Luận văn: Ứng dụng Vi Xử Lý Điều Khiển Lò Sấy Gỗ Tự Động

Luận văn thạc sĩ: Ứng dụng vi xử lý điều khiển lò sấy gỗ tự động. Nghiên cứu giải pháp nâng cao hiệu quả sấy, tiết kiệm năng lượng và tối ưu quy trình.

• Tác giả: Lương Đức Thịnh
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Hồng Quang
• Trường học: Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Tự động hóa
• Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng vi xử lý trong điều khiển lò sấy gỗ tự động
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ khoa học
• Năm xuất bản: 2009
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• Lời cam đoan
• MỞ ĐẦU
• Danh mục hình vẽ
• 1. Chương 1: TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ XẤY GỖ
• 1.1. Khái quát về vấn đề sấy gỗ
• 1.2. Khái quát về lịch sử sấy gỗ trên thế giới
• 1.3. Thực trạng công nghệ sấy gỗ tại việt nam
• 1.4. Cơ sở lý thuyết cho công nghệ sấy gỗ
• 1.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng sấy
• 1.6. Lựa chọn quy trình sấy gỗ
• 2. Chương 2: Cơ sở hệ thống điều khiển quá trình
• 2.1. Tổng quan hệ thống điều khiển quá trình
• 2.2. Quá trình và các biến quá trình
• 2.3. Các thành phần cơ bản của hệ thống điều khiển quá trình
• 2.4. Mô hình hoá quá trình
• 2.5. Phương pháp thực nghiệm
• 2.6. Cơ sở thiết kế điều khiển
• 2.7. Cấu trúc điều khiển
• 2.8. Thiết kế bộ điều khiển
• 3. Chương 3: Điều khiển mờ
• 3.1. Định nghĩa tập mờ
• 3.2. Biến ngôn ngữ
• 3.3. Luật hợp thành mờ
• 3.4. Thiết kế hệ điều khiển mờ
• 3.5. Bộ điều khiển mờ cơ bản
• 3.6. Nguyên lý điều khiển mờ
• 3.7. Nguyên tắc tổng hợp bộ điều khiển mờ
• 3.8. Xây dựng luật điều khiển
• 3.9. Chọn thiết bị hợp thành
• 3.10. Chọn nguyên lý giải mờ
• 3.11. Các bộ điều khiển mờ
• 3.11.1. Bộ điều khiển theo luật P
• 3.11.2. Bộ điều khiển theo luật PI
• 3.11.3. Bộ điều khiển theo luật PD
• 3.11.4. Bộ điều khiển mờ PID
• 3.11.5. Bộ điều khiển mờ thích nghi
• 4. Chương 4: XÂY DỰNG MÔ HÌNH BỘ ĐIỀU KHIỂN MỜ TỰ CHỈNH VÀ CÁC KẾT QUẢ MÔ PHỎNG MATLAB
• 4.1. Mô hình bộ điều khiển mờ tự chỉnh
• 4.2. Xây dựng biến ngôn ngữ và hàm liên thuộc
• 4.3. Xác định hàm liên thuộc
• 4.4. Sơ đồ hệ thống xây dựng trên Simulink
• 4.4.1. Bộ điều khiển mờ cho tín hiệu điều khiển
• 4.4.2. Bộ điều khiển mờ tạo tín hiệu cho hệ số tự chỉnh α
• 4.5. Các kết quả mô phỏng đạt được
• 4.5.1. Hệ thống tuyến tính bậc 2
• 4.5.2. Hệ thống ổn định cận biên
• 4.6. Áp dụng bộ điều khiển mờ tự chỉnh cho điều chỉnh nhiệt độ
• 4.6.1. Nhận dạng lò điện trở
• 4.6.2. Xác định mô hình đối tượng của hệ thống
• 4.6.3. Phương pháp Ziegler – Nichols để xác định tham số cho bộ điều khiển PID truyền thống
• 4.6.4. Kết quả mô phỏng
• 5. Chương 5: Thiết kế hệ thống lò sấy gỗ tự động
• 5.1. Thiết kế hệ thống điều khiển
• 5.1.1. Tổng quan về MSP 430
• 5.1.2. Thiết kế phần cứng cho bộ điều khiển
• 5.2. Thiết kế hệ thống công suất
• 5.3. Thiết kế mạch điều khiển
• 5.4. Hệ thống quạt tuần hoàn
• 5.5. Hệ thống thoát ẩm
• 5.6. Hệ thống phun ẩm
• 5.7. Hệ thống cửa chính cửa kiểm tra
• 5.8. Hệ thống nâng hạ cánh cửa chính
• Tài liệu tham khảo

Tóm tắt

I. Tổng quan về điều khiển lò sấy gỗ tự động Cách tiếp cận

Gỗ là một nguồn tài nguyên quý giá, gắn liền với đời sống con người từ xa xưa. Ngày nay, nhu cầu sử dụng gỗ ngày càng tăng cao, đặc biệt trong ngành xây dựng và chế biến lâm sản. Tuy nhiên, gỗ thường gặp phải tình trạng cong vênh trong quá trình sử dụng, nguyên nhân chính là do quá trình sấy gỗ chưa đạt chuẩn. Trước đây, phương pháp sấy gỗ chủ yếu là phơi tự nhiên, phụ thuộc nhiều vào thời tiết và chất lượng không ổn định. Sự ra đời của hệ thống điều khiển lò sấy gỗ tự động đã giải quyết được vấn đề này, nâng cao chất lượng sản phẩm gỗ. Tuy nhiên, các hệ thống này chủ yếu nhập khẩu, giá thành cao. Do đó, việc nghiên cứu ứng dụng vi xử lý trong điều khiển lò sấy gỗ tự động là một hướng đi tiềm năng, tạo ra sản phẩm mang thương hiệu Việt.

1.1. Lịch sử phát triển công nghệ sấy gỗ trên thế giới

Từ thời xa xưa, con người đã biết cách hong khô gỗ để tăng độ bền. Các nước có nền công nghiệp phát triển cao đều có ngành công nghiệp chế biến gỗ tiên tiến. Công nghệ sấy gỗ đã đạt đến trình độ tiêu chuẩn hóa quốc gia và quốc tế, bao gồm chế độ sấy, thiết bị và tiêu chuẩn kiểm tra sản phẩm. Các phương pháp sấy đặc biệt như sấy chân không, sấy cao tần, sấy bằng hơi quá nhiệt, sấy bằng năng lượng mặt trời đang được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi. Kỹ thuật điều khiển tự động được chú trọng phát triển. Công nghệ sấy và chế độ sấy vẫn là vấn đề quan trọng, thường theo tiêu chuẩn của Nga, Pháp, Anh. Ở Việt Nam, chế độ sấy của Nga và Anh được sử dụng phổ biến.

1.2. Thực trạng công nghệ sấy gỗ công nghiệp tại Việt Nam

Việt Nam vốn là nước nông nghiệp với nền công nghiệp còn lạc hậu. Sau những năm đổi mới, nhu cầu xây dựng và tiêu dùng tăng cao, cùng với sự quan tâm của nhà nước, công nghiệp sấy gỗ mới bắt đầu phát triển. Trước đây, phương pháp sấy chủ yếu là phơi tự nhiên, phụ thuộc vào thời tiết và chất lượng không cao. Thiết bị sấy gỗ nhập khẩu từ nước ngoài, chủ yếu là lò sấy hơi nước và lò sấy ngưng tụ ẩm. Từ năm 1990, thiết bị sấy sản xuất trong nước cũng dần phát triển, thường là tường gạch, bê tông, gia nhiệt bằng hơi lò đốt. Cùng với thiết bị sấy, công nghệ sấy cũng dần được quan tâm cải tiến và áp dụng, nâng cao chất lượng sấy gỗ ở Việt Nam. Hy vọng công nghệ sấy gỗ ở Việt Nam sẽ ngày càng phát triển cùng với ngành chế biến gỗ của thế giới.

II. Thách thức trong điều khiển tự động lò sấy gỗ hiện nay

Mặc dù các hệ thống điều khiển lò sấy gỗ tự động đã mang lại nhiều lợi ích, nhưng vẫn còn tồn tại một số thách thức cần giải quyết. Thứ nhất, việc đảm bảo chất lượng sấy đồng đều trên toàn bộ mẻ gỗ là một vấn đề nan giải. Các yếu tố như kích thước, độ ẩm ban đầu của gỗ không đồng nhất, sự phân bố nhiệt độ và độ ẩm không đều trong lò có thể dẫn đến tình trạng gỗ bị nứt nẻ, cong vênh. Thứ hai, việc tối ưu hóa năng lượng tiêu thụ trong quá trình sấy là một yêu cầu cấp thiết. Các lò sấy gỗ thường tiêu thụ một lượng lớn năng lượng, đặc biệt là các lò sấy sử dụng nhiệt điện. Do đó, việc áp dụng các giải pháp tiết kiệm năng lượng, như sử dụng năng lượng tái tạo, tối ưu hóa quy trình sấy là rất quan trọng. Thứ ba, chi phí đầu tư và vận hành hệ thống điều khiển tự động là một rào cản đối với nhiều doanh nghiệp, đặc biệt là các doanh nghiệp vừa và nhỏ. Việc nghiên cứu và phát triển các hệ thống điều khiển tự động có chi phí hợp lý, dễ sử dụng, bảo trì là rất cần thiết.

2.1. Các yếu tố ảnh hưởng chất lượng sấy gỗ công nghiệp

Chất lượng gỗ sấy chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố. Cấu tạo gỗ ảnh hưởng đến vận chuyển ẩm. Gỗ giác vận chuyển ẩm tốt hơn lõi, gỗ thẳng thớ dễ sấy hơn gỗ xoắn. Hình thức phân bố tế bào mạch gỗ cũng quan trọng. Tia gỗ gây chênh lệch tính chất giữa chiều xuyên tâm và tiếp tuyến. Các chất chiết xuất, chất tích tụ cản trở vận chuyển ẩm. Tính chất vật lý của gỗ: Khối lượng thể tích quyết định chế độ sấy. Điểm bão hòa thớ gỗ đánh dấu sự có mặt của nước tự do. Độ ẩm bão hòa thớ gỗ là mốc đánh giá thay đổi tính chất của gỗ. Độ ẩm cân bằng phụ thuộc vào loại gỗ, trạng thái môi trường. Tính dẫn nhiệt, dẫn điện quan trọng trong quá trình làm nóng gỗ. Quy cách kích thước và Loại nguyên liệu cũng ảnh hưởng đến chất lượng sấy.

2.2. Lựa chọn quy trình sấy gỗ hiệu quả và tối ưu chi phí

Sấy là một công đoạn sản xuất, yêu cầu về năng suất, chất lượng và chi phí. Chế độ sấy phải đảm bảo gỗ đạt chất lượng yêu cầu, thời gian sấy ngắn nhất và chi phí sấy thấp nhất. Các chế độ sấy được phân loại theo nhiệt độ, mức độ ảnh hưởng đến chất lượng gỗ hoặc theo nguyên tắc điều hành. Phân loại theo nhiệt độ: chế độ nhiệt độ cao (T>100 oC) và chế độ nhiệt độ thấp (chủ yếu dùng ở Việt Nam). Phân loại theo mức độ ảnh hưởng: chế độ sấy mềm, cứng và thông thường. Phân loại theo nguyên tắc tiến hành: chế độ sấy 2 cấp, 3 cấp và nhiều cấp. Lựa chọn chế độ sấy phức tạp do gỗ Việt Nam đa dạng, độ ẩm và chiều dày ván không đồng nhất. Phân loại gỗ theo 4 nhóm công nghệ sấy dựa vào khối lượng riêng và đặc tính cấu tạo. Độ dày ván cũng cần được xem xét. Yêu cầu chất lượng phụ thuộc vào mục đích sử dụng gỗ sau khi sấy. Độ ẩm ban đầu của gỗ càng cao, nhiệt độ sấy càng thấp.

2.3. Ứng dụng bộ điều khiển số bằng vi xử lý trong quy trình sấy

Ngày nay, với sự phát triển của bộ vi xử lý tốc độ cao và kỹ thuật đo tiên tiến, việc điều khiển các quá trình nhiệt bằng bộ điều khiển số là hoàn toàn khả thi. Trong đồ án này, em xin phép áp dụng bộ vi xử lý MSP430 của hãng Texas Intruments để xây dựng bộ điều khiển cho quá trình gia nhiệt trong lò sấy gỗ.

III. Nghiên cứu ứng dụng vi xử lý MSP430 trong điều khiển lò

Để giải quyết bài toán trên, một giải pháp khả thi là sử dụng vi xử lý MSP430 của Texas Instruments. MSP430 là một dòng vi điều khiển mạnh mẽ, tiết kiệm năng lượng, tích hợp nhiều tính năng phù hợp cho việc điều khiển các thiết bị công nghiệp. Sử dụng MSP430, chúng ta có thể xây dựng một hệ thống điều khiển lò sấy gỗ tự động với khả năng thu thập dữ liệu từ các cảm biến nhiệt độ, độ ẩm, điều khiển các thiết bị gia nhiệt, thông gió, phun ẩm, và giám sát, điều khiển quy trình sấy theo thời gian thực. Ngoài ra, MSP430 còn hỗ trợ các giao thức truyền thông như RS232, cho phép kết nối với máy tính để giám sát, điều khiển từ xa, và lưu trữ dữ liệu.

3.1. Tổng quan về hệ thống điều khiển quá trình công nghiệp

Điều khiển quá trình là ứng dụng kỹ thuật điều khiển tự động trong điều khiển, vận hành và giám sát các quá trình công nghệ. Mục tiêu là đảm bảo chất lượng sản phẩm, hiệu quả sản xuất và an toàn. Việc xây dựng hệ thống điều khiển quá trình bao gồm phân tích, thiết kế, lập trình, chỉnh định và vận hành. Biến vào phản ánh tác động từ bên ngoài vào quá trình, ví dụ như lưu lượng dòng nguyên liệu, nhiệt độ hơi nước. Biến ra thể hiện tác động của quá trình ra bên ngoài, ví dụ như lưu lượng sản phẩm ra. Biến trạng thái mang thông tin về trạng thái bên trong quá trình, ví dụ như mức chất lỏng, nhiệt độ lò. Biến vào được phân loại thành biến điều khiển (có thể can thiệp) và nhiễu. Biến ra và biến trạng thái được gọi là biến cần điều khiển.

3.2. Các thành phần cơ bản của hệ thống điều khiển lò sấy gỗ

Hệ thống điều khiển quá trình công nghiệp bao gồm ba thành phần: thiết bị đo, thiết bị chấp hành và thiết bị điều khiển. Thiết bị đo (cảm biến, bộ chuyển đổi) cung cấp tín hiệu tỷ lệ với đại lượng đo, phản ánh chính xác diễn biến của quá trình. Thiết bị điều khiển thực hiện chức năng điều khiển theo luật đã thiết lập. Thiết bị chấp hành (van điều khiển, động cơ điện, máy bơm, quạt gió) nhận tín hiệu từ bộ điều khiển và can thiệp vào biến điều khiển. Tín hiệu ra từ cảm biến ®îc khuyÕch ®¹i, ®iÒu hoµ vµ chuyÓn ®«Ø sang mét d¹ng thÝch hîp cho thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn, chØ b¸o hoÆc truyÒn xa, vÝ dô dßng ®iÖn, ®iÖn ¸p, sè xung . thiÕt bÞ ®o cã nhiÖm vô ph¶i ph¶n ¸nh chÝnh x¸c diÔn biÕn cña qu¸ tr×nh. Trong nhiÒu trêng hîp, vai trß cña thiÕt bÞ ®o cã quyÕt ®Þnh to lín ®Õn ®é chÝnh x¸c cña qu¸ tr×nh ®iÒu khiÓn.

3.3. Thiết kế phần cứng cho bộ điều khiển sử dụng MSP430

Thiết kế phần cứng cho bộ điều khiển dựa trên vi điều khiển MSP430 yêu cầu lựa chọn các linh kiện phù hợp với yêu cầu của hệ thống. Các khối chính cần thiết kế bao gồm khối nguồn cung cấp, khối cảm biến (nhiệt độ, độ ẩm), khối điều khiển (MSP430), khối hiển thị (LCD), khối giao tiếp (RS232), và khối điều khiển công suất (triac, relay). Cần chú ý đến việc chống nhiễu và đảm bảo an toàn cho hệ thống. MSP430FG4618 được sử dụng khá rộng rãi trong hệ thống điều khiển công nghiệp. MSP430F2013 là phiên bản giá rẻ hơn, phù hợp cho các ứng dụng đơn giản.

IV. Mô hình hóa đối tượng và cơ sở thiết kế bộ điều khiển PID

Để điều khiển lò sấy gỗ hiệu quả, cần xây dựng mô hình toán học của đối tượng điều khiển. Có hai phương pháp chính: mô hình hóa lý thuyết (dựa trên các định luật vật lý, hóa học) và mô hình hóa thực nghiệm (dựa trên dữ liệu vào-ra thực tế). Mô hình hóa thực nghiệm ngày càng phổ biến do có công cụ phần mềm hỗ trợ mạnh mẽ. Bộ điều khiển PID (Proportional-Integral-Derivative) là bộ điều khiển thông dụng nhất trong các hệ thống điều khiển quá trình nhờ cấu trúc đơn giản, dễ hiểu, nhiều phương pháp hỗ trợ chỉnh định, và thích hợp cho nhiều quá trình công nghiệp.

4.1. Các phương pháp xây dựng mô hình lò sấy gỗ thực nghiệm

Mô hình hóa thực nghiệm (nhận dạng hệ thống) xây dựng mô hình toán học dựa trên dữ liệu vào-ra thực nghiệm. Các phương pháp bao gồm nhận dạng chủ động (tín hiệu vào được chủ động lựa chọn và kích thích) và nhận dạng thụ động (sử dụng dữ liệu vận hành thực tế). Các bước tiến hành: thu thập thông tin ban đầu, lựa chọn phương pháp nhận dạng, lấy số liệu thực nghiệm, quyết định dạng mô hình, xác định tham số mô hình, mô phỏng và đánh giá. Các phương pháp xác định tham số mô hình bao gồm: dựa trên đáp ứng quá độ, dựa trên đáp ứng tần số, và phương pháp bình phương tối thiểu.

4.2. Thiết kế bộ điều khiển PID truyền thống cho lò sấy gỗ

Thiết kế điều khiển bao gồm thiết kế cấu trúc điều khiển và thiết kế bộ điều khiển. Cấu trúc điều khiển (sách lược điều khiển) thể hiện quan hệ giữa các biến chủ đạo, biến đo và biến điều khiển. Có hai nguyên lý điều khiển cơ bản: điều khiển phân hồi (feedback) và điều khiển truyền thẳng (feedforward). Điều khiển phân hồi dựa trên việc liên tục đo giá trị biến được điều khiển và phản hồi thông tin về bộ điều khiển để tính toán lại giá trị của biến điều khiển. Bộ điều khiển PID có cấu trúc đơn giản, tuy nhiên khó đáp ứng đồng thời yêu cầu về bám giá trị đặt và loại bỏ nhiễu. Các phương pháp chỉnh định PID bao gồm: Ziegler-Nichols, Cohen-Coon...

V. Giải pháp điều khiển nâng cao Điều khiển logic mờ cho lò sấy gỗ

Ngoài PID, điều khiển mờ là một hướng tiếp cận đầy hứa hẹn. Điều khiển mờ cho phép điều khiển hệ thống dựa trên kinh nghiệm và kiến thức chuyên gia, thay vì mô hình toán học chính xác. Ưu điểm của điều khiển mờ là khả năng xử lý các hệ thống phi tuyến, không chắc chắn, và dễ dàng tích hợp các quy tắc điều khiển phức tạp. Tuy nhiên, điều khiển mờ cũng có một số nhược điểm, như việc thiết kế và điều chỉnh hệ thống có thể phức tạp, và khó đảm bảo tính ổn định và hiệu suất của hệ thống.

5.1. Cơ sở lý thuyết của điều khiển logic mờ Fuzzy Logic Control

Điều khiển mờ là phương pháp điều khiển dựa trên lý thuyết tập mờ. Tập mờ F xác định trên tập kinh điển M là một tập mà mỗi phần tử của nó là một cặp các giá trị (x, µ f (x)), trong đó x ∈ M và µ f là ánh xạ µ f : M → [0, 1], ánh xạ µ f được gọi là hàm liên thuộc (phụ thuộc) của tập mờ F. Tập kinh điển M được gọi là cơ sở của tập mờ F. Biến ngô ngữ là cách thể hiện bằng ngôn ngữ của các biến điều khiển. Các giá trị của biến ngôn ngữ có miền giá trị vật lý tương ứng. Biến ngôn ngữ cần thiết cho quá trình mờ hóa (Fuzzifiezs) các giá trị rõ của đầu vào.

5.2. Thiết kế hệ điều khiển mờ cho lò sấy gỗ công nghiệp

Nguyên tắc cơ bản để điều khiển đó chính là việc khi đã nắm được kinh nghiệm từ hệ thống thiết kế thì ta hoàn toàn được đi theo các bước sau : + §Þnh nghÜa tÊt c¶ c¸c biÕn ng«n ng÷ vµo ra + §Þnh nghÜa tËp mê cho c¸c biÕn vµo ra + X©y dùng c¸c luËt ®iÒu khiÓn (mÖnh ®Ò hîp thµnh) + Chän thiÕt bÞ hîp thµnh (MAX-MIN, SUM-MIN…) + Chän nguyªn lý gi¶i mê + Tèi u cho hÖ thèng. Bé ®iÒu khiÓn mê c¬ b¶n Bé ®iÒu khiÓn mê c¬ b¶n cã d¹ng nh h×nh 3.4 gồm ba khâu chính là khâu mê ho¸, thiết bị thực hiện luật hợp thành và khâu giải mê.

VI. Mô hình bộ điều khiển mờ tự chỉnh cho hệ thống lò sấy

Để nâng cao hiệu quả điều khiển, có thể sử dụng bộ điều khiển mờ tự chỉnh, cho phép hệ thống tự động điều chỉnh các tham số của bộ điều khiển mờ dựa trên trạng thái của quá trình sấy. Trong đó có thể điều chỉnh hàm liên thuộc, luật điều khiển... Điều này giúp hệ thống thích ứng với các thay đổi của đối tượng điều khiển và môi trường bên ngoài, đảm bảo chất lượng sấy ổn định và tối ưu hóa năng lượng tiêu thụ.

6.1. Nguyên tắc hoạt động của bộ điều khiển mờ tự chỉnh

Nhiệm vụ của bộ điều khiển mờ tự chỉnh là liên tục quan sát diễn biến của quá trình thông qua 2 tham số là e và ∆e từ đó điều chỉnh các thông số của bộ điều khiển PID sao cho chất lượng điều khiển là tốt nhất. các nghiên cứu cho thấy phương pháp này giảm đáng kể giá trị quá điều chỉnh đối với quá trình bậc 2 với cùng thời gian ®¸p øng cña hÖ thèng.

6.2. Thiết kế hàm liên thuộc cho bộ điều khiển mờ tự chỉnh

Các biến ngôn ngữ cho tín hiệu vào bộ điều khiển , tín hiệu sai lêch(e ) và độ lệch của tín hiệu lệch (Δe). Độ tăng lên của tín hiệu ra bộ điều khiển (ΔU) của bộ điều khiển PI mờ và tín hiệu đầu ra U của bộ điều khiển PD mờ ®îc ®Þnh nghÜa víi b¶y gi¸ trÞ mê vµ hµm liªn thuéc t¬ng øng biÓu diÔn trªn h×nh 4. vµ ®Òu ®îc giíi h¹n trong kho¶ng [-1 1] Biến ngôn ngữ cho hệ số tự chỉnh α mờ ®îc ®Þnh nghÜa víi b¶y gi¸ trÞ mê vµ hµm liªn thuéc t¬ng øng biÓu diÔn trªn h×nh 4. vµ ®îc giíi h¹n trong kho¶ng [0 1]

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ XẤY GỖ .1 Khái quát về vÊn ®Ò xÊy gç .1 Khái quát về lịch sử xấy gỗ trên thế giới.2 Thùc tr¹ng c«ng nghÖ xÊy gç t¹i viÖt nam.2 C¬ së lý thuyÕt cho c«ng nghÖ xÊy gç .1 C¸c yÕu tè ¶nh hëng ®Õn chÊt lîng xÊy .2 Lùa chän quy tr×nh sÊy gç .15 Chương 2:c¬ s¬ hÖ thèng ®iÒu khiÓn qu¸ tr×nh .1 Tổng quan hÖ thèng ®iÒu khiÓn qu¸ tr×nh .1 Qu¸ tr×nh vµ c¸c biÕn qu¸ tr×nh .2 C¸c thµnh phÇn c¬ b¶n cña hÖ thèng ®iÒu khiÓn qu¸ tr×nh.2 M« h×nh ho¸ qu¸ tr×nh .2 Ph¬ng ph¸p thùc nghiÖm .3 C¬ së thiÕt kÕ ®iÒu khiÓn .1 CÊu tróc ®iÒu khiÓn.2 ThiÕt kÕ bé ®iÒu khiÓn. 28 Chương 3: ®iÒu khiÓn mê.1 §Þnh nghÜa tËp mê .2 BiÕn ng«n ng÷.3 LuËt hîp thµnh mê .2 ThiÕt kÕ hÖ ®iÒu khiÓn mê .1 Bé ®iÒu khiÓn mê c¬ b¶n .2 Nguyªn lý ®iÒu khiÓn mê .3 Nguyªn t¾c tæng hîp bé ®iÒu khiÓn mê.4 X©y dùng luËt ®iÒu khiÓn.5 Chän thiÕt bÞ hîp thµnh .6 Chän nguyªn lý gi¶i mê .3 C¸c bé ®iÒu khiÓn mê .1 Bé ®iÒu khiÓn theo luËt P .42 4 download by : skknchat@gmail.2 Bé ®iÒu khiÓn theo luËt PI .3 Bé ®iÒu khiÓn theo luËt PD .4 Bé ®iÒu khiÓn mê PID .5 Bé ®iÒu khiÓn mê thÝch nghi.44 Chương 4: XÂY DỰNG MÔ HÌNH BỘ ĐIỀU KHIỂN MỜ TỰ CHỈNH VÀ CÁC KẾT QUẢ MÔ PHỎNG MATLAB.1 Mô hình bộ điều khiển mờ tự chỉnh.2 X©y dùng biÕn ng«n ng÷ vµ hµm liªn thuéc .3 X¸c ®Þnh hµm liªn thuéc.2 Sơ đồ hệ thống xây dựng trên Simulink .1 Bộ điều khiển mờ cho tÝn hiệu điều khiÓn .2 Bộ điều khiển mờ tạo tín hiệu cho hệ số tự chỉnh α .3 Các kết quả mô phỏng đạt được.1 Hệ thống tuyến tính bậc 2.2 Hệ thống ổn định cận biên` .4 ¸p dông bé ®iÒu khiÓn mê tù chØnh cho ®iÒu chØnh nhiÖt ®é .1 Nhận dạng lò điện trở .2 Xác định mô hình đối tượng của hệ thống .3 Phương pháp Ziegler – Nichols để xác định tham số cho bộ điều khiển PID truyền thống .4 Kết quả mô phỏng .68 Chương 5: thiÕt kÕ hÖ thèng lß xÊy gç tù ®éng .1 ThiÕt kÕ hÖ thèng ®iÒu khiÓn.1 Tæng quan vÒ MSP 430.2 ThiÕt kÕ phÇn cøng cho bé ®iÒu khiÓn .2 ThiÕt kÕ hÖ thèng c«ng suÊt .2 ThiÕt kÕ m¹ch ®iÒu khiÓn .2 Hệ thống ổn qu¹t tuÇn hoµn` .3 HÖ thèng tho¸t Èm .4 HÖ thèng phun Èm .98 5 download by : skknchat@gmail.6 HÖ thèng cöa chÝnh cöa kiÓm tra .7 HÖ thèng n©ng h¹ c¸nh cöa chÝnh.100 Tài liệu tham khảo .101 6 download by : [e-mail] LuËn v¨n cao häc – 2009 Danh môc h×nh vÏ H×nh 2.1 : Qóa tr×nh vµ ph©n lo¹i biÕn qu¸ tr×nh H×nh 2.2 : C¸c thµnh phÇn cña hÖ ®iÒu khiÓn qu¸ tr×nh H×nh 2.3 : CÊu tróc tæng qu¸t cña ®iÒu khiÓn truyÒn th¼ng H×nh 2.4 : CÊu tróc tæng qu¸t cña bé ®iÒu khiÓn ph¶n håi.1 : M« t¶ gi¸ trÞ ng«n ng÷ b»ng tËp mê H×nh 3.2 : Hµm liªn thuéc cña luËt hîp thµnh µA⇒B (x,y) H×nh 3.2 : Bé ®iÒu khiÓn mê c¬ b¶n H×nh 3.3 : Bé ®iÒu khiÓn mê ®éng H×nh 3.4 : M¹ch ®iÒu khiÓn víi bé ®iÒu khiÓn mê H×nh 3.5 : Bé ®iÒu khiÓn mê nhiÒu ®Çu vµo, nhiÒu ®Çu ra H×nh 3.6 : Bé mê ®iÒu khiÓn nhiÖt ®é H×nh 3.7 : §Þnh nghÜa tËp mê cho biÕn ng«n ng÷ H×nh 3.8: B¶ng LuËt mê H×nh 3.9: Bé ®iÒu khiÓn mê tû lÖ H×nh3.10 : Bé ®iÒu khiÓn mê PI H×nh 3.11: Bé ®iÒu khiÓn mê PD H×nh 3.12: Bé ®iÒu khiÓn mê PID H×nh 4.1 : M« h×nh bé ®iÒu khiÓn mê tù chØnh H×nh 4.2 : BiÕn ng«n ng÷ vµ hµm liªn thuéc cña e,Δe, Δu H×nh 4.3 : BiÕn ng«n ng÷ vµ hµm liªn thuéc cña α H×nh 4.4 : B¶ng luËt hîp thµnh H×nh 4.5 : Sơ đồ hệ điều khiển PID mờ tự chỉnh Hình 4.6 : Đáp ứng của hệ thống tuyến tính bậc 2 khi L = 0.1 cho FPIC (--) và STFPIC (___) Hình 4.7 : Đáp ứng của hệ thống tuyến tính bậc 2 khi L = 0.2 cho FPIC (--); STFPIC (__): hệ số tự chỉnh α (….) 7 download by : [e-mail] LuËn v¨n cao häc – 2009 và tín hiệu điều khiển u (-.8: Đáp ứng của hệ thống tuyến tính bậc 2 khi L = 0.3 cho FPIC (--) và STFPIC (___) Hinh 4.9 : Đáp ứng của hệ thống ổn định cận biên khi L = 0.1 cho FPIC (--); STFPIC (___) Hình 4.10: Đáp ứng của hệ thống ổn định cận biên khi L = 0.2 cho FPIC (--); STFPIC (___) và khâu PI (….12: Đáp ứng của hệ thống ổn định cận biên khi L = 0.2 cho khâu PI (Kp = 0.00) và khâu PID (….13: Đáp ứng của hệ thống ổn định cận biên khi L = 0.3 cho FPIC (--); STFPIC (___) Hình 4.14: Đường đặc tính đối tượng lò điện trở ghi trên máy Hình 4.15: Mô hình đối tượng Hình 4.16: Xác định Kth Hình 4.17: Sơ đồ mô phỏng khi Kth = 11 Hình 4.18: Đặc tính hằng số tới hạn\ Hình 4.19: Đáp ứng của hệ thống lò điện trở cho FPIC (--); STFPIC (___)Và bộ PID chọn theo phương pháp Ziegler – Nichols Hình 4.20: Đáp ứng của hệ thống lò điện trở cho FPIC (--); STFPIC (___)Và bộ PID chọn theo phương pháp Ziegler – Nichols II H×nh 5.1: M« h×nh lß xÊy gç tù ®éng Hình 5.2: Sơ đồ cấu trúc MSP430 Hình 5.3: Cấu trúc CPU, thanh ghi và bộ nhớ H×nh 5.4: Kit øng dông dïng MSP 430 8 download by : [e-mail] LuËn v¨n cao häc – 2009 Hình 5.5: Sơ đồ các khối chính trong mạch ứng dụng MSP430 Hình 5.6: Sơ đồ nối khối nguồn cung cấp Hình 5.7: Hình dạng và kích thước của LCD SBLCDA4.8: Sơ đồ chân MSP430FG4618 Hình 5.9: Sơ đồ chức năng MSP430FG4618 Hình 5.10: Sơ đồ chân của MSP430F2013.11: Sơ đồ cấu trúc của MSP430F2013 Hình 5.12: Sơ đồ giao tiếp RS232 H×nh 5.13: S¬ ®å thiÕt bÞ cña Kit MSP-EXP430FG4618 Hình 5.14: Lu ®å ch¬ng tr×nh chÝnh Hình 5.15: Lu ®å ch¬ng tr×nh chÝnh H×nh 5.16: NhËt ký lß xÊy H×nh 5.17: Giao diÖn cµi ®Æt th«ng sè H×nh 5.18: Giao diÖn chÝnh cña bé ®iÒu khiÓn H×nh 5.19: S¬ ®å hÖ thèng c«ng suÊt H×nh 5.20: Ho¹t ®éng cña Thyristor H×nh 5.21: M¹ch t¹o nguån ®iªu khiÓn H×nh 5.22: M¹ch t¹o xung r¨ng ca H×nh 5.23: M¹ch so s¸nh H×nh 5.24: S¬ ®å m¹ch ®iÒu khiÓn Thyistor H×nh 5.25: M¹ch ®iÒu khiÓn thùc tÕ.26: Tñ ®iÒu khiÓn hÖ thèng nhiÖt H×nh 5.27: H×nh ¶nh vá lß xÊy hoµn thiÖn 9 download by : [e-mail] LuËn v¨n cao häc - 2009 Ch¬ng I Tæng quan quan vÒ c«ng nghÖ sÊy gç 1.1 Kh¸i qu¸t vÒ vÊn ®Ò sÊy gç 1.1 Tæng quan vÒ lÞch sö sÊy gç trªn thÕ giíi: Gç nh lµ mét phÇn kh«ng thÓ thiÕu ®îc cña con ngêi tõ thêi xa xa, gç dïng ®Ó lµm nhµ, vá th× ®îc lµm quÇn ¸o mÆc, gç kh« th× ®Ó gi÷ löa……Vµ còng tõ rÊt xa xa Êy con ngêi ®· biÕt hong kh« gç ®¶m b¶o ®é bÒn ®Ó dùng nhµ ë HiÖn nay nh÷ng níc cã nÒn c«ng nghiÖp ph¸t triÓn cao ®Òu cã nÒn c«ng nghiÖp chÕ biÕn gç tiªn tiÕn. Mçi c«ng ®o¹n ®Òu cã c«ng nghÖ riªng vµ thËm chÝ ngay c¶ trong mét thiÕt bÞ chÕ biÕn gç còng cã sù chuyªn m«n ho¸ gi÷a c¸c c«ng ty trong níc hay ngay c¶ ë níc ngoµi. Ngµy nay c«ng nghÖ sÊy ®· hoµn thiÖn ®Õn møc mµ nh÷ng chØ tiªu vÒ c«ng nghÖ kü thuËt ®· trë thµnh tiªu chuÈn ho¸ quèc gia vµ thËm chÝ lµ quèc tÕ ( chÕ ®é sÊy, thiÕt bÞ vµ tiªu chuÈn ho¸ vÒ kiÓm tra s¶n phÈm ….) Trªn thÕ giíi hiÖn nay c¸c ph¬ng ph¸p sÊy ®Æc biÖt ®· vµ ®ang ®îc ®a vµo nghiªn cøu, ¸p dông vµp lÜnh vùc sÊy gç víi quy m« ngµy cµng nhiÒu nh: ph¬ng ph¸p sÊy gç b¨ng ch©n kh«ng, sÊy cao tÇn sÊy b¨ng h¬i qu¸ nhiÖt, sÊy b»ng h¬i b·o hoµ, sÊy ngng tô Èm, sÊy b»ng n¨ng lîng mÆt trêi.

VÒ thiÕt bÞ sÊy cã xu híngchÕ t¹o vá lß sÊy b¨ng kim lo¹i, kÜ thuËt ®iÒu khiÓn tù ®éng ®· vµ ®ang ®îc nghiªn cøu vµ ®a vµo øng dông. VÒ c«ng nghÖ sÊy, chÕ ®é sÊy vÉn lµ vÊn ®Ò quan träng. ChÕ ®é sÊy thêng híng theo chÕ ®é sÊy cña Nga, Ph¸p, Anh,……ë ViÖt Nam sö dông chÕ ®é sÊy cña Nga vµ Anh lµ chÝnh. 10 download by : [e-mail] LuËn v¨n cao häc - 2009 1.2 Thùc tr¹ng c«ng nghÖ sÊy gç ë ViÖt Nam.: ViÖt Nam vèn dÜ lµ mét níc n«ng nghiÖp, cã nÒn c«ng nghiÖp cßn l¹c hËu.

Tõ sau nh÷ng n¨m ®æi míi do nhu cÇu vÒ x©y dùng, tiªu dïng,bªn c¹nh sù th«ng tho¸ng cña m«i trêng ®Çu t vµ quan träng h¬n c¶ ®ã lµ sù quan t©m cña nhµ níc ®èi víi ngµnh c«ng nghiÖp rõng vµ chÕ biÕn l©m sÈn th× c«ng nghiÖp sÊy gç míi b¾t ®Çu ph¸t triÓn. Tríc ®©y ph¬ng ph¸p sÊy gç chñ yÕu lµ b»ng c¸ch hong ph¬i theo tù nhiªn, ph¬ng ph¸p nµy chÞu hiÒu ¶nh hëng cña thêi tiÕt mµ chÊt lîng sau khi hong ph¬i th× kh«ng ®¹t kÕt qu¶ cao,gç thêng bÞ nøt nÎ sau khi ph¬i c¸ng g©y khã kh¨n cho viÖc gia c«ng ë c¸c giai ®o¹n sau. Lóc nµy nÒn kinh tÕ thÞ trêng ®ang dÇn ®¬c ph¸t triÓn vµ thiÕt bÞ sÊy gç ®· xuÊt hiÖn ë ViÖt Nam theo con ®êng nhËp ngo¹i chñ yÕu theo 2 d¹ng: lß sÊy h¬i níc vµ lß sÊy ngg tô Èm b»ng thiÕt bÞ l¹nh vá b»ng kim lo¹i. Tõ n¨m 1990 thiÕt bÞ sÊy ®îc chÕ t¹o trong níc còng dÇn ®îc ph¸t triÓn.

ThiÕt bi ®îc s¶n xuÊt trong níc ®a phÇn lµ têng g¹ch, bª t«ng, gia nhiÖt b»ng h¬i lß ®èt vµ h¬i níc. §i ®«i víi thiÕt bÞ sÊy c«ng nghÖ sÊy còng dÇn ®îc quan t©m c¶i thiÖn vµ ¸p dông do ®ã c«ng nghÖ sÊy ë ViÖt Nam ®îc n©ng lªn rÊt nhiÒu. Trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y, sù ph¸t triÓn cña nÒn c«ng nghiÖp ®· thu ®îc nhiÒu thµnh tùu to lín do tÝnh häc hái vµ s¸ng t¹o cña ngêi ViÖt Nam. Mong r»ng c«ng nghÖ sÊy gç ë ViÖt Nam sÏ ngµy cµng ph¸t triÓn h¬n n÷a cïng víi nÒn c«ng nghÖ chÕ biÕn gç cña thÕ giíi.2 C¬ sá lý thuyÕt cho c«ng nghÖ sÊy gç 1.1 C¸c yÕu tè ¶nh hëng ®Õn chÊt lîng sÊy: 11 download by : [e-mail] LuËn v¨n cao häc - 2009 ChÊt lîng gç sÊy cã thÓ ¶nh hëng rÊt nhiÒu bëi c¸c nh©n tè trong ®ã cã c¸c nh©n tè chÝnh sau: * C¸c nh©n tè vÒ cÊu t¹o gç : C¸c yÕu tè thuéc vÒ cÊu t¹o gç chñ yÕu ¶nh hëng ®Õn qu¸ tr×nh vËn chuyÓn Èm trong gç.Do vËy nã ¶nh hëng ®Õn chÊt lîng gç sÊy vµ lùa chän chÕ ®é sÊy.

+ Kh¶ n¨ng vËn chuyÓn Èm cña gç gi¸c tèt h¬n gç lâi +ChiÒu thí gç: nh÷ng lo¹i gç th¼ng thí dÔ sÊy h¬n nh÷ng lo¹i gç xo¾n thí vµ chÐo thí.