Đề tài: Thiết kế hệ thống điều chỉnh nhiệt độ tháp giải nhiệt, HAY

EBOOKBKMT.COM - HỖ TRỢ TÀI LIỆU HỌC TẬP
MỤC LỤC
Mở đầu ..........................................................................................................3
Chương 1: Tổng quan về đối tượng công nghệ ............................4
1. Sơ lược về công nghệ và hệ thống...............................................................4
1.1 Khái quát về hệ thống chiller. ............................................................4
1.2 Phân loại lựa chọn hệ thống chiller. .................................................. 8
1.3 Lựa chọn loại tháp giải nhiệt.............................................................. 17
1.4 Tính toán thông số nhiệt độ nước ra, vào tháp giải nhiệt. .................. 20
2. Các vòng điều chỉnh chính và hệ thống điều khiển giám sát................... 21
2.1 Điều khiển máy nén lạnh.................................................................... 21
2.2 Điều khiển bơm nước lạnh.................................................................. 21
2.3 Điều khiển nhiệt độ dàn ngưng........................................................... 22
2.4 Điều chinh nhiệt độ tháp giải nhiệt..................................................... 22
Chương 2: Thiết kế vòng điều khiển đối tượng đã cho.......... 24
1. Luận chứng chọn giải pháp điều khiển. .................................................. 24
1.1 Sơ đồ P&ID. .................................................................................... 24
2.2 Sơ dồ cấu trúc..................................................................................... 25
2. Luận chứng lựa chọn thiết bị. ................................................................. 25
2.1 Lựa chọn thiết bị đo............................................................................ 25
Chương 3: Cơ sở mô hình hóa và tổng hợp bộ điều chỉnh. .. 33
1. Cơ sở mô hình hóa đối tượng.................................................................. 33
1.1 Đối tượng của mô hình hóa................................................................. 33
1.2 Đặc tính và mô hình các đối tượng công nghiệp................................. 35
2. Phương pháp tổng hợp bộ điều khiển bền vững tối ưu. .......................... 40
2.1 Khái quát về bộ điều khiển................................................................. 41
2.2 Cấu trúc tựa bền vững của bộ điều chỉnh và hệ thống. ...................... 44

2.3 Hệ bền vững định chuẩn và chỉ số giao động mềm............................. 45
2.4 Tổng hợp bộ điều chỉnh bền vững . .................................................... 48
3. Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng............................................................. 48
3.1 Khái niệm chất lượng quá trình điều chỉnh........................................ 49
3.2 Chất lượng chuyển trạng thái............................................................. 50
Chương 4: Tổng hợp và đánh giá chất lượng điều chỉnh...... 54
1.Mô hình hóa đối tượng............................................................................. 54
2.Tổng hợp bộ điều chỉnh tối ưu. ................................................................ 56
2.2 Tổng hợp bộ điều chỉnh bền vững tối ưu............................................ 56
3.Đánh giá chất lượng điều chỉnh................................................................ 58
3.1 Đặc tính quá quá độ của đầu ra theo kênh đặt................................... 58
Kết luận...................................................................................................... 61

Mở đầu
Ngày nay, xã hội ngày càng phát triển kéo theo đó chất lượng cuộc sống của
con người ngày càng tăng lên, một phần cũng để thích nghi với điều kiện khắc
nghiệt của thời tiết. Các tòa nhà cao tầng, văn phòng, khách sạn,... mọc lên càng
nhiều. Một hệ thông không thể thiếu, luôn đi kèm với việc xây dựng các tòa nhà là
hệ thống điều hòa không khí. Xét thấy nó là một hệ thống rất quan trong cần thiết
nên cần được tinh toán thiêt kế mội cách cẩn thận tỷ mỉ để đáp ứng được nhu cầu
của các tòa nhà và nhất là trong giờ cao điểm.
Một hệ thống lạnh gồm nhiều phần cấu thành. Trong khuôn khổ của đồ án em
xin đề cập tới phần thiết kế “hệ thống điều khiển nhiệt độ cho tháp giải nhiệt của
hệ thống chiller”.
Để thiết kế hệ thống điều khiển tháp giải nhiệt của hệ thống chiller cần áp dụng
một số kiến thức cơ sở ngành liên quan đến điền chỉnh hệ thống, một trong số đó là
môn “Lý thuyết điều chỉnh quá trình nhiệt”. Cùng với đó ta cần hiểu rõ cấu tạo
nguyên lý hoạt động của hệ thống chiller. Cộng thêm lấy được các thông số nhiệt
độ của nước giải nhiệt và dàn nóng của hệ thống chiller để tính toán thêm phần sát
với thực tiễn.
Giúp xây dựng tính toán chi tiết hệ thống ta cần sử dụng triệt để các kiến thức
đã học trong môn Lý thuyết điều chỉnh quá trình nhiệt và phầm mềm phụ trợ.
Dưới đây em xin trình bày chi tiết nội dung của đồ án: “Tinh toán thiết kế hệ
thống điều chỉnh nhiệt độ tháp giải nhiệt của hệ thống chiller”.

Chương 1: Tổng quan về đối tượng công nghệ
1.Sơ lược về công nghệ và hệ thống.
1.1 Khái quát về hệ thống chiller.
1.1.1 Khái quát về chiller.
Chiller là loại máy phát sinh ra nguồn lạnh để làm lạnh các đồ vật, thực phẩm.
Ở máy lạnh người ta luôn thấy 1 nguồn lạnh và 1 nguồn nóng hơn môi trường xung
quanh dù chạy với nguyên lý nào. Thực ra máy lạnh cũng là máy bơm nhiệt. Tùy
theo mục đích sử dụng mà người ta gọi cho thích hợp. Ở máy lạnh nguồn lạnh
được sử dụng là mục đích
chính, trong khi máy bơm
nhiệt, nguồn nóng chủ yếu
phục vụ chính cho nhu
cầu. Nhiều trường hợp
thuận lợi ta có thể thiết kế
sử dụng cả hai nguồn
nóng và lạnh, tiết kiệm
được rất nhiều năng
lượng. là máy sản xuất
nước lạnh dùng trong hệ
thống điều hòa không khí
trung tâm, sử dụng nước
là chất tải lạnh. Nước sẽ
được làm lạnh qua bình
bốc hơi (thường vào 12 độ và ra 7 độ).
Thực chất máy chiller gồm 4 thiết bị chính của chu trình nhiệt căn bản là máy
nén, van tiết lưu, thiết bị ngưng tụ và thiết bị bay hơi. Ngoài ra có thêm 1 số thiết
bị khác. Thường thì chiller được sản xuất nguyện cụm không tách rời. Chiller phải
đạt tiêu chuẩn theo ARI.

1.1.2 Khái quát về hệ thống làm lạnh nước bằng chiller.
Các thiết bị gồm có:
- Cụm máy lạnh Chiller.
- Tháp giải nhiệt ( nếu sử dụng
TBNT là nước ).
- Bơm nước giải nhiệt, bơm nước
lạnh.
- Dàn lạnh FCU hay AHU.
- Bình giãn nở.
*)Cụm máy chiller:
- Máy nén lạnh(N).
- Dàn bay hơi(HH).
- Dàn ngưng tụ(NT).
- Van tiết lưu( TL).

Hình 1: Chu trình lạnh Hình 2: sơ đồ khối cơ bản của hệ
thống
-1-2 : máy nén nén hơi môi chất có nhiệt độ thấp (to), áp suất thấp(po) lên nhiệt độ
cao (tk), áp suất cao (pk).
- 2-3: hơi môi chất có nhiệt độ cao(tk), áp suất cao(pk) ngưng tụ trên dàn ngưng
thành trạng thái lỏng sôi.
- 3-4: Môi chất tiết lưu đẳng entanpi xuống áp suất thấp po.
- 4-1: Môi chất qua dàn bay hơi, nhận nhiệt từ nước hóa hơi đi vào máy nén.
*) Tháp giải nhiệt:
Tháp giải nhiệt là một thiết bị được sử dụng để giảm nhiệt độ của dòng nước
bằng cách trích nhiệt từ nước và thải ra khí quyển. Tháp giải nhiệt tận dụng sự bay
hơi nhờ đó nước được bay
hơi vào không khí và thải
ra khí quyển. Kết quả là,
phần nước còn lại được làm
mát đáng kể. Tháp giải
nhiệt có thể làm giảm nhiệt
độ của nước thấp hơn so
với các thiết bị chỉ sử dụng
không khí để loại bỏ nhiệt,
như là bộ tản nhiệt của ô tô,
và do đó sử dụng tháp giải

nhiệt mang lại hiệu quả cao hơn về mặt năng lượng và chi phí.
*) Dàn lạnh FCU hoặc AHU.
FCU(Fan-Coil Unit). Đúng như tên gọi thì cấu tạo cơ bản của FCU gồm có
Quạt - Fan và Dàn ống - Coil, trong một số trường hợp có thêm bộ sấy điện
(heater) nhưng cũng rất hạn chế với điều kiện VN mình. Đây là một thiết bị xử lý
không khí cơ bản, công suất thường khá nhỏ, nếu tớ nhớ không nhầm thì có từ
2kW đến 20kW (có thể khác biệt theo từng hãng). FCU có đầy đủ các kiểu như
Cassette thổi tròn / 4 hướng / 1 hướng, Áp tường / trần, Giấu tường / trần , Treo
tường, Âm trần nối ống gió...
AHU(Air-Handling Unit): Thiết bị xử lý không khí. Cấu tạo của AHU phức tạp
hơn FCU rất nhiều, thường là chia làm nhiều module: hộp hòa trộn, bộ lọc không
khí, bộ gia nhiệt sơ cấp, dàn ống, bộ gia nhiệt thứ cấp, quạt ly tâm... tùy thuộc vào
yêu cầu sử dụng mà lắp đặt bao nhiêu thiết bị. Công suất của AHU rất lớn, tối thiểu
là 30kW (ấy là theo tớ biết) và chỉ có thể là nối ống gió dẫn tới các miệng phân
phối gió mà thôi.

Trong một số tài liệu, người ta coi FCU là AHU loại nhỏ được dùng để cấp lạnh
cho một khu vực nhỏ. Kiểu phân loại này chỉ đúng về mặt cấu tạo và phạm vi sử
dụng.
Để phân biệt được FCU và AHU cần phải căn cứ vào cấu tạo và công suất lạnh.
Ranh giới về cấu tạo có thể là mong manh, nhưng về công suất lạnh thì có thể nhận
biết được đặc biệt rõ ràng.
Nguyên lý hoạt động của hệ thống làm lạnh nước bằng chiller:
-Máy nén hút hơi môi chất để duy trì áp suất bay hơi không đổi trong TBBH rồi
nén hơi môi chất lên áp suất cao và nhiệt độ cao. Sau đó đưa vào TBNT để ngưng
tụ thành lỏng, qua van tiết lưu hạ áp suất và nhiệt độ môi chất lạnh xuống nhiệt độ
to để làm lạnh nước.
- Nước lạnh được bơm đưa đến các FCU để làm lạnh không khí trong phòng.
Nước lạnh sau khi trao đổi nhiệt sẽ nóng lên rồi quay về TBBH để được làm lạnh.
- Môi chất sau khi đi qua máy nén qua thiết bị ngưng tụ sẽ trao đổi nhiệt nóng
với nước. Nước giải nhiệt sau khi nhận nhiệt sẽ đi vào tháp giải nhiệt để hạ nhiệt
độ sau đó tuần hoàn trở lại dàn ngưng tụ.
1.2 Phân loại lựa chọn hệ thống chiller.
Việc phân loại chiller có nhiều cách:
+ Như theo máy nén (Piston, trục vít, xoắn ốc,...).
- Máy nén piston:
Máy nén kiểu kín:

Máy nén kiểu hở:
Khi máy hoạt động piston sẽ được điều khiển bởi trục khuỷu thông qua thanh
truyền , ở phía trên xilanh sẽ là một van hút và một van xả. Trong một máy nén khí
thường có từ 1 đến sáu xilanh trong đó được gọi là cụm xilanh.
Khi van hút mở ra tại một thời điểm thì piston chuyển về phía trung tâm chêt
dưới thể tích xilanh tăng do đó hơi chảy vào xilanh. Do có sự khác biệt về áp suất
giữa bên trong xilanh và áp suất dòng hút nên van mở mở ra và bứt đầu quá trình
hút.

Tại điểm 2 áp suất trong xilanh lớn hơn so với áp suất của dòng chảy khiến cho
van xả mở ra cho phép khí thoát ra ngoài xilanh đồng thời kết thúc quá trình nạp
khí. Thể tích tiếp tục giảm ở điểm 3 , duy trì đủ một sự khác biệt áp suất để cho
van xả luôn mở . Cũng tại thời điểm 3 này piston đã lên đến điểm chết trên và đảo
ngược hướng . Ở điểm chết trên piston đến một điểm dừng hoàn chỉnh trước khi
đổi chiều áp suất qua van là tương đương do đó các van xả đóng lại .
Khi piston chuyển về điểm 4 tăng thể tích và giảm áp suất trong xilanh , khi áp
suất trong xilanh giảm thì sẽ thấp hơn so với áp suất của dòng hút và van nạp khí
lại được mở và tiếp tục quá trình nạp khí. Chu kỳ sẽ được lặp lại tuần hoàn.
Về cơ bản máy nén khí piston 1 cấp hoạt động dựa trên 3 quá trình cơ bản là :
hút, nén và xả khí.
- Máy nen trục vít:
Máy nén khí trục vít 2 roto có dầu bôi trơn .Các bộ phận làm việc là các loại
máy nén khí trục vít nhưng không tiếp xúc với nhau và không tiếp xúc với thân
máy , các trục vít chỉ cho phép tiếp xúc với nhau trong trường hợp có cung cấp dầu
bôi trơn cho máy nén khí.
Hai trục vít có các mối răng vít ăn khớp và quay ngược chiều nhau.Trục dẫn
nhận truyền động từ động cơ và truyền cho trục bị dẫn
Khi các trục vít quay sẽ xảy ra quá trình hút khí ở đàu hút, tiếp đó là quá trình
nén khí, quá trình kết thúc khi không gian chứa khí nối tiếp với đầu đẩy và lúc này
xảy ra quá trình đẩy khí vào ống đẩy . Khí hoặc hơi được hút này từ đầu này sang

đầu kia của cặp trục.Khe hở giữa hai trục vít và giữa đỉnh răng với thân máy vào
khoảng từ 0.1-0.4 mm
Phần rãnh của roto được nối qua cửa nằm ở phía dưới đầu máy nén với khoang
hút, do có chân không phần được giải phỏng của rãnh sẽ được nạp khí từ khoang
hút do vậy khi có sự ăn khớp vào các răng với rãnh của roto
Để tránh khỏi dòng chảy ngược của khí từ khoang nén và xả về khoang hút, các
răng của roto được chế tạo để giữa chúng tạo thành đường tiếp xúc liên trục.

*) Máy nén xoắn ốc:
Trong quá trình nén, phần xoắn ốc tĩnh được giữ cố định và phần xoắn động di
chuyển trên trục chuyển động lệch tâm. Gas được dẫn vào khoảng trống do hai đĩa
xoắn tạo ra. Hai đĩa khép dần từng nấc và dần tiến vào tâm của hình xoắn ốc, thể
tích nhỏ dần tạo ra áp suất lớn, khi đến tâm thì gas đạt được áp suất đẩy và được
nén qua cổng đẩy ở tâm của scroll cố định. Các túi khí được nén đồng thời và liên
tiếp nên tạo ra sự liên tục, ổn định, hiệu quả và yên tĩnh trong quá trình hoạt động.
+ Theo thiết bị ngưng tụ như giải nhiệt nước (water-cooled), hay giải nhiệt
gió(Air-cooled), ...
*) Chiller giải nhiệt bằng nước:

Gồm 4 phần chính: Máy nén lạnh, Dàn nóng, Dàn Lạnh, Tủ Điều Khiển.
Máy Nén Lạnh:
+ Máy Nén piston (1 piston, 2 piston, 3 piston, 4 piston ...). Thường nhỏ hơn
3 hp dân dụng, hoặc hàng trăm hp trong đông lạnh cho máy nén 2 cấp.
+ Máy Nén Xoắn Ốc (từ 3 hp điện đến 30 hp/block nén điện).
+ Máy Nén Trục Vít (từ 40 hp điện đến 300 hp/block điện).
+ Máy Nén Li Tâm (loại li tâm nhỏ turbo 60 tons -300 tons. Và li tâm lớn từ
300 tons đến hàng ngàn tons).
Dàn Nóng chiller (bình ngưng ống chùm).
+ Dạng ống đồng thẳng từ đầu này sang đầu kia, nước dẩn bên trong ống
đồng. Gas dạng hơi chứa trong bình ngưng, đọng lại thành lỏng được hấp thụ nhiệt
từ nước dẩn qua đến tháp giải nhiệt cooling tower.
Dàn Bay Hơi chiller: bình bay hơi ống chùm loại khô hoặc loại ngập dịch,
bay hơi dạng tấm.
+ Bay Hơi Loại Khô: Nước dẩn qua bình, gas bay hơi bên trong ống đồng,
nhờ các tấm định nước mà nước chảy theo dạng hình sin, tăng quảng đường nước
chảy và tăng hiệu suất trao đổi nhiệt.

+ Bay Hơi Loại ngập dịch: với hiệu suất cao hơn nhiều so với loại khô,
nhưng thường áp dụng với dãy công suất lớn, từ 100 tons trở lên. Nước chảy trong
ống đồng, môi chất lạnh sôingoài ống. Bình bay hơi được bọc cách nhiệt và duy trì
nhiệt độ không được quá dưới 7oC nhằm ngăn ngừa nước đóng băng gây nổ vỡ
bình.
+ Bayhơi bằng tấm PHE INOX: Plate heat exchanger : Vì nhu cầu đặt
biệt

Dùng cho ngành thực phẩm : yêu cầu chất lượng nước tốt hơn không làm ảnh
hưởng đến chất lượng sản phẩm không dùng nước trực tiếp bị thu nhiệt từ ống
đồng bị oxi hóa.
Dùng cho chất lượng nước không đảm bảo điều kiện PH (có PH tù 6.5 đến 7.5)
với tốc độ chảy của nước và ph như vậy sẻ nhanh chóng ăn mòn ống đồng và nước
thấm vào máy nén gây cháy cuộn dây motor động cơ điện máy nén.
Dùng cho ngành hóa chất (ít tác dụng với inox) và sử dụng ống đồng sẻ gây ra
quá trình hóa tính đến tính chất vật liệu.v.v.
+ Tủ Điều Khiển: Điều Khiển Sự hoạt động của hệ thống chiller:
Điều Khiển on - off với chiller xoắn ốc.
Điều Khiển Giảm tải 25%-50%-75%-100% với chiller trục vít sử dụng thanh
trượt làm giảm tỉ số nén.
Điều Khiển giảm tỉ số nén bằng cách giảm lượng gas cấp vào với chiller li tâm.
Điều Khiển bằng biến tần khi chạy non tải.
Điều khiển khi khởi động Sao - Tam giác.

*) Chiller giải nhiệt bằng gió:
Không sử dụng tháp giải nhiệt cooling tower. Mà trao đổi nhiệt từ gas nóng áp
suất cao với không khí từ quạt hút.
Loại này hiệu suất lạnh kém hơn rất nhiều so với loại chiller giải nhiệt nước
(hiệu suất gấp 1,5 lần so với chiller gió). Thử nghĩ xem với một công suất điện
chiller gió sản sinh ra 3 kw lạnh thì chiller nước sản sinh ra 4,5 kw lạnh.
Nhưng do một số điều kiện đặc biệt người ta vẫn dùng hệ chiller gió giải nhiệt :
-Do chất lượng nước không đảm bảo (axit quá cao, nhiều bụi bẩn khi sử dụng
tháp giải nhiệt sẻ nhanh chóng bám vào thành ống giảm khả năng trao đổi nhiệt).
- Tiết kiệm diện tích so với chiller. Ví dụ như chiller nước thì cooling tower
không đặt được trong nhà xưởng.
- Khi sử dụng tháp giải nhiệt làm tăng độ ẩm xung quanh và vi sinh không tốt
làm ô nhiểm môi trường xung quanh nhà máy ảnh hưởng đến sức khỏe con người
cũng như thực phẩm.
Về cấu tạo chỉ khác chiller giải nhiệt nước là không sử dụng bình ngưng ống
chùm mà là dàn ống đồng cánh nhôm. Tại sao lại là ống đồng cánh nhôm, có một
số giả thuyết :

-Đồng truyền nhiệt tốt hơn nhôm, nhưng tản nhiệt vào không khí lại kém
- Đồng giá cao và nặng hơn nhôm nên không kinh tế bằng nhôm
- Đồng dẩn nhiệt qua cánh tản nhiệt đồng thì nhiệt trên cánh tản nhiệt đồng sẻ
cao, khi đặt trong xưởng sẻ dể gây ra nguy cơ cháy nổ.
- Ống đồng cánh nhôm sẻ tạo ra lượng nhiệt không điều trên toàn bộ dàn coil từ
đó dẩn đến sự đối lưu tốt hơn cho toàn bộ dàn coil.
Phân Loại theo hướng thổi của Quạt và số lượng quạt: Thổi ngang, thổi nghiêng
và thổi trên. Tùy theo vị trí mà ta có thể đặt thêm ống gió để luồng gió nóng không
ảnh hưởng đến môi trường sản xuất.
Quạt thổi ngang công suất nhỏ, hiệu suất cao hơn một ít so với 2 loại còn
lại.Thường thì từ 5 hp đến 15 hp điện, 1 quạt.
Quạt thổi nghiêng công suất lớn hơn thổi ngang, Thường thì từ 15 hp đến 30 hp
điện, 2 Quạt
Quạt thổi trên công suất lớn nhất. Thường thì từ 40 hp điện trở lên, từ 3 quạt trở
lên.
+Ngoài ra còn có loại Chiller hấp thụ.Nó hoạt động nhờ cụm Absorber(Bình
hấp thụ) ,Pump và Generator(Bình sinh hơi) theo một chu trình lạnh hấp thụ.Các
thiết bị còn lại như chu trình lạnh có máy nén hơi.
Nếu phân loại hệ thống chiller theo thiết bị ngưng tụ thì có 2 loại: chiller giải
nhiệt bằng gió và giải nhiệt bằng nước. Đối với mỗi công trình ta chọn một loại
thích hợp để đáp ứng đủ yêu cầu. Mỗi loại có một ưu điểm riêng.
Lấy điều kiện vận hành của hệ thống chiller là ở một toàn nhà lớn trong thành
phố thì ta sẽ chọn hệ thông chiller giải nhiệt bằng nước. Do nguồn nước sạch có
sẵn cung cấp giải nhiệt, có công suất lớn phù hợp với nhu cầu của các tòa nhà, tuy
nhiên không tiết kiệm diện tích mặt bằng bằng chiller giải nhiệt gió, nhưng vấn đề
này không quá đang lo ngại ở đây.
1.3 Lựa chọn loại tháp giải nhiệt.
Để đáp ứng nhu cầu hệ thống, có năng suất giải nhiệt cao hơn so với giải nhiệt
gió, nguồn nước sẵn có ở các thành phố để giải nhiệt giàn ngưng nên ta nên chọn
loại chiller giải nhiệt bằng nước để thiết kế và lắp đặt.

Nguyên lý hoạt động.
Tháp giải nhiệt được thiết kế luồng không khí theo hướng ngược với lưu lượng
nước. Ban đầu luồng không khí tiếp xúc với môi trường màng giải nhiệt, sau đó
luồng không khí kéo lên theo phương thẳng đứng. Lưu lượng nước được phun
xuống do áp xuất không khí và lưu lượng nước rơi xuống qua bề mặt tấm giải
nhiệt, lưu lượng gió theo hướng ngược lại.
Tháp giải nhiệt được ứng dụng cho các ngành như sau:
+ Ngành điện lạnh : Điều hòa, đông lạnh, nước đá...
+ Ngành nhựa : Máy ép nhựa, bao bì nhựa…
+ Ngành thủy hải sản : Chế biến thủy sản…
+ Ngành luyện kim : Thép, nhôm …
+ Ngành dược phẩm.
+ Ngành cáp điện.
+ Và các ngành khác : chế biến rượu, bia, máy nén khí, máy phát điện, xử lý
nước…
Đặc điểm:
+ Vỏ tháp FRP
Vỏ tháp sử dụng chất liệu sợi thủy tinh, đặc điểm của chất liệu là gọn nhẹ,
không gỉ sét,không lão hóa, chống ăn mòn, chống thấm nước, bền lâu, tuổi thọ lâu
dài. tháp giải nhiệt có dạng hình bầu dục, gọn nhẹ, không chiếm diện tích, tùy ý
hướng theo chiều ý muốn.

Chân đỡ vỏ bồn liên thể với vỏ tháp FRP Công ty tận dụng tính năng đặc thù
của sợi thủy tinh không gỉ sét, không lão hóa, chống ăn mòn, chống thấm nước mà
thiết kế chân đỡ vỏ bồn sử dụng vật liệu FRP, không dùng vật liệu sắt dễ bị gỉ sét,
lão hóa, tăng cường thời hạn sử dụng.
+ Đầu phun
Đầu phun được thiết kế với tính năng áp lực nước thấp, xoay vòng theo chiều
kim đồng hồ, cốt đầu phun bằng chất liệu inox, kết hợp với đạc bạn, lực ma sát
thấp, do vậy tạo nên tính ưu điểm không cần thiết sự dụng tấm tản nước, giảm
thiểu thất thoát nước cực thấp.
APC-3RT ~ APC-60RT đầu phun được dùng bằng chất liệu ABS; APC-70RT
trở lên dùng chất liệu hợp kim nhôm. Đầu phun xoay vòng theo lực đẩy của nước
được phun ra theo những đường lỗ phun của ống phu, chia nước phân đều trên bề
mặt tấm giải nhiệt, đạt hiệu quả trong việc trao đổi nhiệt, tốc độ xoay vòng của đầu
phun với mức quay là 2 ~ 23 RPM.
+ Cánh quạt
Chuyên dùng cho tháp giải nhiệt. APC- 3RT ~ APC- 30RT dùng chất liệu ABS,
cố định.
APC-40RT trở lên dùng chất liệu hợp kim nhôm, có thể điều chỉnh góc độ
nghiêng của cánh, tất cả cánh quạt đều được cân chỉnh cân đối, vận hành êm ả,
tiếng ồn thấp, cánh có thể điều chỉnh độ nghiêng tùy vào lượng gió cần thiết mà
chỉnh, để đạt đến công suất tối ưu.
+ Hợp giảm tốc
Môtơ được thiết kế dạng chống thấm nước, chuyên dùng cho tháp giải nhiệt.
APC - 3RT ~ APC - 175RT trực tiếp sử dụng môtơ để vận hành, APC - 200RT trờ
lên môtơ gắn liền với hợp giảm tốc để chuyển động, hợp giảm tốc sử dụng đặc
biệt, được gia công tinh tế, hệ số an toàn cao, sử dụng bền lâu, độ ồn thấp, dễ bảo
dưỡng.
+ Tấm giải nhiệt
Tấm giải nhiệt sử dụng màng PVC, bề mặt có dạng gấp nếp, gợn song, không bị
rút, biến dạng. Duy trì nước đọng tại bề mặt nước đồng thời tăng năng suất giải
nhiệt.

+ Vật kiện bằng sắt
Tất cả các linh kiện sắt được xử lý xi mạ tráng kẽm, chống gỉ sét cục tốt, không
bị gặm mòn theo thời gian.
1.4 Tính toán thông số nhiệt độ nước ra, vào tháp giảinhiệt.
Ta có các thông số thời tiết như sau:
- Nhiệt độ tối cao trung bình tháng nóng nhất ttb
max = 32.8OC.
- Nhiệt độ tối cao tuyệt đối trong vòng 100 năm tmax = 42.8OC.
- Độ ẩm trung bình lúc 13h tháng nóng nhất 𝜑13h = 66%.
Các giá trị không khí dùng để tính toán:
Nhiệt độ nhiệt kế khô:
tkk = ttt =
𝑡 𝑡𝑏
𝑚𝑎𝑥+ 𝑡 𝑚𝑎𝑥
2
= 37.8OC
Độ ẩm 66%. Tra đồ thị h –x của không khí ẩm ta được:tư = 31.5OC≈ 32OC
Khi đó:
- Nhiệt độ nước vào bình ngưng( ra khỏi tháp) là:
tw1 = tư + 3K = 35OC.
- Nhiệt độ nước ra khỏi dàn ngưng (vào tháp) là:
tw2 = tư + 5K = 42OC.
- Nhiệt độ ngưng tụ của môi chất lạnh:
tk = tw2 + 5K = 47OC.
- Lưu lượng thể tích làm mát:
Ww =
𝑄 𝑘
𝜌.𝑐.∆𝑡
Với:
Qk : Nhiệt thải ra bình ngưng.
𝜌 = 1000 kg/m3: Mật độ của nước.
c = 4.18 kJ/kgK: Nhiệt dung riêng của nước.

∆𝑡 = 5K: Hiệu nhiệt độ nước.
- Công suất làm mát cần thiết:
Q =
𝑄 𝑜
𝑘
Với k = 1.1 khi tư = 32, z = 42-37
2.Các vòng điều chỉnh chính và hệ thống điều khiển giám sát.
Để vận hành được hệ thông chiller hoạt động ổn định ngoài cách điều khiển
bằng tay thì ta cần một hệ thông điều khiển tự động một số khâu trong hệ thống. Ví
dụ như: điều khiển máy nén lạnh, điều khiển bơm nước, điểu khiển nhiệt độ tháp
giải nhiệt, điều khiển nhiệt độ dàn ngưng... của hệ thống chiller.
2.1 Điều khiển máy nén lạnh.
Thường được sử dụng trong các máy nén công suất lơn và trung binh bằng cách
thay đổi số vòng quay cua động cơ hay máy nén hoặc khi dùng cơ cấu nâng van
hút kiểu điện từ. Cũng có thể thay đổi công suất lạnh của máy nén một cách liên
tục nhơ van xả tắt hơi nén sang đường hút hoặc dùng van tiết lưu đặt trên đầu hút.
Ngoài ra, ta có thể điểu khiển bằng phương pháp nhảy câp công suât lạnh. Ở đây,
công suất lạnh không được điểu chỉnh từ từ liên tục mà được điều chỉnh nhảy cấp,
tăng giảm đáng kể. Phương pháp hay được sử dụng là khơi động – ngừng máy nén
và phương pháp nâng van hút.
2.2 Điều khiển bơm nước lạnh.
Các bơm nước lạnh trong hệ thống điều hoà chịu trách nhiệm tạo sự tuần hoàn
của nước trong chu trình làm lạnh khép kín. Các bơm nước lạnh được điều khiển
hoạt động theo yêu cầu đáp ứng tải lạnh của các máy lạnh trung tâm Chiller, nó
cho phép hệ thống vận hành với lưu lượng nước cấp tối thiểu cần thiết và tiết kiệm
tối đa điện năng.Khi các máy sản xuất nước lạnh hoạt động các máy bơm nước sẽ
được điều khiển để tham gia các chu trình làm lạnh nước. Số lượng bơm nước
tham gia hoạt động sẽ được quyết định bởi lưu lượng nước làm lạnh yêu cầu của hệ
thống điều hoà, theo số lượng các Chiller tham gia hoạt động hay nói cách khác là
hoạt động theo tải lạnh của hệ thống.Hệ thống Apogee quản lý áp lực trong hệ
thống ống dẫn của hệ thống; van Bypass sẽ tự động được đóng, mở để điều hòa áp
suất giữa đầu Supply & Return khi có sự chênh lệch áp suất giữa hai tuyến ống
“Cấp” và ống “Hồi” (tác động của hệ thống điều hòa khi giảm tải, FCU giảm trao

đổi nhiệt tại các giàn trao đổi nhiệt, các van điều chỉnh vô cấp của các giàn trao đổi
nhiệt đóng bớt lại).
2.3 Điều khiển nhiệt độ dàn ngưng.
Để điều khiển được nhiệt độ dàn ngưng tụ của hệ thống chiller ta sẽ điểu khiển
thông qua nước đi vào làm mát dàn ngưng tụ. Phương pháp điều chỉnh thường là
làm thay đổi lưu lượng nước làm mát nhờ đưa vào đường nước cấp cho thiết bị
ngưng tụ một bộ điều chỉnh nước. Tín hiệu đưa vào ộ điều chỉnh nước là áp suất
ngưng tụ pk lấy từ đường đẩy của máy nén đến bình ngưng hoặc từ cửa trích phía
trên bình ngưng. Van này sẽ đóng bớt lại khi áp suất ngưng tụ giảm thấp hơn định
mức. Khi áp suất ngưng tụ tăng, hộp xếp bị dãn ra, đẩy cần van làm mở to cửa van
để tăng lượng nước vào làm mát. Độ mở van ban đầu được ấn định ban đầu nhờ
điểu chỉnh vít hiệu chỉnh, sau đó thì tùy theo tinh hiêu áp suất pk thay đổi à hộp xếp
sẽ làm cho van mở thêm ra hay đóng bớt lại để thay đổi lượng nước đi vào các cửa
để điều chỉnh áp suất pk trong giới hạn cho phép. Trường hợp máy lạnh làm việc
gián đoạn hay theo chu kỳ thì để tiết kiệm nước làm mát, việc cung cấp nước cho
thiết bị ngưng tụ được thực hiện đồng thời với việc tăt mở máy nen. Khi đó nười ta
có thể sử dụng van điện từ để đóng, mở đường nước ở chế độ làm việc tự động.
Van điện từ nhận tín hiệu từ hệ thống điều khiển tự động: mở van khi khởi động và
đóng khi dừng máy nén. Khi nhiệt độ nước cấp thanh đổi nhiều thì lưu lượng nước
được điều chỉnh bằng van tay. Trong các hệ thông lớn thì tin hiệu tư hệ thống điều
khiển tự động được dẫn tới động cơ bơm nước để lhowir động hay ngừng bơm
nước ngưng tụ, ngoài ra, cũng có thể đặt bơm phụ hoạt động theo tín hiệu nhiệt độ
nước ở đầu ra và đầu vào bình ngưng tụ để điều chỉnh “tinh” áp suất tụ.
2.4 Điều chinh nhiệt độ tháp giải nhiệt.
Để điều chỉnh nhiệt độ của tháp ta điều chỉnh lượng gió hút vào để làm mát
nước giải nhiệt môi chất được phun bên trong. Lượng gió hút vào sẽ được điều
chỉnh thông qua việc điều chỉnh động cơ của quạt hút. Điều chỉnh điện áp vào của
động cơ để làm thay đổi tốc độ của quạt gián tiếp điều chỉnh năng suất giải nhiệt
của tháp phù hợp với nhiệt thải ngưng tụ. Động cơ thay đổi được tốc độ ở đây có
thể là loại nhiều cặp cực với vòng dây riêng rẽ hoặc động cơ Dahlander. Đơn giản
nhất là phương pháp đóng, ngắt động cơ.Ngoài ra còn có thể sử dụng phương pháp
điều chỉnh vô cấp động cơ qua máy biến tần cho động cơ quạt gió hoặc cho bơm
thay đổi lưu lượng nước làm mát.

Trong hai phương án trên ta có thể áp dụng một trong hai biện pháp hoặc cả hai.
Nhưng để đơn giản ta sẽ chọn giải pháp làm mát nước qua tháp giải nhiệt bằng
cách điều chỉnh tốc độ quạt gió.
Thông thường ta nên dùng biến tần để điều chỉnh động cơ bơm hơn là điều
chỉnh động cơ quạt do bơm có công suất lớn hơn như vậy một phần nào tiết kiệm
được điện năng nhiều hơn.
+ Thiết bị trong hệ thống bao gồm: một bộ điều khiển PID, một biến tần, một
cảm biến nhiệt độ.

Chương 2: Thiết kế vòng điều khiển đối tượng đã
cho
1.Luận chứng chọn giảipháp điều khiển.
Để điều khiển được nhiệt độ nước rời tháp giải nhiệt thì ta điều khiển thông qua
bơm nước ngưng hay là tốc độ nước vào tháp giải nhiệt. Ta sử dụng một bộ điều
khiển để có thể điều khiển được tốc độ của bơm, hay điểu khiển lưu lượng nước và
tháp để điều khiển nhiệt độ nước ra khỏi tháp. Để hiểu rõ hơn chúng ta sẽ tìm hiểu
lưu đồ P&ID và sơ đồ cấu trúc sau đây.
1.1Sơ đồ P&ID.
Lưu đồ P&ID cho quá trình điều khiển động cơ bơm.
Chú thích:
SP: giá trị đặt (Set Point). Bộ điều khiển nhận tín hiệu từ giá trị đặt tính toán tự
động và đưa tín hiệu điều chỉnh tốc độ.
Sau khi giá trị đặt SP được cài đặt, hệ thống sẽ điểu khiển cho nhiệt độ nước ra
khỏi tháp giải nhiệt gần giá trị này nhất. Sau khi tháp giải nhiệt được vận hành,cảm
biến nhiệt độ đo nhiệt độ nước ra khỏi tháp và truyền về bộ xử lí trung tâm.

2.2 Sơ dồ cấutrúc.
Cảm biến nhiệt độ.
- Màn hình hiển thị: dùng để cài đặt chế độ hoạt động, cài đặt nhiệt độ,... Ngoài
ra còn để hiển thị nhiệt độ nước ra khỏi tháp giải nhiệt.
- Bộ điều khiển PID: là bộ điều khiển trung tâm, xử lí các tín hiểu gửi về để
điều khiển tốc độ của động cơ. Động cơ được điều chỉnh tốc độ thông qua biến tần.
- Cảm biến nhiệt độ: thiết bị đo nhiệt độ để đo nhiệt độ nước rời khỏi tháp giải
nhiệt. Sau khi đo xong được truyền về bộ xử lí trung tâm. Cảm biến này để hệ
thống có thể giám sát được nhiệt độ nước ra khỏi tháp.
- Biến tần: thiết bị có chức năng làm thay đổi tần số và dòng điện từ đó làm
thay đổi tốc độ của động cơ điện.
2. Luận chứng lựa chọn thiết bị.
2.1 Lựa chọn thiết bị đo.
2.1.1Cảm biến đo nhiệt độ:
Để đo nhiệt độ ta dùng các loại nhiệt kế để đo ví dụ: nhiệt kế dãn nở, nhiệt kế
nhiệt điện, nhiệt kế áp suất, nhiệt kế điện trở, nhiệt kế nhiệt điện tử, nhiệt kế bức
xạ. Tùy thuộc vào dải nhiệt độ làm việc và môi trường làm việc của thiết bị mà ta
chọn loại nhiệt kế cho phù hợp. Một số loại nhiệt kế như:
- Nhiệt kế dãn nở:
+ Nhiệt kế bản kim loại kép:
+ Nhiệt kế giãn nở kiểu ống:
Màn hình hiển
thị
Bộ điều khiển
PID
Biến tần Động cơ bơm

- Nhiệt kế thủy tinh chất lỏng:
Chất lỏng bên trong có thể là: thủy ngân, hoặc chất
lỏng hữu cơ (như rượu). Có dải đo:
Thủy ngân từ -30OC- 600OC.
Chất hữu cơ từ -200OC - 100OC
- Nhiệt kế áp suất:
+ Nhiệt áp kê chất lỏng: bên trong thường là thủy
ngân hoặc chất hữu cơ. Khoảng đo: -150OC - 300OC.
+ Nhiệt áp kê chât khi: môi chất nạp bên trong
thường là nitơ. Khoảng đo:-200OC - 600OC.
+ Nhiệt áp kế hơi bão hòa hoăc kiểu ngưng tụ: môi
chất nạp bên trong thường là: pentan, tôluen, benzen,...
khoảng đo:-50OC - 350OC.
- Nhiệt kế nhiệt điện( cặpnhiệt) :
+CN NiCr-CuNi( Nikenl-Crom/Constantan)
Dải nhiệt độ đo: -250OC - 800OC, đo nhanh tới 1000OC, độ nhạy 68 𝜇V/OC
+CN Fe – CuNi( Sắt – Constantan)
Dải đo:-200OC - 800OC đo nhanh tới
1000OC. Độ nhạy 52-55 𝜇V/OC.
+ CN NiCr-NiAl
Dải đo: -200OC - 1000OC đo nhanh 1200OC.
Độ nhạy 41 𝜇V/OC.
+ Pt10Rh – Pt( Bạch kim-Rô đi/ Bạch kim
loại S)

Dải đo:0OC - 1300OC đo nhanh 1600OC. Độ nhạy: 6-12 𝜇V/OC.
- Nhiệt kế điện trở:
+ Nhiệt điện trở bạch kim: dải đo -200OC - 850OC
+ Nhiệt điện trở Niken: dải đo -80OC - 250OC.
+ Nhiệt điện trở đồng: dải đo -50OC - 200OC.
Trong các loại thiết bị cảm biến nhiệt độ nêu trên ta sử dụng loại nhiệt kế nhiệt
điện trở Niken để đo nhiệt độ, dải đo -80OC - 250OC. Tuy nhiệt độ đo thực tế chỉ ở
khoảng từ 25OC - 50OC, nhưng các loại nhiệt kế khoảng đo hẹp đố lại không có
khả năng truyền tín hiệu đi xa như loại nhiệt kế này. Vậy để phục vụ việc điều
chỉnh nhiệt độ của nước ra khỏi tháp giải nhiệt ta sẽ lựa chọn loại cảm biến nhiệt
độ này.
2.1.2 Biếntần:
2.1.2.1Khái quát về biên tần.
Nguyên lý cơ bản của biến tần bao gồm Bộ chỉnh lưu, Bộ lọc DC và Bộ nghịch
lưu (có thể có thêm bộ lọc nhiễu AC reactor). Đầu tiên, nguồn điện xoay chiều 1
pha hay 3 pha được chỉnh lưu và lọc thành nguồn 1 chiều bằng phẳng. Công đoạn
này được thực hiện bởi bộ chỉnh lưu cầu diode và tụ điện. Do đó, hệ số công suất
cosphi của hệ biến tần đều có giá trị không phụ thuộc vào tải và có giá trị ít nhất là
0.96 (của biến tần Delta thì lên đến 0.99). Điện áp một chiều này được biến đổi
(nghịch lưu) thành điện áp xoay chiều 3 pha đối xứng. Công đoạn này hiện nay

được thực hiện thông qua hệ IGBT (transistor lưỡng cực có cổng cách ly) bằng
phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM). Nhờ tiến bộ của công nghệ vi xử lý
và công nghệ bán dẫn lực hiện nay, tần số chuyển mạch xung có thể lên tới dải tần
số siêu âm nhằm giảm tiếng ồn cho động cơ và giảm tổn thất trên lõi sắt động cơ.
Hệ thống điện áp xoay chiều 3 pha ở đầu ra có thể thay đổi giá trị biên độ và tần
số vô cấp tuỳ theo bộ điều khiển. Theo lý thuyết, giữa tần số và điện áp có một quy
luật nhất định tuỳ theo chế độ điều khiển. Đối với tải có mô men không đổi, tỉ số
điện áp - tần số là không đổi. Tuy vậy với tải bơm và quạt, quy luật này lại là hàm
bậc 4. Điện áp là hàm bậc 4 của tần số. Điều này tạo ra đặc tính mô men là hàm
bậc hai của tốc độ phù hợp với yêu cầu của tải bơm/quạt do bản thân mô men cũng
lại là hàm bậc hai của điện áp.
Hiệu suất chuyển đổi nguồn của các bộ biến tần rất cao vì sử dụng các bộ linh
kiện bán dẫn công suất được chế tạo theo công nghệ hiện đại. Nhờ vậy, năng lượng
tiêu thụ xấp xỉ bằng năng lượng yêu cầu bởi hệ thống.
Biến tần có thể điều chỉnh tốc độ quạt khi điều kiện làm việc thay đổi trong khi
vẫn duy trì lượng gió đủ đáp ứng yêu cầu giải nhiệt. Nó cũng có thể tăng tốc độ
quạt lên trên 60Hz khi cẩn. Nó được tích hợp bộ điều khiển PID, đảm bảo điều
khiển để nhiệt độ nước sau khi giải nhiệt không đổi. Biến tần giúp làm giảm năng

lượng điện tiêu thụ bằng cách điều khiển quạt chạy chậm lại trong khi vẫn đáp ứng
được yêu cầu duy trì nhiệt độ nước sau giải nhiệt.
2.1.2.2 Lựa chọn biến tần.
Khi lựa chọn biến tần cho động cơ ta thường lấy dư công suất của động cơ từ
1.2 – 1.5 lần. Công suất động cơ của quạt tháp giải nhiệt sẽ có công suất từ 15 – 20
kW Ta chọn:
Pbt = 1,5Pdc và Pdc = 20kW
→ Pbt = 1,5.20 = 30kW.
Ta lựa chọn biến tần Delta VFD-CP2000( 0,75 – 400 kW) để điều khiển động
cơ quạt tháp giải nhiệt.
Tính năng:
Biến tần Delta VFD-CP2000 được thiết kế với độ tin cậy cao, sử dụng dễ dàng,
kết hợp sự thông minh và linh hoạt để cải tiến các hoạt động và tiết kiệm năng
lượng.
Đặc tính kỹ thuật:
+ Tích hợp PLC Delta (10K) cho phép người vận hành thực hiện điều khiển
phân tán và điều khiển tập trung khi kết nối vào vào hệ thống mạng.
+ Chức năng lịch cho phép người dùng tạo thủ tục PLC, ON/OFF theo thứ tự,
tiết kiệm thời gian.
+ Thiết kế dạng modular, chắc chắn với khả năng chịu va đập mạnh và chịu
nhiệt cao, tiện lợi trong việc bảo dưỡng, sửa chữa, cũng như việc gắn thêm các
module mở rộng..
+ Tích hợp 2 chuẩn truyền thông MODBUS và BACnet tốc độ cao. Phương
pháp truyền thông đa dạng để đáp ứng nhu cầu khách hàng đa điều khiển. Ngoài ra,
có thể chọn các giao thức truyền thông khác như: Profibus-DP, DeviceNet,
Modbus TCP và Ethernet/IP bằng các card tùy chọn
+ Đặc biệt thiết kế lớp phủ PCB để tăng cường khả năng chịu môi trường.
+ Thiết kế tản nhiệt tốt. Có khả năng hoạt động ở nhiệt độ 50°C và tự động điều
chỉnh giá trị định mức đầu ra để biến tần làm việc liên tục.
+ Điều khiển Sensorless Vector (SVC) đáp ứng kịp thời tải mô-men xoắn tăng /
giảm, đáp ứng yêu cầu cho tải thay đổi đồng thời tăng cường hiệu suất động cơ.

+ Đáp ứng đường cong 3-step V/F được sử dụng trong môi trường mô-men
xoắn điều chỉnh hoàn toàn điện áp đầu vào và đạt được hiệu suất lớn nhất, chức
năng này đặc biệt hữu ích trong các ứng dụng máy bơm và người hâm mộ.
+ Tuân theo tiêu chuẩn an toàn quốc tế: CE. UL. cUL.
2.1.2.2 Sơ đồ đấu nối thiết bị.
- Lựa chọn bộ điều khiển:Trong các dòng biến tần mới ngày nay nói chung và
trong dòng biến tần Delta VFD-CP2000 nói riêng đã có tích hợp sẵn bộ điều khiển
PID.Nhưng ta sẽ vẫn có một bộ điều khiển PID ở ngoài để điều chỉnh từ đầu vào là
nhiệt độ sang
- Đấu nối cảm biến:
+ 10Vdcđấu vào chân + của cảm biến
+ Chân – của cảm biến đấu vào chân AVI của biến tần .
+ Chân ACM của biến tần đấu vào chân 0V của bộ nguồn 10Vdc trên), nếu
nguồn biến tần thì đấu vào chân DCM (0V)
+Chú ý bộ nguồn 10Vdc trên biến tần là : +10V/20mA.
Chú ý:
+ Stop biến tần & motor trước khi cài đặt biến tần.
+ Biến tần sẽ tự động tăng giảm để giữ nhiệt độ luôn luôn ổn định = nhiệt độ đã
cài đặt trên bàn phím .
+Khi nhiệt độ hồi tiếp bằng nhiệt độ cài đặt thì biến tần sẽ chạy với 1 tần số
không đổi (giá sử biến tần đang tăng tần số đến 30Hz thì nhiệt độ trong bồn đạt
được bằng nhiệt độ cài đặt là 40℃, thì lúc này biến tần sẽ chạy ổn định ở tần số
30Hz hoài, nếu lúc đó nhiệt độ tăng lên 41℃ hoặc 42℃ thì biến tần sẽ giảm tần số
xuống 28hz hoặc giảm xuống hơn nữa.. giảm đến khi nào nhiệt độ hồi tiếp bằng
nhiệt độ cài đặt thì lúc đó biến tần không giảm nữa & chạy ổn định với tần số tại
thời điểm đó).

- Cài đặtthông số PID cho biến tần:
+08-01 Độ lợi tỷ lệ (P).
+08-02 Thời gian tích phân (I).
+08-03 Thời gian vi phân (D).
+08-07 Thời gian trễ PID.

Chương 3: Cơ sở mô hình hóa và tổng hợp bộ điều
chỉnh.
1. Cơ sở mô hình hóa đối tượng.
1.1 Đối tượng của mô hình hóa.
Các đối tượng điều khiển thường gặp trong công nghiệp rất phong phú và đa
dạng, từ dạng đơn giản nhất, như những khâu tuyến tính điển hình là 1 đầu vào một
đầu ra (SISO), cho đến những dạng phức tạp nhiều đầu vào nhiều đầu ra(MIMO).
Các đối tượng điều khiển công nghiệp thường có quán tính bậc cao và trễ vận
tải. Nói chung chúng có tính chất phi tuyến và thừng thay đổi một các bất định, do
điều kiện làm việc thay đổi. Về cấu trúc, các đối tượng điều khiển công nghiệp c
thể chia làm hai loại, loại đối tượng nhiều đầu vào một đầu ra và loại dối tương có
nhiều đầu vào nhiều đầu ra.
- Đối tượng một đầu ra:là đối tượng chỉ có 1 đại lượng đầu ra được kiểm soát
và điều khiển. Địa lượng đầu ra của đối tượng bị thay đổi dưới sự tác động của
nhiều tín hiệu vào.
Trong đối tưởng một đầu ra, có một tín hiệu vào 𝜇(t) là tác động điều chỉnh, tạo
bộ điều chỉnh nhằm đưa đại lượn đầu ra trở về quỹ đạo mong muốn.
Các tín hiệu λ1 (t), λ2(t),..., λ 𝑚(t) là những chấn động xuât hiện dưới dạng
nhiễu loạn làm thay ổi đại lượng đầu ra lệch khỏi quỹ đạo mong muốn. Các chấn
động được phân biệt là chấn động bên trong và chấn động bên ngoài.
Các chấn động bên trong là những yếu tố ảnh hưởng đến đại lượng đầu ta theo
kênh chỉnh. Ngoài ra, sự ảnh hưởng nguy hai hơn của các chấn động bên trong là

chúng có thể làm thay đổi đặc tính động học của đối tượng và của hệ thông nói
chung.
Các chấn đông bên ngoài là những tác động nhiễu, ảnh hưởng đến đối tượng từ
môi trường xung quanh có tên gọi là nhiễu ngoài. Các nhiễu ngoài, nằm ngoài
vòng điều chỉnh và không ảnh hưởng tới tính chất ổn định của hệ thống.
- Đối tưởng nhiều đầu ra: trong công nghiệp các đối tượng phưc tạp, có nhiều
đại lượng ra. Trong quá trình làm việc, nó luôn luôn bị tác động bởi nhiều chấn
động bên ngoài. Khi xây dựng hệ thông, đối với mỗi địa lượng ra của đối tượng
này phải có một tác động điều chỉnh tương ứng để đảm bảo tính chất diều khiển
được của hệ thống.
Có thể chia làm hai loại:
Loại thứ nhấtbao gồm các đối tượng, trong đó mỗi tác động vào chỉ ảnh hưởng
đến một đại lượng đầu ra tương ứng. Trong trường hợp này, một đối tượng phức
tạp có thêt phân tách thành các kênh tác động độc lập, mỗi kênh thể hiện là một đối
tượng đơn lẻ. Đối tượng có nhiều đầu vào nhiều đầu ra, mà có thể phân tách thành
các kênh đọc lập lẫn nhau, thì gọi là đối tượng tách được. Đối với mỗi kênh có thể
xây dựng một hệ thông điều khiển một đầu ra. Hệ thống như vậy có tên là hệ tách
được. Phương pháp thiết kế và hiệu chỉnh hệ tách được hoàn toàn tương tự như đối
với các hệ điều khiển một đầu ra.
Loại thứ hai bao gồm các đối tượng, trong đo một tác động đàu vào có thể ảnh
hưởng đến nhiều đại lượng đầu ra khác. Đối tượng loại này gọi là không tách được
hay đối tượng đa liên kết. Hệ thống điều khiển xây dựng đối với đối tượn này có
tên là hệ đa liên kết.

1.2 Đặc tính và mô hình các đối tượng công nghiệp.
Các đối tượng công nghiệp thường co mọt hoặc nhiều đầu ra, nhưng thương có
nhiều kênh. Mỗi kênh là một đối tượng đơn, thể hiện một môi liên kết vào-ra nhất
định. Về sau, nếu không có chú thích thêm, khi nói đến đặc tính của đối tượng, ta
hiểu đó là đặc tính của đối tượng đơn, theo một kênh nhất định. Đặc tính động học
của đối tượng được thể hiện trên đặc tính tần số hoặc đặc tính thời gian, trong đó,
đặc tính quá độ( đáp ứng đối với xung bậc thanh) phản ánh đầy đủ và trực quan các
đặc điểm động học của đối tượng.
Điểm đặc trưng của các đối tượng công nghiệp là có trễ vận tải và có quán tính
lớn. Trễ vận tải có gọi là trễ tuyệt đối , trễ thời gian chết, vv..., đó là thời gian kể từ
thời điểm xuất hiện xung đầu vào đến khi đại lượng ra bắt đầu thay đổi so với giá
trị xác lập ban đầu.
Độ quán tính của đối tượng phản ảnh mức độ phản ứng chậm của nó, kể từ khi
đại lượng ra đã bắt đầu thay đổi. Do có quán tính và trễ vận tải nên hầu hết các đối
tượng điều khiển công nghiệp đồng thời hệ thống điều khiển tương ứng là những
bộ lọc tần số thấp.
Dạng đặc tính quá độ của các đối tượng điều khiển công nghiệp.
Trong thực tế, các đối tượng tĩnh có khả năng thiêt lập trạng thái tự cân bằng
tương ứng với độ lớn của xung đầu vào, nên có tên gọi là đối tượng “có tự cân
bằng”. Khả năng tự cân bằng của đối tượng càng lớn nếu với cùng một xung bậc
thang đầu vào, giá trị xác lập đầu ra của nó càng ít sai lệch so với giá trị ban đầu.
Nói cách khác, khả năng tự cân bằng giảm theo độ lớn của hệ số tĩnh học. Khi hệ
số tinh học 𝐾∞ → ∞, thì khả năng tự cân bằng tiến tới không.

Các đối tượng phi tĩnh không có khả năng tự thiết lập trạng thái cân bằng nên
có tên là các đối tượng “không có tự cân bằng”. Các đối tượng không có tự cân
bằng thường thể hiện trội tính chất tich phân nên có thể gọi là đối tượng tích phân.
Sự phân tích đặc tính quá độ của các đối tượng có tự cân bằng trong thực thế
cho thấy rằng chúng có bốn dạng phổ biến:
- Đường cong quá độ thể hiện đặc điểm đọng học của một khâu quán tính bậc
nhất. Tốc độ biến thiên đại lượng của nó đạt giá trị lớn nhất tại thời điểm xuất hiện
xung đầu vào, 𝜀 𝑚𝑎𝑥 = h’(0).
Hình a.
- Đường cong quá độ có một điểm uốn( tại tu – khi tốc độ biến thiên đại lượng
ra đạt giá trị lớn nhất) và có hình dạng chữ S. Đó là dánh điệu của khâu quán tính
bậc cao, gồm nhiều khâu quán tính bậc nhất mắc nối tiếp. Độ quán tính của đối
tượng loại này tương đương vơi tổng độ quán tính của các khâu quán tính bặc nhất
hợp thành.
Hình b.

- Đường cong quá độthể hiện đặc điểm của đối tượng quán tính bậc nhất có trễ
vận tải , tức tạo bởi khâu quán tính bậc nhất mắc nối tiếp với khâu trễ.
Hình c.
- Đường cong quá độ có hình chữ S với một điểm uốn, nhưng nằm dịch về bên
phải một khoảng 𝜏, kể từ gốc tọa độ, so với đồ thị trên hình b. Đó là đặc tính quá
độ của đói tượng, tạo thành từ nhiều khâu quán tính bậc nhất mắc nối tiếp với một
khâu trễ.
Hình d.
Tóm lại, đối tựng có tự cân bằng với các đặc tính quá độ bên trên có thể biểu
diễn bởi một khâu quán tính bawxac n mắc nối tiếp với một khâu trễ. Hàm truyền
của chúng có dạng.
Ocb(s) =
𝐾
(1+𝑇1 𝑠)(1+𝑇2 𝑠)…(1+𝑇 𝑛 𝑠)
.𝑒−𝜏𝑠

Trong đó:
K – hệ số truyền.
T1,T2,...,Tn – các hằng số quán tính, ứng với các khâu quán tính bậc nhất.
n – bậc quán tính, bằng số khâu quán tính bậc nhất hợp thành.
𝜏 – trễ vận tải.
Trong thực tế, thường dùng một số dạng đơn giản như:
- Khâu quán tính đồng nhất bậc n, có trễ.
Ocb(s) =
𝐾
(1+𝑇1 𝑠) 𝑛
.𝑒−𝜏𝑠
- Khâu quán tính bậc 2 ,có trễ.
Ocb(s) =
𝐾
(1+𝑇1 𝑠)(1+𝑇2 𝑠)
.𝑒−𝜏𝑠
Đối tượng không tự cân bằng cũng có bốn dạng đặc tính quá độ phổ biến:
- Đặc tính thay đổi theo một nửa đường thẳng tới vô hạn, kể từ thời diểm xuất
hiện xung đầu vào. Đó là đặc tính quá độ của một khâu tích phân.
Hình e
- Đặc tính quá độ bắt đầu thay đổi với tốc độ tăng dần từ thời điểm xuất hiện
xung đầu vào tới vô hạn, tiến tới một đường xiên tiệm cận. Đó là tính chất động
học của khâu tích phân có quán tính, tức đối tượng loại này tạo bởi khâu tích phân
mắc nói tiếp với một khâu quán tính.

Hình f
- Đặc tính quá độ khác với đường cong trên hình e ở chỗ là sự thay đổi đại
lượng ra chỉ bắt đầu sau một thời gian 𝜏 nhất định, kể từ thời điểm xuất hiện xung
đầu vào. Điều đó chứng tỏ rằng, đối tượng tương ứng là một khâu tích phân có trễ,
tức là mạch mắc nối tiếp giữa khâu tích phân và khâu trễ.
Hình g.
- Đặc tính quá độ thể hiện tính chất của khâu tích phân có quán tính, như trên
hình f nhưng lùi về bên phải một khoảng 𝜏, kể từ thời điểm xuất hiện xung đàu
vòa. Do cậy, đối tượng tương ứng bộc lộ là khâu tích phân có quá tính và trễ.
Hình h.

Tóm lại, hầu hết các đối tượng không có tự cân bằng trong thực tế là một khâu
tích phân có quán tính và trễ, có thể mô tả bởi mô hình:
Ocb(s) =
𝐾
𝑠 𝑞
.
1
(1+𝑇1 𝑠)(1+𝑇2 𝑠)…(1+𝑇 𝑛 𝑠)
.𝑒−𝜏𝑠
Nhưng trong thực tế để đơn giản hóa, người ta thường mô hình hóa đối tượng
không có tự cân bằng dưới dạng đơn giản:
Ocb(s) =
𝐾
𝑠(𝑇𝑠+1) 𝑛
.𝑒−𝜏𝑠
n = 0,1,2
Ngoài các đặc điểm trên, một số đối tượng còn có thể co tính chất dao động.
Trong những trường hợp phưc tạp, để mô tả các đối tượng một các đúng đắn hơn,
có thể dùng mô hình dưới dạng tổng quát:
O(s) =
𝑏0+ 𝑏1 𝑠+𝑏2 𝑠2+⋯+ 𝑏 𝑚 𝑠 𝑚
1+ 𝑎1 𝑠+ 𝑎2 𝑠2+⋯+ 𝑎 𝑛 𝑠 𝑛
.
𝑒−𝜏𝑠
𝑠 𝑞
Trong đó:
bo- hệ số truyền. q – bậc tích phân hay bậc phi tĩnh.
a1, a2,...,an, b0, b1, ... , bm – các hệ số. m – bậc tử thức.
𝜏 – độ trễ. n – bậc mẫu thức. m ≤ n.
2.Phương pháp tổng hợp bộ điều khiển bền vững tối ưu.
Một yêu cầu chung nhất về chất lượng của một hê thống điều khiển tự động là
hệ thống phải có khả năng làm việc một cách ổn định trong mọi điều kiện làm việc
đã đinh cho nó. Mặt khác, chất lượng quá trình điều khiển phải đạt được cao nhất.
Thực tế cho thây rằng, các hệ thống điều khiển trong công nghiệp thường phải
làm việc trong điều kiện mà đặc tính động học của đối tượng điều chỉnh thay đổi
thường xuyên, đồng thời, các tác động nhiễu xảy ra không có quy luật à kho xác
định. Trong điều kiện như vậy, điều đầu tiên nghĩ tới khi tổng hợp hệ thống là tìm
ra một bộ điều chỉnh đáp ứng đồng thời hai yêu cầu cơ bản về chất lượng hoạt
động của hệ thống, như sau:
- Đại lượng điều chỉnh đầu ra bám càng sát tín hiệu đặt đầu vào càng tốt, đồng
thời triệt giảm tối đa sự ảnh hưởng của các tác động nhiễu.
- Hệ thông phải có độ ổn đinh cao nhất, tức có dự phòng ổn định tối đa để
lường trước mọi sự thay đổi bất định của đặc tính đối tượng.

2.1 Khái quát về bộ điều khiển.
Một bộ điều khiển vi tích phân tỉ lệ (bộ điều khiển PID- Proportional Integral
Derivative) là một cơ chế phản hồi vòng điều khiển (bộ điều khiển) tổng quát được
sử dụng rộng rãi trong các hệ thống điều khiển công nghiệp – bộ điều khiển PID
được sử dụng phổ biến nhất trong số các bộ điều khiển phản hồi. Một bộ điều
khiển PID tính toán một giá trị "sai số" là hiệu số giữa giá trị đo thông số biến đổi
và giá trị đặt mong muốn. Bộ điều khiển sẽ thực hiện giảm tối đa sai số bằng cách
điều chỉnh giá trị điều khiển đầu vào. Trong trường hợp không có kiến thức cơ bản
về quá trình, bộ điều khiển PID là bộ điều khiển tốt nhất.
Tính toán bộ điều khiển PID bao gồm tính toán 3 thông số riêng biệt, do đó đôi
khi nó còn được gọi là điều khiển ba khâu: các giá trị tỉ lệ, tích phân và đạo hàm,
viết tắt là P, I, và D. Giá trị tỉ lệ xác định tác động của sai số hiện tại, giá trị tích
phân xác định tác động của tổng các sai số quá khứ, và giá trị vi phân xác định tác
động của tốc độ biến đổi sai số. Tổng chập của ba tác động này dùng để điều chỉnh
quá trình thông qua một phần tử điều khiển như vị trí của van điều khiển hay bộ
nguồn của phần tử gia nhiệt. Nhờ vậy, những giá trị này có thể làm sáng tỏ về quan
hệ thời gian: P phụ thuộc vào sai số hiện tại, I phụ thuộc vào tích lũy các sai số quá
khứ, và D dự đoán các sai số tương lai, dựa vào tốc độ thay đổi hiện tại.
Bằng cách điều chỉnh 3 hằng số trong giải thuật của bộ điều khiển PID, bộ điều
khiển có thể dùng trong những thiết kế có yêu cầu đặc biệt. Đáp ứng của bộ điều
khiển có thể được mô tả dưới dạng độ nhạy sai số của bộ điều khiển, giá trị mà bộ
điều khiển vọt lố điểm đặt và giá trị dao động của hệ thống. Lưu ý là công dụng

của giải thuật PID trong điều khiển không đảm bảo tính tối ưu hoặc ổn định cho hệ
thống.
Khâu tỉ lệ, tích phân, vi phân được cộng lại với nhau để tính toán đầu ra của bộ
điều khiển PID. Định nghĩa rằng u(t) là đầu ra của bộ điều khiển, biểu thức cuối
cùng của giải thuật PID là:
u(t) = MV(t) = Kp .e(t) + Ki∫ 𝑒( 𝜏) 𝑑𝜏
𝑡
0
+ Kd
𝑑
𝑑𝑡
e(t).
trong đó các thông số điều chỉnh là:
Độ lợi tỉ lệ, Kp: giá trị càng lớn thì đáp ứng càng nhanh do đó sai số càng lớn,
bù khâu tỉ lệ càng lớn. Một giá gị độ lợi tỉ lệ quá lớn sẽ dấn đến quá trình mất ổn
định và dao động.
Độ lợi tích phân, Ki: giá trị càng lớn kéo theo sai số ổn định bị khử càng nhanh.
Đổi lại là độ vọt lố càng lớn: bất kỳ sai số âm nào được tích phân trong suốt đáp
ứng quá độ phải được triệt tiêu tích phân bằng sai số dương trước khi tiến tới trạng
thái ổn định.
Độ lợi vi phân, Kd: giá trị càng lớn càng giảm độ vọt lố, nhưng lại làm chậm
đáp ứng quá độ và có thể dẫn đến mất ổn định do khuếch đại nhiễu tín hiệu trong
phép vi phân sai số.
2.1.1 Khâu tỉ lệ.
Khâu tỉ lệ (đôi khi còn được gọi là độ lợi) làm thay đổi giá trị đầu ra, tỉ lệ với
giá trị sai số hiện tại. Đáp ứng tỉ lệ có thể được điều chỉnh bằng cách nhân sai số đó
với một hằng số Kp, được gọi là độ lợi tỉ lệ.
Khâu tỉ lệ được cho bởi:
Pout= Kp .e(t)
Trong đó:
Pout : Thừa số tỉ lệ của đầu ra.
Kp: Độ lợi tỉ lệ, thông số điều
chỉnh.
e: Sai số = SP - PV .
t: Thời gian hay thời gian tức
thời (hiện tại).

Độ lợi của khâu tỉ lệ lớn là do thay đổi lớn ở đầu ra mà sai số thay đổi nhỏ. Nếu
độ lợi của khâu tỉ lệ quá cao, hệ thống sẽ không ổn định (xem phần điều chỉnh
vòng). Ngược lại, độ lợi nhỏ là do đáp ứng đầu ra nhỏ trong khi sai số đầu vào lớn,
và làm cho bộ điều khiển kém nhạy, hoặc đáp ứng chậm. Nếu độ lợi của khâu tỉ lệ
quá thấp, tác động điều khiển có thể sẽ quá bé khi đáp ứng với các nhiễu của hệ
thống.
2.1.2 Khâu tích phân.
Phân phối của khâu tích phân (đôi khi còn gọi là reset) tỉ lệ thuận với cả biên độ
sai số lẫn quảng thời gian xảy ra sai số. Tổng sai số tức thời theo thời gian (tích
phân sai số) cho ta tích lũy bù đã được hiệu chỉnh trước đó. Tích lũy sai số sau đó
được nhân với độ lợi tích phân và cộng với tín hiệu đầu ra của bộ điều khiển. Biên
độ phân phối của khâu tích phân trên tất cả tác động điều chỉnh được xác định bởi
độ lợi tích phân, K_i.
Thừa số tích phân được cho bởi:
Iout=Ki∫ 𝑒( 𝜏) 𝑑𝜏
𝑡
0
Trong đó:
Iout: Thừa số tích phân của đầu
ra.
Ki: Độ lợi tích phân, 1 thông số
điều chỉnh.
e: Sai số = SP – PV.
t: Thời gian hoặc thời gian tức
thời (hiện tại).
𝜏: một biến tích phân trung gian.
Khâu tích phân (khi cộng thêm khâu tỉ lệ) sẽ tăng tốc chuyển động của quá trình
tới điểm đặt và khử số dư sai số ổn định với một tỉ lệ chỉ phụ thuộc vào bộ điều
khiển. Tuy nhiên, vì khâu tích phân là đáp ứng của sai số tích lũy trong quá khứ,
nó có thể khiến giá trị hiện tại vọt lố qua giá trị đặt (ngang qua điểm đặt và tạo ra
một độ lệch với các hướng khác). Để tìm hiểu thêm các đặc điểm của việc điều
chỉnh độ lợi tích phân và độ ổn của bộ điều khiển.
2.1.3 Khâu vi phân.

Tốc độ thay đổi của sai số qua trình được tính toán bằng cách xác định độ dốc
của sai số theo thời gian (tức là đạo hàm bậc một theo thời gian) và nhân tốc độ
này với độ lợi tỉ lệ K_d. Biên độ của phân phối khâu vi phân (đôi khi được gọi là
tốc độ) trên tất cả các hành vi điều khiển được giới hạn bởi độ lợi vi phân, Kd.
Thừa số vi phân được cho bởi:
Dout= Kd
𝑑
𝑑𝑡
e(t)
Trong đó:
Dout:Thừa số vi phân của đầu ra.
Kd: Độ lợi vi phân, một thông số
điều chỉnh.
e: Sai số = SP – PV.
t: Thời gian hoặc thời gian tức thời
(hiện tại).
Khâu vi phân làm chậm tốc độ thay đổi của đầu ra bộ điều khiển và đặc tính
này là đang chú ý nhất để đạt tới điểm đặt của bộ điều khiển. Từ đó, điều khiển vi
phân được sử dụng để làm giảm biên độ vọt lố được tạo ra bởi thành phần tích
phân và tăng cường độ ổn định của bộ điều khiển hỗn hợp. Tuy nhiên, phép vi
phân của một tín hiệu sẽ khuếch đại nhiễu và do đó khâu này sẽ nhạy hơn đối với
nhiễu trong sai số, và có thể khiến quá trình trở nên không ổn định nếu nhiễu và độ
lợi vi phân đủ lớn. Do đó một xấp xỉ của bộ vi sai với băng thông giới hạn thường
được sử dụng hơn. Chẳng hạn như mạch bù sớm pha.
2.2 Cấu trúc tựa bền vững của bộ điều chỉnh và hệ thống.
Hàm truyền tổng quát của các đối tượng điều khiển tuyến tính có thể viết dưới
dạng:
O(s) =
𝑏0+ 𝑏1 𝑠+𝑏2 𝑠2+⋯+ 𝑏 𝑚 𝑠 𝑚
𝑎0+ 𝑎1 𝑠+ 𝑎2 𝑠2+⋯+ 𝑎 𝑛 𝑠 𝑛
. 𝑒−𝜏𝑠
= OPT(s).𝑒−𝜏𝑠
Trong đó:
𝜏 − trễ vận tải.
OPT(s)=
𝐴(𝑠)
𝐵(𝑠)
=
𝑏0+ 𝑏1 𝑠+𝑏2 𝑠2 +⋯+ 𝑏 𝑚 𝑠 𝑚
𝑎0+ 𝑎1 𝑠+ 𝑎2 𝑠2+⋯+ 𝑎 𝑛 𝑠 𝑛
– phân thức thuần túy.
Ta có hàm truyền của bộ điều chỉnh bền vững chất lượng cao:
R(s) =
𝐻(𝑠)
𝑂(𝑠)
=
1
𝜃𝑠
OPT(s)-1
. 𝑒 𝜏𝑠
=
1
𝜃𝑠
.
𝐵(𝑠)
𝐴(𝑠)
. 𝑒 𝜏𝑠

Ta thấy rằng, nếu đối tượng có trễ vận tải thì bộ điều khiển sẽ không thể thực
thi được vì khng thể thực hiện được khâu dự báo tuyệt đối. Điều này có thể giải
thích bằng cách phân tích bộ điều chỉnh thành 2 khâu mắc nối tiếp. Giả sử khâu thứ
nhất được thực thi, thì khi xuất hiện tín hiểu đầu vào 𝜀(𝑡), tại đầu ra của khâu này
sẽ hình thành tín hiệu 𝜇(t). Sau đó, tín hiệu đầu vào 𝜇(t), khâu sự báo có nhiệm vụ
phải cho ra tín hiệu 𝜇(t + 𝜏).Nhưng 𝜇(t + 𝜏) là gia trị xuất hiện sau khoảng thời
gian 𝜏 trong tương lai, hiện tại không thể đo được. Đó là điều mâu thuẫn về mặt vật
ly hay nói cách khác khâu dự báo tuyệt đối là không thể thực hiện được.
ε(t)μ(t)μ(t + τ)
Để đơn giản ta bỏ khâu dự báo và nhận được bộ điều khiển bền vững (có cấu
trúc bền vững không hoàn toàn so với trường hợp lý tưởng) như sau:
R(s) =
1
𝜃𝑠
OPT(s)-1 hay R(s) =
𝐴(𝑠)
𝜃𝑠𝐵(𝑠)
.
Tuy cấu trúc không có khả năng dự báo lý tưởng nhưng nếu chọn tham số 𝜃
mọt cách hợp lý vẫn đảm bao tính ổn định bền vững rất cao cả hệ thống.
Sau này ta gọi cấu trúc trên đơn giản là bộ điều chỉnh bền vững còn hệ thống
điều khiển tạo thành gọi là hệ bền vững( tât nhiên không phải là hệ bền vững chất
lượng cao lý tưởng).
Với cấu trúc như trên thì hệ thống điều khirnt bền vững có hàn truyền hở là:
H(s) = R(s)O(s) =
1
𝜃𝑠
OPT(s)-1. 𝑂𝑃𝑇 ( 𝑠). 𝑒−𝜏𝑠
=
𝑒−𝜏𝑠
𝜃𝑠
(3.1)
Và hàm truyền hệ kín:
W(s) =
𝐻(𝑠)
1+𝐻(𝑠)
=
𝑒−𝜏𝑠
𝜃𝑠⁄
1+ 𝑒−𝜏𝑠
𝜃𝑠⁄
=
𝑒−𝜏𝑠
𝜃𝑠+𝑒−𝜏𝑠
(3.2)
Bộ điều chỉnh trên chỉ có tham số 𝜃 là chưa biết và cần phải xác định lại. Ta sẽ
xác định 𝜃 theo điều kiện đảm bảo độ dự trử ổn định cho trước của hệ thống, đồng
thời chỉ tiêu tích phân sai số điều chỉnh đạt cực tiểu.
2.3 Hệ bền vững định chuẩn và chỉ số giao động mềm.
Thay 𝜃 = 𝜃𝑐 𝜏 vào 3.1 và 3.2 ta có:
H(s) =
𝑒−𝜏𝑠
𝜃𝑐 𝜏𝑠
và W(s) =
𝑒−𝜏𝑠
𝜃𝑐 𝜏𝑠+𝑒−𝜏𝑠
1
𝜃𝑠
.
𝐵(𝑠)
𝐴(𝑠)
𝑒 𝜏𝑠

Trong đó 𝜃c – hệ số đinh chuẩn. từ đây, đổi biến: p = 𝜏s, ta được hàm truyền hở
định chuẩn:
H(p) =
𝑒−𝑝
𝜃𝑐 𝑝
Và hàm truyền của hệ kín định chuẩn:
W(p) =
𝑒−𝑝
𝜃𝑐 𝑝+𝑒−𝑝
Như vậy, hệ định chuẩn là hệ bền vững ứng với trễ vận tải 𝜏 = 1. Hằng số quán
tính định chuẩn 𝜃c phụ thuộc vào yêu caaif dự trữ ổn định của hệ thống. Khi 𝜃c đã
xác định thì các chỉ số chất lượng của hệ định chuẩn cũng được định đoạt.
Đối với trường hợp độ trễ 𝜏 ≠1, thì các chỉ số chất lượng của hệ thống có thể
suy ra dễ dàng từ các chỉ số tương ứng của hệ định chuẩn.
Chỉ số dao động mềm về cũng có tính chất định chuân nên cho phép loại bỏ
phức tạp do sự có mặt của tham số trễ. Thật vậy để ý rằng 𝜏 ≥ 0, ta biến đổi chỉ số
giao động mềm như sau:
m(𝜔) = mo
1− 𝑒−𝛼𝜏|𝜔|
𝛼𝜏|𝜔|
= mo
1− 𝑒−𝛼|𝜏𝜔|
𝛼|𝜏𝜔|
Vì hệ số mềm hóa không ảnh hưởng đến kết quả tính toán nên để cho đơn giản
ta cho 𝛼 =1. Đổi biens 𝜔̅ = 𝜏𝜔, ta được chỉ số dao động mềm định chuẩn như sau:
m(𝜔) = mo
1− 𝑒−|𝜔̅ |
|𝜔̅ |
(3.3)
trong đó: m0- vẫn giữ nguyên ý nghã ban đầu.
𝜔̅- tần số phi thứ nguyên.
Theo 3.3, thì chỉ số da động mềm định chuẩn hoàn toàn xác định nếu chỉ số
đầu: m0 đã cho. Vì chỉ số dao động mềm là hàm chẵn của tần số nên đường biên
mềm sẽ đối xứng qua trục thực. Vậy, chỉ cần xet đối với nửa trên, còn nửa dưới
suy theo đối xứng.
Đường biên mềm là quỹ đạo những điểm trên mặt phẳng nghiệm, được biểu
diễn bởi số phức: p = -m𝜔̅ + j𝜔̅. Nếu xét tần số dương, thay 3.3 vào đối số phức
này ta có:
p = -m𝜔̅ + j𝜔̅ = -mo
1− 𝑒−𝜔̅
𝜔̅
. 𝜔̅ + j𝜔̅ = - m0 (1- 𝑒−𝜔̅
) + j𝜔̅
Trong số phưc trên, phàn thực quan hệ với phần ảo theo qui luật hàm mũ và tạo
nên nánh dương của đường biên mềm. Còn nhánh âm của đường biên mềm hiển
nhiên đối xứng với nhanh dương qua trục thực của hệ tọa độ phức.

Hình 2.2 Đường biên mềm trên mặt phẳng nghiệm.
Giả sử, pi = -𝛽𝑖+j𝜔̅𝑖 là một nghiệm đặc tính nào đó của hệ thống. Nghiệm này
có chi số dao động là mi = 𝛽𝑖/𝜔̅𝑖.
Đường nằm ngang kẻ từ điểm pi, cắt đường biên mềm đã cho tại C và cắt trục
ảo tại giá trị tần số 𝜔̅𝑖. Như vậy, nghiệm tại điểm C có phần ảo là 𝜔̅𝑖 và chỉ số dao
động tương ứng là m = m(𝜔̅𝑖). Hần thực của nghiệm tại C hiển nhiên là -m𝜔̅𝑖.
Nếu mi≥m, tức
𝛽𝑖
𝜔̅ 𝑖
≥m hay -𝛽𝑖 ≤m𝜔̅𝑖. Điều đó chứng tỏ rằng pi nằm bên trái
của điểm C tính theo đường nằm ngang, hay nói cách khác, pi nằm bên trái của
điểm C tính theo đường nằm ngang, hay nói cách khác, pi nằm bên trái đường cong
MON.
Như vậy, nếu nghiệm có chỉ số dao động lớn hơn chỉ số dao động mềm tương
ứng cùng tần số thì sẽ nằm bên trái đường biên mềm.
Đảo lại, những nghiệm nằm bên trái đường biên mềm đã cho có chỉ số dao động
lớn hơn chi số dao đọng mềm tương ứng cùng tần số.

2.4 Tổng hợp bộ điều chỉnh bền vững .
Giả sử đã biết hàm truyền của đối tượng điều chỉnh là:
O(s) = 𝑒−𝜏𝑠
OPT(s), OPT(s) =
𝐵(𝑠)
𝐴(𝑠)
Trong đó:
A(s)= a0+a1s+...+ansn, B(s) = b0+b1s+...+bmsm – là tử thức và mẫu thức.
Trong bộ điều chỉnh ta cần tính toán hằng số 𝜃 để đảm bảo chất lượng dặt tính
quá độ theo yêu cầu cho trước.
Yêu cầu về đặc tính quá độ thể hiện qua các chỉ số chất lượng, như sau:
- Thời gian điều chỉnh Tq đạt cực tiểu hoặc không vượt quá giá trị nhất định.
- Chỉ tiêu tích phân sai số điều chỉnh (I1 hoặc I2) đạt cực tiểu.
- Độ quá điều chỉnh 𝛿 không lớn hơn giá trị cho phép.
- Độ tắt dần 𝜓𝑐 không nhỏ hơn giá trị cho trước.
Việc thỏa mãn tất cả các tiêu chí trên là không thể vì các chỉ tiêu mâu thuẫn lẫn
nhau và có điểm tối ưu khác nhau. Do đó, để đơn giản hóa có thể chọn yêu cầu
chất lượng theo một chỉ tiêu nào đó.
Bài toán có thể giải nhanh và đơn giản bằng cách chọn chỉ số dao động mc – tối
ưu đối với một chỉ tiêu tích phân sai số nhất định. Nếu bộ điều chỉnh tối ưu nhận
được cho độ quá điều chỉnh 𝛿 vượt ngưỡng, ta chỉ việc tăng dần chỉ số dao động
yêu cầu mc cho tói khi độ quá điều chỉnh nhở hơn giá trị cho trước.
Giá trị chỉ số dao động nào được chọn làm tối ưu, phụ thuộc vào yêu cầu cụ thể.
Theo một quan điểm dung hòa, có thể chọn mc = 0,71(𝛿 = 11%) làm lời giải tối ưu.
*Các bước để tính toán bộ điều chỉnh bền vững tối ưu:
- Xác định chỉ số dao động cắt mc cần thiết. Tính tần số cắt định chuẩn tương
ứng 𝜛 =
𝜋
2
– arctg(mc), đồng thời tần số cắt thực tế:𝜛𝑐 = 𝜛/𝜏.
- Hằng số quán tính 𝜃 = 𝜃𝑐 𝜏, trong đó: 𝜃𝑐=
𝑒 𝑚 𝑐 𝜛 𝑐
𝜛 𝑐√𝑚 𝑐
2+1
– hằng số quán tính
chuẩn.
- Bộ điều chinh bền vững nhận được:R(s) =
1
𝜃𝑠
(OPT(s))-1=
𝐴(𝑠)
𝜃𝑐 𝜏𝑠𝐵(𝑠)
3. Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng.
Ta xét bốn chỉ tiêu chất lượng quan trọng của đặc tính quá độ:
- Độ quá điều chỉnh –𝛿.
- Thời gian điều chỉnh – Tq – tính đến khi sai số điều chỉnh lọt vào dải ±5%.
- Tích phân sai số tuyệt đối: I1=∫ |𝜀( 𝑡)|𝑑𝑡, 𝜀( 𝑡) = z(t) – y(t).
- Tích phân sai số bình phương: I2 = ∫ 𝜀2( 𝑡) 𝑑𝑡.

3.1 Khái niệm chất lượng quá trình điều chỉnh.
Chất lượng điều chỉnh là tập hợp những yếu tố định lượng, thể hiện mức độ tốt
xấu theo một nghĩa nào đó của quá trình điều chỉnh trong điều kiện làm việc nhất
định. Những yếu tố định lượng đo gọi là chỉ số hay chỉ tiêu chất lượng điều chỉnh.
Các chỉ só chất lượng được xác định theo đáp ứng ra của hệ thống đói với các tín
hiệu vào khác nhau.
Nếu xét tín hiệu vào là một đại lượng ngẫu nhiên( không có dạng hàm xác
định), thì chi tiêu chất lượng điều chỉnh co bản là độ chính xác động học trung
bình, tức sai số quân phương giữa đại lượng điều chỉnh đầu ra và quỹ đạo mong
muốn. chất lượng quá trình điều chỉnh của hệ thống trong điều kiện tác động ngẫu
nhiên được đánh giá trên cơ sở lý thuyết xác xuất thống kê.
Nếu tín hiệu đầu vào là một hàm thời gian xác định, chất lượng điều chỉnh được
xác định dựa theo đáp ứng đầu ra của hệ thống đối với các dạng xung điển hình
như xung bậc thang, xung đơn vị, xung gio động hình sin,...
Tín hiệu bậc thang là dạng tín hiệu thường xuyên xảy ra trong quá trình hoạt
động của hệ thống điều khiển. Ví dụ trong quá trình vận hành dây chuyền công
nghệ, công suất của các thiết bị được đặt từ giá trị này sang giá trị khác, thường
theo cách giật cấp, tạo ra xung bậc thang. Sự đóng ngắt một thiết bị nào đó sẽ làm
thay đổi nhanh các đại lượng điều chỉnh liên quan, gây ra hàng loạt xung bậc thang
tác động vào các vòng điều chỉnh. Ngoài ra, sự thay đổi không mong muốn tính
chất của dòng vật chất( ví dụ nhiệt trị của nhiên liệu) hoặc điều kiện xung quanh
cũng gây ra các dạng nhiễu bậc thang tác động vào hệ thống.
Tín hiệu xung đơn vị, trong thực tế có thể coi một cách gần đúng là do sự thay
đổi lớn trong thời gian ngắn( ngắn hơn nhiều so với thời gian xác lập của đối
tượng) của một yếu tố công nghệ nà đó. Ví dụ trong tổ hợp phát điện gió, tốc độ
quay và công suất của tubin gió thường bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi luồng giói,
ngắn nhưng rất mạnh cả về hướng và cường độ. Hiện tượng tươn tự cũng xảy ra
đối với hệ thống điều chỉnh tubin thủy lực làm việc trong điều kiện dòng chảy
không ổn đinh.
Thường phân biệt các chỉ tiêu chất lượng trực tiếp và gián tiếp. Những chie tiêu
phản ánh trực tiếp và xác định trên đáp ứng quá độ gọi là chỉ tiêu trực tiếp. Còn
những chỉ tiêu xác định dựa theo các đặc tính tần số của hệ thống, thì gọi là chỉ tiêu
gián tiếp. Ngày nay, nhờ kĩ thuật tính toán phát triển, hầu hết cá chỉ tiêu chất lượng
điều chỉnh đều có thể tính toán dễ dàng.

Có thể phân loại các chỉ tiêu chất lượng theo các mục đích nghiên cứu như sau:
- Chất lượng chuyển trạng thái( quá trình quá độ).
- Chất lượng xác lập đói với tác động xung bậc thang.
- Chất lượng xác lập đối với tác động chu kì.
- Chất lượng động học đối với tác động ngẫu nhiên.
- Dự trữ ổn định và tính bền vững của hệ thống.
3.2 Chất lượng chuyển trạng thái.
Trong số những dạng tín hiệu tác động vào hệ thống thì xung bậc thang là nguy
hiểm nhất, vì nó tác động đột ngột và duy trì ảnh hưởng lâu dài đên hệ thống. Đáp
ứng ra của hệ thống đối với tác động bậc thang, thường gọi là đặc tính quá độ, là
đường cong biến thiên của đại lượng đầu ra theo thời gian, kệ từ thời điểm xuất
xung cho tới vô hạn, với điều kiện đầu không: h(t)=0 khi t<0.
Chất lượng chuyền trạng thái thể hiện rõ trên đáp ứng quá độ của hệ thống.
Thường các chỉ số chất lượng được xác định dựa theo đáp ứng qui chuẩn, tức theo
đáp ứng đối với xung bậc thang đơn vị.
Dựa theo đặc tính quá độ có thể xác định trực tiếp những chỉ số chất lượng sau
đây:
a) Thời gian điều chỉnh(thời gian quá độ).
Thời gian điều chỉnh cho phép đánh giá độ tác động nhanh của hệ thống. Giá trị
lý thuyết của thời gian điều chỉnh luôn luôn bằng vô cùng nhưn điều đó khôn kiên
quan gì đến tốc độ phản ứng của hệ thống. Trong thực tế, người ta quan tâm giá trị
thời gian điều chỉnh thực Tq – là khoảng thời gian tính từ khi xuất hiện đàu vào cho
đến thời điểm mà kể từ đó đáp ứng ra sai lệch không quá ∓∆ so với giá trị xác lập.
Trong thực tế, úa trình quá độ của hệ thống coi như đã kết thúc sau thời gian Tq
và kể từ đó, sự biến thiên của đại lượng điều chỉnh không vượt ra khỏi vùng không
nhạy, bộ điều chỉnh không tác động nữa và hệ thống coi như đứng yên.
Độ sai lệch thường chọn trong khoảng ∆ = (3 ÷ 10%)h(∞). Nếu h(∞)≈ 0, thì
vai trò của h(∞) thường được thay bởi giá trị đặt của hệ thống.
b) Sai lệch động cực đại và độ quá điều chỉnh.
Sai lệch động cực đại bằng độ biến thiên tối đa của đặc tính quá độ so với giá trị
cân bằng ban đầu.
hmax = max|h(t)|
Sai lệch động cực là chỉ tiêu phản ánh mức độ ảnh hưởng của tác động đầu vào
nhất định, làm trệch quỹ đạo đầu ra của hệ thống. Đối với đầu vào điều khiển khái
niệm này có ý nghĩa để xác định tốc độ thay đổi cho phép tối đa cua giá trị đặt
trong quá trình điều khiển các thiết bị công nghệ.

Khi thay đổi giá trị đặt, hệ thống chuyển từ chế độ xác lập này sang chê độ xác
lập khác, có thể xảy ra hai trường hợp về mức độ điều chỉnh. Trường hợp thứ nhất
là khi đại lượng điều chỉnh tiến tới giá trị xác lập mới từ một phía, tức là không
vượt ra ngoài phạm vi giữa giá trị cữ và giá trị mới. Trường hợp thứ hai là khi đại
lượng điều chỉnh vượt quá giới hạn trên, tức là sự điều chỉnh đã quá mức cần thiết.
Mức độ điều chỉnh được đánh giá bằng một chỉ số gọi là độ quá điều chỉnh:
𝛿 =
ℎ 𝑚𝑎𝑥−ℎ(∞)
ℎ(∞)
× 100%
Trong đó hmax là giá trị lớn nhất của đáp ứng quá độ.
c) Chỉ tiêu tích phân saisố tuyệt đối.
Chỉ tiêu tích phân sai số tuyệt đối có thể được tính toán dễ dàng dựa theo các
công thức giải tích. Thật vậy, nếu hệ thống không có trễ vận tải thì có thể phương
trình đăc tính của hệ thống về dạng phụ thuộc theo sai số động học, như sau:
a0 𝜀(n)(t) +...+an-1 𝜀′(t)+ a(n)(t) = 0
giả thiết 𝜀(∞) = 𝜀′(∞)=...=𝜀( 𝑛)
(∞) =0, đồng thời kí hiệu:
𝜀0 = 𝜀(0),𝜀1 = 𝜀′(0), 𝜀 𝑛 = 𝜀( 𝑛)
(0)
Khi đó ta có:
I1 =∫ 𝜀( 𝑡) 𝑑𝑡
∞
0
=
−1
𝑎 𝑛
∫ [𝑎0 𝜀( 𝑛)
( 𝑡) + 𝑎1 𝜀( 𝑛−1)
( 𝑡) + ⋯ +
∞
0
𝑎 𝑛−1 𝜀′( 𝑡)]dt.
I1 =
1
𝑎 𝑛
[ 𝑎0 𝜀 𝑛−1 + 𝑎1 𝜀 𝑛−2 + ⋯ + 𝑎 𝑛−1 𝜀0].
Công thức trên khá đơn giản và có hiệu quả để đánh giá độ tác động nhanh của
hệ thống trong trường hợp hệ thống không có giao động.
Nếu hệ thống có trễ vận tải, thì chỉ tiêu I1 vẫn có thể tính được nêu biên hàm
truyền của hệ thống tương ứng với các đầu vào( thay đổi giá trị đặt hay tác động
nhiễu), ta có:
I1=∫ 𝜀( 𝑡) 𝑑𝑡 = lim
𝑇→∞
∫ 𝜀( 𝑡)
𝑇
0
𝑑𝑡
d) Chỉ tiêu tích phân bình phương.
Hàm dưới dấu tích phân:
I2 = ∫ 𝜀2( 𝑡) 𝑑𝑡.
Bao gồm các thành phần là bình phương của sai số và đạo hàm nên là những
hàm không âm. Do vậy, các tích phân này không phụ thuộc vào dấu của sai số và
đạo hàm nên chỉ tiêu tích phân bình phương noi chung phản ánh trung thực độ sai
lệch điều chỉnh và độ tác động nhanh của hệ thống.
Hệ thống càng tác động nhanh thì tương ứng chỉ tiêu I2 càng nhỏ. Chỉ tiêu tích
phân này có thể áp dụng hiệu quả để dánh giá chất lượng của hệ thống bất kì, có

dao động hoặc không có giao động. Đường cong sai số điều chỉnh bình phương
gây ra do thay đổi giá trị đặt do tác động nhiễu.
Hình 3.1: Các chỉ tiêu chất lượng đáp ứng phụ thuộc vào chỉ số dao động cắt mc.
Bảng 3.1:Giá trị các chỉ số ứng với những điểm đáng chú ý.
mc 0,221 0,367 0,461 0,71 0,743 0,972 1,252 1,47 2,18
𝜓𝑐 0,75 0,9 0,945 0,988 0,991 0,998 0,999 1 1
𝜛𝑐 1,353 1,219 1,139 0,953 0,932 0,80 0,674 0,597 0,43
𝜃𝑐 0,973 1,205 1,348 1,683 1,721 1,95 2,153 2,266 2,476
𝛿,% 52,66 33 24,47 11,11 10,01 4,86 2 1 0,1
Tqc(5%) 10,36 6,67 6,6 5,16 5,16 3,21 3,73 3,96 4,64
I1c=∫ |𝜀( 𝑡)|𝑑𝑡 2,97 2,352 2,199 2,092 2,093 2,136 2,23 2,3 2,468
I2c = ∫ 𝜀2( 𝑡) 𝑑𝑡 1,7 1,508 1,489 1,541 1,551 1,622 1,699 1,744 1,83
Theo đồ thị và bảng trên ta thấy: độ quá điều chỉnh 𝛿 giản đơn điệu theo mc,
còn thời gian điều chỉnh và hai chỉ tiêu tích phân thì có cực tiểu ứng với ba chỉ số
dao động khác nhau:

- mc = 0,461 - ứng với cực tiêu của chỉ tiêu tích phân I2c.
- mc = 0,71 - ứng với điểm cực tiểu của chỉ tiêu tích phân I1c.
- mc = 0,972 - ứng với điểm cực tiểu của thời gian điều chỉnh Tqc.
Ứng với ba điểm cực tiểu trên, thì độ quá điều chỉnh có các giá trị là:
𝛿= 24,5 𝛿= 11,1 𝛿 = 4,9
Như vậy, khoảng dáng quan tâm nhất của chỉ số dao động (hay độ tắt dần) cần
có của hệ thống là: 0,461≤mc≤0,972( tương ứng với 0,945≤
𝜓𝑐 ≤0,988).

Chương 4: Tổng hợp và đánh giá chất lượng điều
chỉnh.
1.Mô hình hóa đối tượng.
Mô hình quán tính có quán tính bậc cao(>2) tồn tại khá phổ biến trong thực tế.
Tuy vậy, người ta vẫn mong muốn và thực tế cho phép mô tả chúng mọt cách khá
chính xác bởi mô hình quán tính bậc 2 có trễ.
Đặc tính quá độ thực nghiệm.
Mô hình quán tính bậc hai có trễ được xét dưới dạng:
O(s) =
𝐾 𝑒−𝜏𝑠
(1+𝑇1 𝑠)(1+𝑇2 𝑠)
Trong đó:
K – Hệ số truyền.
𝜏 – Thời gian trễ.
T1,T2 – Hằng số quán tính.
zy
R O(s)
_
Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển nhiệt độ nước.

Ta có đồ thị nhiệt độ nước thay đổiphụ thuộc vào sự điều khiển của biến tần
làm thay đổi tần số
1.1 Mô hình hóa đối tượng bằng phương pháp kẻ vẽ.
Từ đồ thị thực nghiệm ta xác định được các đại lượng đặc trưng sau:
- Giá trị xác lập h(∞).
- Hằng số quán tính biểu trưng Ta.
- Tọa độ điểm uốn (tu ; hu).
- Tung độ tương đốicủa điểm uốn g = hu/h(∞).
- gmax = 1- 2e -1 ≅0,26424.
Các hằng số quán tính và thời gian trễ được xác định theo 2 trường hợp sau:
- g≤ gmax thì tính v = 0,324 + √0,458−
𝑔
0,584
T1 = Ta.v, T2 = Ta(1-g) – T1, 𝜏 = tu + T1lnv.
- g> gmax thì tính 𝛿 = g - gmax, sau đó:
T1=T2=Ta(1-0,8𝛿)/e, 𝜏 = tu –Ta(1+2,4𝛿)/e.
1.2Mô hình hóa đối tượng bằng phần mềm cascad.
Bên trên là phương pháp mô hình hóa đối tượng bằng tay. Nhưng để đơn giản,
dễ dàng ta có thể dùng phương pháp mô hình hóa đối tượng bằng phần mềm
Cascad.
Bảng thông số nhiệt độ lấy từ đồ thị biến thiên nhiệt độ:
Thời gian Nhiệt độ Thời gian Nhiệt độ
9,89 0 54,40 1,85
14,84 0,04 59,34 1,91
19,78 0,09 64,29 1,94
24,73 0,21 69,23 1,96
29,67 0,45 74,18 1,98
34,62 0,82 79,12 1,99
39,56 1,33 84,07 1,99
44,51 1,63 90 2

49,45 1,74
Sử dụng Cascad để thực hiện mô hình hóa đối tượng trên. Nhập số liệu từ bảng
trên vào phần mềm và thực hiện làm mềm hóa ta được như hình sau:
Các thông số sau khi được làm mềm bao gồm: - K = 2,011
- T1 =T2= 7,957
- 𝜏 = 22,123.
Như vậy, mô hình của đốitượng là:
O(s) =
2,011 𝑒−22,123𝑠
(1+7,957𝑠)(1+7,957𝑠)
2.Tổng hợp bộ điều chỉnh tối ưu.
2.2 Tổng hợp bộ điều chỉnh bền vững tối ưu.
Đầu tiên ta sẽ chọn chỉ số dao động cắt mcthích hợp. Dựa vào bảng 3.1 bên trên,
ta chọn chỉ số mc= 0,461 ứng với điểm cực tiểu của chỉ tiêu tích phân. Khi đó, ta
xác định được các chỉ số khác như:
mc 0,461
𝜓𝑐 0,945
𝜛𝑐 1,139
𝜃𝑐 1,348
𝛿, % 24,47
Tqc(5%) 6,6
I1c=∫ |𝜀( 𝑡)|𝑑𝑡 2,199

I2c = ∫ 𝜀2( 𝑡) 𝑑𝑡 1,489
Khi đó, hằng số quán tính 𝜃 = 𝜃c.𝜏 = 1,348.22,123 = 29,822.
Vậy, bộ điều chỉnh bền vững nhận được là:
R(s) =
1
𝜃𝑠
(OPT(s))-1=
𝐴(𝑠)
𝜃𝑐 𝜏𝑠𝐵(𝑠)
=
(1+7,957𝑠)2
2,011.29,8224𝑠
=
0,017+0,265𝑠+1,056𝑠2
𝑠
Dùng phần mềm Cascad kiểm tra lại kết quả:
Ta thu được cá giá trị: PID(P,1,2,0): b0 = 0,017; b1 = 0,265; b2 = 1,056; 𝜏 = 0;
a0 = 0.
Thay vào công thức tổng hợp bộ điều chỉnh:
R(s) =
𝑒−𝜏𝑠
𝑠 𝑞
.
𝑏0+𝑏1 𝑠+𝑏2 𝑠2
𝑎0
=
0,017+0,265𝑠+1,056𝑠2
𝑠
Kết quả sau khi tính bằng phần mềm giống như kêt quả ta đã tính bằng tay.

3.Đánhgiá chất lượng điều chỉnh.
3.1 Đặc tính quá quá độ của đầu ra theo kênh đặt.
Để đánh giá được chất lượng điều chỉnh ta dựa vào các chỉ tiêu chất lượng sau:
- Độ quá điều chỉnh –𝛿.
- Tíchphân sai số tuyệt đối: I1=∫ |𝜀( 𝑡)|𝑑𝑡, 𝜀( 𝑡) = z(t) – y(t).
- Tíchphân sai số bình phương: I2 = ∫ 𝜀2( 𝑡) 𝑑𝑡.
Đặc tính quá độ của hệ thống.
Đặc tính quá độ của hệ thống được mô phỏng qua phần mềm Cascad. Ta có thể
độc được các thông sô chỉ tiêu chất lượng từ phần mềm như:
- Độ quá điều chỉnh –𝛿, với hmax = 1,244; h(∞) = 1.
𝛿 =
ℎ 𝑚𝑎𝑥−ℎ(∞)
ℎ(∞)
× 100%
=24,4%.
Tq = 139,37s.
I1 = 46,534.
I2 = 31,587.

3.2 Đặc tính quá quá độ của đầu ra theo kênh nhiễu.
Tương tự như trên ta cũng dựa vào các chỉ tiêu chất lượng trên để đánh giá chất
lượng điều chỉnh:
Tq = 195,951 s.
- Hệ số tắt dần: 𝜓 = 0,951.
I1 = 89,53.
I2 = 98,818.
- ymax = 1,731.
Đặc tính quá độ đầu ra theo kênh nhiễu.

3.3 Đặc tính biên độ của hệ thông điều khiển.
Chỉ số biên độ cực đại là tỷ số giữa biên độ tối đa và biên độ tại tần số 𝜔 = 0:
M =
𝐴(𝜔 𝑟
𝐴(0)
= 1,35
Để đảm bảo cho hệ thống có độ dự trữ ổn định nhất định, người ta thường đưa
ra yêu cầu sao cho chỉ số biên độ không vượt quá một giá trị giới hạn Mz cho trước
đó.
Đặc tính biên độ của hệ thống điều khiển.

Đề tài: Thiết kế hệ thống điều chỉnh nhiệt độ tháp giải nhiệt, HAY

Đề tài: Thiết kế hệ thống điều chỉnh nhiệt độ tháp giải nhiệt, HAY

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Similar to Đề tài: Thiết kế hệ thống điều chỉnh nhiệt độ tháp giải nhiệt, HAY

Similar to Đề tài: Thiết kế hệ thống điều chỉnh nhiệt độ tháp giải nhiệt, HAY (20)

More from Dịch vụ viết bài trọn gói ZALO: 0909232620

More from Dịch vụ viết bài trọn gói ZALO: 0909232620 (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (20)

Đề tài: Thiết kế hệ thống điều chỉnh nhiệt độ tháp giải nhiệt, HAY