Đồ Án HCMUTE: Chế Tạo và Điều Khiển Mô Hình Lò Nhiệt

• Tác giả: Ngô Đình Lập
• Người hướng dẫn: ThS. Võ Lâm Chương
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM
• Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Cơ Điện Tử
• Đề tài: Chế Tạo Và Điều Khiển Mô Hình Lò Nhiệt
• Loại tài liệu: Đồ Án Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

• LỜI CAM KẾT
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI
• 1.1. Tính cấp thiết của đề tài
• 1.2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
• 1.3. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
• 1.4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 1.4.1. Đối tượng nghiên cứu
• 1.4.2. Phạm vi nghiên cứu
• 1.5. Phương pháp nghiên cứu
• 1.6. Các phương pháp nghiên cứu cụ thể
• 1.7. Kết cấu luận văn
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. Mô hình hóa, nhận dạng hệ thống
• 2.2. Phân loại mô hình
• 2.3. Phương pháp xây dựng mô hình toán học
• 2.4. Nhận dạng vòng hở và nhận dạng vòng kín
• 2.5. Các bước nhận dạng hệ thống
• 2.6. Bộ điều khiển PID
• 3. CHƯƠNG 3: PHƯƠNG HƯỚNG VÀ CÁC GIẢI PHÁP VỀ NHẬN DẠNG HỆ THỐNG VÀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PID
• 3.1. Yêu cầu đề tài
• 3.2. Lưu đồ giải thuật của hệ thống
• 3.3. Các giải pháp nhận dạng hệ thống
• 3.4. Hàm truyền của khâu quán tính bậc một và bậc một có trễ
• 3.5. Khâu quán tính bậc cao
• 3.6. Lựa chọn giải pháp nhận dạng hệ thống
• 3.7. Các phương pháp thiết kế bộ điều khiển PID
• 3.7.1. Phương pháp điều chỉnh bằng tay
• 3.7.2. Xác định thông số cho bộ điều khiển PID bằng phương pháp thực nghiệm (phương pháp thứ 2 của Ziegler-Nichols)
• 3.7.3. Phương pháp Chien – Hrones – Reswick (CHR)
• 3.7.4. Phương pháp Cohen-Coon
• 3.7.5. Phương pháp Tyreus-Luyben
• 3.7.6. Sử dụng phần mềm
• 3.7.7. Lựa chọn phương pháp thiết kế bộ điều khiển PID
• 4. CHƯƠNG 4: ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ, TÍNH TOÁN THIẾT KẾ
• 4.1. Đề xuất công nghệ
• 4.2. Matlab Real-time Workshop
• 4.3. System Identification Toolbox
• 4.4. Phần cứng thu thập dữ liệu – Card PCI 6052E
• 4.5. Khối công suất
• 4.6. Tính toán thiết kế
• 4.6.1. Tính toán lựa chọn kích thước thùng gia nhiệt
• 4.6.2. Thiết kế cơ khí
• 4.6.3. Thiết kế mạch điện
• 4.6.4. Mô hình thực tế
• 5. CHƯƠNG 5: THỰC NGHIỆM - ĐÁNH GIÁ
• 5.1. Các bước chuẩn bị
• 5.2. Phần mềm, công cụ. Cài đặt chương trình
• 5.3. Nhận dạng hệ thống
• 5.4. Dữ liệu ban đầu về mô hình. Nhận dạng hệ thống bằng System Identification Toolbox
• 5.5. Điều khiển hệ thống
• KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Chế tạo mô hình lò nhiệt tại HCMUTE

Phần này tập trung vào quá trình chế tạo mô hình lò nhiệt tại HCMUTE, một dự án có ý nghĩa khoa học và thực tiễn, đáp ứng nhu cầu nghiên cứu và giảng dạy về điều khiển tự động. Dự án sử dụng phương pháp thực nghiệm để xây dựng mô hình toán học, tận dụng công cụ System Identification Toolbox của Matlab.

1.1. Tổng quan dự án

Dự án xuất phát từ sự cần thiết của việc nghiên cứu và ứng dụng điều khiển quá trình nhiệt trong bối cảnh tự động hóa ngày càng phổ biến. Mô hình lò nhiệt được chọn để mô phỏng các hệ thống nhiệt trong công nghiệp, từ đó giúp kiểm chứng lý thuyết và phát triển ứng dụng thực tế. Dự án được thực hiện tại HCMUTE, góp phần nâng cao chất lượng nghiên cứu và giảng dạy của trường.

1.2. Phương pháp tiếp cận

Nhóm tác giả đã lựa chọn phương pháp thực nghiệm để xây dựng mô hình toán học của hệ thống lò nhiệt. Phương pháp này cho phép xác định hàm truyền của hệ thống dựa trên dữ liệu thu thập từ thí nghiệm thực tế. Việc sử dụng System Identification Toolbox trong Matlab giúp đơn giản hóa quá trình nhận dạng và phân tích hệ thống.

II. Điều khiển mô hình lò nhiệt

Phần này trình bày về việc điều khiển nhiệt độ của mô hình lò nhiệt. Bộ điều khiển PID được lựa chọn do tính hiệu quả và khả năng ứng dụng rộng rãi. Việc nhận dạng hệ thống chính xác là yếu tố then chốt để thiết kế bộ điều khiển PID tối ưu.

2.1. Bộ điều khiển PID

Để kiểm soát nhiệt độ của lò nhiệt, nhóm nghiên cứu đã sử dụng bộ điều khiển PID. Đây là một dạng bộ điều khiển phổ biến trong điều khiển quá trình, có khả năng đáp ứng nhanh, độ chính xác cao và dễ dàng thực hiện.

2.2. Nhận dạng hệ thống

Việc nhận dạng hệ thống được thực hiện bằng cách thu thập dữ liệu đầu vào và đầu ra của mô hình lò nhiệt. Dựa trên dữ liệu này, hàm truyền của hệ thống được xác định, từ đó thiết kế bộ điều khiển PID phù hợp.

III. Kết quả và ứng dụng

Kết quả của dự án là một mô hình lò nhiệt hoàn chỉnh, có khả năng mô phỏng và điều khiển nhiệt độ chính xác. Mô hình này có thể ứng dụng trong giảng dạy, nghiên cứu và phát triển các hệ thống điều khiển nhiệt độ thực tế.

3.1. Đánh giá mô hình

Mô hình lò nhiệt được đánh giá dựa trên độ chính xác của hàm truyền nhận dạng được và khả năng điều khiển nhiệt độ theo yêu cầu. Các kết quả thực nghiệm cho thấy mô hình hoạt động ổn định và đáng tin cậy.

3.2. Ứng dụng thực tiễn

Mô hình lò nhiệt có thể được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như giáo dục, nghiên cứu khoa học, và công nghiệp. Mô hình cung cấp một công cụ hữu ích để giảng dạy về điều khiển quá trình, nghiên cứu các kỹ thuật điều khiển mới, và phát triển các hệ thống điều khiển nhiệt độ tiên tiến.