LUẬN VĂN NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN PHÂN LY CÁC QUÁ TRÌNH ĐA BIẾN DỰA VÀO DỰ ĐOÁN SMITH ĐA BIẾN

Chương 1

   TỔNG QUAN

1.1.           Lý do chọn đề tài

Trong những năm gần đây, vấn đề hiệu quả hoạt động, tăng năng suất cho những quá trình sản xuất đã trở nên hết sức cấp  thiết do sự cạnh tranh mạnh mẽ để đáp ứng nhanh chóng cho sự thay đổi điều kiện kinh tế như thỏa mãn những yêu cầu về môi trường, sự an toàn và chất lượng sản xuất. Do đó yêu cầu về hiệu suất đã trở thành nòng cốt trong việc nâng cao chất lượng sản xuất, giảm giá thành. Để làm được điều này chúng ta cần phải tích hợp nhiều quá trình điều khiển, máy móc, thiết bị  phức tạp. Mặt khác, những tác động không mong muốn phát sinh trong quá trình điều khiển như nhiễu cũng trở nên phức tạp do nó được truyền tải từ hệ thống này sang hệ thống khác. Ví dụ như hệ thống lọc dầu hoặc hóa dầu, hàng ngàn qui trình tham biến như  cấu trúc, nhiệt độ, và áp lực phải xác định và phải điều khiển.Vì vậy, vấn đề điều khiển để thỏa mãn được hầu hết các yêu cầu trên đã trở nên quá khó đối với những quá trình điều khiển đơn giản trước đây khi mà ta chỉ xem có một giá trị điều khiển ngõ ra và một giá trị ngõ vào.

Vậy để giải quyết được những vấn đề này chúng ta cần nghiên cứu những chu trình điều khiển phức tạp hơn với đa tham số ngõ vào và ngõ ra để từ đó ta có thể thiết kế những bộ điều khiển có thể điều chỉnh các tham biến này cho phù hợp.

Để có một cách nhìn tổng quát hơn chúng ta sẽ đi xem xét một số hệ thống điều khiển đa biến sau:

Một ví dụ chung cho qui trình điều khiển với hai tín hiệu điều khiển đã được trình bày ở Hình 1.1. Những ví dụ này minh họa tính năng đặc trưng của hệ điều khiển đa biến, cụ thể là sự hiện diện của quá trình tương tác, cái mà mỗi biến điều khiển có thể tác động tới cả hai giá trị điều khiển.

Chúng ta xem xét tương tác bên trong hệ thống ở Hình 1.1a. Có hai hệ thống hơi nước chứa loại A và B pha trộn với nhau để tạo ra một sản phẩm với tốc độ dòng chảy là w và thành phần x. Vì vậy khi ta tác động vào mỗi thành phần lưu lượng w_a và w_b thì sẽ tác động tới cả hai w và x.

                             Hình 1.1a:  Hệ thống trộn khí.

Tương tự như vậy, xét lò chưng cất ở Hình 1.1b, khi ta điều chỉnh tốc độ dòng chảy trào ngược R hoặc lưu lượng hơi nước S sẽ tác động tới cả hai thành phần của sản phẩm chưng cất x_d và dưới thành phần x_b.

                           Hình 1.1b: Hệ thống tháp chưng cất

 Hay lò phân cách chất khí và lỏng trong Hình 1.1c, nếu ta điều chỉnh lưu lượng khí G sẽ có tác động trực tiếp tới áp suất P, làm nó chậm hơn và gián tiếp tác động tới mức chất lỏng h bởi vì sự thay đổi áp suất trong thùng sẽ có xu hướng thay đổi lưu lượng chất lỏng L và ngoài ra tác động tới h. Ngược lại, điều chỉnh biến điều khiển khác như L sẽ trực tiếp tác động tới h nhưng chỉ tác động nhỏ và gián tiếp tác động tới P.

                  Hình 1.1c: Hệ thống tách chất lỏng và khí

Từ những ví dụ này cho ta thấy khi tương tác đáng kể xảy ra, việc lựa chọn phương án có hiệu quả nhất có thể không được rõ ràng. Cụ thể, trong hệ thống trộn có nên điều chỉnh giá trị điều khiển w_a rồi điều chỉnh giá trị điều khiển lưu lượng w_b hoặc ngược lại? Vậy chúng ta làm sao để xác định cấu hình điều khiển đa vòng lặp nào sẽ hiệu quả hơn?

Giải quyết được những câu hỏi trên ta sẽ có câu trả lời cho những vấn đề điều khiển đa biến hiện nay. Vì vậy, hiện nay đã có rất nhiều nghiên cứu bằng những phương pháp khác nhau như ( Luyben 1986; Campo và Morari 1994; Lee at al,2004; Truong và Lee, 2010a, 2010b) nhưng những phương pháp này được đánh giá có tính thực thi kém đối với những chu trình có tương tác đáng kể. Một phương pháp được đánh giá có nhiều ưu việt hiện nay đó là phương pháp phân ly đa biến( Luyben 1970, Waller 1974, Garrido et al.,2011). Hầu hết các nghiên cứu này chỉ xem xét ở phân ly đa biến với hai tín hiệu điều khiển ngõ ra và hai ngõ vào. Tuy nhiên, nhiều quá trình đa biến trong lý thuyết điều khiển cũng như trong thực tế sản xuất công nghiệp bao gồm nhiều hơn hai tín hiệu ngõ vào và ngõ ra.

Do đó vấn đề nghiên cứu để mở rộng cho những chu trình đa biến với n ͯ n tín hiệu ngõ ra và ngõ vào đã trở nên rất cấp thiết. Vì những lý do trên, tác giả chọn đề tài nghiên cứu điều khiển phân ly các quá trình đa biến dựa vào dự đoán Smith đa biến.

1.2.           Mục đích của đề tài

Mục tiêu chính của đề tài là đề xuất một phương pháp mới trong việc thiết kế hệ thống điều khiển phân ly cho hệ thống, quá trình đa biến trong công nghiệp ngày nay trên cơ sở thuật toán dự đoán Smith đa biến. Đề tài sẽ góp phần nâng cao độ ổn định, hiệu quả làm việc và an toàn trong vận hành, cũng như các tính năng hoạt động khác của các hệ thống, quá trình đa biến trong công nghiệp.

1.3.           Nhiệm vụ của đề tài và giới hạn của đề tài

Nhiệm vụ của đề tài

Đề tài được thực hiện để giải quyết các vấn đề như sau:

- Đề xuất phương pháp tìm ra được bản chất thực sự của quy luật phân ly các biến điều khiển bằng việc xác định chính xác từ tỷ lệ của các quá trình hở chức năng ban đầu và các yếu tố đường chéo của các dãy liên hệ tỉ lệ động (Dynamic Relative Gain Arrays).

- Tìm ra các mối liên hệ quan trọng giữa hệ thống điều khiển đa biến theo dự đoán Smith đa biến và hệ thống điều khiển phân ly đa biến.

- Thiết kế các bộ điều khiển đa biến trên cơ sở các mối liên hệ đã trình bày ở trên.

- Ứng dụng phương pháp đề xuất để điều khiển các quá trình đa biến điển hình trong công nghiệp và hàn lâm hiện nay.

-  Đề xuất phương pháp so sánh có tính công bằng và hiệu quả.

Giới hạn của đề tài

Đề tài thực hiện để tìm ra một phương pháp mới, có hiệu quả trong việc xây dựng và thiết kế hệ thống điều khiển phân ly kết hợp với lý thuyết dự đoán
Smith đa biến.

1.4.           Phương pháp nghiên cứu

- Dựa vào những nghiên cứu, đánh giá cho tới thời điểm hiện tại của các kết quả nghiên cứu khác có liên quan đến đề tài này trên thế giới và Việt Nam, cũng như trên cơ sở xác định ưu, nhược điểm của các phương pháp nghiên cứu trước đó, đề tài này được thực hiện để phát triển ưu thế và hạn chế nhược điểm của các nghiên cứu trước đó.

- Đề tài này được thực hiện trên cơ sở kế thừa và phát triển mới.  Tác giả sẽ cố gắng hoàn thành nghiên cứu này trên cơ sở phải thõa mãn những tiêu chí cơ bản như sau: tính mới mẽ, tính sáng tạo, tính logíc, tính hệ thống, và tính ứng dụng.

- Số liệu của đề tài được xử lý bằng phần mềm Matlap 2011a và các hình được vẽ bằng phần mềm Autocad 2007.

Chương 2

 CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Đểnghiên cứu chiến lược điều khiển đa biến bằng phương pháp điều khiển phân ly ta xem xét vấn đề chính đó là quá trình tương tác đa biến trong chu trình điều khiển.

2.1.  Quá trình tương tác và điều khiển vòng tương tác

Xem xét một số sơ đồ khối hệ thống điều khiển  đa biến Hình 2.1. Để thuận tiện hơn ta giả thiết số biến thao tác bằng với số lượng biến điều khiển. Vấn đề điều khiển đa biến vốn dĩ phức tạp hơn nhiều so với điều khiển đơn biến bởi vì sự tương tác trong chu trình diễn ra giữa biến điều khiển và biến thao tác.. Nếu giá trị thao tác u₁ thay đổi, sẽ tác động tới tất cả giá trị điều khiển y₁, y₂, y₃… Bởi vì luôn tồn tại tương tác trong chu trình vì vậy sự lựa chọn một liên kết tốt nhất cho biến điều khiển và biến thao tác cho mục đích điều khiển vòng lặp đa biến là một nhiệm vụ khó. Đặc biệt, vấn đề điều khiển với n biến điều khiển và n biến thao tác thì có thể có n! cấu hình điều khiển vòng lặp đa biến.

2.1.1. Phân tích sơ đồ khối đối với qui trình điều khiển hai biến

Phân tích vấn đề điều khiển 2 ͯ 2 ở Hình 2.2 b. bởi vì có hai biến điều khiển và biến thao tác, có bốn hàm truyền đạt thành phần thể hiện trặc trưng của qui trình động.

  =           =                                                                             

  =           =                                                                                        

Hàm truyền đạt trong công thức 2.1 có thể được sử dụng để xác định tác động của sự thay đổi u₁ hoặc u₂ vào y₁ và y₂. Từ đó ta xác định sự thay đổi u₁ và u₂ bằng việc thêm các tác động trong mỗi giá trị điều khiển.

 = . + .                                                                                               

 =  + .                                                                                 

Mối quan hệ giữa giá trị đầu vào và đầu ra có thể chỉ thể hiện trong ký hiệu vector-ma trận như:

 = .                                                                                                                     2.3                                      

Nơi mà y_s và u_s là các vector với 2 thành phần:

   =      =                                                                                                     2.4                                 

Và Gp là hàm truyền đạt thành phần.

=                                                                                 2.5                              

Công thức 2.3 cung cấp một đại diện cho vấn đề điều khiển với n ͯ n biến, được gọi là ma trận truyền đạt của hệ thống đa biến MIMO. Và được gọi là ma trận độ lợi và được ký hiệu bởi K.

Xét hệ điều khiển đa biến thông thường được sử dụng cho hai tín hiệu điều khiển phản hồi. Khi đó sẽ có hai cấu hình điều khiển tín hiệu có thể thực hiện như Hình 2.2. Trong mục đích (a), y₁ được điều khiển bằng cách điều chỉnh u₁, trong khi y₂ được điều khiển bằng cách điều chỉnh u₂. Cấu hình này được gọi là mục đích điều khiển 1-1/2-2. Sự thay đổi chiến lược liên kết y₁ với u₂ và y₂ với u₁. Mục đích điều khiển 1-2/2-1 được thể hiện ở Hình 2.2b.

Hình 2.2 chỉ ra rằng sự tương tác chu trình có thể nguyên nhân của sự tương tác không mong muốn giữa những vòng điều khiển. Ví dụ, giả sử mục đích điều khiển 1-1/2-2 được sử dụng và nhiễu chuyển từ y₁ tới điểm  r_sp1. Khi đó vấn đề xảy ra là:

- Để điều khiển vòng lặp 1 ta điều chỉnh u₁ để tác động  vào y₁ để nó trở thành giá trị mong muốn. Tuy nhiên ngoài ra u₁ còn tác động vào y₂ thông qua hàm truyền đạt G_p21.

- Khi y₂ đã thay đổi, việc điều khiển vòng lặp 2(G_c2) là điều chỉnh u₂ bằng cách mang y₂ quay về giá trị mong muốn r_sp2. Tuy nhiên, ngoài ra u₂ còn tác động vào y₁ thông qua hàm truyền đạt G_p12. Chu trình điều khiển được tiến hành đồng thời cho tới khi đạt được trạng thái ổn định.

                      Hình 2.2. Sơ đồ điều khiển cho hệ thống 2 ͯ 2.

Chúng ta sẽ đi nghiên cứu sự chuyển chức năng giữa biến điều khiển và biến thao tác phụ thuộc vào tín hiệu vòng lặp điều khiển phản hồi đóng hoặc mở. Xem xét hệ thống điều khiển ở Hình 2.2a, nếu giá trị điều khiển cho vòng lặp thứ 2 G_c2 được đặt trong chế độ điều khiển bằng tay. Khi u₂=0, lúc này sự truyền đạt giữa y₁ và u₁ chỉ là G_p11.

  =             ( -  vòng hở)                                                                            2.6

Nếu cả hai vòng lặp kín khi đó y₁ là tổng của hai vòng lặp với nhau:

  = . + .                                                                                                        2.7                                        

Tuy nhiên nếu tín hiệu điều khiển phản hồi thứ hai là giá trị tự động với r_sp2=0, khi đó ta sử dụng sơ đồ khối Algebra:

                                                                                                                        2.8                                    

Tín hiệu tới vòng lặp thứ nhất của vòng lặp thứ hai là:

  = -                                                                                                            2.9                                         

Nếu ta thế cho G_p12U₂ từ 2.9 vào 2.7 và sau đó ta thế 2.8 cho y₂, ta có vòng lặp kín truyền đạt tổng quát giữa y₁ và u₁ là:

                                                                                                        2.10                                                    

Ngoài ra sự truyền đạt giữa y₁ và u₁ còn phụ thuộc vào giá trị điều khiển của vòng lặp thứ hai G_c2 và điều kiện tương tác. Tương tự, sự truyền đạt y₂/u₂ phụ thuộc vào G_c1 khi vòng lặp đầu tiên đóng. Những kết quả này có ý nghĩa quan trọng cho việc điều chỉnh giá trị điều khiển bởi vì chúng chứng tỏ rằng bộ điều khiển hai biến không nên được điều chỉnh độc lập. Sau đây ta xét một ví dụ để thấy được vấn đề điều khiển đa biến:

Ví dụ 2.1:  Mô hình thực nghiệm quy mô thí điểm của tháp chưng cất:

                                                                                                         2.11                                       

Mô hình được thể hiện ở Hình 1.1b. Giả sử một hệ thống điều khiển vòng lặp đa biến bao gồm sử dụng hai bộ điều khiển PI. So sánh kết quả của sự thay đổi điểm thiết lập của vòng lặp kín nếu lựa chọn ghép nối Xd-R/Xb-S và:

Sự thay đổi giá trị thiết lập của một vòng lặp khi giữ vòng lặp khác ở chế độ điều khiển bằng tay.

Sự thay đổi giá trị thiết lập khi cả hai vòng lặp được đặt trong chế độ tự động.

Bảng 2.1: Chế độ điều khiển cho ví dụ 2.1

Bảng 2.1 cho ta thấy  một vòng lặp đơn biến được điều chỉnh theo tiêu chuẩn ITAE[1] và Hình 2.3 mô phỏng kết quả cho sự thay đổi điểm thiết lập cho mỗi giá trị điểu khiển. ITAE cung cấp một đáp ứng thỏa đáng cho mỗi vòng lặp khi mà một vòng lặp khác được điều khiển ở chế độ bằng tay.

Tuy nhiên khi cả hai hệ thống điều khiển là tự động thì sự tương tác vòng điều khiển sẽ sinh ra đáp ứng biến thiên lớn. Mcavoy đã thảo luận cách tiếp cận khác nhau để cải thiện hiệu suất hoạt động của bộ điều khiển đa biến. Ví dụ 2.1 là một vấn đề điều khiển đơn biến chung nơi mà vòng lặp luôn tồn tại dao động.

2.1.2 Ổn định vòng lặp kín

Đánh giá tác động của sự tương tác vòng điều khiển, quay lại xem xét sơ đồ khối cho mục đích điều khiển 1-1/2-2 trong Hình 2.2a. Chúng ta có thể lấy được các biểu thức sau đây liên quan tới biến điều khiển và điểm thiết lập [1].

  =                                                                                                   2.12                                                                              

  =                                                                                                    2.13                                                                             

Nơi mà vòng lặp kín vận chuyển chức năng là:

  =                                                                2.14                                        

                                                                                            2.15                                                                      

                                                                                           2.16                                                                     

 =                                                                 2.17                                         

Và ∆(s) được xác định là:

 ∆(s)=                                               2.18                   

Có hai kết luận quan trọng có thể được phác họa từ mối quan hệ của các vòng lặp kín. Đầu tiên, sự thay đổi điểm thiết lập trong một vòng lặp là nguyên nhân của việc thay đổi cả hai biến điều khiển bởi vì Γ₁₂ và Γ₂₁ không bằng không.

Một kết quả thứ hai liên quan tới sự ổn định của hệ thống vòng lặp kín. Bởi vì hàm truyền đạt của mỗi một trong bốn vòng lặp kín trong công thức 2.4 tới 2.7 đều có chung một mẫu số chung, phương trình đặc trưng là: ∆(s)=0, khi đó:

 (1+                                                    2.19                         

Ngoài ra sự ổn định của hệ thống vòng lặp kín còn phụ thuộc vào cả hai hệ thống điều khiển, G_c1 và G_c2 và cả bốn hàm truyền đạt. Một phương trình đặc trưng tương tự có thể được lấy cho 1-2/2-1, mục đích điều khiển ở hình 2.2b.

Cho trường hợp đặc biệt, tại thời điểm G_p12=0 hoặc G_p21=0, thì công thức đặc trưng 2.19 trở thành:

 (1+                                                                                       2.20                                                     

Trong trường hợp này, sự ổn định của toàn hệ thống chỉ phụ thuộc vào sự ổn định của hai vòng lặp điều khiển tín hiệu phản hồi và công thức đặc trưng của chúng là:

1+ và   = 0                                                                                 2.21                                      

Lưu ý rằng, nếu G_p12=0 hoặc G_p21=0, thì vòng lặp điều khiển tín hiệu phản hồi thứ 3 trong công thức 2.3 không tồn tại. Ví dụ, nếu G_p12=0, khi đó vòng lặp thứ hai không tác động tới y₁, trong khi đó vòng lặp đầu tiên như là một nguyên nhân của sự xáo trộn cho vòng lặp thứ hai thông qua sự chuyển đổi chức năng G_p21.

Những phân tích trên dựa vào cấu hình điều khiển 1-1/2-2 Hình 2.2a. Một phân tích và kết luận chung có thể dùng cho cấu hình 1-2/2-1. Kết quả của công thức 2.12 tới 2.21 có thể được mở rộng cho những sơ đồ khối bao gồm sự truyền đạt cho máy phát và van điều khiển.

Ví dụ 2.2:   Xem xét chu trình có thể mô tả bởi hàm truyền đạt:

Giả sử rằng hai tỉ lệ điều khiển phản hồi sẽ được sử dụng để G_c1=K_c1 và G_c2=K_c2, xác định giá trị của K_c1 và K_c2, là kết quả ổn định của vòng lặp kín cho cả hai cấu hình 1-1/2-2 và 1-2/2-1.

Công thức đặc trưng cho hệ thống vòng lặp kín thu được bằng cách thay thế vào công thức 2.19 và được biểu diễn theo s như sau:

 ++++=0                                                                                             2.22                                                               

Nơi mà:   a₄= 100

                a₃= 20K_c1+ 20K_c2+ 220

                a₂= 42K_c1+ 42K_c2 – 221 K_c1 ͯ K_c2 + 141

                a₁= 24K_c1 + 24 K_c2 + 8 K_c1 ͯ K_c2 + 22

                a₀= 2K_c1 + 2K_c2 + 1.75K_c1 ͯ K_c2 + 1                                      

Giá trị độ lợi dẫn đến sự ổn định của hệ thống vòng lặp kín có thể được xác định bằng cách sử dụng tiêu chí ổn định Routh, cho giá trị đặc biệt của K_c1 và K_c2. Kết quả tiêu chí ổn định được miêu tả ở Hình 2.4. Nếu một giá trị K_c1 hoặc K_c2 gần tiến tới 0, thì giá trị độ lợi của biến điều khiển khác có thể lớn vô cùng, mà hệ thống vòng lặp kín vẫn ổn định.

Tương tự sự phân tích ổn định có thể được sử dụng cho cấu hình 1-2/2-1. Khu vực ổn định được tính toán và trình bày ở Hình 2.5. So sánh với Hình 2.4 thì ở Hình 2.5 chỉ ra rằng kết quả của mục đích điều khiển ở 1-2/2-1 có miền ổn định lớn hơn bởi vì độ lợi sử dụng là lớn hơn. Ví dụ, giả sử rằng K_c1=2, thì Hình 2.4 chỉ ra với cấu hình 1-1/2-2 sẽ ổn định nếu -0.9 <  K_c2 < 0.6. Còn Hình 2.5 thì giới hạn ổn định chính xác đối với cấu hình 1-2/2-1 là

 -0.8< K_c2 < 2.2.

Ví dụ này để mô tả sự ổn định của vòng lặp kín phụ thuộc vào cấu hình điều khiển cũng như các giá trị số của việc thiết lập bộ điều khiển. Nếu bộ điều khiển PI chỉ kiểm soát tỷ lệ thuận, phân tích sự ổn định  có thể gặp nhiều khó khăn với những số lượng lớn giá trị của việc thiết lập giá trị điều khiển và những phương trình đặc trưng bậc cao.

2.2.  Sự liên kết giữa biến điều khiển và biến thao tác

Chúng ta xem xét vấn đề quan trọng nên liên kết biến điều khiển và biến thao tác như thế nào trong mục đích điều khiển đa biến. Một sự liên kết thiếu chính xác có thể là nguyên nhân của một hệ thống điều khiển kém chất lượng và làm giảm tỉ lệ ổn định giống như trường hợp liên kết 1-1/2-2 ở ví dụ 2.2. Một ví dụ minh họa, chúng ta xem xét một hệ thống tháp chưng cất ở Hình 2.6.

                       Hình 2.6  Biến điều khiển và biến thao tác của tháp chưng cất

 Một tháp chưng cất điển hình có năm biến điều khiển và năm biến thao tác. Biến điều khiển trong Hình 2.6 là tạo ra thành phần x_B và x_D. Tháp áp suất P, và mực chất lỏng trong thùng chảy ngược h_D và chân tháp h_B. Năm biến thao tác là tạo ra dòng lưu lượng D và B, dòng trào ngược R, và điều chỉnh nhiệt độ cho bình ngưng và nồi hơi Q_D và Q_B. Nhiệt độ sẽ được điều chỉnh thông qua van điều khiển trên đường dẫn hơi và dòng nước làm mát. Nếu mục đích điều khiển đa biến bao gồm sử dụng năm hệ thống tín hiệu phản hồi, thì có 5!= 120 cách khác nhau của việc liên kết biến thao tác và biến điều khiển. Một số cấu hình điều khiển sẽ bị loại ngay lập tức như không thực tế hoặc không khả thi. Ví dụ, mục đích nhằm điều khiển mực chất lỏng h_B bằng cách điều chỉnh lưu lượng D hoặc nhiệt thùng chưng cất Q_D. Một câu hỏi đặt ra là thiết kế hệ thống điều khiển như thế nào để xác định được hầu hết tương tác liên kết.

Để trả lời câu hỏi này chúng ta đi xem xét một cách tiếp cận có hệ thống để xác định liên kết tốt nhất cho biến điều khiển và biến thao tác, phương pháp relative gain array . Tiếp cận sự thay thế cơ bản trên sự phân tích giá trị nhỏ.

2.2.1. Phương pháp relative gain array ( RGA) của Briston

Briston  đã phát triển một cách tiếp cận có hệ thống về phân tích vấn đề điều khiển đa biến. Cách tiếp cận của ông yêu cầu chỉ có một duy nhất một thông tin trạng thái ổn định ( ma trận độ lợi K) và cung cấp hai yếu tố thông tin quan trọng:

1. Đo tương tác của chu trình
2. Đưa ra khuyến cáo về sự liên kết tốt nhất cho biến điều khiển và biến thao tác.

Cách tiếp cận Briston dựa trên khái niệm của relative gain. Xem xét chu trình gồm có n biến điều khiển và n biến thao tác. The relative gain λ_ij giữa biến điều khiển y_i và biến thao tác u_i được định nghĩa là tỷ lệ thứ nguyên của hai trạng thái ổn định độ lợi.

      ...................

Chương 8

 KẾT LUẬN

Phương pháp phân ly đơn giản hóa được đề xuất để cải thiện hiệu suất tổng thể của hệ thống điều khiển đa biến. Dựa trên thuật toán dự báo Smith đa biến thời gian trễ được giảm thiểu, độ lợi tăng lên. Ngoài ra, bộ phân ly đơn giản hóa được đưa vào hệ thống đã loại bỏ được tương tác chu trình trong hệ thống điều khiển để hệ thống ổn định hơn. Phương pháp đề xuất đã xây dựng các phần tử phân ly đơn giản hóa gọn gàng, có thể sử dụng trực tiếp bộ điều khiển PI/PID cho hệ thống mà không cần bất kỳ một xấp xỉ nào.

Nghiên cứu mô phỏng được thực hiện để đánh giá phương pháp đề xuất. Để đảm bảo tính bền vững và đảm bảo một so sánh công bằng. Tiêu chuẩn TV và IAE được sử dụng để đo lường mức độ ổn định. Cho thấy đề tài đưa ra được phương pháp tốt hơn. Cụ thể, giá trị µ(M) của phương pháp đề xuất là nhỏ hơn các phương pháp khác. Chứng minh rằng, hệ thống điều khiển theo phương pháp này đảm bảo ổn định bền vững. Mặt khác, một nghịch lý trong quá trình điều khiển giá trị độ mịn (TV) càng lớn thì chất lượng đầu ra càng đẹp (IAE) càng nhỏ, nhưng hệ thống tổn hao nhiều năng lượng. Ngược lại, độ mịn (TV) nhỏ thì chất lượng hệ thống càng xấu. Vì vậy, mục đích đề tài là thỏa hiệp để giá trị TV nhỏ nhưng chất lượng vẫn đầu ra vẫn tốt và đề tài đã làm được điều này.

Phương pháp đã đưa ra được kết quả tốt trên lý thuyết và mô phỏng. Trong thời gian tới tác giả sẽ tiếp tục nghiên cứu để ứng dụng vào từng mô hình công nghiệp nhằm kiểm chứng tính hiệu quả thực tiễn của phương pháp.