82

CHƯƠNG 5
THIẾT KẾ, THI CÔNG VÀ ĐIỀU KHIỂN MÔ HÌNH THỰC HỆ BỒN
NƯỚC ĐÔI NỐI TIẾP

5.1 Giới thiệu về mô hình

1

2

3

4
4

5

Hình 5.1: Mô hình thực hệ bồn nước đôi nối tiếp
1 – Cảm biến áp suất đo mực nước trong bồn.
2 – Bồn nước 1 và bồn nước 2


83

3 – Bể chứa nước
4 – Bơm nước DC
5 – Khối nguồn và mạch công suất
1


85

Hình 5.5: Mạch lọc ngõ vào và ngõ ra cho cảm biến
5.2.2 Bơm nước DC
Mô hình sử dụng hai bơm nước 24VDC để bơm nước vào hai bồn

Hình 5.6: Bơm nước DC
Thông số kỹ thuật:
- Hãng sản xuất: Daikin
- Điện áp nguồn cung cấp: 24VDC
- Áp suất nước: 110 psi
- Lưu lượng nước: 1 lít/phút


86

5.2.3 Bo công suất
Bo công suất điều khiển tốc độ hai bơm nước DC bằng tín hiệu analog.

Hình 5.7: Sơ đồ nguyên lý bo công suất

4
5
6

1
2
3
Hình 5.8: Bo công suất điều khiển hai bơm nước


-

Tín hiệu ngõ vào:
+

Điện áp: 0 – 10V/ 0 – 5V

+

Dòng điện: 0 – 20mA

-

Số ngõ ra analog: 1

-

Tín hiệu ngõ ra:

-

+

Điện áp : 0 – 10V

+

Dòng điện: 0 – 20mA

Nguồn nuôi: 24VDC


Lệnh OPC Read sử dụng để đọc dữ liệu từ PLC lên Malab thông qua
phần mềm OPC.
Lệnh OPC Write:

Lệnh OPC Write sử dụng để ghi dữ liệu từ Malab xuống PLC thông qua
phần mềm OPC.
5.3.1 Điều khiển mô hình thực với thuật toán phản hồi biến trạng thái
bằng phương pháp gán cực
Luật điều khiển:

u(t )  Kx(t )

Trong đó K là ma trận phản hồi trạng thái.


91

Hình 5.12: Chương trình điều khiển với bộ điều khiển gán cực trên Matlab
simulink

Hình 5.13: Bộ điều khiển gán cực


92

Hình 5.14: Kết quả điều khiển trên mô hình thực
Qua kết quả trên ta thấy, với bộ điều khiển gán cực cho ra được đáp ứng
mong muốn. Tuy nhiên trong quá trình quá độ tín hiệu bị dao động và có độ
vọt lố, điều này làm tăng thời gian đáp ứng.

 0 q22 
Và R là ma trận xác định dương

0
r
R   11

 0 r22 
S(t) là nghiệm của phương trình vi phân Riccati:
AT S  SA  SBR 1BT S  Q  0

Trong phần mềm Matlab – Simulink sử dụng lệnh sau để tính ma trận K:
K = lqr(A,B,Q,R)

Hình 5.15: Chương trình điều khiển với bộ điều khiển LQR trên Matlab
simulink


94

Hình 5.16: Bộ điều khiển LQR

Hình 5.17: Kết quả điều khiển trên mô hình thực
Qua kết quả trên ta thấy, với bộ điều khiển LQR cho ra được đáp ứng
mong muốn. Tuy nhiên trong quá trình quá độ tín hiệu bị dao động và có độ
vọt lố, điều này làm tăng thời gian đáp ứng.


95


ATm P  PAm  G
Mô hình chuẩn:

( G  G  0 )

xm (t )  Am xm (t )  Bmu0 (t )

Hình 5.18: Chương trình điều khiển với bộ điều khiển thích nghi thuật toán
hàm Gauss trên Matlab simulink


96

Hình 5.19: Bộ điều khiển thích nghi

Hình 5.20: Mô hình chuẩn

Hình 5.21: Cơ cấu hiệu chỉnh


97

Hình 5.22: Kết quả điều khiển trên mô hình thực
Qua kết quả trên ta thấy, với bộ điều khiển thích nghi thuật toán hàm
gauss cho ra được đáp ứng mong muốn. Tín hiệu ra bám sát theo tín hiệu của
mô hình chuẩn. Trong quá trình quá độ tín hiệu ra không có độ vọt lố và ít
dao động.