ điều khiển PI


6000


3.3 Bộ điều khiển PID:

Level
In Valve

SINGLETANK

Out Valve

In Flow

Level

SingleTank
GUI

SP

OutValve

Scope

Out Flow

Single-T ank

Tank GUI


Course = 58
Class = 03
Number = 57

Max Lev el = 1000

-KGain1

1
s
Integrator

-KGain
1.7
Gain2

du/dt
Derivative

H11. Sơ đồ simulink

500
450
400
350
300
250
200
150

100
50

0

1000

2000

3000

4000

5000

H12 : Đáp ứng của đối tượng khi có bộ điều khiển PID

6000


3.4 Bộ điều khiển phản hồi vòng đơn có chống bão hòa tích phân-Bộ điều khiển PID

Level
In Valve

SINGLETANK

Out Valve

In Flow


Level

SingleTank
GUI

SP

OutValve

Scope

Out Flow

Single-T ank

Tank GUI

Course = 58
Class = 03
Number = 57

Max Lev el = 1000

-K1
s

-KGain1

Gain3


Integrator

-KSaturation

Gain
1.7
Gain2

du/dt
Derivative

H13 : sơ đồ simulink
380
360
340
320
300
280
260
240
220
200
180

0

1000

2000


3000

4000

5000

H14: Đáp ứng của đối tượng khi có bộ đk PID-RW
4 Sách lược điều khiển tầng

6000


4.1 Điều khiển tầng không đo lưu lượng ra
4.1.1 Bộ điều khiển P ( vòng ngoài )/ P (vòng trong )
Mô hình điều khiển tầng :

Level
In Valve

SINGLETANK

Out Valve

In Flow

SP
SingleTank
GUI OutValve


Level

Scope

Out Flow

Single-Tank

Tank GUI

Course = 58
Class = 03
Number = 57

Max Lev el = 1000

Scope1

-K-

-K-

Gain

Gain1

In1

Out1


Subsystem

H15 : Sơ đồ simulink
350

300

250

200

150

100

50

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000



H16: Đáp ứng của đối tượng khi có bộ điều khiển P-P

5000
4500
4000
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
0

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000


H17. Đáp ứng của bộ điều khiển van
4.1.2 Bộ điều khiển P (vòng ngoài)/PI-RW vòng trong.

Level
In Valve

SINGLET ANK

Out Valve

In Flow

Level

SP
Si ngleTank
GUI OutValve

Scope

Out Flow

Single-Tank

Tank GUI

Course = 58
Class = 03
Number = 57


Max Lev el = 1000

Scope1

-KGain

In1

Out1

Subsystem

H18. Sơ đồ simulink


-K1
s

-KGain1
1

Gain3

Integrator
1

-K-

In1


Out1

Saturation

Gain

H19. Sơ đồ bộ điều khiển PI-RW
360
340
320
300
280
260
240
220
200
180
160

0

1000

2000

3000

4000

5000


6000

H20. Đáp ứng của đối tượng khi có bộ điều khiển P/PI-RW


5000
4500
4000
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
0

0

1000

2000

3000

4000

5000


6000

H21. Đáp ứng quá độ của bộ điều khiển van
4.2 Bộ điều khiển có đo lưu lượng ra
4.2.1 Bộ điều khiển P ( vòng ngoài)/ P (vòng trong )

Level
In Valve

SINGLET ANK

Out Valve

In Flow

Level

SP
Si ngleTank
GUI OutValve

Scope

Out Flow

Single-Tank

Tank GUI

Course = 58

Class = 03
Number = 57

Max Lev el = 1000

Scope1

-K-

-K-

Gain

Gain1

H20. Sơ đồ simulink


450

400

350

300

250

200


0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

H21. Đáp ứng quá độ của bộ điều khiển P/P
5000
4500
4000
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
0

0

1000


2000

3000

4000

5000

H22. Đáp ứng quá độ của bộ điều khiển van

6000


4.2.2 Bộ điều khiển P (vòng ngoài)/PI-RW vòng trong.

Level
In Valve

SINGLET ANK

Out Valve

In Flow

SP
Si ngleTank
GUI OutValve

Level


Scope

Out Fl ow

Single-Tank

Tank GUI

Course = 58
Class = 03
Number = 57

Max Lev el = 1000

Scope1

-K-

In1

Gain

Out1

Subsystem

H23. Sơ đồ simulink
-K1
s


-KGain1
1
In1

Gain3

Integrator
1

-KSaturation

Gain

H24. Sơ đồ bộ PI-RW

Out1


450

400

350

300

250

200


0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

H25. Đáp ứng quá độ của đối tượng khi có bộ điều khiển P/PI-RW
5000
4500
4000
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
0

0


1000

2000

3000

4000

H26. Đáp ứng của bộ điều khiển van

5000

6000


Bài 2 . Xây dựng hệ thống điều khiển hai bình mức thông nhau
1.Xác định mô hình đối tượng
Xác định mô hình của bình 1.

Level 1
Valve 1
Level 2

Step
TWOTANK

Valve 2

Scope


Flow 1

Step1

Scope1

Flow 2
Valve 3
Flow 3
Two-Tank
Course = 58
Class = 03
Number = 57

H27. Sơ đồ simulink
10
Dap ung qua do cua doi tuong
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0

0


1

2

3

4

5

6

7

8

H27. Đáp ứng quá độ của đối tượng
Từ đồ thị ta suy ra tham số mô hình bình một T1= 3.2, k1=1.47.
Thử lại mô hình Ta có T1=3.2, k1=3.

9

10


3
3.2s+1

1
s


Transfer Fcn

Integrator

Scope
Level 1
Valve 1
Level 2

Step
Valve 2

T WOTANK

Flow 1
Scope1
Flow 2

Valve 3
Flow 3
T wo-Tank

Step1

Course = 58
Class = 03
Number = 57

H28. Sơ đồ simulink

25
Dap ung cua mo phong
Dap ung cua doi tuong
20

15

10

5

0

0

1

2

3

4

5

6

7

8


9

10

H29. Đáp ứng quá độ của đối tượng và của mô hình mô phỏng
Xác định tham số mô hình bình 2.


2
Dap ung qua do binh 2
1.8
1.6
1.4
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0

0

1

2

3


4

5

6

7

8

9

10

H30. Đáp ứng quá độ bình 2
Từ đáp ứng quá độ ta xác định
Θ2=1.3,
T2=5.1-1.3=3.9
K2= 1.9/(10-5.1)=0.387
Kiểm lại mô hình ta có
Level 1
Valve 1
Level 2

Step
Valve 2

TWOTANK

Flow 1


Step1

Scope

Flow 2
Valve 3
Flow 3
Two-T ank
Course = 58
Class = 03
Number = 57

0.4
3.9s+1

1
s

Transfer Fcn

Integrator

Transport
Delay

H31. Sơ đồ simulink


25

Dap ung cua doi tuong
Dap ung cua mo phong
20

15

10

5

0

0

1

2

3

4

5

6

7

8


9

10

H32. Đáp ứng quá độ bình mức 2 và của mô phỏng
Tham số bộ điều khiển bình 1.
Kp
P
1/k1=0.33
PI
0.9/k1=0.3
PID
1.2/k1=4
Tham số bộ điều khiển bình 2.
P
PI
PID

Kp
T2/k2 Θ2=7.5
0.9T2/k2 Θ2=6.75
1.2T2/k2 Θ2=9

2.Sách lược phản hồi vòng đơn cho từng bình
2.1 Bộ điều khiển P

Ki
3.3T1=10.56
2T1=6.4


Kd
0.5T1=1.6

Ki
3.3 Θ2=4.29
2 Θ2=2.6

Kd
0.5 Θ2=0.65


-K-

Level 1
Level1

Scope

Level 2

Gain
Valve 2
-KGain1

SP1

Valve 1
TWOT ANK

SP2


Flow 1

Level2

Two-Tank
Valve1
GUI

Flow 2

Valve2

Valve 3

Valve

Scope1

Flow 3

Valve3

T wo-Tank

T wo-Tank GUI

Course = 58
Class = 03
Number = 57


Max Height 1 = 1000
Max Height 2 = 1000

H33. Sơ đồ simulink
600

550

500

450

400

350

300

0

1000

2000

3000

4000

5000


H34. Đáp ứng bình 1 khi có bộ điều khiển P

6000


320

300

280

260

240

220

200

0

1000

2000

3000

4000


5000

6000

H35. Đáp ứng bình 2 khi có bộ điều khiển P
2.2 Bộ điều khiển PI-RW

In1

Out1

Level 1
Valve 1

Subsystem

Scope

Level 2
Valve 2

In1

SP1
Level1

Out1

TWOTANK


Flow 1

SP2
Level2

Flow 2
Subsystem1

Valve 3

Two-Tank
Valve1
GUI
Valve2

Valve

Scope1

Flow 3

Valve3

Two-Tank

Two-Tank GUI

Course = 58
Class = 03
Number = 57


Max Height 1 = 1000
Max Height 2 = 1000

H36. Sơ đồ simulink


-KGain2
1
s

-KGain1

1

Integrator

0.3

In1

1

Gain

Saturation

Out1

H37. Sơ đồ bộ điều khiển PI-RW

600

550

500

450

400

350

0

1000

2000

3000

4000

5000

H38. Đáp ứng bình 1 khi có bộ đk PI-RW

6000


340


320

300

280

260

240

220

200

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

H39. Đáp ứng bình 2 khi có bộ đk PI-RW

3. Sách lược điều khiển tầng
3.1 Bộ điều P ( vòng ngoài)/ P (vòng trong )

-K-

Level 1

-K-

Gain

Gain1

-K-

-K-

Gain2

Gain3

Valve 1

SP1
Level1

Scope

Level 2
Valve 2


TWOTANK

Flow 1

SP2
Level2

Flow 2
Valve 3

Two-Tank
Valve1
GUI
Valve2

Valve
Flow 3

Scope1
Valve3

T wo-Tank

Two-Tank GUI

Course = 58
Class = 03
Number = 57


Max Height 1 = 1000
Max Height 2 = 1000

Scope2

Scope3

In1

Out1

Subsystem

In1

Out1

Subsystem1

H40. Sơ đồ simulink


550

500

450

400


350

300

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

H41. Đáp ứng bình 1 khi có bộ điều khiển
400

350

300

250

200

150


100

0

1000

2000

3000

4000

5000

H42. Đáp ứng bình 2 khi có bộ điều khiển

6000


8000
7000
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0


0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

5000

6000

H43. Đáp ứng của bộ điều khiển van 1
7000

6000

5000

4000

3000

2000


1000

0

0

1000

2000

3000

4000

H44. Đáp ứng của bộ điều khiển van 2


3.2 Bộ điều khiển P (vòng ngoài )/ PI-RW ( vòng trong )

-K-

In1

Out1

Level 1
Valve 1

SP1

Level1

Scope

Level 2

Gain

Subsystem
Valve 2

-KIn1

TWOT ANK

Level2

T wo-T ank
Valve1
GUI

Flow 2

Out1

Gain2

Flow 1

SP2


Valve 3

Valve2
Valve

Scope1

Flow 3

Subsystem1

Valve3

Two-T ank

T wo-T ank GUI

Course = 58
Class = 03
Number = 57

Max Height 1 = 1000
Max Height 2 = 1000

Scope2

Scope3

H45. Sơ đồ simulink

-KGain2
-KGain1

1
In1

1
s
Integrator

0.3
Gain

1
Saturation

H46. Sơ đồ bộ điều khiển PI-RW

Out1