Hàm truyền các vùng nhiệt của lò nung cán thép

[kimdinhthai]

Xin giúp đỡ! tình hình là mình cần xây dựng hàm truyền của các vùng nhiệt lò nung trong nhà máy cán thép (có 3 vùng nhiệt đó). bạn nào có kinh nghiệm về mảng này xin chia xẻ kinh nghiệm hoặc gợi ý giúp mình với?! thanks.

[kimdinhthai]

không bạn nào có ý kiến gì ah?!

[klong19]

Xin giúp đỡ! tình hình là mình cần xây dựng hàm truyền của các vùng nhiệt lò nung trong nhà máy cán thép (có 3 vùng nhiệt đó). bạn nào có kinh nghiệm về mảng này xin chia xẻ kinh nghiệm hoặc gợi ý giúp mình với?! thanks.

lý thuyết tìm hàm truyền thì có thể có người biết chứ hỏi cụ thể cho lò nung cán thép 3 vùng nhiệt độ như bạn hỏi thì có bao nhiêu người làm hả bạn ? bạn khái quát hóa vấn đề của mình rồi hãy hỏi nhé

[kimdinhthai]

mình muốn tìm hàm truyền của cắc vùng nhiệt lò nung:cái khó của mình là lò hoạt động liên tục, đang ở trạng thái xác lập rồi, ko có đường đặc tính quá độ, vậy có cách nào tìm được hàm truyền của nó ko nhỉ? thứ hai mình vẫn chưa tìm hiểu được các can nhiệt đo nhiệt độ vùng nhiệt (đầu vào nhiệt độ lò, đầu ra là dòng hay áp, dải đầu ra là bao nhiêu...) và vẫn chưa tìm hiểu được các van điều lưu lượng độ gió nóng, van điều khiển lưu lượng dầu (đầu vào, đầu ra là tín hiệu gì, dải tín hiệu)...mục đích để xây dựng bộ điều khiển nhiệt độ vùng lò. Vẫn biết về mảng này ít bạn làm, nhưng vẫn hi vọng nhận được những trao đổi từ phía các bạn! thanks!

[klong19]

Nếu lò đã ở xác lập, thì ko có cách nào mà tính ngược lại mô hình lò khi đang quá độ cả.

Nếu bạn muốn xác định mô hình ở quá độ, bạn phải thay đổi reference (còn gọi là điểm đặt hay đầu vào).

Còn phần bạn hỏi về chi tiết lò thì mình chịu

[kimdinhthai]

Nếu lò đã ở xác lập, thì ko có cách nào mà tính ngược lại mô hình lò khi đang quá độ cả.

Nếu bạn muốn xác định mô hình ở quá độ, bạn phải thay đổi reference (còn gọi là điểm đặt hay đầu vào).

Còn phần bạn hỏi về chi tiết lò thì mình chịu

Thế thì khó quá, vì mình đâu được can thiệp vào lò nung của nhà máy! về vấn đề điều khiển mình có một số thắc mắc:
-Nếu lò hoạt động liên tục thì chỉ có thể áp dụng "nhận dạng vòng kín" để nhận dạng đối tượng đúng không?mình chưa hiểu lắm về pp này mong được giải thích cụ thể hơn!
- Các thiết bị cảm biến và thiết bị chấp hành trong công nghiệp thường là khâu quán tính bậc nhất có trễ hay khâu khuếch đại có trễ...?
- Nếu giả sử mình có sơ đồ điều khiển: 1 bộ PID kinh điển nối tiếp van điều khiển (khâu quán tính) sau đó nối tiếp với đối tượng điều khiển (khâu quán tính bậc nhất có trễ, có thể xấp xỉ khâu qt bậc 2), khâu phản hồi đầu ra từ đối tượng đk, qua khâu đo lường (là khâu quán tính bậc 1) rồi đưa đến bộ đk.Giả sử cần đk giá trị đầu ra ổn định. vậy với 1 hệ thống như thế này làm thế nào để tìm được các thông số bộ đk PID? liệu có cách nào tìm các thông số này một cách tự động nhờ matlab đc ko? mình không biết giải quyết bài toán này thế nào, xin được sự giúp đỡ của các bạn! (mình đang cần)

[klong19]

Thế thì khó quá, vì mình đâu được can thiệp vào lò nung của nhà máy! về vấn đề điều khiển mình có một số thắc mắc:
-Nếu lò hoạt động liên tục thì chỉ có thể áp dụng "nhận dạng vòng kín" để nhận dạng đối tượng đúng không?mình chưa hiểu lắm về pp này mong được giải thích cụ thể hơn!
- Các thiết bị cảm biến và thiết bị chấp hành trong công nghiệp thường là khâu quán tính bậc nhất có trễ hay khâu khuếch đại có trễ...?
- Nếu giả sử mình có sơ đồ điều khiển: 1 bộ PID kinh điển nối tiếp van điều khiển (khâu quán tính) sau đó nối tiếp với đối tượng điều khiển (khâu quán tính bậc nhất có trễ, có thể xấp xỉ khâu qt bậc 2), khâu phản hồi đầu ra từ đối tượng đk, qua khâu đo lường (là khâu quán tính bậc 1) rồi đưa đến bộ đk.Giả sử cần đk giá trị đầu ra ổn định. vậy với 1 hệ thống như thế này làm thế nào để tìm được các thông số bộ đk PID? liệu có cách nào tìm các thông số này một cách tự động nhờ matlab đc ko? mình không biết giải quyết bài toán này thế nào, xin được sự giúp đỡ của các bạn! (mình đang cần)

1. Nếu lò đã hoạt động trong vòng kín (có feedback và bộ đk), và bạn ko được quyền đụng gì đến lò thì nhận dạng đương nhiên là khi trong vòng kín. Tuy nhiên ko có khái niệm nhận dạng vòng kín hay nhận dạng vòng hở. Nhận dạng là tìm quan hệ vào-ra của một bloc nào đấy. Ngay cả khi lò đang trong vòng kín bạn vẫn có thể dùng sensor đo các giá trị ở ngõ vào và ngõ ra của 1 bloc để xác định quan hệ giữa chúng.

Nếu lò đã ở xác lập thì bạn đo chỗ nào cũng là cóntant, tỉ lệ ra/vào lúc này bằng với hàm truyền khi cho biến Laplace s=0 (tương đương với t = vô cùng), giá trị này gọi là độ lợi tĩnh, nó là 1 phương trình giúp bạn giải các thông số. Muốn giải thì phải tìm đủ pt cho số ẩn. Tuy nhiên muốn tìm thêm các phương trình bạn phải thay đổi input để xem output thay đổi tương ứng như thế nào. Vd nếu bạn tăng hay giảm reference, các cảm biến sẽ ghi lại giá trị các đại lượng ở quá độ, bạn có thể suy ra được một vài pt ở quá độ.

Một bất lợi khi lò đang ở vòng kín là : đầu vào của 1 bloc nào đó ko được quyết định bởi bạn. Nếu trong vòng hở bạn có thể áp một tín hiệu đơn giản như tín hiệu nấc thang lên ngõ vào, khi đó việc tìm mối quan hệ ra/vào O(s)/I(s) dễ hơn vì bạn đã biết I(s) và I(s) đơn giản. Trong vòng kín thì I(s) có thể là cái quái gì đó bạn ko thể biết trước được.

Nhưng mình thấy lạ 1 điêu ở đây là nếu lò đã có thể hoạt động vòng kín có nghĩa là có ai đó trước bạn đã có mô hình của lò thì mới có thể tính toán được bộ đk. Hoặc giả sử là khi mua về nó đã như vậy thì nhà sản xuất ko cung cấp cho bạn các thông số hay sao ? Còn nếu đã muốn tự tìm lại những thông số này thì bạn phải xin phép giám đốc cho bạn quyền thao tác trên lò, ít nhất là phải được thay đổi reference , như vậy cũng chưa biết có đủ ko nữa.

2. Về vấn đề tính toán bộ đk. Với đk giả sử là ban đã có mô hình của các bloc như bạn nói (khâu qt bậc 1, bậc 1 trễ xấp xỉ thành bậc 2,...). Câu hỏi Matlab có thể tự đông tính toán PID được ko thì câu trả lời là bạn phải tự làm, tuy nhiên Matlab cung cấp cho bạn hầu hết các công cụ để bạn lắp ghép.

Để tính toán PID (khâu D ko biết là có cần thiết hay ko) bạn cần viết hàm truyền kín của hệ. Ở đây hệ có bậc
1 cho van
2 cho lò
1 cho khâu feedback
1 cho PID
Tổng cộng là bậc 5. Có nghĩa là hàm truyền hở và kín của bạn sẽ có mẫu số bậc 5. Hệ sẽ có 5 cực là 5 nghiệm của mẫu số.

Bạn muốn hệ ổn đính thì 5 cực này phải nằm bên trái mặt phẳng phức (mpp)
Mẫu số của hệ kín phụ thuộc vào các thông số quán tính của hệ, ngoài ra còn có Kp Ki Kd. Vậy nhiệm vụ của bạn là tìm Kp Ki Kd để 5 nghiệm này đều nằm bên trái mpp.

Bạn có thể tiếp cận theo hướng ngược lại, chọn trước 5 cực bên trái mpp, tính ngược lại KpKiKd. Matlab cho bạn công cụ để làm việc này. Đây gọi là phương pháp đặt cực.

Bạn có thể đọc bài "cực của hệ thống" để hiểu thêm ý nghĩa của cực để có thể chọn.
http://www.dientuvietnam.net/forums/...u-dong-152007/

Sau đó bạn sẽ phải quan tâm đến độ bền vững của hệ thống (robustness). Vì sao ? Vì các thông số quán tính của hệ bạn ko biết chính xác 100%, mô hình bên trên có thể chỉ đúng 90% thôi. Và vì các thông số này có thể biến thiên khi lò hoạt động, vd nhiệt tăng thì nhiệt trở thay đổi giá trị. Vậy ta ko thể chắc là KpKiKd đã tính ở trên có còn làm cho 5 cực của hệ đều nằm bên trái mpp nữa hay ko vì các hệ số của mẫu số đã thay đổi.

Một bộ đk được nói là bền vững khi nó làm cho cực của hệ vẫn ổn định khi thông số qt của hệ thay đổi it nhiều. Làm sao bạn biết được điều này ?

Bạn có thể tiếp cận hướng giải quyết ngay trên mpp. Tưởng tượng cực của bạn nằm ngay bên bờ mép của trục ảo, thì rất nhiều khả năng cực của bạn sẽ chạy qua bên phải mpp khi thông số hệ thay đổi. Để biết cực của bạn chạy đi đâu khi thông số thay đổi thì bạn cần tìm hiểu về pp quỹ đạo nghiệm số, tức là đường và hướng chạy của cực khi thông số thay đổi. Tuy nhiên hệ bậc 5 là hơi to cho pp này. Nên một cách cảm tính bạn cứ chọn 5 cực xa xa trục ảo ra 1 tí là được. Nhưng ko phải càng xa càng tốt đâu, vì xa có nghĩa là dao động nhiều, vọt lố cao.

Bạn có thể tiếp cận từ sơ đồ bode, dự trữ biên độ (dtbd) và dự trữ pha (dtp). Bode đã nhận ra rằng nếu dtbd và dtp âm thì hệ sẽ mất ổn định, vậy nên bạn tính KpKiKd làm sao cho 2 cái dự trữ này càng dương càng tốt.

Bên trên là trường hợp của bộ đk bền vững với các thay đổi nhỏ của thông số hệ. Còn nếu hệ thay đổi quá nhiều quá nhanh quá nguy hiểm thì bạn cần phải có 1 khâu nhận dạng online hệ thống để từ đó update lại PID, này gọi là adaptive control.

Tổng quát là như vậy. Nếu bạn có số liệu cụ thể hơn, và đặt câu hỏi ko quá chuyên môn vào chi tiết kỹ thuật thì mình có thể trả lời

[klong19]

- Các thiết bị cảm biến và thiết bị chấp hành trong công nghiệp thường là khâu quán tính bậc nhất có trễ hay khâu khuếch đại có trễ...?

ít khi chỉ là khâu khuyếch đại,
các khâu quán tính bậc 1,2 rất hay gặp. nếu hệ phức tạp thì có thể có bậc cao hơn

[kimdinhthai]

1. Nếu lò đã hoạt động trong vòng kín (có feedback và bộ đk), và bạn ko được quyền đụng gì đến lò thì nhận dạng đương nhiên là khi trong vòng kín. Tuy nhiên ko có khái niệm nhận dạng vòng kín hay nhận dạng vòng hở. Nhận dạng là tìm quan hệ vào-ra của một bloc nào đấy. Ngay cả khi lò đang trong vòng kín bạn vẫn có thể dùng sensor đo các giá trị ở ngõ vào và ngõ ra của 1 bloc để xác định quan hệ giữa chúng.

Nếu lò đã ở xác lập thì bạn đo chỗ nào cũng là cóntant, tỉ lệ ra/vào lúc này bằng với hàm truyền khi cho biến Laplace s=0 (tương đương với t = vô cùng), giá trị này gọi là độ lợi tĩnh, nó là 1 phương trình giúp bạn giải các thông số. Muốn giải thì phải tìm đủ pt cho số ẩn. Tuy nhiên muốn tìm thêm các phương trình bạn phải thay đổi input để xem output thay đổi tương ứng như thế nào. Vd nếu bạn tăng hay giảm reference, các cảm biến sẽ ghi lại giá trị các đại lượng ở quá độ, bạn có thể suy ra được một vài pt ở quá độ.

Một bất lợi khi lò đang ở vòng kín là : đầu vào của 1 bloc nào đó ko được quyết định bởi bạn. Nếu trong vòng hở bạn có thể áp một tín hiệu đơn giản như tín hiệu nấc thang lên ngõ vào, khi đó việc tìm mối quan hệ ra/vào O(s)/I(s) dễ hơn vì bạn đã biết I(s) và I(s) đơn giản. Trong vòng kín thì I(s) có thể là cái quái gì đó bạn ko thể biết trước được.

Nhưng mình thấy lạ 1 điêu ở đây là nếu lò đã có thể hoạt động vòng kín có nghĩa là có ai đó trước bạn đã có mô hình của lò thì mới có thể tính toán được bộ đk. Hoặc giả sử là khi mua về nó đã như vậy thì nhà sản xuất ko cung cấp cho bạn các thông số hay sao ? Còn nếu đã muốn tự tìm lại những thông số này thì bạn phải xin phép giám đốc cho bạn quyền thao tác trên lò, ít nhất là phải được thay đổi reference , như vậy cũng chưa biết có đủ ko nữa.

2. Về vấn đề tính toán bộ đk. Với đk giả sử là ban đã có mô hình của các bloc như bạn nói (khâu qt bậc 1, bậc 1 trễ xấp xỉ thành bậc 2,...). Câu hỏi Matlab có thể tự đông tính toán PID được ko thì câu trả lời là bạn phải tự làm, tuy nhiên Matlab cung cấp cho bạn hầu hết các công cụ để bạn lắp ghép.

Để tính toán PID (khâu D ko biết là có cần thiết hay ko) bạn cần viết hàm truyền kín của hệ. Ở đây hệ có bậc
1 cho van
2 cho lò
1 cho khâu feedback
1 cho PID
Tổng cộng là bậc 5. Có nghĩa là hàm truyền hở và kín của bạn sẽ có mẫu số bậc 5. Hệ sẽ có 5 cực là 5 nghiệm của mẫu số.

Bạn muốn hệ ổn đính thì 5 cực này phải nằm bên trái mặt phẳng phức (mpp)
Mẫu số của hệ kín phụ thuộc vào các thông số quán tính của hệ, ngoài ra còn có Kp Ki Kd. Vậy nhiệm vụ của bạn là tìm Kp Ki Kd để 5 nghiệm này đều nằm bên trái mpp.

Bạn có thể tiếp cận theo hướng ngược lại, chọn trước 5 cực bên trái mpp, tính ngược lại KpKiKd. Matlab cho bạn công cụ để làm việc này. Đây gọi là phương pháp đặt cực.

Bạn có thể đọc bài "cực của hệ thống" để hiểu thêm ý nghĩa của cực để có thể chọn.
http://www.dientuvietnam.net/forums/...u-dong-152007/

Sau đó bạn sẽ phải quan tâm đến độ bền vững của hệ thống (robustness). Vì sao ? Vì các thông số quán tính của hệ bạn ko biết chính xác 100%, mô hình bên trên có thể chỉ đúng 90% thôi. Và vì các thông số này có thể biến thiên khi lò hoạt động, vd nhiệt tăng thì nhiệt trở thay đổi giá trị. Vậy ta ko thể chắc là KpKiKd đã tính ở trên có còn làm cho 5 cực của hệ đều nằm bên trái mpp nữa hay ko vì các hệ số của mẫu số đã thay đổi.

Một bộ đk được nói là bền vững khi nó làm cho cực của hệ vẫn ổn định khi thông số qt của hệ thay đổi it nhiều. Làm sao bạn biết được điều này ?

Bạn có thể tiếp cận hướng giải quyết ngay trên mpp. Tưởng tượng cực của bạn nằm ngay bên bờ mép của trục ảo, thì rất nhiều khả năng cực của bạn sẽ chạy qua bên phải mpp khi thông số hệ thay đổi. Để biết cực của bạn chạy đi đâu khi thông số thay đổi thì bạn cần tìm hiểu về pp quỹ đạo nghiệm số, tức là đường và hướng chạy của cực khi thông số thay đổi. Tuy nhiên hệ bậc 5 là hơi to cho pp này. Nên một cách cảm tính bạn cứ chọn 5 cực xa xa trục ảo ra 1 tí là được. Nhưng ko phải càng xa càng tốt đâu, vì xa có nghĩa là dao động nhiều, vọt lố cao.

Bạn có thể tiếp cận từ sơ đồ bode, dự trữ biên độ (dtbd) và dự trữ pha (dtp). Bode đã nhận ra rằng nếu dtbd và dtp âm thì hệ sẽ mất ổn định, vậy nên bạn tính KpKiKd làm sao cho 2 cái dự trữ này càng dương càng tốt.

Bên trên là trường hợp của bộ đk bền vững với các thay đổi nhỏ của thông số hệ. Còn nếu hệ thay đổi quá nhiều quá nhanh quá nguy hiểm thì bạn cần phải có 1 khâu nhận dạng online hệ thống để từ đó update lại PID, này gọi là adaptive control.

Tổng quát là như vậy. Nếu bạn có số liệu cụ thể hơn, và đặt câu hỏi ko quá chuyên môn vào chi tiết kỹ thuật thì mình có thể trả lời

Cảm ơn bạn nhiều lắm! những phân tích và tài liệu của bạn làm mình hiểu rõ thêm nhiều về bài toán điều khiển.Mình xin được trao đổi tiếp với bạn:
1. Về hàm truyền vùng nhiệt của lò nung và thông số bộ điều khiển PID: mình có chương trình PLC để điều khiển nhiệt độ vùng nhiệt của lò vậy từ đó có thể phân tích để tìm ra hàm truyền và thông số bộ điều khiển PID được ko bạn? bạn có cách nào để đọc chương trình hiệu quả ko? mình nhìn rối tung cả lên...xin được bạn cho ít kinh nghiệm!
2. Về vấn đề tự động tính toán tham số PID: khi xây dựng trên simulink, mình mở khối PID lên, và có công cụ Tune...kích vào đó ra bộ thông số PID, ko biết thông số đó là tối ưu nhất ko? có hệ số Kd âm (theo mình nghĩ Kp, Ki, Kd phải luôn dương mới đúng chứ?). khi thay đổi thời gian xác lập thì thông số thay đổi...Còn trong matlab cũng có phần tìm thông số bằng PID tune, cái này thì mình lập hàm truyền hệ hở sau đó tìm thông số PID bằng lệnh trên matlab thì ra bộ thông số khác với bộ thông số trên simulink. vậy cái nào đúng để tìm bộ thông số tự động? mình mới tìm hiểu về matlab, mong bạn làm sáng tỏ mình vấn đề này?
3. Về thông số tối ưu bộ điều khiển PID: thông số tối ưu PID là thế nào? nếu đảm bảo độ quá điều chỉnh nhỏ thì thời gian xác lập lớn...hoặc được cả 2,3 điều kiện thì lại ko đảm bảo tính bền vững...tóm lại được cái này thì mất cái kia. vậy tiêu chuẩn nào để đánh giá bộ thông số tối ưu nhất đây?
4. Về van điều khiển thì mình được biết là nhà máy sử dụng động cơ servo để điều khiển độ mở van bướm: xây dựng hàm truyền của hệ này thế nào nhỉ? hoặc bạn có tài liệu phần này ko giúp mình với? hoặc phân tích thêm để mình biết hướng giải quyết vấn đề...
Thanks all!

2

[klong19]

Cảm ơn bạn nhiều lắm! những phân tích và tài liệu của bạn làm mình hiểu rõ thêm nhiều về bài toán điều khiển.Mình xin được trao đổi tiếp với bạn:
1. Về hàm truyền vùng nhiệt của lò nung và thông số bộ điều khiển PID: mình có chương trình PLC để điều khiển nhiệt độ vùng nhiệt của lò vậy từ đó có thể phân tích để tìm ra hàm truyền và thông số bộ điều khiển PID được ko bạn? bạn có cách nào để đọc chương trình hiệu quả ko? mình nhìn rối tung cả lên...xin được bạn cho ít kinh nghiệm!
2. Về vấn đề tự động tính toán tham số PID: khi xây dựng trên simulink, mình mở khối PID lên, và có công cụ Tune...kích vào đó ra bộ thông số PID, ko biết thông số đó là tối ưu nhất ko? có hệ số Kd âm (theo mình nghĩ Kp, Ki, Kd phải luôn dương mới đúng chứ?). khi thay đổi thời gian xác lập thì thông số thay đổi...Còn trong matlab cũng có phần tìm thông số bằng PID tune, cái này thì mình lập hàm truyền hệ hở sau đó tìm thông số PID bằng lệnh trên matlab thì ra bộ thông số khác với bộ thông số trên simulink. vậy cái nào đúng để tìm bộ thông số tự động? mình mới tìm hiểu về matlab, mong bạn làm sáng tỏ mình vấn đề này?
3. Về thông số tối ưu bộ điều khiển PID: thông số tối ưu PID là thế nào? nếu đảm bảo độ quá điều chỉnh nhỏ thì thời gian xác lập lớn...hoặc được cả 2,3 điều kiện thì lại ko đảm bảo tính bền vững...tóm lại được cái này thì mất cái kia. vậy tiêu chuẩn nào để đánh giá bộ thông số tối ưu nhất đây?
4. Về van điều khiển thì mình được biết là nhà máy sử dụng động cơ servo để điều khiển độ mở van bướm: xây dựng hàm truyền của hệ này thế nào nhỉ? hoặc bạn có tài liệu phần này ko giúp mình với? hoặc phân tích thêm để mình biết hướng giải quyết vấn đề...
Thanks all!

2

1.
Khi người ta có model của hệ, người ta có thể tính PID. Còn việc có PID, tìm ngược lại model là không khả thi 99%. Vì giống như cho 1 pt bạn có thể tìm được 1 nghiệm, nhưng bây giờ cho bạn 1 nghiệm làm sao mà tìm ngược lại được phuơng trình.
Mình chưa làm với PLC nên ko có kinh nghiệm để đọc code PLC nhanh. Hy vọng ở đây có ai làm nhiều với PLC cho ý kiến.

2.
Simulink với Matlab thì cũng là Matlab thôi, cả 2 dùng chung 1 thuật toán để tìm PID. Nên việc cho ra kết quả khác nhau chắc chắn là do dữ liệu vào hoặc yêu cầu đáp ứng khác nhau.
Kp,Ki,Kd ko có định lý nào nói là chúng phải duơng cả, nó tùy thuộc vào model. Đương nhiên với những modl thông thường như quán tính bậc 1 thì chúng duơng. Còn với model có trễ pha lung tung như của bạn thì ko nói trước được gì hết.

Nhưng mình thắc mắc nếu bạn chưa có model thì làm sao mà xây dựng được Simulink để mà tune PID ?

3.
Đúng rồi đó bạn, ko có PID nào là tối ưu cả, nó là 1 bài toán thỏa mãn nhiều tiêu chí khác nhau, thỏa tiêu chí này nhiều thì sẽ phải hi sinh tiêu chí kia. Vậy nên bạn chọn cái thỏa mãn mọi tiêu chí ở 1 mức độ tương đối là được. Trong việc chọn này bạn cần lưu ý các điểm :
- thời gian đáp ứng : lò nhiệt của bạn dùng để làm gì, nếu thời gian đáp ứng chậm quá có ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm ko. PID phải cho ra một nhiệt độ lò có thời gian đáp ứng nhanh hơn thời gian tối thiểu đó để sản phẩm bạn ko mất chất lượng.
- độ vọt lố : nếu nhiệt của lò bỗng nhiên vọt lố lên cao, vậy thì cái cần nung có bị hư ko. mình lấy vd cần 300C là lý tưởng, vật cần nung có thể chịu được 400C mà ko bị hư hại gì, vậy thì bạn có thể chọn vọt lố là 350C, vậy bạn sẽ có 50C an toàn. Đuơng nhiên ko có vọt lố là tốt nhất, nhưng nếu ko có vọt lố thì thời gian đáp ứng sẽ chậm, đôi khi phải hi sinh cái này để được cái kia
- bão hòa của các đại lượng vật lý thực : vd như dòng điện cần cấp cho servo. Trên simulink bạn tính ra 1 cái PID có mọi yêu cầu thời gian đáp ứng, vọt lố, sai số,.. đều tốt cả. Nhưng để PID này hoạt động thì dòng cần cấp cho servo lại phải lớn, vượt quá khả năng chịu đựng của nó, hoặc là dòng này cao hơn khả năng mà nguồn có thể cấp, khi đó dòng này bị gọi là bão hòa, simulink chạy ok, nhưng thực tế ko chạy. Đây là lý do mà trong Simulink thỉnh thoảng bạn thấy 1 bloc bão hòa.

4.
Với bất cứ cái động cơ nào, nếu bạn đã biết loại của nó, thì bạn sẽ search được cách mô hình hóa nó. Bạn xem các thông tin số hiệu của động cơ để vào web cty sản xuất xem các thông số kỹ thuật, vd như điện trở, hệ số ma sát, hệ số quán tính,... Xong rồi áp dụng các thông số kỹ thuật này vào cái cách mô hình hóa, bạn sẽ có mô hình của cái động cơ.

Nếu có thêm van, bạn search luôn mô hình hóa van.

Đó là nói về những cái có sẵn trên mạng được nhà sản xuất cung cấp. Còn nếu ko có sẵn bạn sẽ phải dùng kiến thức vật lý, cơ học, cơ chất lưu, điện học để viết ra các phương trình mô tả chuyển động của van. Các phuơng trình này thường là phương trình vi phân tuyến tính, rồi Laplace hóa 2 vế pt, thay vi phân bằng s, thay tích phân bằng 1/s bạn sẽ có hàm truyền.

[kimdinhthai]

1.
Khi người ta có model của hệ, người ta có thể tính PID. Còn việc có PID, tìm ngược lại model là không khả thi 99%. Vì giống như cho 1 pt bạn có thể tìm được 1 nghiệm, nhưng bây giờ cho bạn 1 nghiệm làm sao mà tìm ngược lại được phuơng trình.
Mình chưa làm với PLC nên ko có kinh nghiệm để đọc code PLC nhanh. Hy vọng ở đây có ai làm nhiều với PLC cho ý kiến.

2.
Simulink với Matlab thì cũng là Matlab thôi, cả 2 dùng chung 1 thuật toán để tìm PID. Nên việc cho ra kết quả khác nhau chắc chắn là do dữ liệu vào hoặc yêu cầu đáp ứng khác nhau.
Kp,Ki,Kd ko có định lý nào nói là chúng phải duơng cả, nó tùy thuộc vào model. Đương nhiên với những modl thông thường như quán tính bậc 1 thì chúng duơng. Còn với model có trễ pha lung tung như của bạn thì ko nói trước được gì hết.

Nhưng mình thắc mắc nếu bạn chưa có model thì làm sao mà xây dựng được Simulink để mà tune PID ?

3.
Đúng rồi đó bạn, ko có PID nào là tối ưu cả, nó là 1 bài toán thỏa mãn nhiều tiêu chí khác nhau, thỏa tiêu chí này nhiều thì sẽ phải hi sinh tiêu chí kia. Vậy nên bạn chọn cái thỏa mãn mọi tiêu chí ở 1 mức độ tương đối là được. Trong việc chọn này bạn cần lưu ý các điểm :
- thời gian đáp ứng : lò nhiệt của bạn dùng để làm gì, nếu thời gian đáp ứng chậm quá có ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm ko. PID phải cho ra một nhiệt độ lò có thời gian đáp ứng nhanh hơn thời gian tối thiểu đó để sản phẩm bạn ko mất chất lượng.
- độ vọt lố : nếu nhiệt của lò bỗng nhiên vọt lố lên cao, vậy thì cái cần nung có bị hư ko. mình lấy vd cần 300C là lý tưởng, vật cần nung có thể chịu được 400C mà ko bị hư hại gì, vậy thì bạn có thể chọn vọt lố là 350C, vậy bạn sẽ có 50C an toàn. Đuơng nhiên ko có vọt lố là tốt nhất, nhưng nếu ko có vọt lố thì thời gian đáp ứng sẽ chậm, đôi khi phải hi sinh cái này để được cái kia
- bão hòa của các đại lượng vật lý thực : vd như dòng điện cần cấp cho servo. Trên simulink bạn tính ra 1 cái PID có mọi yêu cầu thời gian đáp ứng, vọt lố, sai số,.. đều tốt cả. Nhưng để PID này hoạt động thì dòng cần cấp cho servo lại phải lớn, vượt quá khả năng chịu đựng của nó, hoặc là dòng này cao hơn khả năng mà nguồn có thể cấp, khi đó dòng này bị gọi là bão hòa, simulink chạy ok, nhưng thực tế ko chạy. Đây là lý do mà trong Simulink thỉnh thoảng bạn thấy 1 bloc bão hòa.

4.
Với bất cứ cái động cơ nào, nếu bạn đã biết loại của nó, thì bạn sẽ search được cách mô hình hóa nó. Bạn xem các thông tin số hiệu của động cơ để vào web cty sản xuất xem các thông số kỹ thuật, vd như điện trở, hệ số ma sát, hệ số quán tính,... Xong rồi áp dụng các thông số kỹ thuật này vào cái cách mô hình hóa, bạn sẽ có mô hình của cái động cơ.

Nếu có thêm van, bạn search luôn mô hình hóa van.

Đó là nói về những cái có sẵn trên mạng được nhà sản xuất cung cấp. Còn nếu ko có sẵn bạn sẽ phải dùng kiến thức vật lý, cơ học, cơ chất lưu, điện học để viết ra các phương trình mô tả chuyển động của van. Các phuơng trình này thường là phương trình vi phân tuyến tính, rồi Laplace hóa 2 vế pt, thay vi phân bằng s, thay tích phân bằng 1/s bạn sẽ có hàm truyền.

Cảm ơn bạn nhiều lắm! nhờ bạn mình hiểu được nhiều điều lắm, nhiều khi tìm trong sách cũng ko có...
1. Về đọc chương trình PLC hiệu quả: mình được các anh ở nhà máy cho chương trình điều khiển vùng sấy của lò nung, thiết nghĩ, mang về để dịch ngược lại thuật xem thuật toán thế nào. nhưng các biến, các chú thích ko rõ ràng, tiếng anh mình lại kém...nên ko hiểu nổi thuật toán điều khiển ở đây là gì! mong được các bạn tư vấn!

2. về hàm truyền các vùng nhiệt lò nung: mình ko tìm được mà, ko biết có tài liệu nào chính xác về hàm truyền này ko? mình xem hàm truyền là 1 khâu quán tính bậc nhất có trễ, các tham số hàm truyền được lấy từ các luận văn trước đó. mình ko biết liệu có chuẩn ko? các van, cảm biến cũng lấy theo cách đó. từ đó mình xây dựng trên simulink, rồi ứng dụng công cụ tune cho ra bộ thông số. xin hỏi bạn thêm: khái niệm "đối tượng" mình chưa hiểu lắm trong điều khiển: chẳng hạn bài toán đk của mình là điều khiển vùng nhiệt (chẳng hạn vùng sấy) của lò nung. thì "đối tượng" là vùng nhiệt đó thôi, hay bao gồm cả các van đk, các cảm biến, các bộ chuyển đổi. Vì mình thấy trong sách điều khiển, trong các sơ đồ đk chỉ thấy có bộ điều khiển và mô hình mỗi đối tượng thôi, ko thấy nói gì đến các thiết bị cảm biến, các van...gì cả.
3. Về bộ điều khiển mềm PID trong step 7: trong đề tài mình định ứng dụng PLC s7 300, từ đó ứng dụng bộ điều khiển mềm PID để điều khiển nhiệt độ các vùng nhiệt lò nung. Trên mạng cũng có một số bạn nói về phần này, nhưng ko rõ ràng lắm. bạn nào có tài liệu nào về mảng này xin được nói cụ thể hơn.
thanks all!

[klong19]

1. Về đọc chương trình PLC hiệu quả: mình được các anh ở nhà máy cho chương trình điều khiển vùng sấy của lò nung, thiết nghĩ, mang về để dịch ngược lại thuật xem thuật toán thế nào. nhưng các biến, các chú thích ko rõ ràng, tiếng anh mình lại kém...nên ko hiểu nổi thuật toán điều khiển ở đây là gì! mong được các bạn tư vấn!

2. về hàm truyền các vùng nhiệt lò nung: mình ko tìm được mà, ko biết có tài liệu nào chính xác về hàm truyền này ko? mình xem hàm truyền là 1 khâu quán tính bậc nhất có trễ, các tham số hàm truyền được lấy từ các luận văn trước đó. mình ko biết liệu có chuẩn ko? các van, cảm biến cũng lấy theo cách đó. từ đó mình xây dựng trên simulink, rồi ứng dụng công cụ tune cho ra bộ thông số. xin hỏi bạn thêm: khái niệm "đối tượng" mình chưa hiểu lắm trong điều khiển: chẳng hạn bài toán đk của mình là điều khiển vùng nhiệt (chẳng hạn vùng sấy) của lò nung. thì "đối tượng" là vùng nhiệt đó thôi, hay bao gồm cả các van đk, các cảm biến, các bộ chuyển đổi. Vì mình thấy trong sách điều khiển, trong các sơ đồ đk chỉ thấy có bộ điều khiển và mô hình mỗi đối tượng thôi, ko thấy nói gì đến các thiết bị cảm biến, các van...gì cả.
3. Về bộ điều khiển mềm PID trong step 7: trong đề tài mình định ứng dụng PLC s7 300, từ đó ứng dụng bộ điều khiển mềm PID để điều khiển nhiệt độ các vùng nhiệt lò nung. Trên mạng cũng có một số bạn nói về phần này, nhưng ko rõ ràng lắm. bạn nào có tài liệu nào về mảng này xin được nói cụ thể hơn.
thanks all!

1&3. mình ko biết trả lời bạn, nhưng câu hỏi của bạn cần khái quát hơn, trên diễn đàn đâu có ai làm với cái lò nhiệt của bạn nên sẽ chẳng ai hiểu câu hỏi của bạn đâu.
2.
Bạn có 1 ý nghĩ sai rằng cứ hễ lò nhiệt là gán cho khâu quán tính, sai nhiều hơn là cho rằng chỉ có 1 bộ thông số duy nhất cho khâu quán tính đó. Bây giờ bạn hãy quên đi những danh từ lò nhiệt, khâu quán tính,... chúng chỉ là cái tên gọi để dễ gọi thôi. Mình ko hiểu luận văn của sv năm trên thì có liên quan gì đến cái lò nhiệt của bạn chứ. Trừ khi luận văn đó là làm trên chính cái lò mà bạn đang làm, còn nếu là cái lò của cty nằm bên cạnh thì cũng ko liên quan gì cả.

Đối tượng nghĩa là máy móc trong thực tế. Nhìn từ sơ đồ khối trong môn đktđ thì nó là tất cả những gì nằm giữa điểm ouput của controller (ở đây là PID) và output của cả hệ thống. Output của controller gọi là tín hiệu đk, output của cả hệ thống gọi là đáp ứng.

Nhìn từ ở ngoài thực tế thì đối tượng là máy móc, là phần cứng mà bạn cần đk. Bộ đk là phần mềm, nó được chúng ta thêm vào sau đó để thực hiện công việc xuất ra tín hiệu đk để đk máy móc.

Trong trường hợp của bạn thì đối tượng là hệ van-lò chứ ko phải là vùng nhiệt. Nhiệt độ của lò là output của hệ, bạn muốn đk hệ van-lò sao cho nhiệt độ output này nằm trong vùng nhiệt nào đó, vùng nhiệt mong muốn này chính là input trong sơ đồ khối, gọi là điểm đặt, tiếng Anh gọi là reference.

Cảm biến chính là feedback của hệ. Trong sơ đồ khối thường học nó chính là sợi dây nối từ output về bộ hiệu để tính sai số. Sợi dây nghĩa là cảm biến lý tưởng, output bao nhiêu đo về được bấy nhiêu, đúng giá trị và ngay lập tức. Nhưng trong thực tế chúng ta không đo được như thế. Cảm biến thường bị zoom lại, vd 100C thì đo được 1V, 200C thì 2V, từ 1 và 2 V bạn có thể suy ra được giá trị nhiệt độ thật là 100,200C. Trường hợp này cảm biến ko còn là 1 sợi dây nữa mà là 1 khâu khuếch đại K=1/100. Gain K này sẽ tham gia vào hàm truyền kín của hệ. Ta có thể dễ dàng triệt tiêu nó bằng cách ở trong chương trình PLC nhân 100 vào giá trị đọc được từ cảm biến.

Ngoài ra cảm biến ko chỉ zoom output lại, mà nó còn làm trễ output, vd vào thời điểm 1s nhiệt là 100C, nhưng mãi đến 1.01s cảm biến mới đạt tới giá trị này, nghĩa là trễ 0.01s . Trong trường hợp này, cũng là trường hợp của bạn, cảm biến được mô hình hoá thành khâu quán tính bậc 1 với các thông số do nhà sản xuất cung cấp. Nếu thông số trễ là quá nhanh so với biến thiên của đại lượng cần đo thì ta có thể bỏ qua, xem như chỉ có zoom. Vd lò nhiệt 1ph mới tăng 1C mà cảm biến trễ 1s thì coi như bỏ qua được.

Khâu quán tính này sẽ tham gia vào hàm truyền kín và ảnh hưởng đến cực của hệ thống.

[klong19]

à, mà nếu công việc của bạn ko thuộc dạng bảo mật, bạn có thể post sơ đồ cơ cấu của hệ cũng như sơ đồ khối của bạn lên đây ko ? như vậy mới dễ thảo luận hơn

[kimdinhthai]

1&3. mình ko biết trả lời bạn, nhưng câu hỏi của bạn cần khái quát hơn, trên diễn đàn đâu có ai làm với cái lò nhiệt của bạn nên sẽ chẳng ai hiểu câu hỏi của bạn đâu.
2.
Bạn có 1 ý nghĩ sai rằng cứ hễ lò nhiệt là gán cho khâu quán tính, sai nhiều hơn là cho rằng chỉ có 1 bộ thông số duy nhất cho khâu quán tính đó. Bây giờ bạn hãy quên đi những danh từ lò nhiệt, khâu quán tính,... chúng chỉ là cái tên gọi để dễ gọi thôi. Mình ko hiểu luận văn của sv năm trên thì có liên quan gì đến cái lò nhiệt của bạn chứ. Trừ khi luận văn đó là làm trên chính cái lò mà bạn đang làm, còn nếu là cái lò của cty nằm bên cạnh thì cũng ko liên quan gì cả.

Đối tượng nghĩa là máy móc trong thực tế. Nhìn từ sơ đồ khối trong môn đktđ thì nó là tất cả những gì nằm giữa điểm ouput của controller (ở đây là PID) và output của cả hệ thống. Output của controller gọi là tín hiệu đk, output của cả hệ thống gọi là đáp ứng.

Nhìn từ ở ngoài thực tế thì đối tượng là máy móc, là phần cứng mà bạn cần đk. Bộ đk là phần mềm, nó được chúng ta thêm vào sau đó để thực hiện công việc xuất ra tín hiệu đk để đk máy móc.

Trong trường hợp của bạn thì đối tượng là hệ van-lò chứ ko phải là vùng nhiệt. Nhiệt độ của lò là output của hệ, bạn muốn đk hệ van-lò sao cho nhiệt độ output này nằm trong vùng nhiệt nào đó, vùng nhiệt mong muốn này chính là input trong sơ đồ khối, gọi là điểm đặt, tiếng Anh gọi là reference.

Cảm biến chính là feedback của hệ. Trong sơ đồ khối thường học nó chính là sợi dây nối từ output về bộ hiệu để tính sai số. Sợi dây nghĩa là cảm biến lý tưởng, output bao nhiêu đo về được bấy nhiêu, đúng giá trị và ngay lập tức. Nhưng trong thực tế chúng ta không đo được như thế. Cảm biến thường bị zoom lại, vd 100C thì đo được 1V, 200C thì 2V, từ 1 và 2 V bạn có thể suy ra được giá trị nhiệt độ thật là 100,200C. Trường hợp này cảm biến ko còn là 1 sợi dây nữa mà là 1 khâu khuếch đại K=1/100. Gain K này sẽ tham gia vào hàm truyền kín của hệ. Ta có thể dễ dàng triệt tiêu nó bằng cách ở trong chương trình PLC nhân 100 vào giá trị đọc được từ cảm biến.

Ngoài ra cảm biến ko chỉ zoom output lại, mà nó còn làm trễ output, vd vào thời điểm 1s nhiệt là 100C, nhưng mãi đến 1.01s cảm biến mới đạt tới giá trị này, nghĩa là trễ 0.01s . Trong trường hợp này, cũng là trường hợp của bạn, cảm biến được mô hình hoá thành khâu quán tính bậc 1 với các thông số do nhà sản xuất cung cấp. Nếu thông số trễ là quá nhanh so với biến thiên của đại lượng cần đo thì ta có thể bỏ qua, xem như chỉ có zoom. Vd lò nhiệt 1ph mới tăng 1C mà cảm biến trễ 1s thì coi như bỏ qua được.

Khâu quán tính này sẽ tham gia vào hàm truyền kín và ảnh hưởng đến cực của hệ thống.

Cảm ơn klong19 nhiều lắm! xin nhờ bạn làm rõ thêm cho mình, điều này mình ko hiểu: Nếu cảm biến chính là feedback của hệ, mà đầu ra của cảm biến lại là điện áp 5V (chẳng hạn như vậy). Trong khí đó giá trị đặt là nhiệt độ mong muốn (ví dụ 1000C). Cả hai tín hiệu từ cảm biến và reference đều được đưa đến bộ cộng để tính độ sai lệch e. Như vậy 2 tín hiệu khác nhau (điện áp, nhiệt độ), và giá trị khác nhau (5V và 1000C) thì làm sao cùng đưa đến bộ cộng để tính sai lệch e được? mình nghĩ tín hiệu ra của cảm biến phải đc kết nối với khâu chuyển đổi tín hiệu nữa chứ?

[kimdinhthai]

à, mà nếu công việc của bạn ko thuộc dạng bảo mật, bạn có thể post sơ đồ cơ cấu của hệ cũng như sơ đồ khối của bạn lên đây ko ? như vậy mới dễ thảo luận hơn

bài toán của mình là điều khiển nhiệt độ các vùng (sấy, nung, đồng nhiệt): tức là điều khiển van cấp dầu (nhiên liệu đốt), van cấp khí để đốt lò (thông qua các mỏ đốt) đạt nhiệt độ yêu cầu. mình xem tỉ lệ dầu/khí đã được tính toán sẵn. Vì thế, vấn đề chỉ còn là điều khiển van cấp dầu sao cho nhiệt độ lò nung đạt nhiệt độ mong muốn.
Sơ đồ mình ko có gì ngoài bản vẽ cấp điện cho lò nung (dài tới 400 trang). Còn sơ đồ tổng quan hệ đk: thì như trên mình nói đó, ko có gì ngoài bộ đk PID, van cấp dầu, van cấp khí, lò, sensor.