Hình 9 là tín hiệu điều khiển, độ mở van điều
chỉnh luồng hơi mang nhiệt đi vào trong lô
sấy. Biên độ lớn nhất tại thời điểm 0, theo
(41) công thức là trong trường hợp tương ứng
với thời gian quá độ ngắn nhất, t t s = 2 , trong
các trường hợp khi t t s > 2 thì biên độ uc(0)
sẽ càng nhỏ.
Vậy bằng cách sử dụng bộ điều khiển ban đầu
đã có của hệ thống, ta chỉ cần thêm vào hai
khâu feedforward F s ( ) và T s ( ) hiện tượng
quá điều chỉnh trong mạch vòng điều chỉnh áp
suất trong lô sấy đã được loại bỏ, do vậy
mạch vòng điều chỉnh độ ẩm bên ngoài sẽ
nâng cao hơn được mức độ ổn định, qua đó
góp phần nâng cao được chất lượng trong quá
trình sấy giấy.
KẾT LUẬN
Bài báo đã trình bày một phương pháp kết
hợp thêm hai khâu feedforward trong mạch
vòng điều khiển áp suất trong lô sấy sử dụng
bộ điều khiển PID đã có trong hệ nhằm khắc
phục hiện tượng quá điều chỉnh áp suất. Bằng
cách xem xét lại mô hình quá trình áp suất
trong lô sấy biểu diễn dưới dạng một hệ gồm
một khâu tích phân, một điểm không, một
điểm cực và một khâu trễ, cách biểu diễn này
mô tả đúng hơn động học áp suất trong lô sấy,
Nitro PDF Software
sự ảnh hưởng của động học điểm không sẽ
làm cho hệ kín có độ quá điều chỉnh. Hai
khâu feedforward sẽ có vai trò loại bỏ sự ảnh
hưởng này, hệ kín khi đó trở thành một hệ
quán tính bậc nhất có trễ, do đó độ quá điều
chỉnh áp suất sẽ được loại bỏ. Khi mạch vòng
điều chỉnh áp suất trong lô sấy khắc phục
được hiện tượng quá điều chỉnh thì mạch
vòng điều chỉnh độ ẩm bên ngoài sẽ được
điều chỉnh một cách ổn định hơn, qua đó nâng
cao được độ ổn định của độ ẩm giấy sau khi
qua công đoạn sấy. Đây là phương pháp có
thể dễ dàng thực hiện trong công nghiệp mà
không cần thay đổi hệ thống quá nhiều và có
chi phí thấp.
7 trang |
Chia sẻ: thucuc2301 | Lượt xem: 492 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem nội dung tài liệu Khắc phục hiện tượng quá điều chỉnh áp suất hơi trong điều khiển ổn định độ ẩm của giấy sử dụng Feedback kết hợp Feedforward - Nguyễn Văn Chí, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Nguyễn Văn Chí và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 135(05): 213 - 218
213
KHẮC PHỤC HIỆN TƯỢNG QUÁ ĐIỀU CHỈNH ÁP SUẤT HƠI
TRONG ĐIỀU KHIỂN ỔN ĐỊNH ĐỘ ẨM CỦA GIẤY
SỬ DỤNG FEEDBACK KẾT HỢP FEEDFORWARD
Nguyễn Văn Chí, Bùi Mạnh Cường
Trường Đại học kỹ thuật Công nghiệp – ĐH Thái Nguyên
TÓM TẮT
Trong quá trình sản suất giấy, điều khiển ổn định độ ẩm đóng một vai trò quan trọng đối với chất
lượng của giấy. Độ ẩm của giấy được điều khiển gián tiếp thông qua mạch vòng điều chỉnh áp suất
của hơi mang nhiệt đi vào trong lô sấy bằng cách thay đổi độ mở của van. Mạch vòng điều khiển
này được thực hiện bằng bộ điều khiển PID, trong thực tế cho thấy đáp ứng áp suất trong lô sấy
luôn sảy ra hiện tượng quá điều chỉnh, do vậy dẫn đến hiện tượng độ ẩm của giấy không được ổn
định. Bài báo này đưa ra một giải pháp khắc phục hiện tượng quá điều chỉnh áp suất mà vẫn giữ
nguyên bộ điều khiển feedback PID đã có của hệ bằng cách bổ xung thêm vào hai khâu
feedforward dựa trên việc biểu diễn lại mô hình áp suất trong lô sấy với đầu vào là độ mở van có
dạng là một hệ gồm một khâu tích phân, một điểm không, một điểm cực và một khâu trễ. Cách
biểu diễn này mô tả đúng hơn động học áp suất trong lô sấy trong đó sự ảnh hưởng của động học
điểm không sẽ làm cho hệ kín có độ quá điều chỉnh. Hai khâu feedforward có vai trò biến hệ kín
trở thành một hệ quán tính bậc nhất có trễ, do đó áp suất đầu ra sẽ không còn hiện tượng quá điều
chỉnh, do vậy độ ẩm sẽ được điều khiển ổn định hơn.
Từ khóa: Feedforward, PID, điều khiển ổn định độ ẩm, điều khiển áp suất
ĐẶT VẤN ĐỀ*
Trong công nghệ sản xuất giấy vấn đề ổn định
độ ẩm đóng một vai trò rất quan trọng, độ ẩm
quyết định đến chất lượng của giấy và mức độ
tiêu hao năng lượng trong công nghệ sản xuất
giấy. Khi độ ẩm được điều chỉnh ổn định thì
chất lượng của giấy (ổn định định lượng) sẽ
được nâng cao và qua đó tiết kiệm được đáng
kể năng lượng cho công đoạn sấy giấy. Công
nghệ sản xuất giấy là công nghệ ít thay đổi
trong nhiều thập niên qua, trong đó giấy được
sấy nhờ việc điều chỉnh lưu lượng hơi mang
nhiệt đi vào các lô sấy, thông qua việc điều
chỉnh áp suất hơi trong lô sấy sẽ làm giấy bốc
hơi nước và qua đó điều chỉnh độ ẩm của
giấy. Như vậy độ ẩm được điều chỉnh gián
tiếp thông qua mạch vòng trong đó là mạch
vòng điều chỉnh áp suất hơi trong lô sấy, mức
độ chính xác khi điều chỉnh áp suất quyết
định đến mức độ ổn định độ ẩm của giấy 0.
Áp suất hơi được điều chỉnh thông qua độ mở
van cấp hơi đưa vào lô sấy (độ mở van
thường được tính bằng %). Một vấn đề trong
*
Tel: 0944 122388, Email: ngchi@tnut.edu.vn
thực tế là hiện tượng áp suất hơi trong lô sấy
thường bị quá điều chỉnh khi thay đổi lượng
đặt áp suất từ hệ thống. Vấn đề này có nguyên
nhân từ quá trình động học của hệ từ độ mở
van đến áp suất trong lô sấy
( ) ( ) / ( )G s P s V s= , với ( ), ( )P s V s lần lượt là
áp suất trong lô sấy và độ mở van điều khiển
lưu lượng hơi đưa vào lô sấy. Quá trình động
học này phụ thuộc vào cấu trúc của lô sấy
(kích thước, thể tích hơi và nước trong lô sấy,
tỷ trọng của hơi quá nhiệt, kim loại chế tạo lô
sấy) và động học của dòng hơi đưa vào lô sấy.
Đây là một quá trình phức tạp phụ thuộc
nhiều biến số. Để thiết kế điều khiển áp suất
từ trước đến nay người ta thường dùng là bộ
điều khiển PID. Khi thay đổi áp suất đặt trong
lô sấy, hệ thống sẽ tính toán vị trí mở van như
hình vẽ 1, áp suất sẽ được điều chỉnh đến giá
trị mong muốn, nhưng khi điều chỉnh đến giá
trị mong muốn, trong thực tế cho thấy luôn
sảy ra hiện tượng quá điều chỉnh áp suất.
Hiện tượng quá điều chỉnh này trong mạch
vòng áp suất sẽ ảnh hưởng đến độ ẩm của
giấy, có thể dẫn tới quá nhiệt và ảnh hưởng
rất lớn đến chất lượng của giấy.
Nitro PDF Software
100 Portable Document Lane
Wonderland
Nguyễn Văn Chí và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 135(05): 213 - 218
214
Hình 1. Hiện tượng quá điều chỉnh
trong mạch vòng điều khiển áp suất
thông qua điều khiển vị trí mở van
Ta sẽ đi xem xét nguyên nhân của hiện tượng
này, trước hết ta thấy rằng động học của hệ
đương nhiên sẽ có một khâu tích phân và
thành phần trễ giả thiết như sau 0:
1
( ) ( ) / ( ) ( ) Ls
p
G s P s V s G s e
s
-= = (26) với ( )G s là một khâu động học trong hệ, L là thành phần trễ. Trong công nghiệp, sử dụng bộ điều khiển PID thực với thành phần vi phân được thay thế bằng một khâu lọc. Điều mong muốn của thiết kế điều khiển là hệ thống có khả năng bám theo tín hiệu đặt và đồng thời có khả năng kháng nhiễu tải
(nhiễu ảnh hưởng tới áp suất trong lô sấy), ở
đây có sự cân nhắc là ta có thể kháng nhiễu
tải bằng bộ điều khiển có hệ số khuếch đại
lớn, tuy nhiên lại sinh ra dao động đối với đáp
ứng bước nhảy của tín hiệu đặt. Để giải quyết
vấn đề này trong thực tế ta sử dụng bộ điều
khiển PID hai bậc tự do, cấu trúc điều khiển
mạch vòng áp suất trong lô sấy như hình vẽ 2,
với Pr là áp suất đặt, P là áp suất thực trong lô
sấy, uc là tín hiệu điều khiển, n là nhiễu tải.
Hình 2. Mạch vòng điều khiển áp suất trong lô
sấy sử dụng bộ điều khiển PID
Bộ điều khiển PID thực hai bậc tự do gồm hai
thành phần
1
( )C s và
2
( )C s 0, với
1
2
1
( ) 1
1
1
( )
1
d
c
di
d
c
di
T s
C s k
TT s
s
N
T s
C s k
TT s
s
N
b
æ ö
÷ç ÷ç ÷ç ÷ç ÷= + +ç ÷ç ÷ç ÷÷ç + ÷çè ø
æ ö
÷ç ÷ç ÷ç ÷ç ÷= + +ç ÷ç ÷ç ÷÷ç + ÷çè ø
(27)
các tham số được thêm vào là , 0 1 b b< £ ,
N được chọn từ 2 đến 20. Với cấu trúc như
vậy việc điều khiển kháng nhiễu tải sẽ tách
biệt với việc điều chỉnh bám theo đại lượng
đặt. Qua đó các tham số của bộ điều khiển
PID có thể được chọn lựa sao cho có khả
năng kháng nhiễu tải tốt, sau đó chất lượng
bám theo tín hiệu đặt được điều chỉnh bằng
cách lựa chọn tham số b cho phù hợp 0. Vì
0
( ) 0, lim ( ) 0
p ps
G s sG s
®
¹ =
(28)
do đó hàm truyền của hệ từ áp suất đặt đến sai
lệch áp suất trong trường hợp lý tưởng (N rất
lớn).
( )
( )
( )
( )
P rE P rP
2 2
2 2
2
2 2
( ) 1 ( )
1 1
( )
1
1 1
1 1 ( )
1 ( )
1 ( )
1 ( )
1 ( )
c d p
i
c d p
i
i c i i d p
i c i i d p
c i i d p
i c i i d p
G s G s
k T s G s
T s s
k T s G s
T s s
T s k T s T T s G s
T s k T s T T s G s
k T s T T s G s
T s k T s T T s G s
b
b
= -
æ ö÷ç ÷ç + + ÷ç ÷÷çè ø
= -
æ ö÷ç ÷ç+ + + ÷ç ÷÷çè ø
+ + +
=
+ + +
+ +
-
+ + +
(29)
trong đó
Pr
( )
P
G s là hàm truyền từ giá trị áp
suất đặt tới áp suất trong lô sấy. Do đó, thành
phần tích phân của sai lệch điều khiển của hệ
khi t tiến đến vô cùng là:
( )
( )
( )
P r20
0
2 20
1
( ) lim ( )
1 ( )
lim
1 ( )
1
Es
i g c i
s
i c i i d g
i
e t dt s G s
s
T s G s k T
T s k T s T T s G s
T
b
b
¥
®
®
=
+ -
=
+ + +
= -
ò
(30)
(31)
Khi 1b = , thành phần tích phân của sai lệch
điều khiển bằng 0, như vậy đương nhiên là hệ
G(s) C1(s)
-1
C2(s)
Pr
PID
uc
u1
u2
n
P
Nitro PDF Software
100 Portable Document Lane
Wonderland
Nguyễn Văn Chí và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 135(05): 213 - 218
215
thống có quá điều chỉnh. Khi 0 1b< < thì
( )1 0iTb- > , hệ thống có quá điều chỉnh khi
đa thức tử số có hằng số thời gian lớn hơn
hằng số đa thức tương ứng của mẫu số 0. Do
đó xảy ra độ quá điều chỉnh chính là do thành
phần ( )
p
G s của hệ có ít nhất một điểm cực và
ít nhất một điểm không, tiếp theo căn cứ vào
đặc tính quá độ ta có thể biểu diễn bằng một
hệ có một khâu tích phân, một điểm cực, một
điểm không và một khâu trễ, trong đó hằng số
thời gian của điểm không lớn hơn hằng số
thời gian của điểm cực. Một cách tổng quát ta
có thể biểu diễn mô hình này như Hình 3 với
Kp đặc trưng cho hệ số khuếch đại quá trình
từ độ mở van đến áp suất trong lô sấy, lưu
lượng hơi được tích lũy trong lô sấy thông
qua khâu tích lũy, động học của dòng hơi
trong lô sấy phản ánh qua một khâu có một
điểm không và một điểm cực và cuối cùng là
một khâu trễ quá trình.
( )
( )
1
2
11
( )
1
Ls
p
s
G s K e
s s
t
t
-
+
=
+
,
1 2
t t>
(32)
Hình 3. Minh họa động học quá trình áp suất
trong lô sấy
MÔ HÌNH QUÁ TRÌNH ÁP SUẤT CỦA
LÔ SẤY
Trong trường hợp các các tham số vật lý của
mô hình lô sấy đã biết là:
Thể tích của lô sấy: V (m3)
Khối lượng của lô sấy: m (kg)
Nhiệt dung riêng của kim loại vỏ lô
sấy:
,p m
C
Diện tích bền mặt lô sấy:
losay
A (m
2
)
Các đặc tính của hơi đưa vào lô sấy:
, / , /
s s s
h d dp dT dpr
Hệ số truyền nhiệt:
sc
a
thì các tham số của mô hình (32) đối với mô
hình lô sấy là:
,
,
1
os
,
2
os ,
( / ),
( )
( )
s
p
s s
p m s
p m
sc l ay
s
p m s
s s
sc l ay p m s
h
K Pa kg
dT d
mC V h
dp dp
mC
s
A
d
mC h V
dp
s
dT d
A mC V h
dp dp
r
t
a
r
t
r
a
=
+
=
=
æ ö÷ç ÷ç + ÷ç ÷÷çè ø
(33)
Trong trường hợp các tham số vật lý không
đo được hoặc chưa biết ta có thể xác định mô
hình (32)bằng xử lý thực nghiệm thông qua
nhận dạng. Để nhận dạng các tham số
1 2
,t t ,
p
K và L của mô hình (32) ta dùng phương
pháp nhận dạng quá trình sử dụng đáp ứng
bước nhảy. Hình vẽ sau mô tả đáp ứng bước
nhảy để xác định các tham số.
0 20 40 60 80 100 120 140
0
1
2
3
4
time (s)
A
p
s
u
a
t
(k
P
a
) q2(t)
q1(t)
(t0,y0)
Hình 4. Đáp ứng bước nhảy của mô hình (32)
với
1 2
0.01, 220, 20, 20
p
k Lt t= = = =
Trước hết ta kẻ hai đường tiếp tuyến tại t = 0,
đường
1
( )q t và đường tiếp tuyến tại t = ,
đường
2
( )q t . Giả thiết rằng bước nhảy đầu
vào có giá trị là
0
u , độ dốc của
1
( )q t là
1
k và
của
2
( )q t là
2
k . Hai đường
1
( )q t và
1
k gặp
nhau tại điểm
0 0
( , )t y , ta có
2 0
1 2 0
0 2
, ,
p
k y
K t
u k
t t= = = (34)
K
p
1
s
( )
( )
1
2
1
1
s
s
t
t
+
+
Lse-
%
độ
mở
van
Áp
suất
tron
g lô
sấy
Hệ số
khuếch
đại quá
trình
Trễ
quá
trình
Động học
dòng hơi
trong lô sấy
Tích lũy
Nitro PDF Software
100 Portable Document Lane
Wonderland
Nguyễn Văn Chí và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 135(05): 213 - 218
216
Thời gian trễ L được xác định giống như các
phương pháp xác định mô hình từ đáp ứng
bước nhảy của khâu quán tính bậc nhất có trễ.
KHẮC PHỤC HIỆN TƯỢNG QUÁ ĐIỀU
CHỈNH ÁP SUẤT TRONG ĐIỀU KHIỂN
ỔN ĐỊNH ĐỘ ẨM CỦA GIẤY
Để khắc phục hiện tượng quá điều chỉnh áp
suất trong điều khiển ổn định độ ẩm của giấy,
với mục đích giữ lại bộ điều khiển PID đã có
của hệ thống, ta sử dụng thêm hai khâu
Feedforward F(s) và T(s) theo cấu trúc như
hình vẽ sau (kết hợp feedback và
feedforward)Error! Reference source not
found.:
Hình 5. Cấu trúc điều khiển khiển kết hợp
feedback và feedforward cho mạch vòng điều
khiển áp suất
Khi kết hợp thêm hai khâu feedforward, hàm
truyền của hệ kín sẽ trở thành một khâu quán
tính bậc nhất có trễ, do vậy sẽ không tồn tại
độ quá điều chỉnh ở áp suất đầu ra.
Đầu ra áp suất trong lô sấy của mô hình (32)
với giả thiết bộ điều khiển PID có hàm truyền
là C(s) là:
( )1 2( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )c c cP s G s U s G s U s U s= = + (35)
trong đó
1 2
( ), ( )
c c
U s U s lần lượt là đầu ra của
bộ điều khiển PID và khâu Feedforward T(s).
Biến đổi (35) tiếp ta được:
( )( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )r rP s G s C s P s F s C s P s T s P s= - + (36)
hay
( ) ( )( ) 1 ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )rP s C s G s G s C s F s G s T s P s+ = + (12) (37)
vậy hàm truyền kín của hệ là
( )( ) ( ) ( ) ( )( )
( )
( ) 1 ( ) ( )
( ) ( ) ( )
( )
1 ( ) ( )
k
r
G s C s F s T sP s
G s
P s G s C s
G s T s F s
F s
G s C s
+
= =
+
-
= +
+
(38)
Chọn
1
( )
1
Ls
s
F s e
st
-=
+
là khâu quán tính
bậc nhất có trễ, vậy để ( ) ( )
k
G s F s= thì
( ) ( ) ( ) 0 G s T s F s- = (39) hay ta có
( )( )
1
2
1
( ) ( ) ( )
(1 )
1 1
p s
T s G s F s
s s
K s s
t
t t
-=
+
=
+ +
(40)
với
s
t là tham số lựa chọn.
Tham số
s
t được chọn
2s
t t³ , khi
s
t càng
lớn so với
2
t thì biên độ của tín hiệu điều
khiển tại thời điểm thay đổi giá trị đặt càng
nhỏ theo công thức sau
2
1
(0)
c
p s
u
K
t
t t
= (41)
và thời gian quá độ càng dài. Thời gian quá
độ ngắn nhất khi
2s
t t= , biên độ tín hiệu
điều khiển có giá trị lớn nhất là
1
(0) 1 / ( )
c p
u K t= .
Với cách dùng hai khâu feedforward như trên,
hệ kín trở thành khâu quán tính bậc nhất như
đã lựa chọn
( ) 1
( ) ( )
( ) 1
s
k
s
P s
G s F s e
V s sT
t-= = =
+
(42)
và do vậy đáp ứng đầu ra là áp suất không có
độ quá điều chỉnh. Vì áp suất không có độ
quá điều chỉnh cho nên mạch vòng điều chỉnh
độ ẩm bên ngoài sẽ có chất lượng điều khiển
tốt hơn, độ ẩm sẽ ổn định hơn và qua đó nâng
cao chất lượng của giấy.
Để minh chứng cho giải pháp thực hiện trên,
tác giả tiến hành mô phỏng số cho một nhóm
lô sấy có đường đặc tính thực nghiệm như
Hình 6:
Hình 6. Kết quả nhận dạng mô hình (7) đối với
một nhóm lô sấy
G(s) PID F
T
-
P
Pr
uc2
uc1
Nitro PDF Software
100 Portable Document Lane
Wonderland
Nguyễn Văn Chí và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 135(05): 213 - 218
217
Từ đường đặc tính này ta nhận dạng được mô
hình dạng (32) như sau:
( )
( )
1.0
1 97.371
( ) 0.00178
1 7.97
s
s
G s e
s s
-
+
=
+
(43)
Với bộ điều khiển PID (27) có các tham số
9.15, 8.7145, 0.02513, 20, 1
c i d
k T T N b= = = = =
Đáp ứng áp suất trong lô sấy với áp suất đặt là
700 (kPa) như sau:
0 50 100 150 200 250 300
0
200
400
600
800
time (s)
A
p
s
u
a
t
(k
p
a
)
Ap suat dat
Ap suat thuc
Hình 7. Đáp ứng áp suất đầu ra của mô hình (18)
khi sử dụng bộ điều khiển PID với các tham số
9.15, 8.7145,
c i
k T= =
0.02513, 20, 1
d
T N b= = =
Với cấu trúc điều khiển như Hình 5, hai khâu
Feedforward F(s) và T(s) được thiết kế là:
1.01( )
1
s
s
F s e
st
-=
+
( )( )
(1 7.97 )
( )
0.00178 1 97.37 1
s
s s
T s
s st
+
=
+ +
Các kết quả mô phỏng với 01 trường hợp của
s
t là i)
2
7.97,
s
t t= = ii)
2
10.2
s
t t= > và
iii)
2
35.7
s
t t= >
+ Đáp ứng áp suất trong lô sấy (kPa)
0 50 100 150 200 250 300
0
200
400
600
800
time (s)
A
p
s
u
a
t
(k
p
a
)
Hình 8. Đáp ứng áp suất trong lô sấy với phương
pháp kết hợp feedback và feedforward tương ứng
với 03 trường hợp của
s
t :
2
7.97
s
t t= = đường nét liền, 10.2
s
t = đường
chấm, 35.7
s
t = đường gạch chấm
Đáp ứng của áp suất trong lô sấy với áp suất
đặt là 700 kPa đã không còn hiện tượng quá
điều chỉnh và có dạng là khâu quán tính bậc
nhất có trễ như ( )F s . Với các giá trị
s
t khác
nhau, ta có thời gian quá độ khác nhau, thời
gian quá độ ngắn nhất tương ứng khi
2s
t t=
và dài hơn trong các trường hợp
2s
t t> các
kết quả thể hiện như trên hình 8.
+ Độ mở van (%)
0 50 100 150 200 250 300
0
10
20
30
40
50
Time (s)
D
o
m
o
va
n
(%
)
Ts=35.7
Ts=10.2
Ts=T2=7.97
Hình 9. Tín hiệu điều khiển là độ mở van trong 3
trường hợp của
s
t :
2
7.97
s
t t= = đường nét
liền, 10.2
s
t = đường chấm, 35.7
s
t = đường
gạch chấm.
Hình 9 là tín hiệu điều khiển, độ mở van điều
chỉnh luồng hơi mang nhiệt đi vào trong lô
sấy. Biên độ lớn nhất tại thời điểm 0, theo
(41) công thức là trong trường hợp tương ứng
với thời gian quá độ ngắn nhất,
2s
t t= , trong
các trường hợp khi
2s
t t> thì biên độ (0)
c
u
sẽ càng nhỏ.
Vậy bằng cách sử dụng bộ điều khiển ban đầu
đã có của hệ thống, ta chỉ cần thêm vào hai
khâu feedforward ( )F s và ( )T s hiện tượng
quá điều chỉnh trong mạch vòng điều chỉnh áp
suất trong lô sấy đã được loại bỏ, do vậy
mạch vòng điều chỉnh độ ẩm bên ngoài sẽ
nâng cao hơn được mức độ ổn định, qua đó
góp phần nâng cao được chất lượng trong quá
trình sấy giấy.
KẾT LUẬN
Bài báo đã trình bày một phương pháp kết
hợp thêm hai khâu feedforward trong mạch
vòng điều khiển áp suất trong lô sấy sử dụng
bộ điều khiển PID đã có trong hệ nhằm khắc
phục hiện tượng quá điều chỉnh áp suất. Bằng
cách xem xét lại mô hình quá trình áp suất
trong lô sấy biểu diễn dưới dạng một hệ gồm
một khâu tích phân, một điểm không, một
điểm cực và một khâu trễ, cách biểu diễn này
mô tả đúng hơn động học áp suất trong lô sấy,
Nitro PDF Software
100 Portable Document Lane
Wonderland
Nguyễn Văn Chí và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 135(05): 213 - 218
218
sự ảnh hưởng của động học điểm không sẽ
làm cho hệ kín có độ quá điều chỉnh. Hai
khâu feedforward sẽ có vai trò loại bỏ sự ảnh
hưởng này, hệ kín khi đó trở thành một hệ
quán tính bậc nhất có trễ, do đó độ quá điều
chỉnh áp suất sẽ được loại bỏ. Khi mạch vòng
điều chỉnh áp suất trong lô sấy khắc phục
được hiện tượng quá điều chỉnh thì mạch
vòng điều chỉnh độ ẩm bên ngoài sẽ được
điều chỉnh một cách ổn định hơn, qua đó nâng
cao được độ ổn định của độ ẩm giấy sau khi
qua công đoạn sấy. Đây là phương pháp có
thể dễ dàng thực hiện trong công nghiệp mà
không cần thay đổi hệ thống quá nhiều và có
chi phí thấp.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Dumont, G. A., M. S. Davies, and K. Natarajan
(1993): “Estimation of moisture variations on
paper machines.” IEEE Transactions on Control
Systems Technology
2. Natarajan, K., G. A. Dumont, and M. S. Davies
(1988): “An algorithm for estimating cross and
machine direction moisture profiles for paper
machines.” IFAC/IFORS Symposium, pp. 1091-
1096, Beijing, PRC.
3. Antonio Visioli,“Practical PID
control” Springer 2006.
4. Astrom, K. J. and T. Hagglund (1995). PID
Controllers: Theory, Design and Tuning. ISA
Press. Research Triangle Park, USA.
5. Nguyễn Doãn Phước, “Lý thuyết điều khiển
tuyến tính” Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật,
2009
6. Åström, K. J., and T. Hägglund (2005):
Advanced PID control, Instrument Society of
America, Research Triangle Park, NC.
SUMMARY
PRESSURE OVERSHOOT CANCELLATION
IN PAPER DRYING BY USING FEEDBACK
AND FEEDFORWARD CONTROL
Nguyen Van Chi
*
, Bui Manh Cuong
College of Technology - TNU
In the paper production process, moisture stability control plays an important role in the quality of
the paper. Moisture content of the paper is controlled indirectly by regulating the steam pressure,
this control loop is performed by the PID controller. In practice, there is an overshoot in the
pressure leading the unstable moisture content of the paper. This paper gives a solution to
overcome this phenomenon of the pressure regulator which remains the PID feedback control
system. By adding two feedforward controllers based on a new approach on the model of pressure
process described by a model having an intergral, a pole, a zero with a time delay, two
feedforward controllers drive the closed loop system to obtain the first order with time delay
behavior of the output pressure. The feedforward controllers give a smoother performance in
setpoint response in the comparison with the PID feedback controller. The output process does not
have overshoot and the humidity will be more stable than PID control.
Key words: Feedforward, PID controller, moisture stability control, pressure control
*
Tel: 0944 122388, Email: ngchi@tnut.edu.vn
Nitro PDF Software
100 Portable Document Lane
Wonderland
Nguyễn Văn Chí và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 135(05): 213 - 218
219
Ngày nhận bài:27/4/2015; Ngày phản biện:20/5/2015; Ngày duyệt đăng: 31/5/2015
Phản biện khoa học: PGS.TS Lại Khắc Lãi – Đại học Thái Nguyên
Nitro PDF Software
100 Portable Document Lane
Wonderland
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- brief_51707_55558_2042016102349file33_6303_2046732.pdf