Mô Hình Bồn Nước Đơn Sử Dụng Bộ Điều Khiển PID

• Trường học: Trường Đại Học Kỹ Thuật
• Chuyên ngành: Điều Khiển Tự Động
• Đề tài: Mô Hình Bồn Nước Đơn Với Bộ Điều Khiển PID
• Loại tài liệu: Đồ Án
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CHUNG VỀ ĐIỀU KHIỂN MỰC NƯỚC
• 1.1. Lý do chọn đề tài
• 1.2. Mục tiêu chọn đề tài
• 1.3. Phương pháp thực hiện
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. Mô tả quy trình công nghệ và nguyên lý làm việc
• 2.2. Khái quát về vi điều khiển
• 2.3. Khái quát về bộ điều khiển PID
• 2.4. Khái quát về PID số/rời rạc
• 2.5. Mô hình toán học của hệ bồn nước đơn
• 2.5.1. Phương trình vi phân của hệ bồn nước đơn
• 2.5.2. Điểm làm việc tĩnh của bồn nước đơn
• 2.6. Mô phỏng trên MATLAB Simulink với các thông số từ mô hình thực tế
• 2.6.1. Tính toán các thông số bồn nước đơn từ mô hình thực tế
• 2.6.2. Sơ đồ khối mô phỏng bồn nước đơn trên MATLAB Simulink
• 2.6.3. Biểu đồ đáp ứng ngõ ra bồn nước khi phỏng trên MATLAB Simulink
• 3. CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG CHO MÔ HÌNH THỰC TẾ
• 3.1. Yêu cầu thiết kế
• 3.2. Sơ đồ khối hệ thống
• 3.3. Lựa chọn thiết bị cho mô hình thực tế
• 3.3.1. Lựa chọn MCU
• 3.3.2. Lựa chọn cảm biến
• 3.3.3. Lựa chọn máy bơm nước
• 3.3.4. Lựa chọn nguồn
• 3.3.5. Lựa chọn mạch công suất
• 3.3.6. Lựa chọn màn hình hiển thị thông tin
• 3.3.7. Lựa chọn vật liệu làm bồn nước
• 3.3.8. Lựa chọn một số linh kiện cần thiết khác
• 3.4. Sơ đồ nối dây mô hình thực tế
• 4. CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ PHẦN MỀM CHO MÔ HÌNH THỰC TẾ
• 4.1. Yêu cầu thiết kế
• 4.2. Lưu đồ giải thuật điều khiển PID số/rời rạc cho hệ thống bồn nước đơn
• 4.3. Truyền thông dữ liệu lên MATLAB Simulink để xem biểu đồ đáp ứng ngõ ra hệ thống
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM
• 5.1. Mô hình thực tế sau khi thiết kế
• 5.2. Kết quả thực nghiệm
• 6. CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• 6.1. Kết luận và kiến nghị
• 6.1.1. Kết quả đồ án đã làm được
• 6.1.2. Hạn chế của đồ án
• 6.1.3. Hướng phát triển
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC CHƯƠNG TRÌNH

I. Tổng Quan Về Mô Hình Bồn Nước Đơn Sử Dụng Bộ Điều Khiển PID

Mô hình bồn nước đơn với bộ điều khiển PID là một trong những ứng dụng quan trọng trong lĩnh vực điều khiển tự động. Mô hình này không chỉ giúp duy trì mức nước ổn định mà còn tối ưu hóa hiệu suất hoạt động của hệ thống. Việc nghiên cứu và thiết kế mô hình này mang lại nhiều giá trị cho các kỹ sư và nhà nghiên cứu trong việc phát triển các hệ thống điều khiển hiện đại.

1.1. Lý Do Chọn Đề Tài Mô Hình Bồn Nước Đơn

Mô hình bồn nước đơn được chọn vì tính đơn giản và hiệu quả trong việc điều khiển mực nước. Điều này giúp sinh viên hiểu rõ hơn về các nguyên lý điều khiển và ứng dụng thực tiễn của bộ điều khiển PID.

1.2. Mục Tiêu Nghiên Cứu Mô Hình Bồn Nước Đơn

Mục tiêu chính là xây dựng mô hình toán học cho hệ bồn nước đơn, từ đó mô phỏng và phân tích đáp ứng ngõ ra của hệ thống khi sử dụng bộ điều khiển PID.

II. Vấn Đề và Thách Thức Trong Điều Khiển Mực Nước

Điều khiển mực nước trong bồn chứa gặp nhiều thách thức như độ chính xác, thời gian phản hồi và khả năng ổn định của hệ thống. Những vấn đề này cần được giải quyết để đảm bảo hiệu suất tối ưu cho hệ thống.

2.1. Các Vấn Đề Thường Gặp Trong Điều Khiển Mực Nước

Các vấn đề như độ trễ trong phản hồi, sai số xác lập và độ vọt lố là những thách thức lớn trong việc điều khiển mực nước. Những vấn đề này có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của hệ thống.

2.2. Tác Động Của Các Yếu Tố Ngoại Lai Đến Hệ Thống

Các yếu tố như nhiệt độ, áp suất và lưu lượng nước có thể tác động đến hiệu suất của hệ thống điều khiển mực nước. Việc hiểu rõ các yếu tố này giúp cải thiện thiết kế hệ thống.

III. Phương Pháp Thiết Kế Mô Hình Bồn Nước Đơn Với Bộ Điều Khiển PID

Thiết kế mô hình bồn nước đơn sử dụng bộ điều khiển PID bao gồm việc xây dựng mô hình toán học, lựa chọn linh kiện và lập trình vi điều khiển. Các bước này cần được thực hiện một cách cẩn thận để đảm bảo tính chính xác và hiệu quả của hệ thống.

3.1. Xây Dựng Mô Hình Toán Học Cho Hệ Bồn Nước Đơn

Mô hình toán học của hệ bồn nước đơn được xây dựng dựa trên các phương trình vi phân, giúp xác định mối quan hệ giữa các biến trong hệ thống.

3.2. Lựa Chọn Linh Kiện Cho Mô Hình Thực Tế

Việc lựa chọn linh kiện như cảm biến, bơm và vi điều khiển là rất quan trọng. Các linh kiện này cần phải phù hợp với yêu cầu kỹ thuật và ngân sách của sinh viên.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Mô Hình Bồn Nước Đơn

Mô hình bồn nước đơn với bộ điều khiển PID có nhiều ứng dụng thực tiễn trong các hệ thống công nghiệp và dân dụng. Việc áp dụng mô hình này giúp nâng cao hiệu suất và tiết kiệm tài nguyên.

4.1. Ứng Dụng Trong Ngành Nhiệt Điện

Trong ngành nhiệt điện, việc điều khiển mực nước trong lò hơi là rất quan trọng. Mô hình bồn nước đơn giúp duy trì mức nước ổn định, đảm bảo hiệu suất hoạt động của lò hơi.

4.2. Ứng Dụng Trong Hệ Thống Làm Mát Công Nghiệp

Mô hình này cũng được áp dụng trong các hệ thống làm mát công nghiệp, giúp kiểm soát nhiệt độ và độ ẩm, từ đó nâng cao hiệu quả sản xuất.

V. Kết Luận và Tương Lai Của Mô Hình Bồn Nước Đơn

Mô hình bồn nước đơn với bộ điều khiển PID không chỉ là một công cụ học tập hiệu quả mà còn có tiềm năng ứng dụng lớn trong thực tiễn. Nghiên cứu và phát triển mô hình này sẽ mở ra nhiều cơ hội mới trong lĩnh vực điều khiển tự động.

5.1. Kết Quả Nghiên Cứu Đạt Được

Kết quả nghiên cứu cho thấy mô hình bồn nước đơn có khả năng điều khiển mực nước hiệu quả, với độ chính xác cao và thời gian phản hồi nhanh.

5.2. Hướng Phát Triển Trong Tương Lai

Trong tương lai, có thể mở rộng mô hình này để áp dụng cho các hệ thống phức tạp hơn, đồng thời cải tiến các thuật toán điều khiển để nâng cao hiệu suất.