Lý thuyết điều khiển tự động hóa quá trình nhiệt
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.18 MB, 14 trang )
Bài tập lớn : Lý Thuyết điều khiển tự động hóa quá trình Nhiệt Trang 1
Sinh viên : Đặng Hồng Chuyên. Lớp : Máy & Thiết bị Nhiệt Lạnh 02 - K50
Bài tập lớn lý thuyết điều khiển tự động hoá
quá trình nhiệt.
Có bộ trao đổi nhiệt cung cấp nước nóng liên tục cho hộ tiêu thụ (hình 1) với các
thông số công nghệ như sau:
+ H Mức nước trong bình trao đổi nhiệt, [m ];
+
- Nhiệt độ nước đầu ra,[
0
C],
+
1
- Độ mở van V
1
điều chỉnh nước cấp đầu vào;
+ q
1
Lưu lượng nước cấp đầu vào;
+
2
- Độ mở van V
2
điều chỉnh nước cấp đầu vào;
+ q
2
Lưu lượng môi chất cấp nhiệt vào bình gia nhiệt;
+ q
r
Lưu lượng nước ra khỏi bình gia nhiệt đến hộ tiêu thụ;
Các thông số ở trạng thái cân bằng : H
0
,
0
,
1
0
,
2
0
, q
1
0
, q
2
0
, q
r
0
=q
t
0
.
R
1
R
2
V
1
q
1
q
2
2
1
H
H
0
q
r
,
[
0
C]
V
2
Hình 1. Bộ trao đổi nhiệt cung cấp
nước nóng cho hộ tiêu thụ.
Bài tập lớn : Lý Thuyết điều khiển tự động hóa quá trình Nhiệt Trang 2
Sinh viên : Đặng Hồng Chuyên. Lớp : Máy & Thiết bị Nhiệt Lạnh 02 - K50
q
1
[m
3
/h]
q
2
[m
3
/h]
H,[m]
,[
0
C]
Hình 2. Đặc tính của van V
1
Hình 3. Đặc tính của van V
2
Hình 5. Đặc tính quá độ của
đối tượng 0
11
: q
1
H
T, phút T, phút
2 4
6
75 25 50 75
30 20 10
2
,[%]
1
,[%]
50 25
0,75
0,25
0,50
7,5
5,0
2,5
0,3
0,2
0,1
6
4
2
Hình 4. Đặc tính quá độ của
đối tượng 0
22
: q
2=
V
1
V
2
H
0
0
1
2
H
q
1
q
2
1
2
0
11
0
21
0
22
Hình 6. Hệ thống điều chỉnh Bộ trao đổi nhiệt hai chiều. Bình nhiệt có hai
đối tượng trên kênh thẳng:0
11
,0
22
và trên một kênh liên hệ chéo: 0
21
.
R
2
R
1
(-)
(-)
Bài tập lớn : Lý Thuyết điều khiển tự động hóa quá trình Nhiệt Trang 3
Sinh viên : Đặng Hồng Chuyên. Lớp : Máy & Thiết bị Nhiệt Lạnh 02 - K50
Nhiệm vụ :
1. Xác định mô hình đối tượng điều chỉnh nhiệt độ 0
11
.
2. Xác định mô hình đối tượng điều chỉnh nhiệt độ 0
22
.
3. Xác định bộ điều chỉnh bền vững tối ưu R
1
cho vòng điều chỉnh mức nước.
4. Xác định bộ điều chỉnh bền vững tối ưu R
2
cho vòng điều chỉnh nhiệt độ.
5. Đánh giá chất lượng điều chỉnh của hai hệ thống trên với đối tượng cơ sở.
6. Xác dịnh độ bất định của hai đối tượng trên, nếu độ mở của các van điều chỉnh
luôn luôn thay đổi trong khoảng
1
= 10% 50%,
2
= 25% 75%.
7. Vẽ các đặc tính mềm của các vòng điều chỉnh để kiểm tra dự trữ ổn định trong
các trường hợp đối tượng cơ sở và trường hợp đối tượng bất định.
Với dữ liệu đầu vào như sau :
1
= 60%,
2
= 20%,
1
= 1,5,
2
= 0,2.
Bài tập lớn : Lý Thuyết điều khiển tự động hóa quá trình Nhiệt Trang 4
Sinh viên : Đặng Hồng Chuyên. Lớp : Máy & Thiết bị Nhiệt Lạnh 02 - K50
Bài làm :
Đây là bộ trao đổi nhiệt cung cấp nước nóng liên tục cho hộ tiêu thụ.
Hệ thống này có thể chia làm 2 vòng điều khiển riêng biệt :
- Vòng điều khiển mức nước: đối tượng điều chỉnh là kênh thẳng 0
11
.
- Vòng điều khiển nhiệt độ : đối tượng điều chỉnh là kênh thẳng 0
22
.
Hai vòng điều khiển này liên hệ nhau bằng kênh liên hệ chéo 0
21
.
Từ phân tích trên ta có thể có sơ đồ hệ thống của bộ trao đổi nhiệt cung cấp
nước nóng liên tục cho hộ tiêu thụ trên như sau :
Sơ đồ hệ thống tương đương của bộ trao đổi nhiệt hai chiều.
Nhìn vào sơ đồ hệ thống ta có :
O
1
(S) = W
V1
(S).O
11
(S) và O
1
(S) = W
V2
(S).O
22
(S)
Do hai van V
1
và V
2
là hai khâu có tốc độ đáp ứng nhanh vượt trội hơn hẳn so với
hai khâu O
11
(S) và O
22
(S) nên ta có thể coi hai khâu V
1
và V
2
là hai khâu tỷ lệ do
đó : W
V1
(S) = K
V1
và W
V2
(S) = K
V2
trong đó K
V1
và K
V2
được xác định bằng hệ số
góc tiếp tuyến tại giá trị ứng với độ mở của van trên đồ thị đặc tính của các van
tương ứng.
Bài tập lớn : Lý Thuyết điều khiển tự động hóa quá trình Nhiệt Trang 5
Sinh viên : Đặng Hồng Chuyên. Lớp : Máy & Thiết bị Nhiệt Lạnh 02 - K50
1. Xác định mô hình đối tượng điều chỉnh mức nước O
11
:
Ta có sơ đồ hệ thống của khâu điều chỉnh mức nước như sau :
Ta nhận thấy đặc tính quá độ của đối tượng O
11
có dạng của một đối tượng tích
phân có quán tính và có trễ. Do đó mô hình của đối tượng có dạng như sau :
1
.s
11
11
11
K
O (s) .e
s(1 T s)
, nhiệm vụ của ta là cần đi xác định các đại lượng sau :
K
11
, T
11
và
1
. Từ đồ thị đặc tính quá độ của khâu O
11
ta xác định được các giá trị
trên như sau :
+ Thời gian trễ :
1
= 0,982 phút.
+ Hằng số quán tính : T
11
= 0,80.
+ Hệ số truyền :
11
1
0,15
tg
2
K 0,05.
1,5
Do đó mô hình của đối tương O
11
là :
0,982.s
11
0,05
O (s) .e .
s(0,8s 1)
Xác định mô hình O
11
(s)
Từ đồ thị về đặc tính của van V
1
ta xác
định được K
V1
như sau :
Ta có :
3
V1
0,165
K tg 4, 28.10
38,5
Từ đây ta có mô hình của đối tượng O
1
(s) như
sau
3 0,982.s
1 V1 11
3
0,982.s
1
0,05
O (s) K .O (s) 4,28.10 . .e
s(1 0,8s)
0,214.10
O (s) .e
s(1 0,8s)
Xác định K
V1
