CHƯƠNG 1:BỘ PID VÀ CÁC KHỐI NĂNG NÂNG CAOTRONG PLC 3.Bộ điều khiển PID • Công thức mô tả bộ điều khiển PID Phụ thuộc, vi phân theo sai lệch (hình 1 .17a): 1 d CV (t ) K P e(t ) e(t ) TD e(t ) độ lệch TI dt Phụ thuộc, vi phân theo giá trị đo (hình 1 .17b): 1 d CV (t ) K P e(t ) e(t ) TD PV (t ) độ lệch TI dt Không phụ thuộc, vi phân theo sai lệch (hình 1 .18a): 1 d CV (t ) K P e(t ) TI e(t ) TD e(t ) độ lệch dt Không phụ thuộc, vi phân theo giá trị đo (hình 1 .18b): 1 d CV (t ) K P e(t ) TI e(t ) TD PV (t ) độ lệch dt VMQ 23 CHƯƠNG 1:BỘ PID VÀ CÁC KHỐI NĂNG NÂNG CAOTRONG PLC Phụ thuộc, vi phân theo sai lệch (hình 1. Bộ điều khiển PID T T • Công thức mô tả bộ điều khiển CV (n) K P e(n) e(i) D e(n) độ lệch PID TI i T Dạng PID số: Phụ thuộc, vi phân theo giá trị đo (hình 1 .17b): T T CV (n) K P e(n) e(i ) D PV (n) độ lệch TI i T Không phụ thuộc, vi phân theo sai lệch (hình 1 .18a): T TD CV (n) K P e(n) TI i e(i ) T e(n) độ lệch Không phụ thuộc, vi phân theo giá trị đo (hình 1 .18b): T T CV (n) K P e(n) TI i e(i) D PV (n) độ lệch T VMQ 24 CHƯƠNG 1:BỘ PID VÀ CÁC KHỐI NĂNG NÂNG CAOTRONG PLC 3. Bộ điều khiển PID • Các tham số khác chỉnh thuận nghịch – Hình dưới mô tả bộ điều khiển điều chỉnh nghịch với sai lệch được tính: – Sai lệch = SP – PV – Bộ điều khiển điều chỉnh thuận với sai lệch được tính: – Sai lệch = PV – SP VMQ 25 CHƯƠNG 1:BỘ PID VÀ CÁC KHỐI NĂNG NÂNG CAOTRONG PLC 3. Bộ điều khiển PID • Các chế độ điều khiển cơ bản - điều khiển bằng tay, điều khiển tự động, điều khiển theo chu trình (tracking) và điều khiển tầng.
Các chế độ này phân biệt nguồn tín hiệu đặt, tín hiệu điều khiển và chế độ bảo vệ VMQ 26 CHƯƠNG 1:BỘ PID VÀ CÁC KHỐI NĂNG NÂNG CAOTRONG PLC 3.Bộ điều khiển PID • Lựa chọn bộ điều khiển Đối tượng là khâu tỷ lệ Yêu cầu bộ điều khiển I. Khi đáp ứng của đối tượng thay đổi theo dạng như hình 21a, đối tượng chỉ bao gồm 1 khâu khuếch đại và bộ điều khiển chỉ cần 1 thành phần tích phân. Các ví dụ về đối tượng là khâu tỷ lệ: Điều khiển tốc độ của máy nén ly tâm Điều khiển lưu lượng chất lỏng có cơ cấu điều chỉnh tác động nhanh hình 21 VMQ 27 CHƯƠNG 1:BỘ PID VÀ CÁC KHỐI NĂNG NÂNG CAOTRONG PLC 3.Bộ điều khiển PID • Lựa chọn bộ điều khiển Đối tượng là khâu bậc một Yêu cầu bộ điều khiển PI. Khi đáp ứng của đối tượng có dạng giống khâu bậc một như hình 1 .21b, bộ điều khiển phải cần cả hai thành phần là tích phân và tỷ lệ.
Rất nhiều hệ thống trong công nghiệp sử dụng bộ điều khiển dạng này. Các ví dụ về đối tượng có dạng khâu bậc một: Điều khiển áp suất của khí Điều khiển lưu lượng chất lỏng có cơ cấu điều chỉnh tác động chậm Điều khiển nồng độ VMQ 28 CHƯƠNG 1:BỘ PID VÀ CÁC KHỐI NĂNG NÂNG CAOTRONG PLC 3.Bộ điều khiển PID • Lựa chọn bộ điều khiển Đối tượng là khâu bậc hai có nhiễu Yêu cầu bộ điều khiển PID. Khi đáp ứng của khâu có dạng giống khâu bậc hai như hình 1 .21c và tín hiệu cần điều khiển cho bị ảnh hưởng của nhiễu nhưng không lớn thì bộ điều khiển yêu cầu phải có thêm khâu vi phân cùng với khâu tỷ lệ và khâu tích phân. Lưu ý rằng khâu vi phân khuếch đại cả nhiễu và tín hiệu cần điều khiển bị ảnh hưởng bởi điều này.
Do vậy khâu vi phân được dùng rất hạn chế. Một ví dụ về đối tượng có dạng khâu bậc hai có nhiễu nhỏ là hệ thống điều khiển nhiệt độ. VMQ 29 CHƯƠNG 1:BỘ PID VÀ CÁC KHỐI NĂNG NÂNG CAOTRONG PLC 3. Bộ điều khiển PID • Lựa chọn bộ điều khiển Đối tượng là khâu tích phân Yêu cầu bộ điều khiển P.
Nếu đáp ứng của đối tượng có dạng tích phân như hình 1.21d, hệ thống không thể tự điều chỉnh và bộ điều khiển chỉ cần khâu tỷ lệ. Một vài hệ thống có thể cần thêm khâu tích phân. Một ví dụ về đối tượng là khâu tích phân: điều khiển mức trong bình bằng lưu lượng vào hoặc ra. VMQ 30 CHƯƠNG 1:BỘ PID VÀ CÁC KHỐI NĂNG NÂNG CAOTRONG PLC 3.
Bộ điều khiển PID Lựa chọn bộ điều khiển VMQ 31 CHƯƠNG 1:BỘ PID VÀ CÁC KHỐI NĂNG NÂNG CAOTRONG PLC 3. Bộ điều khiển PID Điều chỉnh bộ điều khiển PID • Cấu hình khởi động hệ thống Bảng 1 .1 Các tham số khi khởi động của bộ điều khiển PID KP TI(phút) TD(phút) Lưu lượng 0.05 Mức chất lỏng 2.0 0 VMQ 32 CHƯƠNG 1:BỘ PID VÀ CÁC KHỐI NĂNG NÂNG CAOTRONG PLC 3. Bộ điều khiển PID • Ảnh hưởng khi thay đổi tham số VMQ 33 CHƯƠNG 1:BỘ PID VÀ CÁC KHỐI NĂNG NÂNG CAOTRONG PLC 3.Bộ điều khiển PID VMQ 34 CHƯƠNG 1:BỘ PID VÀ CÁC KHỐI NĂNG NÂNG CAOTRONG PLC 3. Bộ điều khiển PID Điều chỉnh bộ điều khiển PID Phương pháp chỉnh định vòng kín • Phương pháp chỉnh định vòng kín Zieger-Nichols VMQ 35 CHƯƠNG 1:BỘ PID VÀ CÁC KHỐI NĂNG NÂNG CAOTRONG PLC 3.
Bộ điều khiển PID Điều chỉnh bộ điều khiển PID Phương pháp chỉnh định vòng kín • Phương pháp chỉnh định vòng kín Zieger-Nichols VMQ 36 CHƯƠNG 1:BỘ PID VÀ CÁC KHỐI NĂNG NÂNG CAOTRONG PLC 3. Bộ điều khiển PID Điều chỉnh bộ điều khiển PID Phương pháp chỉnh định vòng kín Phương pháp chỉnh định dao động tắt dần Phương pháp được áp dụng với hệ thống cho phép dao động. Hệ thống sau khi chỉnh định theo phương pháp này có hệ số tắt dần là ¼ (hình 1. VMQ 37 CHƯƠNG 1:BỘ PID VÀ CÁC KHỐI NĂNG NÂNG CAOTRONG PLC 3.Bộ điều khiển PID Điều chỉnh bộ điều khiển PID Phương pháp chỉnh định vòng hở Quá trình tự chỉnh có mô hình tuyến tính bậc một Hàm truyền đạt tổng quát của đối tượng tuyến tính bậc một như sau: Ke s D GFODT ( s) s 1 VMQ 38 CHƯƠNG 1:BỘ PID VÀ CÁC KHỐI NĂNG NÂNG CAOTRONG PLC 3.
Bộ điều khiển PID Phương pháp chỉnh định vòng Điều chỉnh bộ điều khiển PID hở hệ có trễ VMQ 39 CHƯƠNG 1:BỘ PID VÀ CÁC KHỐI NĂNG NÂNG CAOTRONG PLC 3. Bộ điều khiển PID Điều chỉnh bộ điều khiển PID Phương pháp chỉnh định vòng hở hệ có trễ VMQ 40 CHƯƠNG 1:BỘ PID VÀ CÁC KHỐI NĂNG NÂNG CAOTRONG PLC 3.Bộ điều khiển PID Điều chỉnh bộ điều khiển PID Phương pháp chỉnh định vòng hở hệ có trễ VMQ 41 CHƯƠNG 1:BỘ PID VÀ CÁC KHỐI NĂNG NÂNG CAOTRONG PLC 3. Bộ điều khiển PID Điều chỉnh bộ điều khiển PID Phương pháp chỉnh định vòng hở hệ có trễ VMQ 42 CHƯƠNG 1:BỘ PID VÀ CÁC KHỐI NĂNG NÂNG CAOTRONG PLC 3. Bộ điều khiển PID Điều chỉnh bộ điều khiển PID Phương pháp chỉnh định vòng hở hệ có trễ VMQ 43 CHƯƠNG 1:BỘ PID VÀ CÁC KHỐI NĂNG NÂNG CAOTRONG PLC 3.Bộ điều khiển PID Điều chỉnh bộ điều khiển PID Phương pháp chỉnh định vòng hở hệ có trễ VMQ 44 CHƯƠNG 1:BỘ PID VÀ CÁC KHỐI NĂNG NÂNG CAOTRONG PLC 3.Bộ điều khiển PID Điều chỉnh bộ điều khiển PID Phương pháp chỉnh định vòng hở Đối tượng có khâu tích phân VMQ 45 CHƯƠNG 1:BỘ PID VÀ CÁC KHỐI NĂNG NÂNG CAOTRONG PLC 3.Bộ điều khiển PID Điều chỉnh bộ điều khiển PID Phương pháp chỉnh định vòng hở Đối tượng có khâu tích phân Bảng 1.
Chỉnh định tham số vòng hở của bộ điều khiển PID với đối tượng có khâu tích phân Công thức phụ thuộc Công thức không phụ thuộc Bộ điều khiển P KP 1/(KSD) 1/(KSD) Bộ điều khiển PI KP 0.3D/KP Bộ điều khiển PID KP 1.5DKP VMQ 46 CHƯƠNG 1:BỘ PID VÀ CÁC KHỐI NĂNG NÂNG CAOTRONG PLC 3.Bộ điều khiển PID • Bộ điều khiển PID nâng cao Bảng 1 .6 Nâng cao chất lượng hệ thống sử dụng bộ điều khiển PID Phương pháp cải tiến Mô tả Điều khiển tầng Ứng dụng điều khiển cho bất kì đối tượng nào trừ điều khiển lưu lượng (đối tượng điều khiển là van lưu lượng để điều khiển hệ thống) Điều khiển truyền thẳng Khử và giảm ảnh hưởng của nhiễu tới đầu ra của hệ thống Điều khiển tỷ lệ Phối hợp điều khiển hai đối tượng và giữ sao cho tỷ lệ giữa hai đối tượng không đổi Điều khiển phân dải Quá trình chỉ có một tín hiệu cần điều khiển và có nhiều tín hiệu điều khiển Điều khiển khống chế Bảo vệ thiết bị của quá trình và người vận hành VMQ 47 CHƯƠNG 1:BỘ PID VÀ CÁC KHỐI NĂNG NÂNG CAOTRONG PLC 3.Bộ điều khiển PID • Bộ điều khiển PID nâng cao VMQ 48 CHƯƠNG 1:BỘ PID VÀ CÁC KHỐI NĂNG NÂNG CAOTRONG PLC 3.Bộ điều khiển PID • Bộ điều khiển PID nâng cao VMQ 49 CHƯƠNG 1:BỘ PID VÀ CÁC KHỐI NĂNG NÂNG CAOTRONG PLC 3.Bộ điều khiển PID • Bộ điều khiển PID nâng cao Điều khiển truyền thẳng VMQ 50