Bài giảng điều khiển quá trình 17

Mục đích của chương này nhằm giúp người học nắm rõ về vai trò của của mô hình trong nhiệm vụ phát triển hệ thống về phân tích, thiết kế hệ thống. Đồng thời nắm được những nguyên tắc cơ bản trong nhiệm vụ mô hình hoá quá trình.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng điều khiển quá trình 171.8 Giải thích ý nghĩa của các biểu tượng lưu đồ dưới đây.1.9. Vẽ lưu đồ P&ID cho các vòng điều khiển phản hồi sau:  điều khiển mức sử dụng tín hiệu vào/ra 4-20mA, bộ điều khiển DCS với giá trị đặt truyền từ máy tính.  điều khiển và hiển thị chênh lệch áp với tín hiệu vào/ra khí nén với một thiết bị điều khiển chuyên dụng, ghi chép giá trị áp suất bằng một thiết bị riêng.  điều khiển và hiển thị nhiệt độ với đầu vào RTD (mV), đầu ra 4 – 20mA tới van khí nén và bộ chuyển đổi I/P.  cảnh giới quá nhiệt với cảm biến chuyển mạch, tín hiệu ra logic đưa tới thiết bị báo động.3.1. Cho hệ thống bình chứa minh họa như hình vẽ. Giả sử đặc tính van là tuyến tính vàlưu lượng qua van được xác định như sau: P( t ) F  Cvl gs Hình 3.1. Bình chứa chất lỏng Trong đó F là lưu lượng ra (m3/s), Cv là hệ số van (m3/s.kPa1/2), l là độ mở van(m), ∆P là độ chênh áp qua van (kPa) và gs là trọng lượng riêng của chất lỏng (vô thứnguyên). a) Phân bài toán để nhận biết các biến quá trình. Đưa ra các giả thiết đơn giản hoá cần thiết. b) Viết phương trình vi phân biểu diễn động học của hệ thống. c) Phân tích bậc tự do của hệ thống, nêu ý nghĩa của bậc tự do đối với hệ thống này. d) Tuyến tính hoá mô hình ở điểm làm việc nếu phương trình xây dựng là chưa tuyến tính. e) Từ phương trình vi phân hãy chuyển sang mô hình hàm truyền đạt biểu diễn quan hệ giữa các biến vào, ra. f) Xây dựng bộ điều khiển cho hệ thống và thiết kế lưu đồ P&ID tương ứng. g) Mô phỏng trên các số liệu sau:  chất lỏng trong bình là nước, coi trọng lượng riêng gs = 1  độ mở van cố định 50%  Tại điểm làm việc mức nước trong bình là h=1.5 hệ số cỡ van Cv = 2.5.10-5 (m3/s.kPa1/2)  Tiết diện bình chứa là đều A=1m2 3.2. Xét một thiết bị gia nhiệt như trên hình vẽ. lượng chất lỏng có thể tích cố định là V(hệ thống tự chảy). Các dòng vào và ra có lưu lượng khối lần lượt là ω1 và ω (ω1 = ω),nhiệt độ T1 và T. Công suất nhiệt cấp từ sợi đốt là q. Sau khi đơn giản hoá người ta nhậnđược mô hình động học hệ thống như sau: dT VC  C(T1  T2 )  q dt Hình 3.2. Thiết bị gia nhiệt không điều khiển lưu lượng a) Để có được mô hình đơn giản hoá trên đây, ta phải đặt các giả thiết nào? Hãy đẫn dắt và kiểm chứng phương trình trên b) Xác định mô hình của hệ thống ở trạng thái xác lập c) Phân biệt và nêu rõ các tham số mô hình và các biến quá trình. d) Xác định số bậc tự do của mô hình quá trình và nêu rõ ý nghĩa của nó. e) Nhận biết các biến được điều khiển, biến điều khiển và biến nhiễu. f) Tuyến tính hoá mô hình ở điểm làm việc nếu phương trình xây dựng là chưa tuyến tính. h) Từ phương trình vi phân hãy chuyển sang mô hình hàm truyền đạt biểu diễn quan hệ giữa các biến vào, ra. i) Xây dựng bộ điều khiển cho hệ thống và thiết kế lưu đồ P&ID tương ứng.3.3. Xét hệ thống gia nhiệt minh hoạ như hình vẽ. quá trình tượng tự như trong bài 3.2,nhưng thể tích chất lỏng có thể thay đổi nhờ khả năng điều chỉnh lưu lượng ω. Hình 3.3. Thiết bị gia nhiệt có điều khiển lưu lượng a) Hãy xây dựng mô hình động học cho hệ thống với mục đích thiết kế sách lược điều chỉnh. b) Đưa ra các giả thiết đơn giản hóa cần thiết, xác định số bậc tự do của mô hình và nhận biết các biến quá trình. c) Xác định dạng mô hình cho từng quan hệ vào ra. d) Xác định số bậc tự do của mô hình quá trình và nêu rõ ý nghĩa của nó. e) Nhận biết các biến được điều khiển, biến điều khiển và biến nhiễu. f) Tuyến tính hoá mô hình ở điểm làm việc nếu phương trình xây dựng là chưa tuyến tính. g) Từ phương trình vi phân hãy chuyển sang mô hình hàm truyền đạt biểu diễn quan hệ giữa các biến vào, ra. h) Nếu không bỏ qua quá trình truyền nhiệt từ sợi đốt sang chất lỏng, thì mô hình sẽ phức tạp thêm như thế nào? j) Xây dựng bộ điều khiển cho hệ thống và thiết kế lưu đồ P&ID tương ứng.3.4. Xét hệ thống thiết bị gia nhiệt tiếp xúc trực tiếp gắn động cơ khuấy lý tưởng với lưulượng khối hai dòng vào là ω1 và ω2 và một dòng ra ω. giả thiết tính chất của chất lỏngkhông thay đổi. a) Có điều khiển mức chất lỏng b) Mức chất lỏng trong bình là hằng số Hình 3.4. Hệ thống gia nhiệt tiếp xúc a) Phân biệt các biến quá trình, đưa ra các giả thiết đơn giản hoá cần thiết. b) Xây dựng mô hình động học cho hệ thống, c) Phân tích bậc tự do c ...