I. Tổng quan về đề tài
Nghiên cứu về tự động hóa trong điều khiển quạt gió là một lĩnh vực quan trọng trong ngành tự động hóa, đặc biệt là trong việc giải quyết các vấn đề liên quan đến hệ thống quạt gió có tính trễ. Hệ thống quạt gió tấm phẳng là một ví dụ điển hình, trong đó tính trễ ảnh hưởng đến khả năng phản ứng của hệ thống. Các nghiên cứu hiện tại đã chỉ ra rằng việc điều khiển góc nghiêng của tấm phẳng thông qua lực gió từ quạt là một thách thức lớn. Mục tiêu chính của luận văn này là tìm hiểu và áp dụng các bộ điều khiển hiệu quả nhằm khắc phục tính trễ trong hệ thống. Theo đó, bộ điều khiển Two-degree-of-freedom-control được lựa chọn để nghiên cứu và phát triển nhằm đảm bảo tính ổn định và khả năng bám theo tín hiệu đặt mong muốn.
1.1. Tính trễ trong hệ thống
Tính trễ là một yếu tố không thể tránh khỏi trong nhiều hệ thống kỹ thuật, bao gồm cả hệ thống quạt gió. Tính trễ có thể xuất hiện ở nhiều dạng khác nhau, từ trễ ngõ vào đến trễ ngõ ra. Trong trường hợp của hệ quạt gió tấm phẳng, tính trễ chủ yếu xuất hiện do khoảng cách giữa quạt và tấm phẳng. Điều này dẫn đến việc phản ứng của hệ thống chậm lại, gây khó khăn trong việc duy trì độ chính xác trong điều khiển. Các nghiên cứu gần đây đã nhấn mạnh rằng việc phát triển các phương pháp điều khiển có khả năng xử lý tính trễ là rất cần thiết để cải thiện hiệu suất của hệ thống.
II. Lý thuyết về các phương pháp điều khiển hệ thống có trễ
Chương này trình bày các lý thuyết cơ bản về các phương pháp điều khiển cho hệ thống có trễ. Bộ điều khiển Two-degree-of-freedom-control là một trong những phương pháp hiệu quả nhất được áp dụng cho các hệ thống không ổn định. Phương pháp này cho phép điều khiển hệ thống bám theo tín hiệu đặt mong muốn, đồng thời có khả năng khử nhiễu. Cấu trúc của bộ điều khiển này bao gồm hai phần chính: phần ổn định và phần bám theo tín hiệu. Điều này giúp hệ thống đạt được độ chính xác cao trong điều khiển. Tuy nhiên, một trong những thách thức lớn là xác định chính xác hàm truyền của hệ thống, điều này ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả của bộ điều khiển.
2.1. Bộ điều khiển thích nghi tự chỉnh định STR
Bộ điều khiển thích nghi tự chỉnh định STR đóng vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh các tham số của mô hình toán học của đối tượng. Khi mà mô hình toán không còn chính xác do sự thay đổi của đối tượng, bộ điều khiển này sẽ tự động điều chỉnh để duy trì chất lượng điều khiển. Nguyên lý hoạt động của bộ điều khiển STR là xác định lại các tham số của hàm truyền và cập nhật chúng vào bộ điều khiển chính, đảm bảo rằng hệ thống có thể hoạt động hiệu quả trong mọi điều kiện. Việc kết hợp bộ điều khiển STR với bộ điều khiển Two-degree-of-freedom-control sẽ tạo ra một giải pháp tối ưu cho việc điều khiển hệ thống quạt gió tấm phẳng.
III. Thiết kế bộ điều khiển cho hệ thống quạt gió tấm phẳng
Trong chương này, quá trình thiết kế bộ điều khiển cho hệ thống quạt gió tấm phẳng sẽ được trình bày chi tiết. Mô hình hóa hệ thống là bước đầu tiên và quan trọng nhất để đảm bảo rằng bộ điều khiển được thiết kế có thể hoạt động hiệu quả. Việc sử dụng phần mềm Matlab/Simulink cho phép mô phỏng và kiểm tra tính ổn định của hệ thống trước khi tiến hành lắp đặt thực tế. Bộ điều khiển sẽ được thiết kế dựa trên các tiêu chí như khả năng bám theo tín hiệu và khử nhiễu. Kết quả mô phỏng sẽ được so sánh với kết quả thực nghiệm để đánh giá hiệu quả của bộ điều khiển trong thực tế.
3.1. Mô hình hóa hệ thống quạt gió tấm phẳng
Mô hình hóa hệ thống quạt gió tấm phẳng bao gồm việc xác định các yếu tố tác động đến góc nghiêng của tấm phẳng. Các thông số như lực gió, thời gian trễ và phản hồi từ encoder sẽ được đưa vào mô hình. Quá trình này không chỉ giúp hiểu rõ hơn về động lực học của hệ thống mà còn tạo cơ sở cho việc thiết kế bộ điều khiển. Mô hình hóa chính xác sẽ đảm bảo rằng bộ điều khiển có thể điều chỉnh góc nghiêng của tấm phẳng một cách hiệu quả, đáp ứng nhanh chóng với các thay đổi trong điều kiện hoạt động.
IV. Kết quả và hướng phát triển
Chương cuối cùng của luận văn sẽ tổng kết các kết quả đạt được từ quá trình mô phỏng và thực nghiệm. Kết quả cho thấy rằng việc áp dụng bộ điều khiển Two-degree-of-freedom-control kết hợp với bộ điều khiển STR đã cải thiện đáng kể khả năng điều khiển của hệ thống quạt gió tấm phẳng. Những thách thức còn lại sẽ được phân tích và đưa ra hướng phát triển cho các nghiên cứu tiếp theo. Việc tối ưu hóa các tham số của bộ điều khiển và cải tiến mô hình sẽ là những nhiệm vụ quan trọng trong tương lai.
4.1. Kết quả mô phỏng
Kết quả từ mô phỏng cho thấy bộ điều khiển đã hoạt động hiệu quả trong việc duy trì góc nghiêng của tấm phẳng ở giá trị mong muốn. Các chỉ số về độ ổn định và độ chính xác đều đạt yêu cầu. Điều này chứng tỏ rằng phương pháp thiết kế bộ điều khiển là hợp lý và có thể áp dụng vào thực tế. Tuy nhiên, cần tiếp tục theo dõi và điều chỉnh để đảm bảo rằng hệ thống có thể hoạt động ổn định trong các điều kiện khác nhau.
