Xây dựng bộ điều khiển tách kênh nhiệt độ - độ ẩm cho buồng lên men dựa trên mô hình mô phỏng CFD

Bài viết đề xuất một phương pháp nhận dạng đối tượng nhiệt độ, độ ẩm tương đối cho buồng lên men thực phẩm trong điều kiện không thể tiến hành nghiên cứu thực nghiệm do quá trình sản xuất là liên tục. Mô hình mô phỏng CFD được sử dụng để xây dựng đặc tính quá độ của đối tượng điều khiển.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Xây dựng bộ điều khiển tách kênh nhiệt độ - độ ẩm cho buồng lên men dựa trên mô hình mô phỏng CFD 12*NLN *155-01/2021 Số: 155- 1/2021 Trang 12 - 17XÂY DỰNG BỘ ĐIỀU KHIỂN TÁCH KÊNH NHIỆTĐỘ - ĐỘ ẨM CHO BUỒNG LÊN MEN DỰA TRÊNMÔ HÌNH MÔ PHỎNG CFDLê Kiều Hiệp*, Nguyễn Văn ThôngViện Khoa học và Công nghệ Nhiệt Lạnh, ĐH Bách Khoa Hà NôiNgày nhận bài: 06/12 /2020 Ngày nhận bài được sửa theo ý kiến phản biện: 18/01/2021Ngày bài được duyệt đăng: 25/01/2021 Nhiệt độ và độ ẩm tương đối của không khí là hai trong số những yêu cầu kỹ thuật của một số quá trình sản xuất, chế biến thực phẩm. Tuy nhiên, việc điều khiển chính xác hai thông số này bằng các sử dụng các vòng điều khiển độc lập rất khó đạt được. Trong bài báo này, chúng tôi đề xuất một phương pháp nhận dạng đối tượng nhiệt độ, độ ẩm tương đối cho buồng lên men thực phẩm trong điều kiện không thể tiến hành nghiên cứu thực nghiệm do quá trình sản xuất là liên tục. Mô hình mô phỏng CFD được sử dụng để xây dựng đặc tính quá độ của đối tượng điều khiển. Qua đó, mô hình hàm truyền của đối tượng nhiệt độ, độ ẩm và các ảnh hưởng chéo giữa hai yếu tố này đã được xác định. Các kết quả mô phỏng trên phần mềm Matlab – Simulink đã cho thấy bộ điều khiển nhiệt độ - độ ẩm tách kênh chỉ hoạt động tốt khi sử dụng thêm các mạch bù ảnh hưởng chéo.1. TỔNG QUAN lạnh có chiều dày 100 mm, hai mặt được bọc inox để Cùng với sự phát triển của nền kinh tế, công nghệ đảm bảo vệ sinh. Để thay đổi nhiệt độ, độ ẩm bênchế biến các sản phẩm nông nghiệp chất lượng cao trong buồng lên men, người ta lắp đặt 01 dàn lạnh cóđã và đang được chú trọng nghiên cứu phát triển công suất 5 kW lạnh (công suất nhiệt hiện xấp xỉ 3.8trong thời gian gần đây. Trong công nghệ chế biến kW, công suất nhiệt ẩn 1.2 kW theo thông số của nhàlên men các sản phẩm thịt, chất lượng sản phẩm phụ sản xuất), 01 bộ điện trở công suất 4 kW và 01 hệthuộc rất mạnh vào việc duy trì ổn định giá trị nhiệt độ thống phun ẩm sử dụng nguyên lý phun hơi nướcvà độ ẩm theo yêu cầu công nghệ. Trong giai đoạn bão hòa công suất điện trở đun nước là 4.5 kW, côngđầu của quá trình lên men, nhiệt độ và độ ẩm được suất sinh hơi bão hòa xấp xỉ 6.5 kg/h.duy trì ở mức cao (nhiệt độ lớn hơn 23 oC và độ ẩmlớn hơn 90%). Trong giai đoạn tiếp theo, nhiệt độ vàđộ ẩm buồng lên men được giảm dần. Đến cuối quá Điện trởtrình lên men, nhiệt độ và độ ẩm được duy trì ở mức Tạo ẩmxấp xỉ 10oC ÷ 15 oC và 50% ÷ 60%. Việc điều khiểnchính xác đồng thời hai yếu tố nhiệt độ và độ ẩm làyêu cầu bức thiết của thực tế sản xuất. Dàn lạnh Đối tượng nhiệt độ - độ ẩm là đối tượng phức tạphai chiều có sự ảnh hưởng chéo [1]. Có rất nhiều (a) (b)thuật toán điều khiển đã được áp dụng cho bài toán Hình 1: Sản phẩm thịt lên men (a) và hệ thống làm lạnh,điều khiển nhiệt độ - độ ẩm như điều khiển mờ, mạng gia nhiệt, tạo ẩm cho buồng lên men (b).nơ ron, điều khiển dự báo [2,3]. Bài báo này sẽ trình 3. BỘ ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ - ĐỘ ẨMbày khả năng ứng dụng bộ điều khiển tách kênhđược tổng hợp dựa trên chỉ số dao động mềm cho Thông thường, hàm truyền của đối tượng đượchệ thống buồng lên men. xác định bằng phương pháp thực nghiệm hoặc phương pháp giải tích. Tuy nhiên, đối với trường hợp2. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU phức tạp, phương pháp giải tích thường rất khó áp Đối tượng nghiên cứu của bài báo này là buồng dụng do bài toán có nhiều chiều, nhiều biến số và cólên men sử dụng để sản xuất mặt hàng thịt lên men. độ phi tuyến cao. Bên cạnh đó, do đặc trưng của quáBuồng lên men được lắp ghép từ các panel vách kho trình sản xuất là vận hành liên tục, mô hình của đối 13*NLN *155-01/2021tượng điều khiển không thể được lấy từ số liệu thực Mô hình mô phỏng CFD được trình bày trong hìnhnghiệm thu được khi thay đổi công suất gia nhiệt hoặc 2 với kích thước đúng bằng kích thước của buồng lênphun ẩm. Vì vậy, để xây dựng đường đặc tính quá độ men thực tế (cao 2500 mm, rộng 2000 mm, dài 3500của đ ...